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4月
一组研究人员已经证明,用NMN(NAD+的前体)治疗可以恢复老年小鼠的神经-血管耦合(NVC)。由于NVC缺乏似乎是与年龄相关的认知和运动功能下降的主要因素,这一发现为长寿研究提供了令人兴奋的新可能性。
神经血管耦合
虽然人脑是进化的优势,使我们达到今天的水平,但操作这台机器需要相当多的资源。我们的脑血流量(CBF)占心输出量的15%,占静息总耗氧量的20%,尽管大脑本身只占身体质量的2%。CBF必须不断地被重定向到大脑中当前活跃的区域,而NVC是负责这一复杂操作的机制。重要的是,CBF/心输出量比值随年龄增长而降低。
NVC主要通过血管舒张作用发挥作用,即在需要增加血流的区域扩张血管。其背后的细胞机制是由排列在脑血管上的内皮细胞产生一氧化氮(NO)。这只是一个复杂的多阶段过程中的第一步,最终导致脑血管舒张,让大脑发挥最佳状态。
越来越多的证据表明,NVC功能随着年龄的增长而下降,这种下降在老年人认知障碍和痴呆的发展中起着重要作用。一些运动功能,如步态表现,也会受到影响。
为什么需要NMN?
NAD+对许多细胞过程很重要,但它在电子传递链中的作用是众所周知的,电子传递链是线粒体中主要的细胞内能量产生过程。NAD+水平随年龄的下降与线粒体功能受损有关。通过摄入NMN补充NMN可以逆转与年龄相关的多器官功能障碍,提高小鼠的健康寿命。
线粒体退化导致线粒体氧化应激增加,进而导致心血管功能障碍和年龄相关的神经血管损伤。假设NVC功能的下降也可以归因于线粒体的退化,研究人员开始确定补充NMN是否可以逆转这种影响。
NMN通过线粒体修复增加NO生成
在实验期间,老年小鼠使用NMN治疗两周,然后评估认知和运动功能,这些认知和运动功能已知受到NVC反应的影响。
首先,CBF反应是在触须刺激后测量的,已知触须刺激会触发小鼠大脑活动的级联反应。老年小鼠的初始CBF反应较轻,提示与年龄相关的NVC损害。NMN处理显著增加了老年小鼠对胡须刺激的CBF反应,达到了幼鼠观察到的水平。MRI分析显示:老年小鼠CBF较青年小鼠弱,但NMN处理使CBF明显升高。
为了确定这些效应主要是由于NO的产生增加,研究人员将NO合成酶抑制剂L-NAME投给了相同的三组小鼠(年轻、未治疗的老年和治疗的老年)。结果显示,幼龄小鼠的NVC反应明显降低,而未经治疗的老龄小鼠则没有明显降低,说明后者产生的NVC反应比未经治疗的老龄小鼠要少得多。
体外实验表明,NMN可减轻脑微血管内皮细胞(cmvec)中与年龄相关的线粒体氧化应激。为了确定这一机制是否影响NO的产生,科学家们还使用mtROS(线粒体活性氧物种)抑制剂/清除剂进行了一系列试验,这些抑制剂/清除剂在结构上与NMN不同:SS-31肽、白藜芦醇和MitoTEMPO。这些化合物也导致NO反应增强,这使得研究人员得出结论,通过NMN恢复线粒体功能确实是NO产生增加的根本原因。作者还试图确定已知被NAD+激活的sirtuins的作用。敲除cmvec中的SIRT1/SIRT2基因可阻止NMN的有益作用,这为sirtuins是这一途径的重要中介的假设提供了依据。
一些认知和运动技能测试显示,在NMN治疗后有了实质性的改善,例如水迷宫测试,要求小鼠找到一个漂浮平台,以尽快出水。这项测试评估的工作记忆是参与立即意识知觉,因此需要激增的CBF。补充NMN的老龄小鼠的工作记忆恢复到幼鼠的水平。步态表现是另一个取得显著改善的方面。步态改变与老年人和衰老动物模型中的神经血管功能障碍有关。年龄相关的步态问题是老年人跌倒和步行障碍的主要原因。
结论
NMN的补充在许多长寿研究领域一直显示出有希望的结果。目前的研究首次证明,这种方法可以用来恢复NVC,减轻与年龄相关的下降相关的认知和运动问题。由于NVC在阿尔茨海默病患者中也有损害,作者认为他们的发现有助于对抗这种疾病。由于线粒体功能障碍是衰老的标志之一,进一步研究补充NMN对线粒体代谢的明显有益作用势在必行。
文献摘录:
Tarantini, S., Valcarcel-Ares, M. N., Toth, P., Yabluchanskiy, A., Kiss, T., Ballabh, P., … & Ungvari, Z. (2020). Nicotinamide mononucleotide (NMN) supplementation rescues cerebromicrovascular endothelial function and neurovascular coupling responses and improves cognitive...

