NMNH, NAD+ Düzeylerini Güçlü Şekilde Artırır ve Glikolizi, TCA Döngüsünü ve Hücre Büyümesini Bastırır

NAD+, metabolizma ve DNA onarımı gibi biyolojik süreçler için gereklidir ve azalması yaşa bağlı hastalıklarla ilişkilidir. Nikotinamid ribozid (NR) ve nikotinamid mononükleotid (NMN) gibi NAD+ öncüllerinin takviyesinin, hücresel NAD+ seviyelerini artırdığı ve sağlık yararları sağladığı gösterilmiştir. Son çalışmalar, NR'nin indirgenmiş formu olan NRH'nin, NR veya NMN'den daha iyi bir NAD+ güçlendiricisi olduğunu ve genotoksinlerin neden olduğu hücre ölümüne karşı direnci artırabildiğini öne sürmektedir. Ek olarak, NRH oral olarak mevcuttur ve farelerde akut böbrek hasarını önlediği gösterilmiştir. Bu nedenle araştırmacılar, NMN'nin indirgenmiş formunun (NMNH) hücresel NAD+ seviyelerini artırıp artıramayacağını ve biyolojik süreçleri düzenleyip düzenleyemeyeceğini araştırdı.

NMNH, Hem İn Vitro Hem İn Vivo Olarak Hücresel NAD+ Seviyelerini Artırdı

Araştırmacılar NMNH (100 μM) tedavisi uyguladı ve kütle spektrometrisi ile belirlendiği üzere, HepG2 hücrelerinde hücresel NAD+ seviyesini 5 kat artırdığını, 100 μM NMN'nin ise NAD+ seviyesini yalnızca hafifçe artırdığını buldu. (Şekil 1-A'da gösterildiği gibi)
Yazar, C57BL/6J erkek farelerine 340 mg/kg NMN veya NMNH'yi intraperitoneal enjeksiyon yoluyla uyguladı ve karaciğer NAD+ konsantrasyonlarını kütle spektrometrisi ile ölçtü. NMNH ile tedavi edilen farelerde karaciğer NAD+ seviyesinin, PBS ile tedavi edilen farelere göre 4 kat daha yüksek olduğu bulundu (Şekil 1-C'de gösterildiği gibi). Ek olarak, NMNH ile tedavi edilen farelerde karaciğer NAD+ seviyesi, NMN ile tedavi edilen farelere göre 1,5 kat daha yüksekti.

Şekil 1

Deney sonuçları, NMNH'nin verimli bir NAD+ güçlendiricisi olduğunu ve in vivo olarak NMN'den daha güçlü bir NAD+ güçlendiricisi olduğunu gösterdi.
Ancak C57BL/6J erkek farelerine bir hafta boyunca gün aşırı 50, 100, 500 veya 1000 mg/kg NMNH intraperitoneal enjeksiyon yoluyla uygulandığında, serum alanin aminotransferaz (ALT) ve aspartat aminotransferaz (AST) seviyelerinin yükselmediği bulundu (Şekil 2'de gösterildiği gibi), bu da NMNH'nin yüksek dozda karaciğer için toksik olmadığını gösterdi.
NMNH tedavisinin, fare karaciğer NAD+ içeriğini doza bağlı bir şekilde artırdığı ve 1000 mg/kg NMNH tedavisinin fare karaciğer NAD+ seviyesini artırdığı gösterildi.

Şekil 2

NMNH, Glikolizi ve TCA Döngüsünü İnhibe Etti

Yazar, NMNH'nin NAD+'ya dönüşüm yolunu Şekil 3'te gösterildiği gibi araştırıyor.

Şekil 3

Deney sonucu açısından, NMNH ile tedavi edilen HepG2 hücrelerinde NADH seviyeleri, tedavi edilmeyen ve NMN ile tedavi edilen hücrelere göre 2,5 kat daha yüksekti. Şekil 4 ayrıca, 340 mg/kg NMNH tedavisinin fare karaciğerinde NADH seviyesini 3 kat artırdığını, 340 mg/kg NMN tedavisinin ise NADH seviyesini 1,7 kat artırdığını ortaya koydu.

Şekil 4

Ancak NMN tedavisi, glikoliz ve TCA döngüsünün farklı bir şekilde düzenlendiğini gösterdi. NMN, glikolizde yalnızca 2PG/3PG ve PEP'de hafif bir azalmaya neden oldu (Şekil 3E) ve hücrelerde TCA döngüsünde neredeyse hiç gözlemlenebilir bir azalma olmadı (Şekil 3F). Bu sonuçlar, NMNH'nin glikoliz ve TCA döngüsünün çok önemli ölçüde baskılanmasına neden olduğunu, NMN'nin ise glikolizi engellediğini ancak çok daha hafif bir derecede olduğunu gösterdi.

Şekil 5

NMNH, Hücre Büyümesini Baskıladı

HepG2'nin 1 mM NMNH tedavisi altında 12 saat boyunca farklı şekilde ifade edilen proteinlerini (DEP'ler) belirlemek için veriye dayalı kantitatif proteomik analiz yapıldı. NMNH'nin hücre büyümesi üzerindeki etkilerini daha fazla incelemek için araştırmacılar, 786-O hücrelerini farklı NMNH konsantrasyonlarıyla tedavi etti. Berrak hücreli renal hücreli karsinom hastasından türetilen 786-O hücreleri, tipik bir Warburg fenotipi sergiler ve büyümeleri glikolize bağlıdır.

Şekil 6

NMNH'nin 786-O hücrelerinde 50μM'de hücre büyümesini inhibe ettiğini, oysa normal bir yetişkin insan böbreğinden ölümsüzleştirilmiş proksimal tübül epitel hücre hattı olan HK-2 hücrelerinde hücre büyümesini etkili bir şekilde inhibe etmek için 250 μM NMNH gerektiğini ortaya koydu (Şekil 6'da gösterildiği gibi).

Sonuç

İndirgenmiş formdaki NAD+ öncülleri (NMNH ve NRH), hem in vitro hem de in vivo olarak oksitlenmiş formdaki karşılıklarından daha iyi NAD+ güçlendiricileridir. Bu arada, NMNH'nin uzun süreli uygulanmasının fareler için güvenli olduğunu doğruladık.NMNH, hücresel NAD+ içeriğini etkili bir şekilde artırdı ve bu süreç esas olarak NMNAT'a bağlıydı. NMNH, in vitro ve in vivo olarak güçlü bir NAD+ güçlendiricisidir. NMNH ayrıca hücresel NADH seviyelerini önemli ölçüde artırdı, glikometabolizmayı baskıladı ve hücre büyümesini inhibe etti.

Referans: 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