尼古丁能抗衰老?Nature子刊研究显示,尼古丁可激活NAD+合成、延缓衰老
减缓衰老,延年益寿,是许多人的愿景,但是随着年龄的增长,人类的各项身体机能(力量、灵活性、脑力等等)会不可避免的不断衰弱。这不仅仅影响到个人,也给公共医疗乃至社会造成重大负担。
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)是生物体氧化还原反应中非常重要的辅酶,在包括代谢、衰老、细胞死亡、DNA修复和基因表达在内的各种生物学过程中起着至关重要的作用。然而,随着年龄的增长,NAD+的稳态平衡被破坏,导致其含量显著下降,这与年龄相关的缺陷有关。
为了解决NAD+下降这一问题,目前有开源和节流两种策略,即补充NAD+前体物质或激活NAD+合成酶活性来增加NAD+的生物合成;或是降低NAD+消耗酶的活性来减少NAD+的消耗。
之前的许多研究表明,补充NAD+的前体物质,例如β-烟酰胺单核苷酸(NMN)、烟酰胺核苷(NR)、烟酰胺(NAM)或烟酸(NA),在小鼠模型中,能够显著逆转衰老,延长寿命。这也导致了NMN等产生的热销。
在哺乳动物和人类细胞中,大多数NAD+前体通过NAD+补救途径的限速酶烟酰胺磷酸核糖转移酶(NAMPT)被“回收”为NAD+。但随着年龄的增长,NAMPT活性也会逐渐下降,这会导致NAD+消耗和认知障碍。增强NAMPT活性或补充NAMPT,可以有效提高NAD+水平,缓解衰老相关症状。
因此,增强NAMPT活性可能是预防NAD+下降引起的衰老和年龄相关疾病的潜在策略。
2023年2月,中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所李翔团队(杨靓为论文第一作者)在 Nature 子刊 Nature Communications 上发表了题为:Nicotine rebalances NAD+ homeostasis and improves aging-related symptoms in male mice by enhancing NAMPT activity 的研究论文。
该研究发现,慢性低剂量尼古丁可作为NAD+生物发生的激活剂,通过激活NAD+补救途径的关键限速酶烟酰胺磷酸核糖转移酶(NAMPT),显著改善NAMPT活性、增加NAD+合成,从而改善雄性小鼠的糖代谢和认知功能,以及衰老相关症状。这些发现拓展了尼古丁的应用,也为抗衰老提供新的靶点和方法。
NAD+参与一些列重要的生物学过程,包括细胞增殖和分化、能量代谢、DNA损伤修复、表观遗传修饰、细胞衰老、炎症、昼夜节律等重要生理活动。体内的NAD+水平会随着年龄的增长而逐渐耗竭, NAD+耗竭是衰老及衰老相关疾病的重要标志。
有趣的是,烟草中的重要有害物质尼古丁(Nicotine),也是NAD+生物合成的次级代谢产物,NAD+途径也受到尼古丁生物合成的协调调控。而且,尼古丁已被发现具有抗炎和神经保护特性。此外,NAD+补救途径在包括细菌、植物、酵母和哺乳动物在内的各物种中都是保守的。因此,研究团队猜测尼古丁可能在NAD+补救途径中发挥作用。
随着年龄的增长,NAD+补救途径的限速酶NAMPT的活性会逐渐下降,其活性依赖于SIRT1对其去乙酰化程度。而SIRT1与NAMPT的结合也会随着年龄的增长而减弱,导致NAMPT的乙酰化水平逐渐升高。
通过抽烟摄入的尼古丁含量较多,这会导致成瘾和长期危害。在这项研究中,研究团队在饮水中添加极低含量的尼古丁,让小鼠通过饮水摄入低剂量尼古丁。
实验结果显示,小鼠通过饮水长期低剂量摄入尼古丁,能够显著改善NAMPT活性和NAD+合成,从而改善雄性小鼠的糖代谢和认知功能,以及衰老症状。
具体来说,低剂量尼古丁能够促进SIRT1与NAMPT的相互作用,降低NAMPT乙酰化水平,从而增强NAMPT活性,改善衰老组织能量代谢,增加NMN和NAD+含量。使用F18-FDG小动物PET成像以及海马能量测定仪检测发现,尼古丁逆转了衰老雄性小鼠的葡萄糖高代谢。
此外,该研究还发现,尼古丁还能刺激神经发生,抑制神经炎症,保护器官免受氧化应激和端粒缩短,改善细胞能量代谢障碍,延缓与年龄相关的退化和认知能力下降。而这一过程不依赖过去认为的烟碱乙酰胆碱受体(nAChR)。
总的来说,这些发现为低剂量尼古丁通过激活NAD+补救途径来改善年龄相关症状并延缓衰老提供了证据。
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