宾夕法尼亚大学:雷帕霉素可调节代谢平衡,延长小鼠寿命

宾夕法尼亚大学研究表明,雷帕霉素可通过提NAD+/NADH的比值,从而改善代谢平衡。研究人员认为,提高NAD+/NADH的比值可能是延长健康寿命的关键因素之一。

作者: Dina, 江苏大学,药学院本科
宾夕法尼亚大学:雷帕霉素可调节代谢平衡,延长小鼠寿命

雷帕霉素是一种免疫抑制剂,临床上用于器官移植的抗排斥反应和自身免疫性疾病的治疗。既往已有多项研究证明,雷帕霉素可显著延长实验动物的寿命,如《老年病学杂志》的一项研究指出,雷帕霉素将雄性和雌性小鼠的中位寿命分别延长了10%和18%。

但其延长寿命的作用机制目前尚不明确。

2020年9月,宾夕法尼亚大学的研究人员发现,雷帕霉素可通过降低NADH水平,提高NAD+/NADH的比值,从而改善代谢平衡,这为雷帕霉素延缓衰老的机制提供了新的理论支持。此研究成果已在《衰老》(Aging)期刊发表。

NAD+是负责细胞能量代谢和DNA修复的重要辅酶。在细胞产生能量的过程中,NAD+会与带电的氢离子(H+)及电子结合成为NADH;反之,NADH也会失去带电的氢离子(H+)和电子成为NAD+。这个相互转化的过程在细胞内反复发生,从而产生大量的能量。因此,维持NAD+/NADH的比值对细胞能量代谢至关重要。

但随着年龄增长,NAD+水平逐渐下降且NADH水平逐渐提高,导致NAD+/NADH的比值降低,从而破坏细胞代谢的平衡,引发与衰老相关的代谢功能障碍。

图1 NAD+与NADH的相互转换

在这项研究中,研究人员旨在探索雷帕霉素对培养细胞、老年小鼠及年轻小鼠中NAD+/ NADH比值的影响。

结果发现,在细胞培养实验中,肌肉细胞中的NADH水平随培养时间增加而提高(72小时与24小时相比),且NAD+/NADH的比值逐渐降低。然而,当用100 nM雷帕霉素处理24小时后,NADH水平降低,且NAD+/NADH的比值显著升高。有趣的是,NAD+水平不会随着雷帕霉素处理而改变。这说明,NAD+/NADH的比值升高是NADH水平降低导致的。

图2 雷帕霉素(100nM)处理24小时后的NAD/NADH比值变化

此外,为了验证雷帕霉素可对整个机体的作用,研究人员将17个月大的小鼠分为2组,一组注射2次雷帕霉素(2 mg/kg),一组注射2次生理盐水,并利用光学氧化还原成像技术检测小鼠腿部肌肉中的NAD+/NADH比值。

结果显示,与对照组相比,注射雷帕霉素的小鼠腿部肌肉中NADH水平显著降低,同时NAD+/NADH的比值升高。这表明,雷帕霉素可提高老年小鼠肌肉中NAD+/NADH的比值。

“以往的研究表明,NADH水平下降会引起能量产生减少。但通过后续实验发现,肌肉细胞中的能量反而增加了,我们猜测雷帕霉素可能会诱导细胞耗能过程的能量需求降低。”研究人员说。

总之,这项实验证明了雷帕霉素可提高老年小鼠肌肉中的NAD+/NADH比值,从而改善代谢平衡。研究人员说:“NAD+/NADH的比值降低是人体衰老的一个指标,通过其他途径提高NAD+/NADH的比值,可能是延长健康寿命的关键因素之一。”

相关推荐
提高免疫力、延长寿命28%,《生物老年学》发表益生菌动物实验结果
《美国科学院院刊》研究表明:压力大会加速免疫系统衰老
相关推荐
提高免疫力、延长寿命28%,《生物老年学》发表益生菌动物实验结果
《美国科学院院刊》研究表明:压力大会加速免疫系统衰老