胃肠道中的细菌代谢 NMN 并影响 NAD+ 代谢组

 

这是 Drs 最近发表的研究。Lindsay Wu、David Sinclair 和其他人研究了口服 NMN 在小鼠中变成 NAD+ 的途径。它证实了早期研究的某些方面,也做出了一些令人惊讶的新发现。

https://assets.researchsquare.com/files/rs-87047/v1_stamped.pdf

完成了几项实验,通过口服管饲法在单剂量 50mg/kg 或 500mg/kg 后 4 小时测量胃肠道 (GIT) 和肝脏中的所有 NAD+ 代谢物。

除了对照组和 NMN 组外,他们还在给予抗生素以清除胃肠道细菌的小鼠中进行了相同的测量。一些重要的发现是:

  • NMN 被 GIT 中的细菌代谢(脱酰胺化)为 NaMN 和 NaR
  • 抗生素治疗大大增加了 GIT 中 NAD+ 代谢物的水平
  • 抗生素治疗降低了肝脏中 NAD+ 代谢物的水平。
  • 小 NMN 直接代谢为 NAD+。 
  • SLC12A8 酶对 NMN 的摄取可能受到限制。 
  • 证实了早期的工作,即小 NMN 使其完整地进入血液

注意事项:

  • 受限于 4 小时的单时间点采集。
  • 标记 NMN 的实验使用 50 mg/kg 体重和极少数动物,实验之间存在显着差异。

NMN 分子的多重标记的成本排除了使用多个时间点。

同位素标记材料的有限可用性意味着该研究使用了单个时间点,而不是包含非常早期时间点的时间过程,可能缺少先前报道的直接 NMN 运输的分钟级动力学。1 , 2 )

由于这些原因以及同位素标记实验的复杂性,我们专注于第一个实验(图 1),该实验能够使用 500 mg/kg 剂量,但也受到 4 小时单次采集时间的限制。

NMN 被 GIT 中的细菌代谢(脱酰胺化)为 NaMN 和 NaR

 

 

GIT 中的细菌将 NMN 代谢为 NMN (NaMN) 和 NR (NaR) 的脱酰胺形式。

 

该图表发现,与对照组相比,用 NMN(蓝色)处理的动物中 NaR 和 NaMN 的水平大大增加。(灰色的)

 

仅用抗生素(黄色)或 NMN + 抗生素(红色)治疗的患者 NaMN 没有增加,而 NaR 则大幅下降。

 

要点:抗生素消除了 GIT 中的细菌,这些细菌将 NMN 代谢为 NMN 和 NR 的脱酰胺形式。

 

 

抗生素治疗大大增加了 GIT 中 NAD+ 代谢物的水平

 

如上所示,抗生素治疗消除了 NMN 向 NaMN 和 NR 的转化,从而保留了 GIT 中的酰胺化形式。

 

用 NMN + 抗生素(红色)治疗的 NR 水平特别引人注目。

 

然而,似乎 NR(和 NMN)的这些大量增加并未完全用于增加 GIT 中的 NAD+。NAD+ 水平加倍(红色),但与抗生素治疗后 NR 或 NMN 的增加不相称。

 

要点: NMN + 抗生素导致 NAD+ 加倍,GIT 中 NR 和 NMN 大量增加。

 

抗生素治疗降低了肝脏中 NAD+ 代谢物的水平。

 

另一个令人惊讶的发现是抗生素治疗对肝脏中 NAD+ 代谢物水平的影响。

 

尽管上图中的 NR 水平大幅增加,但并未导致肝脏中任何 NAD+ 代谢物的增加。事实上,仅用抗生素(黄色)或抗生素 + NMN(红色)治疗的动物的 NR、NMN 和 NAD+ 水平显着降低。

 

这张图表确实显示,在单独服用一剂 NMN(蓝色)后,肝脏中的 NAD+ 水平大约翻了一番,这与之前的研究相匹配。

 

要点:  消除细菌似乎会导致肝脏中 NAD+ 水平降低。

 

 

小 NMN 直接代谢为 NAD+。

 

他们发现大部分 NMN 不是通过 NAD+ 补救途径直接掺入,而是分解(脱酰胺化)为 NAD+ 代谢物 NaMN 和 NaR,后者通过从头途径产生 NAD+。

 

在这里,我们表明 NMN 可以通过从头途径直接脱酰胺和掺入,这部分是由肠道微生物组介导的。

 

这表明外源性 NMN 通过间接方式影响 NAD 代谢组,而不是通过其直接掺入。

 

 

SLC12A8 酶对 NMN 的摄取可能受到限制。

 

NMN 可以通过 SLC12A8 直接转运至 NAD+,或通过驻留在细胞膜表面的 CD73 酶将 NMN 去磷酸化为 NR。这项研究使用 6 或 7 种放射性同位素来追踪细胞内 NAD+ 的通路。

 

对于尚未被 GIT 中的细菌代谢的完整 NMN,他们发现只有 5% 使用了 SLC12A8 酶,其余的在细胞膜上被去磷酸化为 NR。

 

 

只有大约 5% 的 NMN 池被标记为 M+7。

 

一个重要的警告是,在其他研究中发现 SLC12A8 运输时,4 小时的单次收集时间早已过去。1 , 2 )

 

 

证实了早期的工作,即少量外源性 NMN 或 NR 使其对血液保持完整

 

仅在 Nam 位置标记的部分标记的 NAD+ 的丰度与之前的发现一致,即口服递送的 NMN 和 NR 在糖苷键处发生切割以释放游离的 Nam,只有一小部分口服递送的材料完整地整合到组织中。 3)

 

结论

 

NAD+ 代谢相当复杂,而且发生了很多事情,很难分离出单一途径。这项研究实际上提出的问题多于回答的问题,但我们必须排除其中许多问题,以使这篇评论易于理解。研究人员还有很多要发现。

 

它确实证实了很少有外源性 NMN(和 NR)完整地进入血液,并且至少在小鼠中,细菌在调节 NMN 对 NAD+ 的摄取方面发挥了作用。

 

目前尚不清楚完全去除或绕过细菌是否有益。GIT 中 NAD+ 代谢物的大量增加并未反映在肝脏中。