史上最全的NMN硬核科普(下)?

上文請看上篇:《史上最全的NMN硬核科普《上》》 和《史上最全的NMN硬核科普《中》》 

NAD+有這麼多作用,我們應該如何補充它?

又為何選擇NMN?

依然先介紹合成NAD+的主要途徑:

NAD+的合成根據不同合成原料分為補救途徑、從頭合成途徑和Preiss-handler途徑。

a) 從頭合成途徑:將色氨酸《Trp》轉化為喹啉酸《QA》,然後通過喹啉酸-磷酸核糖基轉移酶《QPRT》轉化為NAMN。

NAMN轉換為NAAD,並最終經由NAD+合成酶《NADS》催化生成NAD+。

b) P-H合成途徑《又叫NA補救途徑》:煙酸《NA》經NAPRT、NMNAT、NADS《NAD合成酶》合成NAD+。

c) 補救合成途徑《又叫NR補救途徑》:煙酰胺核糖《NR》或煙酰胺《NAM》經NRK《煙酰胺核苷激酶》或NAMPT、NMNAT合成煙酰胺單核苷酸《NMN》,NMN經NMNAT1-3酶合成NAD+。

此外煙酸核苷《NAR》通過NRK催化也能產生NAMN,隨後經1中的酶促反應合成NAD+。

而NAD+的體內合成具有組織異質性:

哺乳動物各組織器官對NAD+原料的偏好性,主要和它們表達的NAD合成酶組織特異性有關。

肝臟使用色氨酸從頭合成NAD+,在合成-使用NAD+循環過程中分泌大量NAM(煙酰胺),這些煙酰胺可以隨循環被其他器官組織攝取利用。

內源性煙酸《NA》在血液-組織器官的相互交換很少很慢,大多數組織器官並不依靠血液中的NA合成NAD。

肝臟以外的其他組織較為依賴循環系統輸送的NAM合成NAD。

骨骼肌是攝取NAM合成NAD+效率最低的組織,小腸和脾臟是利用NAM合成NAD+效率最高的組織。

提升NAD+不僅有上述的3種途徑、還有5種前體物質:色氨酸/Trp、煙酸/NA、煙酰胺核糖/NR、煙酰胺/NAM、煙酰胺單核苷酸/NMN

首先,煙酸/NA、煙酰胺/NAM和色氨酸/Trp在攝入量上有一定的限制。

最常見的副作用是皮膚發熱發紅、瘙癢或刺痛,長期攝入過量會引發肝中毒。

煙酰胺也是長壽基因Sirtuins的抑制劑。

想要通過這幾種物質補充NAD+,得不償失。

然後是NR是NMN前體,轉化為NMN需要合成酶NRK,而NRK很少分佈於心腦組織。

實驗證實,口服和靜脈註射NR均無顯著促進大腦NAD+作用,且無法被完整吸收,所有NR均降解成NAM,隨後僅升高5-10%的大腦NAD+水平。

就目前來看,NMN可能是最適合作為NAD+的補劑了。

NMN的合成酶、消耗酶也具有組織特異性:

NMN在全身組織、器官中有廣泛的分佈,且從胚胎發育時期就存在於多種細胞中。

對NAD+前體在各種組織和細胞內的代謝和生物分佈知之甚少,相比之下了解較多的是NMN的合成酶NAMPT和NRKs,以及NMN消耗酶NMNATs的表達。

《1》NAMPT

NAMPT在體內無所不在,但組織間表達水平存在較大差異。

在腦和心臟,NAMPT依賴的補救途徑是產NAD+的首選模式;而在骨骼肌,NRK依賴的補救途徑是產NAD+的首選模式。

《2》NMNATs《NMN消耗酶》

小鼠組織代謝譜表明,NMNAT亞型的活性遠高於NAMPT,且除血液外,大多數組織中NMNAT亞型的活性不受限制。

《3》NRKs

NRK亞型的表達分析表明NRK1無所不在,而NRK2主要存在於骨骼肌中。

與此一致的是,慢性NR補充引起肌肉的NAD +水平增加,但在大腦或白色脂肪組織收效甚微。

口服NMN對NAD+的促進: 

雖然不能在血清中檢測到完整結構的NMN,口服NMN仍能夠很快《15min》提高雌性、雄性小鼠的NAD+水平:

NMN在某些細胞表面有膜轉運體,能直接將NMN轉入細胞內,所以NMN有兩種進入細胞的方式:

①通過轉運體直接進入細胞:在2019年初,nature metabolism一篇論文證實了該想法,文章發現小鼠小腸內有NMN特異性轉運體存在,叫做Slc12a8,這是一種氨基酸和多胺轉運體,對NMN有很高的選擇性,並不轉運和NMN結構甚為相似NaMN。

②通過細胞膜表面的CD73去磷酸化為NR《通過平衡核苷轉運蛋白ENTs》進入細胞內,隨後再通過細胞質的NRK酶催化為NMN,進入線粒體被利用《線粒體無NRK》。

NAM既是NMN的前體,又是NAD+經NADase活性消耗途徑CD38水解後的產物。

因此NAD+的合成、利用、再生是一個涉及胞內胞外的NMN/NR→NAD+→NAM→NMN的循環。

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