最新研究結果揭示 NMN 在太空飛行中卓越的骨骼保存能力(2023/05)
宇航員在太空飛行期間暴露在失重狀態下會導致骨質退化和骨折傾向,然而,煙酰胺單核苷酸 (NMN) 可恢復太空旅行大鼠模型的骨骼強度。
要點
1.NMN 改善失重誘導的骨脆性(骨質減少)大鼠模型中的骨密度。
2.在微重力過程中,骨骼中必不可少的促長壽分子煙酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+) 的水平下降,但 NMN 可恢復骨骼 NAD+。
3.太空旅行大鼠模型顯示出較高水平的丙二醛,這是骨骼中麻煩的氧化應激的標誌物,但 NMN 使這種細胞應激標誌物正常化。
太空飛行後,宇航員的骨骼通常很脆弱,更容易骨折,這種情況稱為骨質減少症。 為了對抗太空微重力引起的骨質減少,宇航員在進行嚴格的鍛煉方案的同時補充了鈣和維生素 D。 儘管如此,這些對策已被證明對骨質減少大多無效,因此研究人員不斷尋找新藥來恢復太空飛行後的骨密度和強度。
Yang 和中國西安交通大學的同事發表在 Cell Stress & Chaperones 上,表明 NMN 可以在太空飛行微重力大鼠模型中恢復骨礦物質密度,這是骨強度提高的一個指標。 有趣的是,雖然在微重力大鼠模型中骨骼 NAD+ 水平下降,但 NMN 在該動物模型中補充了骨骼 NAD+。 NMN 還降低了氧化應激的標誌物丙二醛的骨骼水平。 這些發現表明 NMN 可恢復骨密度和 NAD+ 水平,同時減輕破壞性骨氧化應激。
NMN 可預防微重力下的骨質減少
為了模擬太空飛行如何影響骨骼,Yang 及其同事使用了美國國家航空航天局 (NASA) 研究人員使用的一種方法——後肢卸載。 使用這種技術,他們用尾巴吊起老鼠,使它們的後肢不接觸地面。 該程序使研究人員能夠測量缺乏使用對骨礦物質密度的影響,骨礦物質密度是骨骼結構強度的標誌。
1.NMN 改善失重誘導的骨脆性(骨質減少)大鼠模型中的骨密度。
2.在微重力過程中,骨骼中必不可少的促長壽分子煙酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD+) 的水平下降,但 NMN 可恢復骨骼 NAD+。
3.太空旅行大鼠模型顯示出較高水平的丙二醛,這是骨骼中麻煩的氧化應激的標誌物,但 NMN 使這種細胞應激標誌物正常化。
太空飛行後,宇航員的骨骼通常很脆弱,更容易骨折,這種情況稱為骨質減少症。 為了對抗太空微重力引起的骨質減少,宇航員在進行嚴格的鍛煉方案的同時補充了鈣和維生素 D。 儘管如此,這些對策已被證明對骨質減少大多無效,因此研究人員不斷尋找新藥來恢復太空飛行後的骨密度和強度。
Yang 和中國西安交通大學的同事發表在 Cell Stress & Chaperones 上,表明 NMN 可以在太空飛行微重力大鼠模型中恢復骨礦物質密度,這是骨強度提高的一個指標。 有趣的是,雖然在微重力大鼠模型中骨骼 NAD+ 水平下降,但 NMN 在該動物模型中補充了骨骼 NAD+。 NMN 還降低了氧化應激的標誌物丙二醛的骨骼水平。 這些發現表明 NMN 可恢復骨密度和 NAD+ 水平,同時減輕破壞性骨氧化應激。
NMN 可預防微重力下的骨質減少
為了模擬太空飛行如何影響骨骼,Yang 及其同事使用了美國國家航空航天局 (NASA) 研究人員使用的一種方法——後肢卸載。 使用這種技術,他們用尾巴吊起老鼠,使它們的後肢不接觸地面。 該程序使研究人員能夠測量缺乏使用對骨礦物質密度的影響,骨礦物質密度是骨骼結構強度的標誌。
(Huang 等人,2023 年 | Cell Stress & Chaperones)NMN 可恢復微重力大鼠模型中的骨礦物質密度。 後肢卸載 (HLU) 微重力大鼠模型的骨密度 (BMD) 下降。 NMN 在後肢卸載條件下 (HLU+NMN) 恢復了骨礦物質密度。
為了探索 NMN 對抗骨質減少的作用背後的亞細胞機制,Yang 及其同事測量了骨骼 NAD+ 水平。 航天大鼠模型表現出骨 NAD+ 顯著減少,但 NMN 給藥顯著恢復了模型中的骨 NAD+。 研究結果表明,NMN 保持骨密度的能力源於它如何提高 NAD+ 水平。
(Huang et al., 2023 | Cell Stress & Chaperones)NMN 在航天微重力條件下補充骨骼 NAD+。 在後肢卸載 (HLU) 微重力大鼠模型中,骨 NAD+ 水平顯著下降。 NMN 在此模型 (HLU+NMN) 中補充骨骼 NAD+ 水平。
由於麻煩的氧化應激與太空飛行期間的骨質退化和骨質減少有關,Yang 及其同事測量了氧化應激的分子標記物——丙二醛。 研究小組發現,四個星期的後肢卸載後丙二醛水平增加了一倍以上,但 NMN 減少了航天模型中的丙二醛激增。 這些結果表明,通過增加 NAD+,sirtuins 等酶使用 NAD+ 來促進其去除氧化應激因子,從而將氧化應激降低至正常水平,這有助於保持骨密度。
“我們的工作表明,NMN 補充劑減輕了 [後肢卸載] 大鼠的骨質減少,”Yang 及其同事說。
在宇航員身上測試 NMN
根據研究結果,NMN 在太空飛行微重力大鼠模型中保持骨密度,表明它可以防止骨質減少。 此外,NMN 可恢復在航天模型中下降的骨骼 NAD+。 恢復 NAD+ 可能使 sirtuins 等酶能夠降低麻煩的氧化應激,正如顯示 NMN 減少氧化應激標記物丙二醛的數據所見。 因此,NMN 增加骨骼 NAD+ 的能力可能具有降低氧化應激以保持骨密度的作用。
由於已經為 NMN 補充建立了強大的安全性,因此這些結果轉化為宇航員穿越太空的可能性是有希望的。 研究 NMN 幫助宇航員保存骨骼的能力的下一步是在國際空間站上提供補充劑。 研究人員可以在起飛前和返回後測量宇航員的骨密度,以了解 NMN 是否能減輕太空飛行引起的骨質減少。
“我們的工作表明,NMN 補充劑減輕了 [後肢卸載] 大鼠的骨質減少,”Yang 及其同事說。
在宇航員身上測試 NMN
根據研究結果,NMN 在太空飛行微重力大鼠模型中保持骨密度,表明它可以防止骨質減少。 此外,NMN 可恢復在航天模型中下降的骨骼 NAD+。 恢復 NAD+ 可能使 sirtuins 等酶能夠降低麻煩的氧化應激,正如顯示 NMN 減少氧化應激標記物丙二醛的數據所見。 因此,NMN 增加骨骼 NAD+ 的能力可能具有降低氧化應激以保持骨密度的作用。
由於已經為 NMN 補充建立了強大的安全性,因此這些結果轉化為宇航員穿越太空的可能性是有希望的。 研究 NMN 幫助宇航員保存骨骼的能力的下一步是在國際空間站上提供補充劑。 研究人員可以在起飛前和返回後測量宇航員的骨密度,以了解 NMN 是否能減輕太空飛行引起的骨質減少。
Source
Huang Y, Dou Y, Yang B, He B, Zhang X, Zhang K, Yang X.
Nicotinamide mononucleotide supplementation mitigates osteopenia induced by modeled microgravity in rats.
Cell Stress Chaperones. 2023 May 17.
doi: 10.1007/s12192-023-01356-7.Epub ahead of print.
PMID: 37195399.
Huang Y, Dou Y, Yang B, He B, Zhang X, Zhang K, Yang X.
Nicotinamide mononucleotide supplementation mitigates osteopenia induced by modeled microgravity in rats.
Cell Stress Chaperones. 2023 May 17.
doi: 10.1007/s12192-023-01356-7.Epub ahead of print.
PMID: 37195399.