NMNH силно засилва NAD+ и потиска гликолизата, цикъла на TCA и растежа на клетките

NAD+ е от съществено значение за биологични процеси като метаболизъм и ремонт на ДНК, а спадът му е свързан с заболявания, свързани с възрастта. Допълването с прекурсори на NAD+, като никотинамид рибозид (NR) и никотинамид мононуклеотид (NMN), е доказано, че повишава нивата на клетъчен NAD+ и носи здравословни ползи. Последни изследвания предполагат, че намалената форма на NR, NRH, е по-добър бустер на NAD+ от NR или NMN и може да увеличи устойчивостта към клетъчна смърт, причинена от генотоксини. Освен това, NRH е достъпен орално и е доказано, че предотвратява остра бъбречна увреждане при мишки. Затова изследователите изследваха дали намалената форма на NMN(NMNH) може да увеличи клетъчните нива на NAD+ и да регулира биологичните процеси.

NMNH повиши нивата на клетъчен NAD+ както in vitro, така и in vivo

The researchers conducted NMNH (100 μM) treatment and found that increased the level of cellular NAD+ by 5-fold in HepG2 cells, whereas 100 μM NMN only slightly increased the level of NAD+, as determined by mass spectrometry. (As shown on figure 1-A)
Авторът лекува мъжки мишки C57BL/6J с 340 mg/kg NMN или NMNH чрез интраперитонеална инжекция и измерва концентрациите на NAD+ в черния дроб чрез масспектрометрия. Той показа, че нивото на NAD+ в черния дроб е 4 пъти по-високо при мишки, лекувани с NMNH, отколкото при мишки, лекувани с PBS (както е показано на фигура 1-C). Освен това, нивото на NAD+ в черния дроб при мишки, лекувани с NMNH, беше 1,5 пъти по-високо в сравнение с мишки, третирани с NMN.

Фигура 1

Резултатите от експеримента показаха, че NMNH е ефективен NAD+ енхансър и е по-мощен in vivo NAD+ енхансър от NMN.
Но при лечение на C57BL/6J мъжки мишки с 50, 100, 500 или 1000 mg/kg NMNH чрез интраперитонеална инжекция през ден в продължение на седмица установи, че серумните нива на аланинаминотрансфераза (ALT) и аспартат аминотрансфераза (AST) не са повишени (както е показано на фигура 2), което предполага, че NMNH не е токсична за черния дроб при висока доза.
Тя показа, че лечението с NMNH увеличава съдържанието на NAD+ в черния дроб на мишки по дозазависим начин, а лечението с 1000 mg/kg NMNH увеличава нивото на NAD+ в черния дроб на мишките.

Фигура 2

NMNH инхибира гликолизата и цикълът на TCA

Авторът изследва рутината за трансформация на NMNH към NAD+, както е показано на фигура 3.

Фигура 3

А що се отнася до резултата от експеримента, нивата на NADH бяха 2,5 пъти по-високи в клетките с HepG2, третирани с NMNH, отколкото в нелекувани и третирани с NMN клетки. Фигура 4 също разкрива, че лечението с 340 mg/kg NMNH увеличава нивото на NADH 3 пъти в черния дроб на мишката, докато лечението с 340 mg/kg NMN увеличава нивото на NADH 1,7 пъти.

Фигура 4

Въпреки това, лечението с NMN разкри отчетлива регулация на гликолизата и цикъла на TCA. NMN предизвика само леко намаление на гликолизата на 2PG/3PG и PEP (Фигура 3E) и почти никакво видимо намаляване на цикъла на TCA в клетките (Фигура 3F). Тези резултати предполагат, че NMNH причинява значително потискане на гликолизата и цикъла на TCA, докато NMN също затруднява гликолизата, но в много по-лека степен.

Фигура 5

Потиснат клетъчен растеж от NMNH

Data-dependent quantitative proteomic analysis was performed to identify differentially expressed proteins (DEPs) of HepG2 under 1 mM NMNH treatment for 12 h.  And to further examine the effects of NMNH on cell growth, researchers treated 786-O cells with different concentrations of NMNH. 786-O cells, derived from a clear cell renal cell carcinoma patient, exhibit a typical Warburg phenotype and their growth is dependent on glycolysis.

Фигура 6

То разкри, че NMNH инхибира растежа на клетките в 786-O при 50 μM, whereas 250 μM NMNH was needed to effectively inhibit cell growth in HK-2 cells (as shown in figure 6), which was an immortalized proximal tubule epithelial cell line from a normal adult human kidney.

Заключение

NAD+ прекурсорите в редуцирана форма (NMNH и NRH) са по-добри NAD+ усилители от съответните в окислена форма, както in vitro, така и in vivo. Междувременно потвърдихме, че дългосрочното прилагане на NMNH е безопасно за мишки. NMNH ефективно увеличава съдържанието на клетъчен NAD+ и този процес зависи основно от NMNAT. NMNH е мощен усилвател на NAD+ in vitro и in vivo. NMNH също така значително повиши нивата на клетъчен NADH, потисна гликометаболизма и инхибираше растежа на клетките.

Референция: Liu, Y., Luo C., et al, Редуциран мононуклеотид на никотинамид (NMNH) силно засилва NAD+ и потиска гликолизата, цикъла на TCA и растежа на клетките, Promote Research, 2021