自上个世纪以来的科学研究发现,是人体内NAD+水平的下降导致了人的衰老。NAD+作为人体重要辅酶,广泛存在于每一个细胞之中,对于细胞供能功能有着十分重要的影响。NAD+水平下降,会使得线粒体和细胞核之间的交流受损,损害细胞产生能量的能力,进而导致人类的衰老和疾病。

 

同时,对线粒体依赖越大的细胞,在衰老面前就显得越是脆弱,负责维持人类视力的视网膜色素上皮细胞(RPE),就是一个典型的例子。

 

 

RPE所使用的能量,基本完全来自于线粒体[1]因此线粒体功能一旦出现问题(如衰老),RPE这种细胞将会立即死亡,造成一种严重的眼科疾病,老年黄斑变性[2]

 

图示描述已自动生成

RPE的死亡会引发老年黄斑变性

 

据统计,在我国1.7亿的65岁以上老年群体中,有近15%的老年人都会受到老年黄斑变性的影响[3],视力大幅下降,甚至失明。最为关键的是,虽然医学界一直极度重视对这种疾病的研究,但依然无法找出一种有效的治疗策略[4,5]

 

近期,一支由明尼苏达大学带领的团队,针老年黄斑变性,提出了一种治本思路,直接使用药物恢复RPE中的线粒体功能[6]

 

这项研究将于近期刊登在科研期刊《Redox Biology》上

 

科学家为了验证其猜想,探究这一方法的可行性和更多的可能性,除了NMN外,还筛选出了3款能从不同角度影响线粒体功能的物质,总计四种物质开展研究。它们分别是:

 

①提升NAD+水平的NMN

 

②防止氧化损伤(保护线粒体不受伤害)的N-乙酰半胱氨酸(NAC

 

③通过抑制mTOR通路引发线粒体自噬(清除老化受损的线粒体)的雷帕霉

 

④和能促进线粒体生物发生(生产更多新的线粒体)的吡咯喹啉醌,也就是常说的PQQ

 

 

由于四种物质的作用机制完全不同,研究人员首先测试了四种物质在人类RPE中的最优剂量和起效时间,发现所需剂量最小的是雷帕霉素与PQQ,仅需100纳摩尔即可达到最优效果,而起效时间最快的是NMN,能够在使用后的24小时内达到作用峰值。

 

 

以这些数据作为参考,研究人员对人类RPE样本分别使用了这四种物质,并全方位的测量了细胞中线粒体功能的变化。结果发现,四款药物居然各有千秋

 

 

 

四款药物对RPE中线粒体功能的恢复能力各有千秋

 

NAC最能恢复线粒体的备用呼吸能力;雷帕霉素可以最大限度的提升线粒体代谢率;而NMNPQQ则更善于提升ATP生产能力。

 

从总体角度来讲,四款药物都可以全面提升RPE的线粒体功能,因此都具有极强的老年黄斑变性治疗潜力。

 

不过经过更加全面的统计后,研究人员意外地发现,这其中功效最显著的,竟然不是此前最被看好的雷帕霉素和NMN,而是名气相对较小的PQQ,它使RPE中线粒体的ATP生产能力提高了近59%,基础代谢率提升了44%

 

 

图表, 图示描述已自动生成

PQQ对线粒体功能的恢复能力最为显著

 

不过这些数字应该如何解读其实也是一个大问题。

 

统计数据的准确性,很大程度上是被样本的数量和质量决定的,而这两项指标,恰恰都是此次研究的软肋。这绝不是研究人员水平的问题,人类的RPE样本非常珍贵,只能在捐献者因故死亡后的24小时内,由专业人员取出并进行培养,因此数量极少,而且,捐献者的年龄,死亡原因,获取样本是否及时,都会对样本的质量造成影响。

 

 

在这次的实验中,研究人员只有28个人类RPE样本可已使用,而且这些样本捐献者的年龄,死因差异很大。

 

表格描述已自动生成

RPE样本的捐献者年龄,死因差异很大

 

因此,此次的结果,其实应当被解读为一种趋势,也就是说,四种药物都可以提升RPE中的线粒体功能,所以都具备治疗老年黄斑变性的潜力,但是究竟谁的效果更好,还需要进一步的探索。

 

但不管怎么说,正如研究人员在结尾所呼吁的,PQQ在此次研究中的表现,确实值得引起重视。从纯粹的理论层面思考,PQQ作为PGC-1α信号通路的激活剂,除了能够促进新线粒体的生产,还在能够激活Sirtuins蛋白家族的多为成员,并在多种抗氧化活动中起着重要作用,这都使得PQQ成为了一种潜力巨大的抗衰老分子

 

 

不过在抗衰老领域,没有足够实验支撑的理论意义非常有限。希望此次的实验数据,和研究人员的呼吁,能够催生出更多的PQQ动物实验。

 

 

同时,NMN作为目前普及度最广,最受欢迎的抗衰老科学产品,有着巨大的用户群体,且NMN对于RPE的起效时间排在首位,因此,未来针对NMN在治疗老年黄斑变性方面的作用也可以做重要研究。

 

 

 

参考文章原文阅读:https://mp.weixin.qq.com/s/mtUZxUHAMYz3Swa2NjlypA

 

参考文献:

 

[1]. M.A. Kanow, M.M. Giarmarco, C.S. Jankowski, et al., Biochemical adaptations of the retina and retinal pigment epithelium support a metabolic ecosystem in the vertebrate eye, Elife 6 (2017) e28899.

 

[2]. P.P. Karunadharma, C.L. Norgaard, T.W. Olsen, D.A. Ferrington, Mitochondrial DNA damage as a potential mechanism for AMD, Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 51 (2010) 5470–5479, https://doi.org/10.1167/iovs.10-5429.

 

[3]. Ye, Hehua, Qi Zhang, Xiaohong Liu, Xuan Cai, Wenjing Yu, Siyi Yu, Tianyu Wang, et al. “Prevalence of Age-Related Macular Degeneration in an Elderly Urban Chinese Population in China: The Jiangning Eye Study.” Investigative Opthalmology & Visual Science55, no. 10 (October 2014): 6374. https://doi.org/10.1167/iovs.14-14899.

 

[4]. Age-Related Eye Disease Study Research Group, A randomized, placebo-controlled, clinical trial of high-dose supplementation with vitamins C and E, beta carotene, and zinc for age-related macular degeneration and vision loss: AREDS report no. 8, Arch. Ophthalmol. 119 (2001) 1417–1436, https://doi.org/10.1001/archopht.119. 10.1417.

 

[5]. Age-RelatedEyeDiseaseStudy2ResearchGroup,Lutein+zeaxanthinandomega- 3 fatty acids for age-related macular degeneration: the Age-Related Eye Disease Study 2 (AREDS2) randomized clinical trial, J. Am. Med. Assoc. 309 (19) (2013) 2005–2015, https://doi.org/10.1001/jama.2013.4997.

 

[6]. Mara C. Ebeling, et al., Redox Biology, https://doi.org/10.1016/j.redox.2020.101552

 

[7]. W. Chowanadisai, K.A. Bauerly, E. Tchaparian, et al., Pyrroloquinoline quinone stimulates mitochondrial biogenesis through cAMP response element-binding pro- tein phosphorylation and increased PGC-1α expression, J. Biol. Chem. 285 (2010) 142–152, https://doi.org/10.1074/jbc.M109.030130.