NMNH有效增強NAD+並抑制糖解作用、TCA循環和細胞生長

NAD+ 對於代謝和 DNA 修復等生物過程至關重要，其下降與年齡相關疾病有關。補充 NAD+ 前驅物，如菸鹼醯胺核糖苷（NR）和菸鹼醯胺單核苷酸（NMN），已被證明能提升細胞內 NAD+ 水平並帶來健康益處。近期研究顯示，NR 的還原形式 NRH 是比 NR 或 NMN 更好的 NAD+ 增強劑，且能提升對基因毒素引起的細胞死亡的抵抗力。此外，NRH 可口服，並已被證明能預防小鼠急性腎損傷。因此，研究人員探討了 NMN 的還原形式（NMNH）是否能提升細胞內 NAD+ 水平並調節生物過程。

NMNH 在體外和體內均提升細胞內 NAD+ 水平

研究人員進行 NMNH（100 μM）處理，發現透過質譜分析，HepG2 細胞中 NAD+ 水平提升了 5 倍，而 100 μM NMN 僅略微提升 NAD+ 水平。（如圖 1-A 所示）
作者透過腹腔注射對 C57BL/6J 雄性小鼠施用 340 mg/kg 的 NMN 或 NMNH，並以質譜法測量肝臟 NAD+ 濃度。結果顯示，NMNH 處理的小鼠肝臟 NAD+ 水平比 PBS 處理的小鼠高 4 倍（如圖 1-C 所示）。此外，NMNH 處理的小鼠肝臟 NAD+ 水平比 NMN 處理的小鼠高 1.5 倍。

圖1

實驗結果表明，NMNH 是高效的 NAD+ 增強劑，且在體內是比 NMN 更強效的 NAD+ 增強劑。
但同時，對 C57BL/6J 雄性小鼠每隔一天以 50、100、500 或 1000 mg/kg 的 NMNH 進行腹腔注射，持續一週，發現血清中丙胺酸轉胺酶（ALT）和天門冬胺酸轉胺酶（AST）水平未升高（如圖 2 所示），這表明 NMNH 在高劑量下對肝臟無毒性。
這證明 NMNH 處理以劑量依賴方式提升小鼠肝臟 NAD+ 含量，且 1000 mg/kg NMNH 處理提升了小鼠肝臟 NAD+ 水平。

圖2

NMNH 抑制糖解作用和 TCA 循環

作者探討了 NMNH 轉化為 NAD+ 的途徑，如圖 3 所示。

圖3

就實驗結果而言，NMNH 處理的 HepG2 細胞中 NADH 水平比未處理和 NMN 處理的細胞高 2.5 倍。圖 4 也揭示，340 mg/kg NMNH 處理使小鼠肝臟 NADH 水平提升 3 倍，而 340 mg/kg NMN 處理使 NADH 水平提升 1.7 倍。

圖4

然而，NMN 處理顯示對糖解作用和 TCA 循環的調節不同。NMN 僅在糖解作用中引起 2PG/3PG 和 PEP 的輕微下降（圖 3E），且細胞中 TCA 循環幾乎沒有可觀察到的減少（圖 3F）. 這些結果表明，NMNH 對糖解作用和 TCA 循環造成非常顯著的抑制，而 NMN 也阻礙了糖解作用，但程度輕微得多。

图 5

NMNH 抑制細胞生長

進行了數據依賴性定量蛋白質體學分析，以鑑定 HepG2 在 1 mM NMNH 處理 12 小時下的差異表達蛋白（DEPs）。為了進一步檢查 NMNH 對細胞生長的影響，研究人員用不同濃度的 NMNH 處理 786-O 細胞。786-O 細胞源自透明細胞腎細胞癌患者，表現出典型的 Warburg 表型，其生長依賴於糖解作用。

图 6

結果顯示，NMNH 在 50μM 時抑制 786-O 細胞生長，而有效抑制 HK-2 細胞生長則需要 250 μM NMNH（如圖 6 所示），HK-2 細胞是來自正常成人腎臟的永生化的近端腎小管上皮細胞系。

結論

還原形式的 NAD+ 前驅物（NMNH 和 NRH）在體外和體內都是比對應氧化形式更好的 NAD+ 增強劑。同時，我們確認長期施用 NMNH 對小鼠是安全的。NMNH 有效提升細胞內 NAD+ 含量，此過程主要依賴 NMNAT。NMNH 在體外和體內都是強效的 NAD+ 增強劑。NMNH 也顯著提升細胞內 NADH 水平，抑制糖代謝，並抑制細胞生長。

參考文獻：Liu, Y., Luo C., et al, Reduced Nicotinamide Mononucleotide (NMNH) Potently Enhances NAD+ and Suppresses Glycolysis, the TCA Cycle, and Cell Growth, Promote research, 2021