西北大学研究发现,提升NAD+水平可改善渐冻症小鼠运动神经元的健康

美国西北大学研究发现,渐冻症小鼠的大脑产生的能量减少,且NAD+水平降低;通过提高NAD+水平,可改善渐冻症小鼠运动神经元的线粒体完整性和神经健康状态。

作者: Jim Lee, 北京协和医学院,肿瘤学硕士

渐冻症,通常影响患者大脑和与运动有关的神经细胞,让患者逐渐丧失运动、吞咽、说话甚至呼吸的能力。目前,渐冻症与癌症、艾滋病、白血病以及类风湿并列为“世界五大绝症”,尚无治愈方法,也缺乏有效的措施来阻止或逆转疾病的进展。

2022年3月,美国西北大学的研究团队发现,补充NMN维持NAD+水平平衡后,可改善运动神经元的线粒体完整性和神经健康状态,这提示NMN或许是协助治疗渐冻症的一种新希望。目前这项研究已在国际权威期刊《Scientific  Reports》发表。

图1 健康人与渐冻症患者的神经元、肌肉对比

事实上,渐冻症的具体病因尚不明确。但目前已经明确的是,它是相对罕见的运动神经元病,患者的运动神经元会发生退化,并伴有肌肉萎缩、 肌无力等症状,如同身体被逐渐冻住。

科学家们也一直在积极的寻找背后的机制,其中包括”神经毒性物质累积在神经细胞之间,最终造成神经细胞的损伤“这一理论。而且,科研人员们也先后发现了许多具体的神经毒性物质,比如“TDP-43异常蛋白”。在这次实验中,研究人员就探究了TDP-43异常蛋白与能量代谢和NMN的关系。

首先,研究团队注意到,渐冻症患者和“渐冻症小鼠”的大脑皮层运动区,在疾病早期均出现线粒体功能障碍和TDP-43病理变化。接着,研究人员进一步分析发现,“渐冻症小鼠”大脑皮层运动区产生的能量减少,且NAD+水平降低。

然后,基于上述研究结果,研究团队提出了他们的假设:NAD+的前体物质NMN有助于维持渐冻症患者运动神经元的NAD+平衡,改善能量代谢,从而改善神经健康。

为了验证这一假设,研究团队在健康小鼠和患病小鼠的运动神经元培养基中,分别加入NMN。结果发现,补充NMN可改善“渐冻症”小鼠的运动神经元的健康状态。此外,研究团队借助相关光电子显微镜观察到,经过NMN处理后的运动神经元具有更完整的线粒体结构。

图2 (a)、(b)分别“渐冻症小鼠”未添加和添加NMN后的运动神经元代表性图像;(c)、(d)分别表示“健康小鼠”未添加和添加NMN后的运动神经元代表性图像

在这项研究中,研究人员明确了TDP-43异常蛋白与线粒体和NMN的关系。表明NAD+水平对改善渐冻症至关重要,而补充NMN则间接改善了神经元线粒体的完整性,提高了能量代谢,保护了神经元健康。