高剂量烟酰胺核糖(NR)竟促动脉粥样硬化:NAD+代谢调控新警示

【字体: 时间:2025年04月22日 来源:Atherosclerosis 4.9

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  为探究烟酰胺核糖(NR)对动脉粥样硬化的影响,研究人员用不同剂量 NR 处理 Apoe 基因敲除小鼠。结果发现高剂量 NR 增加主动脉斑块、炎症因子及血脂水平。这警示在动脉粥样硬化治疗中使用 NAD+增强剂需谨慎。

  在生命的长河中,健康是人们永恒的追求,心血管健康更是重中之重。近年来,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)成为科研领域的 “明星分子”。NAD+不仅是众多氧化还原反应的电子载体,反映细胞能量状态,还作为多种酶的共底物,连接酶功能与细胞能量代谢 。其中,sirtuins(SIRT)作为 NAD+消耗酶的一类,在热量限制时被激活,对动脉粥样硬化血栓形成有保护作用 。
基于此,补充 NAD+前体以激活所有 sirtuins 的 “NAD+增强策略” 应运而生,烟酰胺核糖(NR)作为 NAD+的天然前体备受关注。前期研究发现,NR 在一些临床前研究中能对抗代谢综合征,展现出良好的应用前景。然而,在临床实践中,NAD+增强策略却遭遇挫折。在 AIM-HIGH 试验中,另一种 NAD+前体烟酸虽能提升高密度脂蛋白(HDL)、降低低密度脂蛋白(LDL)水平,但未能降低心血管疾病的残留风险。同时,有研究表明,NAD+的终末代谢产物 4PY(N1- 甲基 - 4 - 吡啶酮 - 3 - 甲酰胺)会促进血管炎症,与心血管疾病风险增加相关。这些矛盾的结果让科研人员困惑不已,NR 究竟能否为动脉粥样硬化带来保护作用?这一疑问成为推动新研究的强大动力。

为了解开这个谜团,来自国外多个研究机构的研究人员(Wang Yu-Jen、Daniel S. Gaul 等)展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Atherosclerosis》杂志上,为该领域带来了重要突破。

研究人员主要采用了以下几种关键技术方法:首先,选用 8 周龄雄性载脂蛋白 E(Apoe)基因敲除小鼠,构建动脉粥样硬化小鼠模型,让小鼠食用 12 周高胆固醇饮食,并分别补充不同剂量的 NR(0、1.2、2.4 g/kg 饮食,对应 NR-、NR+、NR++ 组)。其次,对小鼠的主动脉、肝脏等组织进行处理,运用蛋白质免疫印迹(Western Blot)技术检测相关蛋白表达水平;采用酶联免疫吸附试验(ELISA)分析血浆细胞因子和脂质生化指标;利用液相色谱 - 串联质谱(LC-MS/MS)测定 NAD+及其代谢产物浓度。此外,还通过细胞培养实验,用氧化型低密度脂蛋白(oxLDL)刺激 RAW264.7 小鼠巨噬细胞和骨髓巨噬细胞,观察细胞变化。

下面让我们来详细看看研究结果:

  • 高剂量 NR 无助于抗动脉粥样硬化:研究人员给 Apoe-/-小鼠补充不同剂量的 NR,12 周后发现,虽然胸腹部主动脉的斑块病变面积在各组间无显著差异,但在主动脉根部的连续横截面上,NR++ 组小鼠的斑块病变面积明显增加,这表明高剂量的 NR 并不能起到抗动脉粥样硬化的作用,反而可能促进斑块形成。
  • NR 对体重及相关酶表达的影响:在实验过程中,研究人员监测了小鼠体重,发现 NR 补充对其无明显影响,但 NR++ 组小鼠的相对肝脏重量高于 NR + 组。同时,分析主动脉裂解物中 NAD+消耗酶的表达发现,NR + 组 SIRT6 水平升高,而 NR++ 组降低;NR + 和 NR++ 组中,裂解的 PARP-1 与总 PARP1 的比率更高。
  • 高剂量 NR 加剧炎症与血脂异常:研究表明,动脉粥样硬化会引发全身炎症,而 NR 的补充对此有重要影响。在 NR++ 组小鼠中,研究人员检测到血浆中肿瘤坏死因子 α(TNFα)和白细胞介素 6(IL-6)水平显著升高,这意味着全身炎症加剧。在脂质代谢方面,NR++ 组的低密度脂蛋白胆固醇(LDL-c)水平最高,甘油三酯(TG)水平也高于 NR + 组,而高密度脂蛋白胆固醇(HDL-c)水平无明显变化。进一步研究肝脏脂质代谢发现,NR++ 组中脂蛋白受体如低密度脂蛋白受体(LDLR)和低密度脂蛋白受体相关蛋白 1(LRP1)表达降低。
  • NR 增加 NAD+终末代谢产物:在检测 NR 补充的效果时,研究人员发现,在动脉粥样硬化环境下,补充 NR 并未使血浆 NAD+浓度增加,但其下游代谢产物 4PY 和 2PY 却显著增加,而肝脏裂解物中的 NAD+浓度保持不变。这表明在炎症和动脉粥样硬化条件下,补充的 NAD+可能被消耗。
  • 高剂量 NR 上调肝脏 CD38 表达:鉴于脂质代谢的变化,研究人员对肝脏中 NAD+代谢酶进行检测。结果显示,在 NR 补充组中,SIRT1、裂解的 PARP1 与总 PARP1 的比率以及 PARylation 均下降,表明 PARP 活性降低;而在 NR++ 组肝脏裂解物中,CD38 水平显著升高。这表明在动脉粥样硬化环境中补充 NR 时,肝脏 CD38 会消耗 NAD+,且肝脏巨噬细胞数量并未因 NR 补充而改变。
  • 高剂量 NR 促进巨噬细胞炎症反应:为深入探究巨噬细胞的作用,研究人员在体外构建模型,用 oxLDL 刺激 RAW264.7 巨噬细胞。结果发现,高剂量 NR 处理后,细胞活力不受影响,但细胞更具促炎性,CD86 表达增加,且 CD38 是唯一表达增加的 NAD+消耗酶,不过其分子量发生了变化。对骨髓巨噬细胞的研究也得到了类似结果,oxLDL 刺激增加了 CD38 水平,NR 与 oxLDL 共同处理使 CD86 水平显著升高。

综合上述研究结果,研究人员在讨论中指出,高剂量的 NR 补充不仅没有对动脉粥样硬化起到保护作用,反而增加了主动脉根部的粥样硬化斑块、血浆 LDL-c、TG 以及促炎细胞因子水平。这一现象可能是由 CD38 水平升高和 4PY 积累介导的。此前研究表明,sirtuins 尤其是 SIRT1 和 SIRT6 对动脉粥样硬化小鼠有重要保护作用,单独增加 SIRT1/SIRT6 的表达或激活它们有助于对抗动脉粥样硬化 。然而,本研究中旨在激活所有 sirtuins 的 NAD+增强策略却未达到预期效果,这表明 NAD+增强的效果依赖于具体环境,在心血管疾病中尤其如此。

此外,研究还存在一些局限性。比如,小鼠和人类在能量代谢方面存在差异,限制了研究结果从动物到人的外推;确定 NR 补充的最佳剂量具有挑战性;无法直接测量补充 NR 后 sirtuin 或 CD38 的活性,只能以蛋白表达水平作为替代指标。

尽管如此,这项研究仍具有重要意义。它为心血管疾病的防治敲响了警钟,警示人们在给动脉粥样硬化患者或心血管疾病高风险人群补充高剂量 NAD+前体时需格外谨慎。同时,也为后续进一步开展药理学和代谢组学研究指明了方向,有助于更深入地理解 NAD+增强策略的作用机制,推动心血管疾病治疗领域的发展。

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