美国研究人员证实NMN可逆转糖尿病大鼠的记忆损伤和脑萎缩

  《国际分子科学杂志》文章指出,补充NMN可保护糖尿病大鼠海马脑区的神经元,提高其生存能力并促进再生,从而改善认知功能。

  如果糖尿病患者出现“一过性失明、失语(突然看不见事物或者说不出来话,过一会就好了)”、突然感觉肢体或面部麻木等症状,有可能是糖尿病损害大脑的先兆,家属需要提高警惕。流行病学研究表明糖尿病患者更容易罹患老年痴呆,其中2型糖尿病患者发生痴呆的风险远高于普通人群1。糖尿病导致的脑损伤受到越来越多的关注,很多科学家都致力于寻找解决方案。

图1: 美国马里兰大学医学院

图1: 美国马里兰大学医学院

  来自美国马里兰大学医学院(University of Maryland, School of Medicine)神经内科的Chandrasekaran和他的同事们最近在《国际分子科学杂志》(the International Journal of Molecular Sciences)上发表了一篇文章 2,指出补充NMN可以保护糖尿病大鼠海马脑区的神经元,提高其生存能力并促进再生,从而改善认知功能。这些发现提示人们,NMN可能是预防和治疗糖尿病患者脑损伤的重要措施。

图2: 《国际分子科学杂志》文章指出,补充NMN可保护糖尿病大鼠海马脑区的神经元,提高其生存能力并促进再生,从而改善认知功能。这些发现提示人们,NMN可能是预防和治疗糖尿病患者脑损伤的重要措施。

  图2: 《国际分子科学杂志》文章指出,补充NMN可保护糖尿病大鼠海马脑区的神经元,提高其生存能力并促进再生,从而改善认知功能。这些发现提示人们,NMN可能是预防和治疗糖尿病患者脑损伤的重要措施。

  NMN可显著降低糖尿病导致的线粒体损伤

  线粒体是细胞进行呼吸作用的场所,它可以通过消耗氧气将营养物质彻底分解,生成ATP,供给生命活动所需。而NMN的下游物质NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)的缺失会导致线粒体能量代谢受阻,影响氧化呼吸作用及ATP的产生。

  此前的研究已经证实,与正常人相比,糖尿病患者细胞内的NAD+分子水平明显偏低。因此,为了验证NMN是否可以逆转糖尿病导致的线粒体损伤,研究人员检测了线粒体消耗氧气的情况,以此来衡量它所产生的能量。

  结果显示,糖尿病大鼠海马神经元线粒体耗氧量明显高于对照组大鼠,说明糖尿病对细胞能量的生产造成了不利影响。而腹腔注射补充NMN(100 mg/kg,隔天注射)可提升糖尿病大鼠海马线粒体的耗氧量,提高线粒体功能。

图3:NMN可降低糖尿病导致的线粒体损伤图中纵坐标代表大鼠海马中单位质量蛋白质(mg)呼吸作用消耗氧气的量,与对照组相比,糖尿病组大鼠线粒体功能受损,耗氧量显著降低,补充NMN后这一损伤得到显著改善。用单因素方差分析(One-way ANOVA)和Tukey’s HSD显著性检验进行假设检验, * +和#分别代表与糖尿病组比较,标记* +或# 即代表p <0.05 ,被认为具有统计学意义。

图3:NMN可降低糖尿病导致的线粒体损伤

  图中纵坐标代表大鼠海马中单位质量蛋白质(mg)呼吸作用消耗氧气的量,与对照组相比,糖尿病组大鼠线粒体功能受损,耗氧量显著降低,补充NMN后这一损伤得到显著改善。用单因素方差分析(One-way ANOVA)和Tukey’s HSD显著性检验进行假设检验, * +和#分别代表与糖尿病组比较,标记* +或# 即代表p<0.05 ,被认为具有统计学意义。

  NMN可逆转糖尿病导致的脑萎缩

  线粒体的功能障碍会导致神经元能量供给不足,部分神经元死亡,造成脑萎缩。这一现象在与记忆功能密切相关的海马体脑区(因形似海马而得名,负责产生记忆)尤为明显。脑萎缩不仅会导致记忆能力下降,严重时会导致痴呆,甚至癫痫。

  研究人员利用组织切片技术检测了糖尿病大鼠海马脑区神经元情况,结果发现,与对照组大鼠相比,糖尿病大鼠海马CA1区神经元的数量及整个脑区的体积均显著降低,而补充NMN可以抑制上述现象,挽救海马神经元,保护海马体的完整性。

图4:NMN可挽救糖尿病导致的海马体积萎缩(A)海马 CA1 脑区体积展示,与对照组相比,糖尿病组大鼠海马体积萎缩,补充NMN可以显著提升。(B)海马 CA1 脑区神经元数量展示,与对照组相比,糖尿病组大鼠海马CA1脑区神经元数目显著降低,补充NMN可以显著提升。

图4:NMN可挽救糖尿病导致的海马体积萎缩

  (A)海马 CA1 脑区体积展示,与对照组相比,糖尿病组大鼠海马体积萎缩,补充NMN可以显著提升。(B)海马 CA1 脑区神经元数量展示,与对照组相比,糖尿病组大鼠海马CA1脑区神经元数目显著降低,补充NMN可以显著提升。

  NMN可挽救糖尿病导致的记忆能力下降

  海马体完整性与认知能力密切相关。因此,研究人员又进一步研究了糖尿病是否能够破坏大鼠的认知能力,以及NMN是否可以逆转这一损伤。

  研究人员进行了一项名为“Y迷宫”的实验来评估大鼠的空间记忆力。Y迷宫由三个“手臂”以大写“Y”的形状排列,在实验开始前只允许大鼠在Y字形迷宫上方的两个手臂中活动,检测时开放下方的第三个手臂。

  大鼠通常更喜欢研究迷宫中的新手臂,而不是回到之前去过的手臂。而记忆能力受损的大鼠不能记住迷宫的不同手臂,因此不会花很多时间探索新的手臂。

  在这项实验中,研究人员发现糖尿病大鼠在迷宫的新手臂上探索的时间仅为正常大鼠(对照组)的一半,这一缺陷在补充NMN后得到了逆转。

图5:NMN可挽救糖尿病导致的记忆能力下降“Y迷宫”实验结果展示。(A) 展示的是大鼠去新开放臂的次数,(B)展示的是大鼠在新开放臂停留的时间;与正常大鼠(对照组)相比,糖尿病组大鼠去新开放臂的次数和停留时间都显著降低,记忆能力受损,补充NMN可以显著提升记忆能力。

图5:NMN可挽救糖尿病导致的记忆能力下降

  “Y迷宫”实验结果展示。(A) 展示的是大鼠去新开放臂的次数,(B)展示的是大鼠在新开放臂停留的时间;与正常大鼠(对照组)相比,糖尿病组大鼠去新开放臂的次数和停留时间都显著降低,记忆能力受损,补充NMN可以显著提升记忆能力。

  前景展望

  综上,研究人员发现补充NMN可以防止糖尿病患者中NAD+的过度消耗,激活下游SIRT1基因产生长寿蛋白,保护神经系统。基于以上数据,研究人员认为NMN是一个非常有潜力的、可以预防糖尿病引起的大脑退化的药物。

  原文地址:https://www.nmn.cn/news/me12n