NAD⁺ Метаболитно препрограмиране: Нов терапевтичен път за колоректален рак и колит
Когато говорим за здраве, червата често са в центъра на дискусията. Той не само отговаря за храносмилането и усвояването на хранителни вещества, но и представлява най-големия имунен орган в човешкото тяло. През последните години обаче честотата на чревни заболявания като колоректален рак и колит продължава да се увеличава. Конвенционалните лечения често срещат предизвикателства, включително ограничена прецизност на таргетиране и значителни странични ефекти, което подчертава спешната нужда от нови терапевтични стратегии.
Наскоро съвместен изследователски екип от Пекинския педагогически университет и Академията на военните медицински науки публикува знаково изследване в международно признатото списание Напреднали науки. This study systematically revealed, for the first time, how an NAD⁺-dependent enzyme in intestinal epithelial cells—SIRT3—regulates local intestinal immune balance through modulation of NAD⁺ metabolism, opening up new directions for the precision treatment of colorectal cancer and colitis.
Двигател на енергийния метаболизъм: As a key coenzyme in the cellular respiratory chain, NAD⁺ converts sugars and fats from food into usable cellular energy, serving as a natural “power bank” that keeps the body functioning.
Пазител на ремонта на ДНК: Клетъчната ДНК е постоянно изложена на увреждания от свободни радикали и външни стресори. NAD⁺ активира специализирани ензими за поправка, които бързо фиксират повредените гени, намалявайки рисковете от заболявания, причинени от генетични мутации.
Основен регулатор на имунитета: NAD⁺ директно регулира диференциацията и активността на имунните клетки, позволявайки на тялото точно да идентифицира и елиминира патогени и туморни клетки, като същевременно поддържа имунната хомеостаза.
Ключов модулатор на стареенето: NAD⁺ нивата естествено намаляват с възрастта, което е един от основните фактори за клетъчно стареене и влошаване на функциите на органите.
In the intestine, the role of NAD⁺ is particularly critical. It not only ensures the normal metabolism and renewal of intestinal epithelial cells, but also strengthens the “protective wall” of the intestinal mucosal barrier against harmful bacteria and toxins. At the same time, it precisely regulates local immune responses, acting as an invisible guardian of gut health.
When intestinal inflammation or tumors occur, SIRT3 expression in IECs is significantly upregulated, leading to a reduction in intracellular NAD⁺ levels and suppression of the pro-inflammatory cytokine IL-1β. As a result, immune cells “lose the signal” and fail to mount an effective defense.
Conversely, when SIRT3 function is deficient, the intestine activates a “self-rescue mechanism,” rapidly replenishing NAD⁺ through alternative metabolic pathways. This activates immune responses, effectively restricting colorectal tumor growth while enhancing resistance to bacterial infections.
Като първа линия на защита на чревната бариера, функцията на епителните клетки зависи от достатъчно количество NAD⁺.
When NAD⁺ levels are adequate, intestinal epithelial cells secrete pro-inflammatory factors such as IL-1β, which specifically activate the IL-1R1 receptor on T cells.
Receptor activation promotes the differentiation of IFN-γ–producing CD4⁺ T helper 1 (T_H1) cells and cytotoxic T lymphocytes (CTLs). These immune cells are the main forces responsible for eliminating tumor cells and combating infections.
Това в крайна сметка формира цяла регулаторна верига:
Intestinal epithelial cells → NAD⁺ → IL-1β → T cell activation.
Изследването показа, че дефицитът на SIRT3 потиска растежа на колоректалния рак именно защото засилва тази регулаторна ос чрез повишаване на нивата на NAD⁺, позволявайки на имунните клетки точно да насочват туморните клетки. За разлика от това, сверхекспресията на SIRT3 нарушава този път, позволявайки на туморните клетки да избегнат имунния надзор и предотвратявайки ефективен контрол на възпалението.
Чревните микроби произвеждат метаболит, известен като 3-хидроксиантранилова киселина (3-HA).
След навлизане в чревните епителни клетки, 3-HA се превръща в хинолинова киселина (QA).
QA serves as an efficient precursor for NAD⁺ synthesis, enabling rapid NAD⁺ production via compensatory pathways in the absence of SIRT3 and providing sufficient “energy” for immune regulation.
Когато изследователите елиминираха чревната микробиота с помощта на антибиотици, повишаването на NAD⁺ и потискащите тумори ефекти, свързани с дефицита на SIRT3, бяха значително отслабени, което директно потвърждава ключовата роля на чревната микробиота в метаболитното препрограмиране на NAD⁺.
Through rigorous animal experiments, cellular studies, and clinical data analyses, the joint research team from Beijing Normal University and the Academy of Military Medical Sciences clearly elucidated the regulatory mechanisms of NAD⁺ metabolism in colorectal cancer and colitis. The key findings can be summarized as “one switch, one pathway, and one collaboration.”
When intestinal inflammation or tumors occur, SIRT3 expression in IECs is significantly upregulated, leading to a reduction in intracellular NAD⁺ levels and suppression of the pro-inflammatory cytokine IL-1β. As a result, immune cells “lose the signal” and fail to mount an effective defense.
Conversely, when SIRT3 function is deficient, the intestine activates a “self-rescue mechanism,” rapidly replenishing NAD⁺ through alternative metabolic pathways. This activates immune responses, effectively restricting colorectal tumor growth while enhancing resistance to bacterial infections.
Като първа линия на защита на чревната бариера, функцията на епителните клетки зависи от достатъчно количество NAD⁺.
When NAD⁺ levels are adequate, intestinal epithelial cells secrete pro-inflammatory factors such as IL-1β, which specifically activate the IL-1R1 receptor on T cells.
Receptor activation promotes the differentiation of IFN-γ–producing CD4⁺ T helper 1 (T_H1) cells and cytotoxic T lymphocytes (CTLs). These immune cells are the main forces responsible for eliminating tumor cells and combating infections.
Това в крайна сметка формира цяла регулаторна верига:
Intestinal epithelial cells → NAD⁺ → IL-1β → T cell activation.
Изследването показа, че дефицитът на SIRT3 потиска растежа на колоректалния рак именно защото засилва тази регулаторна ос чрез повишаване на нивата на NAD⁺, позволявайки на имунните клетки точно да насочват туморните клетки. За разлика от това, сверхекспресията на SIRT3 нарушава този път, позволявайки на туморните клетки да избегнат имунния надзор и предотвратявайки ефективен контрол на възпалението.
Чревните микроби произвеждат метаболит, известен като 3-хидроксиантранилова киселина (3-HA).
След навлизане в чревните епителни клетки, 3-HA се превръща в хинолинова киселина (QA).
QA serves as an efficient precursor for NAD⁺ synthesis, enabling rapid NAD⁺ production via compensatory pathways in the absence of SIRT3 and providing sufficient “energy” for immune regulation.
Когато изследователите елиминираха чревната микробиота с помощта на антибиотици, повишаването на NAD⁺ и потискащите тумори ефекти, свързани с дефицита на SIRT3, бяха значително отслабени, което директно потвърждава ключовата роля на чревната микробиота в метаболитното препрограмиране на NAD⁺.
Въз основа на тези революционни открития, таргетирането на метаболитното препрограмиране на NAD⁺ се оформи като обещаваща нова стратегия за лечение на колоректален рак и колит. Потенциални бъдещи интервенции включват:
Регулиране на чревната микробиота: Оптимизиране на състава на чревната микробиота чрез пробиотични интервенции за увеличаване на производството на 3-HA, осигуряване на достатъчно суровини за синтез на NAD⁺ и подобряване на метаболитната среда в чревния източник.
Тези стратегии преодоляват ограниченията на традиционните лечения, фокусирани върху симптомите, и вместо това адресират механизмите на заболяванията на фундаменталните нива на клетъчния метаболизъм и имунната регулация, предлагайки нови възможности за прецизна терапия на чревни заболявания.
As a national-level “Little Giant” enterprise specializing in biotechnology, Bontac Bio has long focused on the NAD⁺ field and is a pioneer in the NMN industry. Leveraging world-leading biocatalytic technologies and China’s first—and Guangdong Province’s only—provincial coenzyme engineering technology research center, Bontac Bio provides high-purity, high-activity NAD⁺ precursor ingredients.
Looking ahead, Bontac Bio will continue to closely follow scientific advances in NAD⁺ metabolism, drive continuous technological innovation, and fully unlock the health potential of this “molecule of life,” bringing new hope to patients with intestinal diseases.
Здравето на червата е основата на общото здраве. Откриването на метаболитното препрограмиране на NAD⁺ задълбочи разбирането ни за лечението на чревни заболявания. От основни изследвания до клинично приложение, Bontac Bio остава ангажирана с професионализма и научната строгост, подкрепяйки напредъка в биомедицинската наука и опазвайки общественото здраве.
Наскоро съвместен изследователски екип от Пекинския педагогически университет и Академията на военните медицински науки публикува знаково изследване в международно признатото списание Напреднали науки. This study systematically revealed, for the first time, how an NAD⁺-dependent enzyme in intestinal epithelial cells—SIRT3—regulates local intestinal immune balance through modulation of NAD⁺ metabolism, opening up new directions for the precision treatment of colorectal cancer and colitis.
ЧАСТ 01
NAD⁺: The “All-Purpose Vital Factor” of Human Cells
Many people may still be unfamiliar with NAD⁺, yet it has long been deeply involved in nearly every core physiological process in the human body and can be regarded as an “all-rounder” within cells:Двигател на енергийния метаболизъм: As a key coenzyme in the cellular respiratory chain, NAD⁺ converts sugars and fats from food into usable cellular energy, serving as a natural “power bank” that keeps the body functioning.
Пазител на ремонта на ДНК: Клетъчната ДНК е постоянно изложена на увреждания от свободни радикали и външни стресори. NAD⁺ активира специализирани ензими за поправка, които бързо фиксират повредените гени, намалявайки рисковете от заболявания, причинени от генетични мутации.
Основен регулатор на имунитета: NAD⁺ директно регулира диференциацията и активността на имунните клетки, позволявайки на тялото точно да идентифицира и елиминира патогени и туморни клетки, като същевременно поддържа имунната хомеостаза.
Ключов модулатор на стареенето: NAD⁺ нивата естествено намаляват с възрастта, което е един от основните фактори за клетъчно стареене и влошаване на функциите на органите.
In the intestine, the role of NAD⁺ is particularly critical. It not only ensures the normal metabolism and renewal of intestinal epithelial cells, but also strengthens the “protective wall” of the intestinal mucosal barrier against harmful bacteria and toxins. At the same time, it precisely regulates local immune responses, acting as an invisible guardian of gut health.
ЧАСТ 02
Научен пробив: Централната връзка между метаболитното препрограмиране на NAD⁺ и чревните заболявания
Through rigorous animal experiments, cellular studies, and clinical data analyses, the joint research team from Beijing Normal University and the Academy of Military Medical Sciences clearly elucidated the regulatory mechanisms of NAD⁺ metabolism in colorectal cancer and colitis. The key findings can be summarized as “one switch, one pathway, and one collaboration.”(1) Ключовият превключвател: Двупосочно регулиране на NAD⁺ от SIRT3
The study found that intestinal epithelial cells (IECs) express an enzyme called SIRT3, which acts as a “core switch” in NAD⁺ metabolism and is closely associated with the progression of colorectal cancer and colitis:When intestinal inflammation or tumors occur, SIRT3 expression in IECs is significantly upregulated, leading to a reduction in intracellular NAD⁺ levels and suppression of the pro-inflammatory cytokine IL-1β. As a result, immune cells “lose the signal” and fail to mount an effective defense.
Conversely, when SIRT3 function is deficient, the intestine activates a “self-rescue mechanism,” rapidly replenishing NAD⁺ through alternative metabolic pathways. This activates immune responses, effectively restricting colorectal tumor growth while enhancing resistance to bacterial infections.
Importantly, analysis of the TCGA (The Cancer Genome Atlas) database showed that colorectal cancer patients with high SIRT3 expression in intestinal epithelial cells had significantly lower survival rates, further confirming the critical role of the SIRT3–NAD⁺ pathway in disease progression.
(2) The Core Pathway: The IEC–NAD⁺–T Cell Immune Regulatory Axis
Immune balance lies at the heart of intestinal health, and NAD⁺ serves as the key “signaling bridge” between intestinal epithelial cells and immune cells:Като първа линия на защита на чревната бариера, функцията на епителните клетки зависи от достатъчно количество NAD⁺.
When NAD⁺ levels are adequate, intestinal epithelial cells secrete pro-inflammatory factors such as IL-1β, which specifically activate the IL-1R1 receptor on T cells.
Receptor activation promotes the differentiation of IFN-γ–producing CD4⁺ T helper 1 (T_H1) cells and cytotoxic T lymphocytes (CTLs). These immune cells are the main forces responsible for eliminating tumor cells and combating infections.
Това в крайна сметка формира цяла регулаторна верига:
Intestinal epithelial cells → NAD⁺ → IL-1β → T cell activation.
Изследването показа, че дефицитът на SIRT3 потиска растежа на колоректалния рак именно защото засилва тази регулаторна ос чрез повишаване на нивата на NAD⁺, позволявайки на имунните клетки точно да насочват туморните клетки. За разлика от това, сверхекспресията на SIRT3 нарушава този път, позволявайки на туморните клетки да избегнат имунния надзор и предотвратявайки ефективен контрол на възпалението.
(3) Съществено сътрудничество: Чревната микробиота допринася за синтеза на NAD⁺
Забележително е, че метаболитното препрограмиране на NAD⁺ не е самостоятелно усилие на чревните епителни клетки. Чревната микробиота играе незаменима поддържаща роля:Чревните микроби произвеждат метаболит, известен като 3-хидроксиантранилова киселина (3-HA).
След навлизане в чревните епителни клетки, 3-HA се превръща в хинолинова киселина (QA).
QA serves as an efficient precursor for NAD⁺ synthesis, enabling rapid NAD⁺ production via compensatory pathways in the absence of SIRT3 and providing sufficient “energy” for immune regulation.
Когато изследователите елиминираха чревната микробиота с помощта на антибиотици, повишаването на NAD⁺ и потискащите тумори ефекти, свързани с дефицита на SIRT3, бяха значително отслабени, което директно потвърждава ключовата роля на чревната микробиота в метаболитното препрограмиране на NAD⁺.
ЧАСТ 02
Научен пробив: Централната връзка между метаболитното препрограмиране на NAD⁺ и чревните заболявания
Through rigorous animal experiments, cellular studies, and clinical data analyses, the joint research team from Beijing Normal University and the Academy of Military Medical Sciences clearly elucidated the regulatory mechanisms of NAD⁺ metabolism in colorectal cancer and colitis. The key findings can be summarized as “one switch, one pathway, and one collaboration.”
(1) Ключовият превключвател: Двупосочно регулиране на NAD⁺ от SIRT3
The study found that intestinal epithelial cells (IECs) express an enzyme called SIRT3, which acts as a “core switch” in NAD⁺ metabolism and is closely associated with the progression of colorectal cancer and colitis:When intestinal inflammation or tumors occur, SIRT3 expression in IECs is significantly upregulated, leading to a reduction in intracellular NAD⁺ levels and suppression of the pro-inflammatory cytokine IL-1β. As a result, immune cells “lose the signal” and fail to mount an effective defense.
Conversely, when SIRT3 function is deficient, the intestine activates a “self-rescue mechanism,” rapidly replenishing NAD⁺ through alternative metabolic pathways. This activates immune responses, effectively restricting colorectal tumor growth while enhancing resistance to bacterial infections.
Importantly, analysis of the TCGA (The Cancer Genome Atlas) database showed that colorectal cancer patients with high SIRT3 expression in intestinal epithelial cells had significantly lower survival rates, further confirming the critical role of the SIRT3–NAD⁺ pathway in disease progression.
(2) The Core Pathway: The IEC–NAD⁺–T Cell Immune Regulatory Axis
Immune balance lies at the heart of intestinal health, and NAD⁺ serves as the key “signaling bridge” between intestinal epithelial cells and immune cells:Като първа линия на защита на чревната бариера, функцията на епителните клетки зависи от достатъчно количество NAD⁺.
When NAD⁺ levels are adequate, intestinal epithelial cells secrete pro-inflammatory factors such as IL-1β, which specifically activate the IL-1R1 receptor on T cells.
Receptor activation promotes the differentiation of IFN-γ–producing CD4⁺ T helper 1 (T_H1) cells and cytotoxic T lymphocytes (CTLs). These immune cells are the main forces responsible for eliminating tumor cells and combating infections.
Това в крайна сметка формира цяла регулаторна верига:
Intestinal epithelial cells → NAD⁺ → IL-1β → T cell activation.
Изследването показа, че дефицитът на SIRT3 потиска растежа на колоректалния рак именно защото засилва тази регулаторна ос чрез повишаване на нивата на NAD⁺, позволявайки на имунните клетки точно да насочват туморните клетки. За разлика от това, сверхекспресията на SIRT3 нарушава този път, позволявайки на туморните клетки да избегнат имунния надзор и предотвратявайки ефективен контрол на възпалението.
(3) Съществено сътрудничество: Чревната микробиота допринася за синтеза на NAD⁺
Забележително е, че метаболитното препрограмиране на NAD⁺ не е самостоятелно усилие на чревните епителни клетки. Чревната микробиота играе незаменима поддържаща роля:Чревните микроби произвеждат метаболит, известен като 3-хидроксиантранилова киселина (3-HA).
След навлизане в чревните епителни клетки, 3-HA се превръща в хинолинова киселина (QA).
QA serves as an efficient precursor for NAD⁺ synthesis, enabling rapid NAD⁺ production via compensatory pathways in the absence of SIRT3 and providing sufficient “energy” for immune regulation.
Когато изследователите елиминираха чревната микробиота с помощта на антибиотици, повишаването на NAD⁺ и потискащите тумори ефекти, свързани с дефицита на SIRT3, бяха значително отслабени, което директно потвърждава ключовата роля на чревната микробиота в метаболитното препрограмиране на NAD⁺.
ЧАСТ 03
Нови терапевтични посоки: Насочване към метаболизма на НАД⁺ за прецизна интервенция
Въз основа на тези революционни открития, таргетирането на метаболитното препрограмиране на NAD⁺ се оформи като обещаваща нова стратегия за лечение на колоректален рак и колит. Потенциални бъдещи интервенции включват:
Модулиране на активността на SIRT3: Инхибира SIRT3 за активиране на QA-медиирани пътища на синтез на NAD⁺, като по този начин засилва чревните имунни отговори и осигурява нова терапевтична цел за колоректален рак.
Допълване на NAD⁺ предшественици: Подходящо допълване с прекурсори на NAD⁺ като QA или NMN (никотинамиден мононуклеотид) за директно повишаване на вътреклетъчните нива на NAD⁺ в чревните клетки, укрепване на чревната лигавица и предлагане на допълнителни възможности за лечение при пациенти с колит.Регулиране на чревната микробиота: Оптимизиране на състава на чревната микробиота чрез пробиотични интервенции за увеличаване на производството на 3-HA, осигуряване на достатъчно суровини за синтез на NAD⁺ и подобряване на метаболитната среда в чревния източник.
Тези стратегии преодоляват ограниченията на традиционните лечения, фокусирани върху симптомите, и вместо това адресират механизмите на заболяванията на фундаменталните нива на клетъчния метаболизъм и имунната регулация, предлагайки нови възможности за прецизна терапия на чревни заболявания.
ЧАСТ 04
Биография на Бонтак: Отключване на здравния потенциал на NAD⁺ чрез технологии
As a national-level “Little Giant” enterprise specializing in biotechnology, Bontac Bio has long focused on the NAD⁺ field and is a pioneer in the NMN industry. Leveraging world-leading biocatalytic technologies and China’s first—and Guangdong Province’s only—provincial coenzyme engineering technology research center, Bontac Bio provides high-purity, high-activity NAD⁺ precursor ingredients.
Looking ahead, Bontac Bio will continue to closely follow scientific advances in NAD⁺ metabolism, drive continuous technological innovation, and fully unlock the health potential of this “molecule of life,” bringing new hope to patients with intestinal diseases.
Здравето на червата е основата на общото здраве. Откриването на метаболитното препрограмиране на NAD⁺ задълбочи разбирането ни за лечението на чревни заболявания. От основни изследвания до клинично приложение, Bontac Bio остава ангажирана с професионализма и научната строгост, подкрепяйки напредъка в биомедицинската наука и опазвайки общественото здраве.
