烟酰胺核苷通过恢复NAD+稳态和Nrf2/NQO1依赖性抗氧化信号减轻顺铂诱导的肝肾毒性

《Cells》：Nicotinamide Riboside Attenuates Cisplatin-Induced Hepatorenal Toxicity Through Restoration of NAD+ Homeostasis and Nrf2/NQO1-Dependent Antioxidant Signaling

　　

背景：顺铂是一种广泛使用的化疗药物，其临床应用常因严重的氧化应激和细胞损伤相关的肝肾毒性而受限。烟酰胺核苷（NR）是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD⁺）的天然前体，已成为一种具有抗氧化和代谢调节特性的有前景的细胞保护化合物。本研究调查了NR对顺铂诱导的肝肾毒性的保护作用，并探讨了其潜在的作用机制。方法：将36只成年雄性Wistar大鼠随机分为四组（每组n=6）：对照组、顺铂组（7 mg/kg，腹腔注射）、烟酰胺核苷组（50 mg/kg/天，口服）以及顺铂+NR组。评估了肾和肝功能生物标志物、血脂参数、氧化应激标志物和抗氧化状态。使用RT-qPCR测定Nrf2和NQO1的相对mRNA表达。还进行了肝和肾组织的组织病理学检查。结果：顺铂给药诱导了明显的肝肾损伤，表现为血清KIM-1（395.27 vs. 116.04 ng/mL）、尿素（71.16 vs. 21.33 mg/dL）、肌酐（3.49 vs. 0.26 mg/dL）、AST（325.83 vs. 95.16 U/L）和ALT（102.83 vs. 45.50 U/L）显著升高，并伴有血脂异常、氧化应激和严重的组织病理学改变。与顺铂组相比，NR处理显著减轻了这些变化，使KIM-1、尿素、肌酐、AST和ALT分别降低了55.5%、47.8%、48.1%、55.4%和33.5%。NR还通过增加GSH和SOD水平、降低MDA和NO浓度改善了抗氧化状态。顺铂显著降低了肝脏NAD⁺水平和NAD⁺/NADH比值，而NR处理显著恢复了这些指标。此外，NR显著上调了Nrf2和NQO1的相对mRNA表达，并显著保护了肝脏和肾脏的组织学结构。用ML385（一种Nrf2抑制剂）药理学抑制Nrf2，显著减弱了NR在生化、脂质和氧化应激参数上的保护作用，证实这些作用至少部分依赖于Nrf2。结论：烟酰胺核苷对顺铂诱导的肝肾毒性发挥保护作用，其机制与激活Nrf2/NQO1抗氧化通路和恢复肝脏NAD⁺稳态相关。这一发现支持NR作为减轻顺铂相关肝肾损伤的辅助策略的潜力，并值得进一步的临床前和临床研究。

**论文解读文章**

**研究背景**
顺铂是治疗多种实体瘤（如肺癌、卵巢癌、膀胱癌和睾丸癌）最有效的铂类化疗药物之一。然而，其临床应用常因严重的剂量依赖性毒性（尤其是肾毒性和肝毒性）而受限。越来越多的证据表明，氧化应激、线粒体功能障碍、炎症和细胞反应失调是顺铂诱导组织损伤和器官功能障碍的主要因素。顺铂给药后过量生成活性氧（ROS），破坏细胞氧化还原稳态，导致脂质过氧化、DNA损伤、线粒体功能障碍和细胞损伤。核因子红细胞2相关因子2（Nrf2）是细胞抗氧化防御的关键调节因子。激活后，Nrf2转位至细胞核，促进多种细胞保护基因（包括NAD(P)H醌氧化还原酶1（NQO1）和其他抗氧化酶）的转录，参与维持氧化还原平衡。Nrf2信号受损与顺铂诱导的氧化损伤发病机制密切相关。烟酰胺核苷（NR）是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD⁺）的天然前体，因其抗氧化、抗炎和线粒体保护特性而备受关注。通过增加细胞内NAD⁺可用性，NR增强线粒体功能，改善细胞生物能量学，并促进适应性细胞应激反应。先前研究表明NR改善线粒体生物能量学并调节与Nrf2信号相关的抗氧化通路。此外，毒理学和临床前研究一致表明，NR在药理学相关剂量下耐受性良好且具有有利的安全性特征。尽管有研究报告了NR在氧化应激和线粒体功能障碍模型中的有益作用，但关于其减轻顺铂诱导的肝肾损伤的机制仍不完全清楚。因此，研究人员假设烟酰胺核苷通过恢复氧化还原稳态、增强内源性抗氧化防御和调节细胞保护基因表达来保护顺铂诱导的肝肾损伤。本研究旨在通过全面的生化、分子和组织病理学分析，评估烟酰胺核苷对顺铂诱导的大鼠肝肾毒性的保护作用。该论文发表在《Cells》。

**主要关键技术和研究方法**
研究人员使用了36只成年雄性Wistar大鼠（11-12周龄，体重150-200 g），随机分为六组（每组n=6）：对照组、顺铂组（7 mg/kg，单次腹腔注射）、顺铂+NR组（NR 50 mg/kg/天，口服15天）、NR单独组、顺铂+ML385组（ML385 30 mg/kg/天，腹腔注射）、顺铂+NR+ML385组。主要技术方法包括：使用商业ELISA试剂盒测定血清肾功能标志物（KIM-1、尿素、肌酐）和肝功能标志物（AST、ALT）以及血脂谱（总胆固醇、甘油三酯、LDL-C、HDL-C）；检测氧化应激标志物（MDA、GSH、NO、SOD）和肝脏NAD⁺/NADH水平及比值；采用RT-qPCR检测肝和肾组织中Nrf2和NQO1的mRNA表达；进行H&E染色组织病理学检查。所有统计分析使用SPSS 20.0进行单因素方差分析和Tukey事后检验。

**研究结果**
**3.1 烟酰胺核苷对肾和肝功能生物标志物的影响**
顺铂给药导致血清KIM-1、尿素和肌酐水平显著升高（分别从116.04 ng/mL升至395.27 ng/mL，21.33 mg/dL升至71.16 mg/dL，0.26 mg/dL升至3.49 mg/dL），同时AST和ALT活性也显著增加（分别从95.16 U/L升至325.83 U/L，45.50 U/L升至102.83 U/L），表明肾功能严重受损和肝损伤。NR处理显著降低了这些指标（KIM-1降低55.5%，尿素降低47.8%，肌酐降低48.1%，AST降低55.4%，ALT降低33.5%）。NR单独组与对照组无显著差异。使用Nrf2抑制剂ML385可显著减弱NR的保护作用，提示NR的肝肾保护活性至少部分通过Nrf2信号通路介导。

**3.2 烟酰胺核苷对血清血脂谱的影响**
顺铂诱导了显著的血脂异常，表现为总胆固醇、甘油三酯和LDL-C升高，HDL-C降低。NR处理显著改善了脂质代谢，降低了总胆固醇、甘油三酯和LDL-C，并部分恢复了HDL-C水平。ML385抑制了NR的降脂作用，表明NR的降脂效应至少部分依赖于Nrf2激活。

**3.3 烟酰胺核苷对氧化应激和抗氧化状态的影响**
顺铂组肝脏GSH和SOD水平显著降低，MDA和NO水平显著升高，表明严重氧化应激。NR处理显著恢复了GSH和SOD水平，降低了MDA和NO水平。ML385显著减弱了NR的抗氧化效果，表明NR的抗氧化作用至少部分通过Nrf2信号通路介导。

**3.4 烟酰胺核苷对Nrf2和NQO1 mRNA表达的影响**
RT-qPCR分析显示，顺铂组肝脏Nrf2和NQO1 mRNA表达显著降低。NR共处理显著恢复了这两种基因的表达。NR单独组表达水平最高，表明抗氧化信号通路激活和细胞防御机制增强。肾脏中也观察到类似结果。

**3.5 烟酰胺核苷对肝脏NAD⁺、NADH和NAD⁺/NADH比值的影响**
顺铂显著降低了肝脏NAD⁺水平和NAD⁺/NADH比值，同时增加了NADH水平。NR共处理部分恢复了这些参数，而NR单独组维持了NAD⁺稳态，表现出更高的NAD⁺水平和NAD⁺/NADH比值。

**3.6 组织病理学发现**
对照组肝组织显示正常肝结构，顺铂组显示肝细胞变性和坏死、血管充血、炎症细胞浸润。NR处理显著减轻了这些病变，恢复了肝结构。肾组织方面，顺铂组显示肾小管变性、上皮空泡化、血管充血和肾小球损伤，NR处理显著保护了肾结构。NR单独组显示正常组织学特征。ML385抑制后，NR的组织保护作用减弱。

**总结讨论与结论**
本研究提供了全面的生化、分子和组织病理学证据，证明烟酰胺核苷有效减轻了顺铂诱导的肝肾损伤。讨论部分指出，NR的多靶点细胞保护作用与恢复NAD⁺稳态和激活Nrf2/NQO1抗氧化通路相关。通过使用ML385进行药理学抑制，证实了Nrf2信号在NR保护作用中的因果必要性，而非仅仅是损伤减轻的伴随现象。研究局限性包括：ML385的非完全选择性、未直接评估线粒体功能、未评估更广泛的NAD⁺相关代谢通路（如PARP和sirtuin信号），以及分子分析仅限于肝组织。结论部分总结：NR显著改善了肾和肝功能（KIM-1、尿素、肌酐、AST、ALT降低33-55%），恢复了脂质稳态，减少了氧化应激，增强了内源性抗氧化防御，上调了Nrf2和NQO1基因表达，恢复了肝脏NAD⁺稳态，并保护了肝肾组织学结构。这些保护作用至少部分依赖于Nrf2/NQO1通路激活。因此，NR可能作为减轻顺铂相关肝肾损伤的有前景的辅助候选方案，并需要进一步的遗传学验证、线粒体生物能量学评估和临床研究。