 常言道：“肝好人不倒”。肝脏作为人体重要的器官，承担着调控药物代谢、辅助脂质消化以及维生素储存等诸多功能[1]，夜以继日，可谓劳苦功高。然而，由于饮酒、肥胖、衰老相关疾病（如2型糖尿病）的影响，肝脏很难保持多年如一的状态[2]，在不痛不痒中，走上下坡路。 对于这一疾首痛心的现象，堪称“机体代谢调控扛把子”的NAD+逆光而来。近日，一项刚刚被著名杂志《Journal of Biological Chemistry》接收的研究表明，当特异性破坏肝脏内NAD+合成通路后，实验小鼠陆续患上非酒精性脂肪肝（NAFLD），而这一症状在补充NAD+前体后，得到奇迹般逆转[3]。  图注：目前该项研究正以预印文形式发布，尚未正式刊登  肝脏“杀手”——非酒精性脂肪肝（NAFLD） 作为全球最常见的肝病病因，非酒精性脂肪肝（NAFLD）在人群中的发病率约为25%-45%[4]，是人类健康的重要杀手。多年来，医学界对NAFLD的研究也是如火如荼，《JAMA》、《新英格兰医学杂志》等医学类顶级期刊都曾专门发文，系统性探讨该疾病的病因及治疗方法[5, 6]。 当下研究认为，NAFLD可能与包括代谢、遗传等在内的多种因素有关[7]，而由于脂质和糖代谢失调，促使脂肪异常堆积于肝脏组织，被认为是导致NAFLD的重要导火索[8]。 异常累积的内脏脂肪会分泌大量炎症因子，形成促炎环境，直接引发肝组织的细胞受损，而“受了伤”的肝脏细胞也再无暇顾及氧化应激、未折叠蛋白反应失调（导致内质网应激受损）等有害过程，细胞凋亡被异常阻滞，导致肝损伤与纤维化，并可能引发癌症[9]。  除了饮食与运动干预[10]，在药物治疗NAFLD上，尽管部分人体临床研究表明，维生素E或吡格列酮（一种胰岛素增敏剂）存在一定益处[11, 12]，但由于治疗效果欠佳（治愈率均在50%以下），加之潜在的副作用[13, 14]，至今FDA也未批准任何一种药物正式用于NAFLD的临床治疗[15]。 可以说，在寻觅NAFLD良药的征途中，我们任重道远。  NAD+稳态受损，肝脏问题找上门 早前多数试验发现，罹患NAFLD后，啮齿动物肝脏组织的NAD+水平大幅下降，推测NAD+代谢可能与NAFLD恶化息息相关[16-18]。而本次研究通过特定小鼠模型，更是笃定了组织内正常NAD+水平对维持肝脏稳态的重要意义。 借助基因工程技术，研究人员特异性敲除了小鼠肝脏内NAMPT酶（肝脏中NAD+合成的主要依赖酶）表达基因，这群HNKO(Hepatocyte-specific Nampt KnockOut)小鼠的肝脏NAD+稳态被全面破坏：不仅“断了”NAMPT合成路，NAD+其他合成途径的相关酶（如NMNAT）也发生下降，且NAD+消耗酶PARPs还反向增加。 没了源头活水来，还反倒开闸放水，这NAD+的稳态算是走到了头。  图注：敲除关联基因后，NAD+稳态被彻底破坏 随之而来，研究人员发现，相比野生型，HNKO小鼠的肝脏内更易发生成纤维细胞过度增殖，导致肝脏出现纤维化，组织炎症水平大幅飙升，部分区域甚至出现坏死现象。  图注：HNKO小鼠出现肝脏纤维化与局域坏死现象，炎症水平被大幅上调 并且，在HNKO小鼠的肝脏线粒体内，SOD（超氧化物歧化酶）与GPX1（谷胱甘肽过氧化物酶）表达下降，这表明NAD+不足可能导致小鼠体内对ROS的清除能力下降。 更糟糕的是，在诱导呼吸实验中，HNKO小鼠的最大呼吸量被检测到下降约20%，这足以证明，小鼠的线粒体功能已经受到损害。  图注：相比野生型小鼠，HNKO小鼠肝脏的最大呼吸能力明显下降 进一步对比组间测序数据，因NAD+水平差异，HNKO与野生型小鼠的肝脏基因差异竟最高超过2000个！同时，两组小鼠的蛋白质表达也有近百处不同，多数与细胞结构维持密切相关。 从基因到蛋白质表达，NAD+供应不足可谓扰乱全盘，导致HNKO小鼠肝脏发生重大损伤。  图注：HNKO组小鼠的肝损伤与肝脏转录组、蛋白质组的重大变化有关  NAD+前体扭转乾坤， NR脱颖而出登顶折桂 既然NAD+下降直接造成了肝脏的炎症与损伤，那是否代表，只要及时补足NAD+或其前体，就能改善甚至逆转NAFLD发生？ 答案是还真行！当给予HNKO小鼠NAD+前体——NR或NA，仅仅三周时间，小鼠们的肝脏损伤就得到显著改善：纤维化程度被减轻，炎症水平大幅下调，坏死现象也消失得无影无踪。这一切都归益于补充NR或NA后，小鼠肝脏内NAD+被重新拉回正常水平（笔者注：NR与NA都能绕过NAMPT，通过其他途径合成NAD+）。  图注：补充NR或NA后，恢复了小鼠肝脏NAD+水平，并改善肝脏损伤 不过，相比之下，利用NR恢复NAD+的效果要更好，原因便在于NR能通过合成NMN高效生成NAD+，而NA则需在NAPRT、NMNAT等酶催化下，才能“化身”NAD+，不仅要经过多个中间体，反应中的关键酶在生物体内的活性也极低[19]。 图注：NAD+与其主要前体的转化反应（时光派独家整理） 能以十倍效果提升NAD+水平的NR，改善了肝脏组织内线粒体结构、细胞骨架，并能恢复多种氧化还原酶的丰度，全方位、多角度“关爱”肝脏。疾病无情，NR有爱，有了NR护航，小鼠们再也不用怕“伤肝”。 图注：NR使得HNKO小鼠肝脏内多种蛋白丰度正常化 时光派点评 补充NAD+前体能“护肝”，已不是“新”闻，早在2019年的一项研究中，NAD+前体物质NMN就被发现能改变肝代谢：NMN通过下调乙醇诱导的过表达基因，并恢复细胞外信号调节激酶转导，成功“解酒护肝”，对治疗酒精性脂肪肝具有重要意义[20]。而本次研究更是表明，无论你喝不喝酒，肝脏有了难题，补充NAD+前体都能助其重获新生。 但让笔者深感有趣的是，本文选择了包括NR、NA在内，多种NAD+合成的前体，却独独没有看上在反应通路中离“终点”更“近”的NMN，究其原因 图注：“感谢Chromadex提供的NR原料“，就是咱们香港首富李嘉诚投资的那家 怀着一颗看热闹不怕事大（追寻抗衰真谛）的心，真期待NMN与NR有机会能在肝损伤修复上来个同台竞技，也好让芸芸抗衰爱好者们能一睹两家风采。毕竟，这两大阵营明争暗斗也有好些年，究竟哪个更好，总归要有个答案。 —— TIMEPIE —— 参考文献 [1] Kalra A, Yetiskul E, Wehrle CJ, et al. Physiology, Liver. [Updated 2021 May 9]. In: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2021 Jan-. Available from: https://www.ncbi.nlm./books/NBK535438/ [2] https://www./diseases-conditions/liver-problems/symptoms-causes/syc-20374502 [3] Dall M, Hassing AS, Niu L, Nielsen TS, Ingerslev LR, Sulek K, Trammell SAJ, Gillum MP, Barrès R, Larsen S, Poulsen SS, Mann M, Ørskov C, Treebak JT. (2021). Hepatocyte-specific perturbation of NAD+ biosynthetic pathways in mice induces reversible nonalcoholic steatohepatitis-like phenotypes, Journal of Biological Chemistry. https:///10.1016/j.jbc.2021.101388. [4] Williams, C. D., Stengel, J., Asike, M. I., Torres, D. M., Shaw, J., Contreras, M., Landt, C. L., & Harrison, S. A. (2011). Prevalence of nonalcoholic fatty liver disease and nonalcoholic steatohepatitis among a largely middle-aged population utilizing ultrasound and liver biopsy: a prospective study. Gastroenterology, 140(1), 124–131. https:///10.1053/j.gastro.2010.09.038 [5] Diehl, A. M., & Day, C. (2017). Cause, Pathogenesis, and Treatment of Nonalcoholic Steatohepatitis. The New England journal of medicine, 377(21), 2063–2072. https:///10.1056/NEJMra1503519 [6] Rinella M. E. (2015). Nonalcoholic fatty liver disease: a systematic review. JAMA, 313(22), 2263–2273. https:///10.1001/jama.2015.5370 [7] Singal, A. G., Manjunath, H., Yopp, A. C., Beg, M. S., Marrero, J. A., Gopal, P., & Waljee, A. K. (2014). The effect of PNPLA3 on fibrosis progression and development of hepatocellular carcinoma: a meta-analysis. The American journal of gastroenterology, 109(3), 325–334. https:///10.1038/ajg.2013.476 [8] Younossi, Z. M., Koenig, A. B., Abdelatif, D., Fazel, Y., Henry, L., & Wymer, M. (2016). Global epidemiology of nonalcoholic fatty liver disease-Meta-analytic assessment of prevalence, incidence, and outcomes. Hepatology (Baltimore, Md.), 64(1), 73–84. https:///10.1002/hep.28431 [9] Rinella M. E. (2015). Nonalcoholic fatty liver disease: a systematic review. JAMA, 313(22), 2263–2273. https:///10.1001/jama.2015.5370 [10] Wong, V. W., Chan, R. S., Wong, G. L., Cheung, B. H., Chu, W. C., Yeung, D. K., Chim, A. M., Lai, J. W., Li, L. S., Sea, M. M., Chan, F. K., Sung, J. J., Woo, J., & Chan, H. L. (2013). Community-based lifestyle modification programme for non-alcoholic fatty liver disease: a randomized controlled trial. Journal of hepatology, 59(3), 536–542. https:///10.1016/j.jhep.2013.04.013 [11] Sanyal, A. J., Chalasani, N., Kowdley, K. V., McCullough, A., Diehl, A. M., Bass, N. M., Neuschwander-Tetri, B. A., Lavine, J. E., Tonascia, J., Unalp, A., Van Natta, M., Clark, J., Brunt, E. M., Kleiner, D. E., Hoofnagle, J. H., Robuck, P. R., & NASH CRN (2010). Pioglitazone, vitamin E, or placebo for nonalcoholic steatohepatitis. The New England journal of medicine, 362(18), 1675–1685. https:///10.1056/NEJMoa0907929 [12] Belfort, R., Harrison, S. A., Brown, K., Darland, C., Finch, J., Hardies, J., Balas, B., Gastaldelli, A., Tio, F., Pulcini, J., Berria, R., Ma, J. Z., Dwivedi, S., Havranek, R., Fincke, C., DeFronzo, R., Bannayan, G. A., Schenker, S., & Cusi, K. (2006). A placebo-controlled trial of pioglitazone in subjects with nonalcoholic steatohepatitis. The New England journal of medicine, 355(22), 2297–2307. https:///10.1056/NEJMoa060326 [13] Lewis, J. D., Ferrara, A., Peng, T., Hedderson, M., Bilker, W. B., Quesenberry, C. P., Jr, Vaughn, D. J., Nessel, L., Selby, J., & Strom, B. L. (2011). Risk of bladder cancer among diabetic patients treated with pioglitazone: interim report of a longitudinal cohort study. Diabetes care, 34(4), 916–922. https:///10.2337/dc10-1068 [14] Klein, E. A., Thompson, I. M., Jr, Tangen, C. M., Crowley, J. J., Lucia, M. S., Goodman, P. J., Minasian, L. M., Ford, L. G., Parnes, H. L., Gaziano, J. M., Karp, D. D., Lieber, M. M., Walther, P. J., Klotz, L., Parsons, J. K., Chin, J. L., Darke, A. K., Lippman, S. M., Goodman, G. E., Meyskens, F. L., Jr, … Baker, L. H. (2011). Vitamin E and the risk of prostate cancer: the Selenium and Vitamin E Cancer Prevention Trial (SELECT). JAMA, 306(14), 1549–1556. https:///10.1001/jama.2011.1437 [15] Chalasani, N., Younossi, Z., Lavine, J. E., Diehl, A. M., Brunt, E. M., Cusi, K., Charlton, M., & Sanyal, A. J. (2012). The diagnosis and management of non-alcoholic fatty liver disease: practice Guideline by the American Association for the Study of Liver Diseases, American College of Gastroenterology, and the American Gastroenterological Association. Hepatology (Baltimore, Md.), 55(6), 2005–2023. https:///10.1002/hep.25762 [16] Gariani, K., Menzies, K. J., Ryu, D., Wegner, C. J., Wang, X., Ropelle, E. R., Moullan, N., Zhang, H., Perino, A., Lemos, V., Kim, B., Park, Y. K., Piersigilli, A., Pham, T. X., Yang, Y., Ku, C. S., Koo, S. I., Fomitchova, A., Cantó, C., Schoonjans, K., … Auwerx, J. (2016). Eliciting the mitochondrial unfolded protein response by nicotinamide adenine dinucleotide repletion reverses fatty liver disease in mice. Hepatology (Baltimore, Md.), 63(4), 1190–1204. https:///10.1002/hep.28245 [17] Zhang, Z. F., Fan, S. H., Zheng, Y. L., Lu, J., Wu, D. M., Shan, Q., & Hu, B. (2014). Troxerutin improves hepatic lipid homeostasis by restoring NAD(+)-depletion-mediated dysfunction of lipin 1 signaling in high-fat diet-treated mice. Biochemical pharmacology, 91(1), 74–86. https:///10.1016/j.bcp.2014.07.002 [18] Zhou, C. C., Yang, X., Hua, X., Liu, J., Fan, M. B., Li, G. Q., Song, J., Xu, T. Y., Li, Z. Y., Guan, Y. F., Wang, P., & Miao, C. Y. (2016). Hepatic NAD(+) deficiency as a therapeutic target for non-alcoholic fatty liver disease in ageing. British journal of pharmacology, 173(15), 2352–2368. https:///10.1111/bph.13513 [19] Liu, L., Su, X., Quinn, W. J., 3rd, Hui, S., Krukenberg, K., Frederick, D. W., Redpath, P., Zhan, L., Chellappa, K., White, E., Migaud, M., Mitchison, T. J., Baur, J. A., & Rabinowitz, J. D. (2018). Quantitative Analysis of NAD Synthesis-Breakdown Fluxes. Cell metabolism, 27(5), 1067–1080.e5. https:///10.1016/j.cmet.2018.03.018 [20] Assiri, M.A., Ali, H.R., Marentette, J.O. et al. (2019). Investigating RNA expression profiles altered by nicotinamide mononucleotide therapy in a chronic model of alcoholic liver disease. Hum Genomics 13, 65. https:///10.1186/s40246-019-0251-1 |
|
|
