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NMN減輕抽煙肺纖維化的肺損傷

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大家知道嗎? NMN還有以下效果:


1.NMN治療可恢復受損的細胞清除過程,防止香煙煙霧暴露後老化、不增殖的細胞堆積。

2.減輕這些細胞的積聚可以防止致命的肺纖維化的進展。



大家都知道吸煙有害健康。它也是導致特發性肺纖維化(IPF)的主要因素,IPF是一種致命的、與年齡相關的肺部疾病,源於肺組織瘢痕。


關於IPF是如何發展的,我們知之甚少,但我們知道香煙煙霧是一個重要的促發因素,伴隨著老化的、不增殖的細胞——研究人員稱之為衰老細胞。


但是,關於香煙煙霧如何與衰老細胞的形成聯繫,以及如何減緩IPF與年齡相關的進展,還有更多的機制有待研究。中國南方醫科大學的張和同事在《自由基生物學與醫學》上發表了一項研究,他們發現煙醯胺單核苷酸NMN治療可以刺激暴露於香煙煙霧中的小鼠衰老細胞的受損細胞清除(自噬)。研究小組發現了一種途徑,通過這種途徑,香煙煙霧可以促使有害的含氧分子(稱為活性氧)在細胞的發電結構線粒體中積聚,促進細胞衰老。這種線粒體ROS可以通過NMN刺激的自噬被清除,從而減輕細胞衰老和隨後的IPF。如果這些結果轉化到人類身上,NMN可能提供一種方法來阻止IPF,尤其是在吸煙的成年人中。



香煙煙霧誘導肺細胞衰老


為了測試香煙煙霧對細胞衰老的影響,張和同事將小鼠置於一個房間中,每天從五支香煙中吸入香煙煙霧兩次,每次30分鐘,持續四周。


通過這樣做,他們發現香煙煙霧誘導肺細胞衰老。他們還發現,在實驗室培養皿中用香煙煙霧提取物(CSE)處理的肺細胞衰老加劇。這些結果有力地表明,香煙煙霧誘導肺細胞衰老。


香煙煙霧暴露誘導老化的、非增殖的細胞聚集。半乳糖苷酶染色老化的、不增殖的(衰老的)細胞。頂部的圖像顯示了小鼠肺組織中染有藍色的衰老細胞。香煙煙霧暴露肺組織(CS)比未暴露肺組織(對照組)顯示更多的藍色,-半乳糖苷酶染色。較低的圖像顯示肺組織染色的衰老細胞標誌物p21和p16。在這兩種情況下,CS肺組織比未暴露於香煙煙霧(對照)的肺組織顯示出更大的染色豐度。



自噬功能受損導致肺衰老細胞增多


張和他的同事先前的研究表明,自噬功能受損導致了香煙煙霧引起的肺纖維化。因此,由於自噬在衰老中的作用仍不明確,研究小組試圖將自噬受損與香煙煙霧引起的細胞衰老聯繫起來。他們發現,在實驗室培養的肺細胞中,一種名為LC3 II的與自噬有關的蛋白在用香煙煙霧提取物(CSE)處理後,最初有所增加,但隨後下降。而且,他們使用了一種名為雷帕黴素的藥劑誘導自噬,阻止了CSE誘導的肺細胞衰老。這些結果表明,儘管在CSE暴露後最初誘導自噬,但CSE最終降低自噬以誘導衰老。


香煙煙霧誘導的衰老是由於自噬功能受損所致。左圖顯示了與未處理的細胞(C)相比,三小時後LC3 II自噬相關蛋白的最初增加,然後在香煙煙霧注入提取物(CSE)處理的細胞中其下降。

右圖顯示了CSE處理的衰老細胞的百分比增加,但自噬誘導的雷帕黴素是如何挽救細胞的。用自噬抑制劑3MA處理肺細胞也促進了細胞衰老的增加。這些結果表明,香煙煙霧誘導的衰老是由抑制的自噬作用引起的。



有害的含氧分子有助於細胞衰老


由於線粒體中ROS的積累已經成為衰老和細胞衰老的一個熱門話題,張和同事們想知道線粒體ROS的積累是否是香煙煙霧誘導的自噬受損的結果。研究人員發現,在CSE處理的肺細胞中,線粒體ROS水準升高,而用清除ROS的化合物mitoquinone處理,可以保護細胞不衰老。他們得出結論,受損的自噬會導致有害的線粒體活性氧積累,從而導致衰老。



NMN恢復細胞自噬減輕細胞衰老


NMN是重要分子煙醯胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的前體,在細胞能量生成反應中起關鍵作用,並與依賴NAD+發揮功能的Sirtuin1蛋白結合。因此,通過增加NAD+水準,NMN促進Sirtuin1功能,從其他蛋白質中移除稱為乙醯基的分子標籤,從而啟動它們。研究人員團隊用500µm的NMN濃度補充NAD+水準,以瞭解其對自噬有何影響。NMN促進肺細胞自噬,抑制細胞衰老,分別表現為CSE暴露加NMN後細胞自噬相關的LC3 II水準增加和NMN降低細胞衰老標誌物。

在Zhang和同事揭示的肺纖維化途徑中,Sirtuin1從自噬調節蛋白LC3 II中去除乙醯基,以誘導自噬,減輕線粒體ROS並清除衰老細胞的堆積。Sirtuin1抑制劑Ex527可逆轉NMN的作用。

因此,NMN治療可能提供一種恢復自噬和減輕香煙煙霧誘導的細胞衰老和隨後的IPF發病的手段。



NMN的效果會轉化為人類疾病嗎?


“我們證實香煙煙霧抑制了SIRT1的活性,”張和他的同事在他們的出版物中說。“此外,我們證明了SIRT1啟動劑和補充NAD+及其前體可以恢復SIRT1活性並防止[肺細胞]衰老,”他們在提到使用Sirtuin1啟動劑或NMN來防止肺細胞衰老時說。張和他的同事們的這項研究揭示了吸煙是如何導致肺部疾病如IPF的發生的,NMN在防止衰老細胞堆積和IPF方面的益處適用於吸煙的人NMN可恢復受損的細胞清除過程–自噬–以防止香煙暴露後老化的、非增殖的細胞聚集和肺纖維化。NMN提高NAD+水準以促進Sirtuin1(SIRT1)功能。SIRT1從刺激自噬的蛋白質LC3中去除稱為乙醯基的分子標籤。自噬有助於從細胞的能量產生結構–線粒體中清除有害的含氧分子–活性氧物種,從而抑制老化的、非增殖的細胞聚集和肺纖維化。


隨著年齡增長,NAD+水準下降,導致這一過程受損,隨後DNA損傷啟動DNA修復蛋白PARPs,進一步消耗NAD+,從而形成惡性循環,導致肺纖維化。


 


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