NMNH förstärker kraftfullt NAD+ och undertrycker glykolys, TCA-cykeln och celltillväxt

NAD+ är avgörande för biologiska processer som metabolism och DNA-reparation, och dess nedgång är förknippad med åldersrelaterade sjukdomar. Tillskott med NAD+-prekursorer, såsom nikotinamidribosid (NR) och nikotinamidmononukleotid (NMN), har visat sig öka cellulära NAD+-nivåer och ge hälsofördelar. Nya studier tyder på att den reducerade formen av NR, NRH, är en bättre NAD+-förstärkare än NR eller NMN, och kan öka motståndskraften mot celldöd orsakad av genotoxiner. Dessutom är NRH oralt tillgängligt och har visat sig förhindra akut njurskada hos möss. Så forskarna undersökte om den reducerade formen av NMN (NMNH) kan öka cellulära NAD+-nivåer och reglera biologiska processer.

NMNH ökade cellulära NAD+-nivåer både in vitro och in vivo

Forskarna genomförde NMNH-behandling (100 μM) och fann att den ökade nivån av cellulärt NAD+ 5-faldigt i HepG2-celler, medan 100 μM NMN endast något ökade nivån av NAD+, som bestämdes med masspektrometri. (Som visas i figur 1-A)
Författaren behandlade C57BL/6J-hanmöss med 340 mg/kg NMN eller NMNH via intraperitoneal injektion och mätte lever-NAD+-koncentrationer med masspektrometri. Det visade sig att lever-NAD+-nivån var 4-faldigt högre i NMNH-behandlade möss än i PBS-behandlade möss (som visas i figur 1-C). Dessutom var lever-NAD+-nivån i NMNH-behandlade möss 1,5-faldigt högre än i NMN-behandlade möss.

Figur 1

Experimentresultaten indikerade att NMNH är en effektiv NAD+-förstärkare och är en mer potent in vivo NAD+-förstärkare än NMN.
Men när C57BL/6J-hanmöss behandlades med 50, 100, 500 eller 1000 mg/kg NMNH via intraperitoneal injektion varannan dag under en vecka, fann man att serumhalterna av alaninaminotransferas (ALT) och aspartataminotransferas (AST) inte var förhöjda (som visas i figur 2), vilket tydde på att NMNH inte var levertoxiskt vid hög dos.
Det visade att NMNH-behandling ökade muslever-NAD+-innehåll på ett dosberoende sätt, och 1000 mg/kg NMNH-behandling ökade muslever-NAD+-nivån.

Figur 2

NMNH hämmade glykolys och TCA-cykeln

Författaren utforskar NMNH:s omvandlingsväg till NAD+ som visas i figur 3.

Figur 3

Och när det gäller experimentresultatet var NADH-nivåerna 2,5-faldigt högre i NMNH-behandlade HepG2-celler än i obehandlade och NMN-behandlade celler. Figur 4 avslöjade också att 340 mg/kg NMNH-behandling ökade NADH-nivån 3-faldigt i muslever, medan 340 mg/kg NMN-behandling ökade NADH-nivån 1,7-faldigt.

Figur 4

Däremot visade NMN-behandling en distinkt reglering av glykolys och TCA-cykeln. NMN inducerade endast en mild minskning av 2PG/3PG och PEP i glykolys (Figur 3E) och nästan ingen observerbar minskning av TCA-cykeln i celler (Figur 3F). Dessa resultat tydde på att NMNH orsakar mycket signifikant undertryckande av glykolys och TCA-cykeln, medan NMN också hindrade glykolys men i mycket mildare utsträckning.

Figur 5

NMNH undertryckte celltillväxt

Databeroende kvantitativ proteomikanalys utfördes för att identifiera differentiellt uttryckta proteiner (DEPs) i HepG2 under 1 mM NMNH-behandling i 12 timmar. Och för att ytterligare undersöka effekterna av NMNH på celltillväxt behandlade forskare 786-O-celler med olika koncentrationer av NMNH. 786-O-celler, härledda från en patient med klarcellig njurcellscancer, uppvisar en typisk Warburg-fenotyp och deras tillväxt är beroende av glykolys.

Figur 6

Det avslöjade att NMNH hämmade celltillväxt i 786-O-celler vid 50μM, medan 250 μM NMNH behövdes för att effektivt hämma celltillväxt i HK-2-celler (som visas i figur 6), som är en immortaliserad proximal tubulär epitelcellinje från en normal vuxen mänsklig njure.

Slutsats

NAD+-prekursorer i reducerad form (NMNH och NRH) är bättre NAD+-förstärkare än motsvarande i oxiderad form både in vitro och in vivo. Samtidigt bekräftade vi att långvarig administrering av NMNH är säker för möss.NMNH ökade effektivt cellulärt NAD+-innehåll och denna process var huvudsakligen beroende av NMNAT. NMNH är en potent NAD+-förstärkare in vitro och in vivo. NMNH ökade också signifikant cellulära NADH-nivåer, undertryckte glykometabolism och hämmade celltillväxt.

Referens: Liu, Y., Luo C., et al., Reduced Nicotinamide Mononucleotide (NMNH) Potently Enhances NAD+ and Suppresses Glycolysis, the TCA Cycle, and Cell Growth, Promote research, 2021