美国科学家研究发现补充NAD+前体可提高小鼠肝脏部分切除后的再生能力

美国宾夕法尼亚大学的研究人员于《临床研究洞察力期刊》发表一项研究,研究证明补充NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)前体NR(烟酰胺核糖)可提高小鼠肝脏部分切除后的再生功能。

作者: huangyixue,
美国科学家研究发现补充NAD+前体可提高小鼠肝脏部分切除后的再生能力

肝脏是人体唯一可以再生的内脏器官,即使切除其原始体积的70%仍可重新生长完整。但肝脏在受到毒性或外伤性损伤、移植或部分切除后,肝脏的再生能力会急剧降低甚至彻底丧失。因此,激活肝脏的再生能力是决定肝病终末期患者肝脏部分切除术后的生存率的关键因素,但目前仍缺乏有效的临床疗法来提高术后肝脏的再生能力。  

2021年3月,美国宾夕法尼亚大学的研究人员发表一项动物实验研究,首次发现长寿蛋白SIRT3(NAD+的依赖酶)参与肝脏再生过程,并且证实补充NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)前体NR(烟酰胺核糖)可以单独发挥作用,提高肝细胞代谢能力,增强肝脏再生功能,且不需要长寿蛋白参与。这项研究已被发表在《临床研究洞察力期刊》(JCI Insight)上。      

NAD+是一种负责细胞能量代谢和DNA修复的关键辅酶,既往研究证实补充其前体NR可提高NAD+的水平, SIRT3作为NAD+的依赖酶,补充NR可增高SIRT3的水平。小鼠部分肝脏切除后,肝细胞中长寿蛋白SIRT3会大量丧失,从而导致线粒体功能障碍,影响肝细胞的代谢能力,导致肝脏再生能力下降。 基于此,研究人员推测,通过补充NR,可以提高SIRT3水平,从而提高肝脏的再生能力。

于是,研究人员进行了动物实验。将健康小鼠分为两组,在对其进行部分肝脏切除术的前2周,给小鼠分别饲喂含有NR的饮用水和普通饮用水,2周后对小鼠进行部分肝脏切除术,并在24小时、48小时、192小时分别对小鼠肝脏进行NAD+含量测定并称重。以观察补充NR对肝脏再生的影响。结果显示,饲喂普通饮用水的小鼠的再生肝脏颜色苍白,表面斑驳,而饲喂NR的小鼠的再生肝脏颜色红润,质地均匀。

上:饲喂普通饮用水小鼠再生肝脏的状态
下:饲喂含NR的饮用水小鼠再生肝脏的状态

肝脏重量的增加是肝脏再生最直观的体现,研究发现,与服用普通饮用水的小鼠相比,服用NR的小鼠的肝脏重量显著增加,甚至在8天后与对照组小鼠肝脏重量差距更大。这说明补充NAD+前体NR可以显著提升肝脏的再生能力。但其中SIRT3是否对肝脏再生过程起到有益作用尚未可知。

部分肝脏切除术后小鼠肝脏质量与体重的比值变化

研究人员进一步验证了SIRT3是否会参与肝脏的再生过程。研究人员对肝细胞缺乏SIRT3的小鼠进行了肝脏部分切除。结果发现,SIRT3的缺失会严重降低小鼠肝切除后的肝细胞再生水平,并使肝脏的脂肪不断堆积。首次在动物试验中揭示了 SIRT3在肝脏再生中的重要作用。

随后研究人员又对缺乏SIRT3的肝脏切除小鼠和不缺乏SIRT3的肝脏切除小鼠分别补充NR,发现两组小鼠体内NAD+的含量均显著增高,且两组小鼠的肝脏比重均显著增高。研究表明,虽然SIRT3在肝脏再生中起到重要作用,但补充NR可提高肝脏再生功能与SIRT3无关。

肝脏切除术48小时后小鼠肝脏与体重之比

既往研究表明,长寿蛋白SIRT1会参与肝脏再生和脂肪清除(代谢消耗肝脏内的脂肪,减少肝脏脂肪堆积)过程。因此,研究人员检测了NR在小鼠肝脏再生中发挥的作用是否取决于SIRT1。研究人员在缺乏SIRT1的小鼠肝细胞中补充了NR。结果发现,即使在缺乏SIRT1的肝脏中,补充NR也可加速肝细胞再生,增加肝脏重量并减少肝脏脂肪。

以上研究说明,NAD+前体以一种独立的作用机制影响着肝脏的再生能力。

本研究首次发现, SIRT3的缺失会阻碍肝脏再生,补充NAD+前体可独立于SIRT1和SIRT3的作用机制提高肝脏的再生能力。这对于改善肝病终末期患者肝脏切除术的预后具有重要意义,未来期待更多的科学家对NAD+进行多维度探索。

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