《衰老》杂志上一项研究结果显示,NMN可通过增加细胞抗氧化酶水平来改善光感受器细胞的存活。
“散乱空中千片雪,蒙笼物上一重纱。纵逢晴景如看雾,不是春天亦见花。”
千年之前的雾里看花,实则是白居易的一首《眼病》,令人唏嘘。
根据2020年12月发布在《柳叶刀-公共卫生》杂志上的一组数据,我国中度、重度视力障碍和失明患者已超五千万,每3名城市青少年中就有2名近视患者。

一些科学家相信,高度近视、眼部外伤、自然衰老、糖尿病、黄斑等眼部疾病很可能与感光细胞的退化有关。感光细胞修复或许就是重启“心灵之窗”的钥匙。
高度近视、眼部外伤、自然衰老、糖尿病、黄斑等均可引起视网膜脱落。一些科学家相信,这些眼部疾病很可能与感光细胞的退化有关。感光细胞修复或许就是重启“心灵之窗”的钥匙。最近,人们发现了减缓这些细胞退化的潜在方式。
2020年12月,哈佛医学院眼再生医学研究所(Ocular Regenerative Medicine Institute)联合主任Vavvas及其团队在《衰老》杂志上发表了研究,证实NMN(β-烟酰胺单核苷酸)可保护小鼠视网膜脱离和氧化应激损伤后的感光细胞。研究显示,NMN的保护作用基于以下几方面:减少感光细胞死亡;抑制眼部炎症;提高抗氧化剂水平,阻止氧化应激。进一步的实验结果表明,这些保护作用主要是由于一种酶——SIRT1的活性增加了。该文章认为“总的来说,我们的结果表明,NMN在临床环境中治疗感光细胞退化方面具有潜在的价值。”

哈佛医学院眼再生医学研究所联合主任Vavvas及其团队在《衰老》杂志上发表了研究,证实NMN(β-烟酰胺单核苷酸)可保护小鼠视网膜脱离和氧化应激损伤后的感光细胞。
感光细胞的退化是一系列眼疾的根源
感光细胞,是在眼球的视网膜中发现的一类特殊神经细胞。这类细胞的特殊之处在于具有光转化能力——感光细胞将眼睛接收到的光转换成可以刺激生物过程的信号,因此我们可以看到这个五彩缤纷的世界。
黄斑变性、糖尿病性视网膜病变以及视网膜脱离等眼部疾病普遍伴随着感光细胞的退化。在这些眼疾中,感光细胞与视网膜色素上皮分离,从而失去滋养,引起炎症、细胞死亡,或者是由有害的含氧分子引起的细胞应激反应,即氧化应激。
使细胞工作的关键分子NAD+,可能在眼部疾病中起重要作用
NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)是一种在细胞能量产生、DNA修复和细胞增殖中都起着关键作用的分子。在眼部疾病中,NAD+可能同样起着重要作用。一些研究结果将矛头指向了在眼疾病机制中与NAD+产生相关的酶,以及与其浓度相关的酶。例如,美国科学家Richard G Weleber等人就发现在莱伯先天性黑朦(一种先天性失明的眼科疾病)中,一种对细胞产生NAD+至关重要的酶发生了突变(这种突变被称为NMNAT1)。此外,恢复NAD+水平,对保护啮齿动物感光细胞免于受到紫外线等光诱导的视网膜损伤具有潜在作用。
NMN保护感光细胞免于死亡
由于NAD+本身具有不稳定等性质,Vavvas和他的同事尝试通过NMN(NAD+的前身)增强NAD+水平来保护视网膜脱离后的感光细胞。
科学家通常使用一种称为TUNEL染色的方法,来追踪和展现小鼠眼中视网膜脱离后的细胞死亡状况。通过这项技术,Vavvas等人发现补充NMN可以显著减少视网膜脱离后早期阶段的感光细胞死亡。当他们给小鼠注射250 mg/kg和500 mg/kg NMN后,视网膜脱离后24小时的感光细胞死亡分别减少了52.7%和71.0%。

(图片来源:Chen et al.,2020 | 衰老)小鼠在注射NMN后,视网膜脱离后感光细胞的死亡显著减少。
该图显示了NMN对视网膜脱离后感光细胞死亡的影响。为此,研究人员比较了以下四组的感光细胞死亡量:正常附着视网膜组(Att),未经处理的视网膜脱离组(Vehicle),以及用两种不同浓度的NMN(250 mg/kg和500 mg/kg)处理过的视网膜脱离组。通过对图像中细胞用TUNEL染色标记(绿色点),可以对死亡细胞直观地计数。不同条件下死亡的感光细胞的数量有所不同(上图)。左下图显示了每天注射250 mg/kg和500 mg/kg NMN时,24小时死亡的感光细胞数目减少了。右下图显示了使用NMN治疗三天后的细胞死亡数量进一步减少了。

(Chen et al.,2020 | 衰老)NMN的使用可减少氧化应激,并保护视网膜脱离后的感光细胞。
该图说明视网膜脱离三天后,氧化应激的指示物(蛋白质羰基)含量增加了。而NMN治疗可以使指示物含量恢复到接近正常(视网膜未脱离)水平。
补充NMN可以提高抗氧化水平
氧化应激促进了感光细胞的死亡,而研究人员发现NMN可增加抗氧化剂HO-1(血红素加氧酶1)的含量,使细胞从氧化应激中恢复。在分离的视网膜中,研究人员发现指示损伤的蛋白质成分(称为蛋白质羰基)含量显着升高,这也说明发生了氧化应激。但是,通过NMN治疗,这种现象停止了。另外,他们也观察到NMN注射后,脱离后的视网膜中HO-1的表达增加。这些结果表明,NMN可以抵消过度的氧化应激,这可能是由于HO-1的上调引起的。
抗氧化剂水平的提高取决于SIRT1酶的活性
研究人员发现,视网膜脱离后,NMN增加了细胞保护SIRT1酶的水平。这些变化也伴随着NAD+水平和HO-1水平的升高。实际上,增长的SIRT1以及NMN共同作用,使得HO-1水平提高了;而SIRT1耗尽后,这一影响也随之消除。这些发现证明了NMN可增加NAD+依赖性SIRT1酶的活性,以及提高HO-1水平。同时,这些发现也有助于深入了解NMN如何发挥其保护作用。
Vavvas及其同事说:“我们的研究为以下说法提供了证据,即NAD+的前体分子NMN对视网膜脱离后感光细胞变性具有神经保护作用。”沿着这些思路,研究人员提出,NMN通过减少氧化应激和增加抗氧化剂HO-1的含量来减轻神经炎症,从而保护视网膜,抑制感光细胞的死亡。
NMN对感光细胞保护的研究展望
在将这些结果用于治疗眼部疾病之前,临床研究必须确定NMN在小鼠实验中展现的保护效应是否能转化到人类身上。在满足了这一前提之后,NMN可能会为糖尿病性视网膜病变、黄斑变性和视网膜脱离等疾病患者保留视力提供更多的希望。
参考文献
Xu, T., Wang, B., Liu, H., Wang, H., Yin, P., & Dong, W. et al. (2020). Prevalence and causes of vision loss in China from 1990 to 2019: findings from the Global Burden of Disease Study 2019. The Lancet Public Health, 5(12), e682-e691. doi: 10.1016/s2468-2667(20)30254-1
Chen, X., Amorim, J., Moustafa, G., Lee, J., Yu, Z., & Ishihara, K. et al. (2020). Neuroprotective effects and mechanisms of action of nicotinamide mononucleotide (NMN) in a photoreceptor degenerative model of retinal detachment. Aging, 12(24), 24504-24521. doi: 10.18632/aging.202453
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