科技前沿|心力衰竭与线粒体有关

  人类的心脏肌肉一直在努力工作,每天心跳持续约十万次。据估计,一个人一生至少有25亿次心跳。心搏每一次都需要能量,心脏在收缩时,要消耗细胞的能量,心脏的舒张期。如果一个人想要改变血压,心脏就可以调整其工作负荷和维持所需的血压。举例来说,当锻炼时,心脏输出的能量是平时的3倍,并输送养分和氧气到活动的肌肉。但有时候,不正常的改变会使心脏长期超负荷。举例来说,当动脉阻塞的时候,将相同数量的血液泵入身体就需要更多的工作。随着心脏负荷的增加,心脏就会增大,这就是心脏肥大,从而产生更多的细胞能量。

  氧化性应激与心衰的相关性

  心肌细胞依靠健康的线粒体不断产生能量。但线粒体并非完美无缺,在产生能量的同时,还产生了“活性氧”(ROS),导致细胞发生氧化应激。随着能量产生加快,ROS也会增加,从而导致更多的氧化压力。

  活性氧(ROS)易于与细胞分子如脂肪、蛋白质、DNA等相互作用。这种交互作用可以改变这些分子的化学结构,从而改变它们的功能。研究表明,由于活性氧(ROS)可以缓慢破坏分子结构,更多的氧化应激可导致线粒体损伤。受损的线粒体对产生能量的效率不高,而低效线粒体则会产生更多的ROS,从而造成伤害和低效率的恶性循环。这种线粒体低效,常被认为是线粒体功能障碍,也是心力衰竭的一个主要特点。

科技前沿|心力衰竭与线粒体有关

  提高NAD水平来修复受损的线粒体。

  线粒体功能障碍与心衰之间的关系很大程度上提醒科学家们通过改善线粒体健康来治疗心衰。NR和NMN可提高NAD水平,改善线粒体与心脏功能,改善小鼠心功能。现在,许多临床试验已经开始,这些研究结果将被用来治疗人类心力衰竭。

  核磁共振可减少线粒体损伤。

  科学家们对分离小鼠细胞和心衰的小鼠NR的作用进行了实验。NR可以帮助改善线粒体功能,同时减少心肌细胞的死亡,并且帮助维持心脏向全身的血液输送。

  NR通过刺激细胞自然线粒体修复机制,可以显著改善心肌细胞内线粒体的功能。线粒体非折叠蛋白反应(UPRmt)可以帮助维持线粒体面对氧化压力时的强大功能。人工阻断UPRmt功能后,NR效应也随之消失。

  调节细胞功能以维持线粒体。

  线粒体产生能量的机制是由必须以适当方式折叠的蛋白质构成的。过度负载的线粒体所产生的各种氧化应激,会破坏蛋白质,造成折叠错误,从而丧失功能。非折叠蛋白反应(UPRmt)在线粒内错误折叠蛋白质积累过程中被激活,线粒体可以调节其分子,这是通过挽救错误折叠的蛋白质和清除无法修复的蛋白质。

  另有一些研究已经证实NR能够激活非折叠蛋白反应(UPRmt),尤其是在老年及代谢压力情况下。NR在2013年首次被科学家们证实,在昆虫和分离的哺乳动物肝细胞中,NR能够激活UPRmt功能。对于哺乳动物细胞,NR的功效取决于去乙酰化酶(即SIRT1)的活性。在2016年,2名小鼠进一步证实口服NR可以刺激肌肉干细胞的UPRmt功能,同时还可以在高脂肪和高糖的大鼠肝脏细胞中激活UPRmt功能。

  总的来说,这些研究促使科学家们提出了一种能使NR提高NAD水平的工作模型,从而激活NAD的去乙酰化酶。去乙酰化酶之后,打开UPRmt功能的途径,改善线粒体的生长和修复。

  心脏衰竭病人的福音

  为将研究成果应用于人体,科学家们利用前沿技术开发了NAD+补充剂,使NAD+水平得到了很大发展。科学饮食补充剂的先驱,美国霍伯麦致力于向消费者提供世界领先、高品质的生物科研延缓衰老产品,在经历了很多次尝试,并对其进行了反馈之后,先进的酶定向技术获得诺贝尔奖后,产品价格大幅下降超过90%,提高NMN在人体内的吸收效率及活性,使NMN产品成为现实。