2016年,美国抗衰老研究中心首次确认了辅酶NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)可以用来干预哺乳类动物的衰老速度,随后,作为NAD+最直接的前体物质NMN(β-烟酰胺单核苷酸)也随机成为科学界的焦点。

  研究表明,在肠道中,MMN可以被快速(2-3分钟)吸收到血液中,并可以在10-30 分钟内转移到组织中。然而,哪种物质在中间起着运载火箭的作用,仍有待探索。

  最近,美国华盛顿大学(圣路易斯)医学院(Washingtonuniversinst.louis)的Alessiagrozio及其团队在《自然代谢》杂志上发表的一项研究[4]首次确定了一种专门协助NMN进入细胞的关键物质——Slc12a8转运蛋白。

  筛查发现:SLC12a8在众多基因中脱颖而出。

  为了瞄准真正影响NMN转移过程的物质,Grozio团队分析了各种组织的基因活性,包括肝脏、胰腺和大脑,以确定NMN进入细胞时哪些基因水平发生了显著变化。

  结果表明,在肝脏、胰腺和大脑的许多基因中,只有一个水平显著变化但功能未知的基因——SLC12a8(图1左),它在小肠和胰腺中表很高,在肝脏和白色脂肪组织中表现得很中等。

NMN研究

  为了测试SLC12a8基因对NMN的作用,研究人员将小鼠分为三组,第一组为正常组(作为对照),第二组为敲除SLC12a8基因组,第三组为敲除NR(另一个NAD+前体)组。这些小鼠通过高效液相色谱(一种可检测物质含量的精密仪器),通过外源补充100μMN,观察肝细胞NMN的水平变化。

  结果表明,当外源补充NMN时,正常小鼠肝细胞的NMN水平显著提高,NMN(β-烟酰胺单核苷酸)可以正常摄入;然而,当小鼠敲除SLC12a8基因时,肝细胞对NMN的摄入量完全消失,甚至降低了内源NMN的水平;当小鼠敲除NR时,肝细胞的NMN水平没有显著变化。这表明肝细胞对NMN的快速摄入主要取决于SLC12a8基因,而不是NR。

  为了进一步确认SLC12a8基因的作用,Grozio团队将SLC12a8基因插入一个名为NIH3T3的细胞中(这个细胞对NMN的吸收很弱),观察这个细胞对外源NMN(25μM)的吸收能力是否增强。此外,为了证明SLC12a8基因只对NMN起作用,试验将与补充NR(5μM)的细胞进行比较。

  结果表明,与对照组(未插入SLC12a8基因的细胞)相比,插入SLC12a8基因的细胞对NMN的吸收可以增加4倍,但对NR的吸收没有帮助。这充分说明SLC12a8基因仅针对NMN(β-烟酰胺单核苷酸)除上述细胞水平的探索,Grozio团队还探索了SLC12a8基因在动物体内对NMN的作用。

  由于SLC12a8在小肠和胰腺中表现较高,Grozio团队将研究重点放在小肠组织(空肠、回肠)上。实验通过人工抹去(基因敲除技术)活鼠体内SLC12a8基因的活性,然后在给小鼠NMN(β-烟酰胺单核苷酸)(500mg/kg)10分钟后,检测SLC12a8的水平。

  结果显示,SLC12a8基因敲除小鼠的小肠组织对NMN的吸收能力显著下降。

  上述结果证实了SLC12a8对NMN的作用。Grozio团队还探讨了Slc12a8基因作为NMN的果实NAD+是否会对其产生影响。结果表明,与年轻鼠(2月龄)相比,年老鼠(24月龄)回肠的NAD+含量有所下降。结果与之前的研究结论一致,即NAD+随着年龄的增长而减少;然而,有趣的是,Grozio和其他人也观察到Slc12a8在年老鼠回肠中的表达显著提高。

  结果表明,随着NAD+水平在老鼠中的显著降低,老化的回肠增加了SLC12a8的表达,并试图挽救NAD+的下降。当提供足够的NMN时,反馈系统可以充分发挥功能,并逐步恢复NAD+水平。因此,提高NMN利用率或刺激NMN转运器的功能可能有效抵消老年小肠NAD+的下降。

  NMN如何进入细胞一直是NAD+生物学领域争论的焦点。Grozio团队的研究不仅发现了SLC12a8基因的功能,确定了第一个NMN转移蛋白,而且进一步提高了人们对NMN作为NAD+关键前体在体内转化的深刻理解,为这一领域开辟了新的思路。科学家们表示,下一个研发方向不仅是针对NAD+和NMN本身,还可以从关键的运输火箭SLC12a8基因开始,开发更有效的衰老干预手段。