荷兰研究首次证实NAD+前体可增强人体线粒体功能，促进代谢健康

随着生活水平提高及肥胖人群的攀升，有“富贵病”之称的糖尿病越来越常见。国际糖尿病联盟报告显示我国糖尿病患病人数位居全球第一1，平均每9人就有1人患糖尿病2。糖尿病会导致多种并发症，其中就包括肌无力，发展严重可能导致瘫痪。糖尿病肌无力的发生与肌肉线粒体功能损伤息息相关，除控制血糖外，探索改善肌肉线粒体损伤的治疗药物对糖尿病肌无力的治疗有重要意义。同时，如果这类线粒体损伤治疗药物能用于所有线粒体疾病（如癌症、衰老、免疫缺陷等），那将是生命科学领域的一大突破。

为实现这一愿景，荷兰马斯特里赫特大学医学中心（Maastricht University Medical Center）的Tineke van de Weijer博士团队迈出了第一步，该学术团队在《糖尿病》（Diabetes）杂志上发表了一项研究，首次表明阿昔莫司作为NAD+前体可恢复2型糖尿病患者的骨骼肌线粒体功能。该研究也是首个证明NAD+前体可直接影响人类骨骼肌线粒体功能的研究3。

微光——科学家推测阿昔莫司可能通过提高NAD+水平来改善线粒体功能

2型糖尿病患者的肌肉线粒体功能受损主要由胰岛素敏感性下降导致。胰岛素像血糖调节的信使，正常情况下，血糖升高后，血液中的胰岛素水平也升高，肌肉获得了来自胰岛素的信号，便开始摄取血液中的糖来产生能量供身体活动所需，从而达到降低血糖的作用。糖尿病患者的胰岛素敏感性下降是指肌肉需要更多的胰岛素信号，来启动摄取血糖的过程，长期的负荷下，肌肉的线粒体功能受损。

阿昔莫司是一种可治疗高血脂的烟酸类似物，通过将血液中的脂肪颗粒进行分解，来达到降低血脂的作用。尤其是可降低血浆非酯化脂肪酸(NEFA)浓度，来改善2型糖尿病患者的脂肪累积，提高患者的胰岛素敏感性，从而改善肌肉线粒体功能。

然而，奇怪的是，降低NEFA和改善胰岛素敏感性的药物有许多，并不是所有的药物均能像阿昔莫司一样显著改善线粒体功能，因此，有科学家认为，阿昔莫司一定在其他方面参与调节线粒体的作用。

线粒体也被称为“细胞能量制造的动力工厂”，在细胞的新陈代谢并维持人类生命活动中发挥重要作用，这个过程中有一个关键的高能化合物——烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）。而值得注意的是，阿昔莫司还是NAD+的前体。这代表阿昔莫司可能通过提高NAD+水平来改善人类线粒体功能。

为了证实这一推测，Tineke van de Weijer博士（图3）及其团队开展了一项研究，纳入21名2型糖尿病患者，年龄57.7±1.1岁，随机分为两组，分别接受安慰剂或阿昔莫司（250mg/d，每日三次口服）治疗2周，来探索阿昔莫司对人类线粒体代谢的影响及NAD+在这一过程中扮演的角色。

探索——阿昔莫司重新激发糖尿病患者肌肉的线粒体代谢

研究人员在治疗2周后对参与研究的2型糖尿病患者进行了肌肉活检（即在局部麻醉下，使用钳夹于患者股外侧钳取肌肉作为标本并进行检验），使用特定的检测试剂盒测定肌肉活检标本中ATP含量（ATP是一种能量分子，可为所有细胞代谢活动提供能量，线粒体代谢中将产生大量ATP，因此ATP含量可直接反映线粒体功能）。结果发现，与对照组相比，阿昔莫司治疗患者肌肉活检中的ATP水平显著增加（图4），表明阿昔莫司可恢复糖尿病患者肌肉的线粒体功能。

证实——阿昔莫司对肌肉线粒体功能的改善主要由NAD+水平增加所致

随后，研究人员定制了一个由NAD+增强剂（如烟酰胺核糖苷NR、靶向聚腺苷二磷酸核糖聚合酶PARP抑制剂）诱导的基因集。结果发现，阿昔莫司治疗患者激活的线粒体基因与该基因集高度重叠，这表明阿昔莫司治疗可起到与其他NAD+增强剂（如NR、NMN、PARP抑制剂）相似的线粒体基因激活作用（详见图5）。

同时，在阿昔莫司治疗患者肌肉中观察到NAD+水平显著增加（详见图6）。

为了证实阿昔莫司对线粒体功能的改善是由NAD+水平增加所致，研究人员用阿昔莫司处理了人体肌肉细胞24小时，并分别在三种线粒体代谢状态下观察阿昔莫司对线粒体呼吸作用的影响，包括静止状态、抑制状态、FCCP刺激状态。FCCP是线粒体氧化磷酸化解偶联剂，作用于肌肉细胞可导致线粒体形态异常，降低胰岛素敏感性，但同时将细胞磷酸化达到最大化。而NAD+主要通过增加细胞磷酸化来改善人体代谢。简单来说，如果在FCCP刺激下，线粒体呼吸作用仍增强，那么就表明阿昔莫司对骨骼肌线粒体代谢的改善作用是通过升高NAD+水平带来的，而与胰岛素敏感性无关。

结果发现，在线粒体代谢静止状态或代谢被抑制时，用阿昔莫司处理的人肌肉细胞的线粒体代谢较对照组无显著差异。然而，当使用FCCP刺激线粒体达到最大输出量时，经阿昔莫司处理的肌肉细胞的线粒体功能较对照组显著增加（详见图7）。这一结果正符合上述研究设计的初衷。

此外，在阿昔莫司治疗的人类肌肉活检标本和小鼠肌肉细胞中，都发现存在线粒体未折叠蛋白应答（UPRmt）。UPRmt是指线粒体为维持其蛋白质结构平衡，启动由核DNA编码的一系列复杂程序的应激反应，UPRmt对抵抗线粒体损伤、衰老、癌症、免疫缺陷等疾病有重要意义。迄今为止，此项研究是首个证明，对人类应用NAD+增强剂可诱导UPRmt过程的研究。

未来——人类NAD+前体治疗拥有巨大潜力

该研究作者表明：“这项研究首次证明了NAD+增强剂可直接影响人类骨骼肌线粒体功能。”这一NAD+增强剂领域中里程碑式的研究，为未来的研究方向开拓了巨大的前景。这代表着新型、安全的NAD+前体具有增强线粒体功能并促进人类健康长寿的强大潜力。

即使阿昔莫司可能不是合适的候选药物，但新的NAD+前体，例如NMN等，因为副作用相对较少，比如无皮肤潮红之类的副作用，同时，因为是NAD+的直接前体，可通过NMNAT酶直接转化为NAD+，所以可能是更合适的线粒体功能增强剂。目前，包括顶尖杂志（如Nature、Science、Cell）在内的所有科学杂志均认可了NMN对改善衰老的重要价值。基于本研究结果，NMN作为NAD+的直接前体，对线粒体损伤修复及人体代谢的有益影响几乎毋庸置疑。未来亟需开展更多的NMN作为线粒体干预措施对人体代谢健康影响的研究。生命的密码正在逐渐开启。