NMN最新研究!“延寿奇药”竟然还是“助孕神器”

来源:NMN观察    编辑:观察君

之前的研究对NAD+的功能大多还都围绕“延寿”和“改善老年症状”,最近研究的魔爪频繁伸向了相关酶。在补救合成途径中NMNAT酶可以将NMN合成NAD+,最新的研究证实提升该酶可保护卵母细胞,换而言之,NMN向NAD+转变的增加,有助于怀孕!

在NMN的服用注意事项中,一般不建议孕期和哺乳期服用,并非有科学禁忌而是基于谨慎原则,毕竟婴儿和孕妇的代谢更为复杂。而本文这个研究证实NAD+的增加有助怀孕,备孕期服用NMN似乎还大有裨益,这也貌似给Sinlair教授四五十岁的嫂子吃完NMN怀孕的传闻提高了一些依据。

自NAD+成为热门抗衰老物质以来,研究者们一直围绕着它的几种前体物质打转。其实近年来也有不少科学家将目光转向了NAD+合成途径中的各种酶类。在上一篇NMN研究新发现中我们就介绍了NAM的限速酶NAMPT的抗衰老功效,它能使实验动物最大寿命延长15.8%。同样在今年6月,另一种能介导NAD+合成的酶NMNAT2也登上了Aging Cell杂志[1]:

这两种酶看起来很像,但它们催化合成的反应是不同的,NAMPT是烟酰胺转化为NMN的限速酶,NMNAT则涉及NAD+的两种合成途径:

在Preiss-Handler途径中,烟酸经NMNAT合成NAD+;

在补救合成途径中,NMNAT是NMN直接合成NAD+的限速酶。

NMNAT全称为烟酰胺单核苷酸腺苷酰转移酶,它在体内无所不在,但组织间表达水平存在较大差异。在脑和心脏中,NMNAT依赖的补救途径是产生NAD+的首选模式,2018年就有研究发现,NMNAT3过表达可改善代谢,是一种有吸引力的治疗靶点,可用于治疗由衰老引起的代谢紊乱。而这次它的另一项新功能被人们所发现:由NMNAT2介导的NAD+合成对衰老卵母细胞具有保护作用。

在大多数哺乳动物中,卵母细胞的质量随着母亲年龄的增长而下降。随着晚婚晚育现象的增多,雌性生育年龄较以前有很大的延迟,如何提高高龄女性卵母细胞质量是科研工作者面临的巨大挑战。

首先,为了确认NAD+是否与卵母细胞的老化有关,研究人员选择了3-4周的ICR雌性小鼠与42-45周生育期即将结束的雌性小鼠做对比,在老卵母细胞中检测到NAD+水平显着降低。

 

接下来,他们通过定量实时PCR测量了与NAD+合成有关的酶的mRNA水平,NAMPT、NAPRT、NRK1/2和NMNAT1/3在年轻和衰老卵母细胞之间的表达没有显着差异。相比之下,老卵母细胞中NMNAT2的mRNA水平与蛋白的表达显着降低。

在卵母细胞中,三种NMNAT的表达量也不同,NMNAT2较少,而NMNAT3几乎检测不到,证实了“3种NMNAT有组织特异性”的观点。而NAD+与NMNAT2含量的降低可能与老年卵母细胞质量受损有关。

 

考虑到NAD+的合成途径有三种,卵母细胞不一定通过NMNAT2介导的途径合成NAD+,研究人员随后评估了NMNAT2耗竭是不是影响卵母细胞中NAD+含量的主要因素,结果与预料的一致,和对照组相比,敲除NMNAT2蛋白的卵母细胞中NAD+含量降低了60%。

那么,NMNAT2的耗竭是不是导致卵母细胞质量下降的原因呢?

哺乳动物卵母细胞的发生发展起始于胚胎时期,直到青春期之前,卵母细胞一直处于类似休眠的被抑制状态,在此期间,卵母细胞核具有特殊的形状,称为生发泡(GV)[2];性成熟以后,卵母细胞才恢复减数分裂,开始的特征是生发泡破裂(GVBD),在黄体生成激素(LH)的诱导下,卵母细胞分裂成一个具有受精能力的成熟卵母细胞和一个体积相对较小的球状物,即第一极体,这是核成熟的标志[3]。卵母细胞的成熟过程一共需要进行两次连续的不对称分裂,最终形成体积差异巨大的子细胞:大体积的卵母细胞和两种体积较小的极体。

而实验数据显示,缺失NMNAT2虽然不影响卵母细胞恢复减数分裂,但卵母细胞中第一极体(Pb1)的形成率显著降低,而且经常观察到其进行对称分裂,表明NMNAT2缺失扰乱了小鼠卵母细胞中的减数分裂进程,阻碍其发育成熟。

 

图左:NMNAT2缺失的细胞中第一极体的形成率显著降低

图右:NMNAT2缺失的卵母细胞很少进行不对称分裂,从而发育成熟

研究者对卵母细胞的纺锤体和染色体组织进行染色后发现,缺失NMNAT2的卵母细胞中存在着高频率的纺锤体缺陷和染色体错位,且姐妹染色单体更容易过早分离,产生非整倍体卵的概率增加了约3倍。相比之下,大多数对照组卵母细胞有着良好排列的染色体与典型的桶状纺锤体。

 

在NMNAT2-KD卵母细胞中经常观察到纺锤体缺陷和染色体错位(白色箭头处)

接下来,研究者测试了在体外培养期间采用烟酸(NA)能否预防卵母细胞的分裂缺陷,他们从老鼠体内获取完全生长的未成熟卵母细胞,在补充烟酸的完全培养基中培养。在用NA处理的老卵母细胞中,ROS水平和纺锤体/染色体缺陷均减少,表明体外NA给药能够改善老年卵母细胞的质量。

直接增加NMNAT的表达也有类似的效果。研究人员将外源NMNAT的mRNA注射到老年卵母细胞中并评估表型,免疫印迹证实,NMNAT2蛋白在卵母细胞中有效过表达,NAD+几乎恢复至正常水平,并且与母体年龄相关的减数分裂缺陷和增加的氧化应激水平也得到了改善。这种手段虽然不能直接应用于人体,但也具有参考意义。

 

最后研究人员解释,NMNAT2保护卵母细胞的内在机制其实还是与调节SIRT1的表达有关。

总结:

根据补充烟酸能够增加NAD+含量从而保护老年卵母细胞的实验结果,其实不难推测出补充NMN也有类似的功效。与烟酸类似,NMN合成NAD+的过程也受NMNAT2酶的约束,而且对比口服烟酸的较高副作用,NMN是一种更为安全的补充方式,也期待未来会有更完善的研究成果。

参考文献

1. Xinghan Wu, 1 Feifei Hu, et al. NMNAT2‐mediated NAD+ generation is essential for quality control of aged oocytes[J]. Aging Cell, 2019, 18(3).

2. Adhikari D , Liu K . The regulation of maturation promoting factor during prophase I arrest and meiotic entry in mammalian oocytes[J]. Molecular and Cellular Endocrinology, 2014, 382(1):480-487.

3. Moor R M, Dai Y, Lee C, et al. Oocyte maturation and embryonic failure[J]. Human Reproduction Update, 1998, 4(3):223.


来源nmn观察(中国首家NMN科普门户)
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发布时间:2019-08-15 14:54:34
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