華盛頓大學(xué)圣路易斯醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種以前未知的細(xì)胞燃料輸送途徑，這一發(fā)現(xiàn)可以揭示衰老過程及其常伴隨的慢性疾病。隨著年齡的增長，細(xì)胞逐漸失去吸收和處理燃料的能力?？梢哉f，無法填充其油箱的電池?zé)o法發(fā)揮其正常功能。研究人員有興趣尋找提高老化細(xì)胞能量供應(yīng)的方法，以避免不可避免的時間流逝造成的不利影響。

任何細(xì)胞燃料供應(yīng)鏈的關(guān)鍵要素是稱為煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)的分子。過去的工作表明，全身組織中的NAD水平隨著年齡的增長而降低。細(xì)胞制造NAD的一種方式始于稱為煙酰胺單核苷酸(NMN)的前體分子，其天然存在于諸如毛豆，西蘭花，卷心菜，黃瓜和鱷梨等食物中。但NMN如何進(jìn)入細(xì)胞加工成NAD一直是一個謎。

在一項新的研究中，由發(fā)展生物學(xué)教授，醫(yī)學(xué)博士Shin-ichiro Imai領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家已經(jīng)確定了一種蛋白質(zhì)，負(fù)責(zé)將NMN直接轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞中，在那里它可以用于細(xì)胞燃料生產(chǎn)。這種蛋白質(zhì)不僅可以將NMN轉(zhuǎn)移到細(xì)胞中，而且可以迅速發(fā)揮作用。

該研究于1月7日發(fā)表在“ 自然代謝 ”雜志的創(chuàng)刊號上。

Imai和他的團(tuán)隊長期以來一直懷疑有NMN進(jìn)入細(xì)胞的直接途徑，僅僅是因為他們已經(jīng)測量了NMN從腸道進(jìn)入血液然后進(jìn)入全身組織的速度。在老鼠中，這段旅程在幾分鐘內(nèi)就會發(fā)生。研究人員認(rèn)為，沒有時間進(jìn)行復(fù)雜的生化反應(yīng)，可能將NMN轉(zhuǎn)化為可被細(xì)胞吸收的另一種形式。

“為了實現(xiàn)NMN快速攝入組織，我們推測必須有一種特定的NMN轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白將NMN直接轉(zhuǎn)移到細(xì)胞中，即使沒有人見過這樣的東西，”Imai說。

由第一作者Alessia Grozio博士領(lǐng)導(dǎo)的研究人員，發(fā)育生物學(xué)的科學(xué)家，在細(xì)胞和小鼠中進(jìn)行了多次實驗，鑒定并驗證了一種名為Slc12a8的蛋白質(zhì)實際上是神秘的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。研究人員還表明，Slc12a8需要鈉離子的存在才能將NMN轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞中。

有趣的是，科學(xué)家進(jìn)一步證明，當(dāng)NAD水平下降時，細(xì)胞會調(diào)高Slc12a8基因的表達(dá)。當(dāng)格羅齊奧故意降低細(xì)胞內(nèi)的NAD水平然后讓NMN進(jìn)行補(bǔ)償時，在細(xì)胞中制造的NAD超出了她期望看到的數(shù)量。這表明細(xì)胞不僅被動地接受NAD的損失; 它們通過增加NMN轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的量來維持其燃料供應(yīng)，從而提高它們將制備NAD所需的原料帶入細(xì)胞的能力。因此，老化的電池可以在一定程度上補(bǔ)償耗盡的燃料供應(yīng)。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)的NAD下降時，細(xì)胞會產(chǎn)生更多的NMN轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，從而增加它們可以攜帶的NMN量。

Imai和Grozio指出了NMN與其運(yùn)輸者相互作用的重要性。例如，如果運(yùn)輸工具運(yùn)轉(zhuǎn)不良，可能還不足以提供NMN。他們看到了補(bǔ)充NMN和增強(qiáng)Slc12a8功能的作用 - 可能有助于維持細(xì)胞能量隨年齡增長的NMN轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白治療。

事實上，Imai實驗室過去的工作表明，給老年小鼠服用NMN對整個身體的新陳代謝有益，包括對骨骼肌，肝功能，骨密度，眼功能，胰島素敏感性，免疫功能，體重和活動的積極影響。水平。他們還發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充NMN的益處僅見于老年小鼠。年輕，健康的老鼠可能沒有麻煩制造足夠的NAD。

“在未來的戰(zhàn)略中，重要的是給予NMN以及刺激NMN向細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)，”Imai說。“隨著年齡的增長，我們看到了NAD生產(chǎn)的瓶頸。隨著時間的推移，身體失去了制造NAD的能力。與此同時，它似乎開始燃燒更多的NAD，可能是由于慢性炎癥。如果我們能給NMN并幫助它轉(zhuǎn)移到細(xì)胞中，這可能是繞過瓶頸的一種方式。“

考慮到這一點，Imai的實驗室已經(jīng)確定了可以增強(qiáng)NMN轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白功能的小分子。與華盛頓大學(xué)的技術(shù)管理辦公室合作，該技術(shù)已被授權(quán)給日本一家名為Teijin Limited的公司，該公司致力于針對慢性老化疾病的新療法。在醫(yī)學(xué)院也正在進(jìn)行一項臨床試驗，調(diào)查NMN對老年人的影響。