NMNH förstärker starkt NAD+ och hämmar glykolys, TCA-cykeln och celltillväxt

NAD+ är avgörande för biologiska processer som ämnesomsättning och DNA-reparation, och dess försämring är kopplad till åldersrelaterade sjukdomar. Tillskott med NAD+-prekursorer, såsom nikotinamidribosid (NR) och nikotinamidmononukleotid (NMN), har visat sig öka cellulära NAD+-nivåer och ge hälsofördelar. Nyare studier tyder på att den reducerade formen av NR, NRH, är en bättre NAD+-booster än NR eller NMN, och kan öka resistensen mot celldöd orsakad av genotoxiner. Dessutom är NRH tillgängligt oralt och har visat sig förebygga 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 (100 μM) behandling och fann att nivån av cellulär NAD+ ökade med 5 gånger i HepG2-celler, medan 100 μM NMN endast marginellt ökade nivån av NAD+, enligt masspektrometri. (Som visas på figur 1-A)
Författaren behandlade C57BL/6J-hanmöss med 340 mg/kg NMN eller NMNH via intraperitoneal injektion och mätte leverns NAD+-koncentrationer med masspektrometri. Den visade att leverns NAD+-nivå var fyrfaldigt högre hos NMNH-behandlade möss än hos PBS-behandlade möss (som visas i figur 1-C). Dessutom var leverns NAD+-nivå hos möss behandlade med NMNH 1,5 gånger högre än hos möss behandlade med NMN.

Figur 1

Experimentresultaten visade att NMNH är en effektiv NAD+-förstärkare och är en mer potent in vivo NAD+-förstärkare än NMN.
Men under behandlingen av C57BL/6J hanmöss med 50, 100, 500 eller 1000 mg/kg NMNH via intraperitoneal injektion varannan dag i en vecka fann de att serumnivåerna av alaninaminotransferas (ALT) och aspartataminotransferas (AST) inte var förhöjda (som visas i figur 2), vilket antydde att NMNH inte var levertoxiskt vid hög dos.
Den visade att NMNH-behandling ökade innehållet av NAD+ i muslever beroende av dos, och 1000 mg/kg NMNH-behandling ökade nivån av NAD+ i muslever.

Figur 2

NMNH hämmade glykolys och TCA-cykeln

Författaren utforskar NMNH-transformrutinen till NAD+ som visas i figur 3.

Figur 3

Och enligt experimentresultatet var NADH-nivåerna 2,5 gånger högre i HepG2-celler behandlade med NMNH än i obehandlade och NMN-behandlade celler. Figur 4 visade också att 340 mg/kg NMNH-behandling ökade NADH-nivån med tre gånger i muslevern, medan 340 mg/kg NMN-behandling ökade NADH-nivån med 1,7 gånger.

Figur 4

Dock visade NMN-behandlingen tydlig 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 antydde att NMNH orsakar mycket betydande undertryckning av glykolysen och TCA-cykeln, medan NMN också hindrade glykolysen men i mycket mildare utsträckning.

Figur 5

NMNH-förtryckt celltillväxt

Databeroende kvantitativ proteomisk analys utfördes för att identifiera differentiellt uttryckta proteiner (DEP) av HepG2 under 1 mM NMNH-behandling under 12 timmar.  Och för att ytterligare undersöka effekterna av NMNH på celltillväxt behandlade forskarna 786-O-celler med olika koncentrationer av NMNH. 786-O-celler, härledda från en klarcellig njurcellskarcinompatient, uppvisar en typisk Warburgfenotyp och deras tillväxt är beroende av glykolys.

Figur 6

Den visade 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), vilket var en odödliggjord epitelcelllinje i proximal tubuli från en normal vuxen 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. Under tiden 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 betydligt cellulära NADH-nivåer, förminskade glykometabolismen och hämmade celltillväxt.

Referens: Liu, Y., Luo C., etal, reducerad nikotinamidmononukleotid (NMNH) förstärker starkt NAD+ och hämmar glykolys, TCA-cykeln och celltillväxt, Promote Research, 2021