人體NAD+含量變化對心肌功能的影響探究,病理學論文摘要：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸〔NAD+〕也稱為輔酶Ⅰ，是人體最重要的氧化復原酶的輔酶，介入多種生化反響，在細胞能量代謝中起關鍵作用。隨著研究的不斷深切進入，NAD+與細胞損傷修復、細胞衰老、細胞凋亡、信號轉(zhuǎn)導等有密切聯(lián)絡。研究也表示清楚，很多心血管疾病經(jīng)過與NAD+水平變化有關，其對細胞功能的重要影響當前已成為國內(nèi)外研究的熱門。本文總結近年來NAD+在心肌保衛(wèi)方面的研究進展，同時討論補充NAD+的應用前景。本文關鍵詞語：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸;能量代謝;心肌保衛(wèi);Abstract：Nicotinamideadeninedinucleotide〔NAD〕,alsoknownasCoenzymeⅠ,isthemostimportantcoenzymeofoxidoreductaseinbody.Itparticipatesinavarietyofbiochemicalreactionsandplaysakeyroleincellenergymetabolism.Asresearchcontinues,NAD+iscloselyrelatedtocelldamageandrepair,cellsenescence,apoptosisandsignaltransduction.StudieshavealsoshownthatmanycardiovasculardiseasesarerelatedtothechangeofNAD+level,anditsimportantimpactoncellfunctionhasbecomeastudyhottopicathomeandabroad.ThisarticlesummarizesrecentadvancesofNAD+onmyocardialprotectioninrecentyears,discussestheapplicationprospectsofsupplementalNAD+.Keyword：KETWORDS:nicotinamideadeninedinucleotide;energymetabolism;myocardialprotection;煙酰胺腺嘌呤二核苷酸〔NAD+〕也稱為輔酶Ⅰ，初次由ArthurHarden在酵母中發(fā)現(xiàn)并命名，經(jīng)歷了100多年的研究人們逐步對其物理化學性質(zhì)及作用有了較深的認識。NAD+是必不可少的氧化復原反響代謝酶類的輔酶，介入三羧酸循環(huán)、糖酵解、脂肪氧化等能量代謝反響，還與DNA損傷修復、細胞凋亡、細胞衰老、信號轉(zhuǎn)導等經(jīng)過有關[1]。心肌細胞線粒體含有較多的NDA+，產(chǎn)生能量，維持器官正常功能，故人體NAD+含量的變化對心肌功能產(chǎn)生重要影響。NAD+水平的下降與多種心血管疾病發(fā)病機制有關，大量基礎研究也證明，補充輔酶Ⅰ能對心臟疾病模型帶來受益之處[2]，美國食品和藥物管理局〔FDA〕批準的注射用輔酶Ⅰ也在臨床上使用多年，作為心臟相關疾病輔助治療，通過補充輔酶Ⅰ治療心血管疾病具有廣闊的前景。1、NAD+對心肌能量代謝和功能的影響心肌細胞中能量產(chǎn)生的底物主要是脂肪酸，通過脂肪氧化，NAD+復原為NADH，隨后在線粒體內(nèi)膜上經(jīng)氧化磷酸化經(jīng)過，NADH被氧化成NAD+并產(chǎn)生ATP供心肌細胞利用，NAD+/NADH比值對驅(qū)動能量產(chǎn)生的氧化復原反響至關重要。在心肌細胞線粒體功能障礙和缺血缺氧的情況下，線粒體乙酰化程度增加，導致心肌能量代謝障礙，引起心肌能量受損，并增加心肌對應激的易感性，缺氧的心肌通過糖酵解和酮體氧化供能，這種能量代謝的轉(zhuǎn)變將降低NAD+/NADH比值而對心肌功能產(chǎn)生影響。Cox等[3]較早證實了NAD+影響線粒體氧化復原經(jīng)過、改善能量代謝狀態(tài)，進而改善心臟舒張功能。NAD+依靠性組蛋白脫乙酰化酶Srtuins、ADP核糖聚合酶〔PARP〕和環(huán)ADP核糖〔cADPR〕合酶通過消耗NAD+[使NAD+分解為煙酰胺〔NAM〕和ADP核糖]使其含量能在人體維持穩(wěn)定。PARP負責DNA的損傷修復，通過在氨基酸殘基上添加ADP-核糖基修飾靶蛋白，并介入基因表示出、細胞凋亡等重要經(jīng)過。Sirtuins有7種亞型，從染色質(zhì)賴氨酸殘基中除去乙酰基介入基因表觀遺傳修飾，這類酶家族活性的改變能對心臟的功能產(chǎn)生重要影響，SIRT1是研究最廣泛的亞型，在NAD+的介入下通過調(diào)節(jié)組蛋白乙酰化狀態(tài)進而調(diào)節(jié)心肌能量代謝和加強心臟對氧化應激的耐受。SIRT1的激活能使心臟抵抗心肌肥大、心肌纖維化和毒性損害等[4]。在衰竭的人類和動物心臟中發(fā)現(xiàn)線粒體蛋白高度乙酰化而影響能量代謝，補充NAD+增加SIRT3活性能降低乙酰化水平，改善心功能[5]。2、NAD+與心臟缺血/再灌注損傷〔I/R〕和心肌重塑的關系在冠脈出現(xiàn)部分或完全阻塞后，血流量減少導致心肌缺血缺氧，線粒體供能障礙，NAD+進一步消耗、細胞內(nèi)pH和ATP水平降低，導致細胞死亡和組織損傷，在冠脈恢復血供后因氧化應激產(chǎn)生大量活性氧〔ROS〕能進一步增加細胞內(nèi)Ca2+超載而引起心肌損傷，嚴重可引起心跳驟停。研究表示清楚，Sirtuins家族的某些亞型對I/R損傷有保衛(wèi)作用，補充NAD+的心肌保衛(wèi)作用可通過介導這類酶活性來實現(xiàn)。I/R可顯著降低SIRT1的表示出，實驗顯示，SIRT1有明顯的心臟保衛(wèi)作用[6]，在小鼠心臟敲除后暴露于I/R的心臟損傷增加，而心臟過表示出SIRT1的小鼠可免受I/R損傷，SIRT1的脫乙酰酶活性取決于的細胞內(nèi)NAD+水平，補充輔酶Ⅰ后增加酶活性進而減少氧化應激保衛(wèi)心臟免受I/R損傷。SIRT3敲除的小鼠也更容易表現(xiàn)出暴露于I/R的損傷，講明SIRT3的激活對缺血缺氧心臟也具有保衛(wèi)作用[7]。心肌重塑是心臟對各種應激狀態(tài)所作出的一種適應性的改變，在一定程度上能維持心臟正常功能，但隨著經(jīng)過的進展逐步發(fā)生一系列不良病理變化，包括心肌纖維化、心肌肥大，進而導致心力衰竭。腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)的激活在心肌重塑發(fā)展經(jīng)過中起重要作用，合成的血管緊張素Ⅱ和醛固酮激活多種促心肌重塑轉(zhuǎn)錄因子，誘導心肌成纖維細胞增殖并分泌大量膠原纖維沉積在心肌細胞間隙。國內(nèi)研究顯示，補充NAD+后通過SIRT1能抑制心肌成纖維細胞膠原的表示出，減少膠原纖維在心肌的沉積[8]。另外NAD+可以作為一種心肌肥大信號傳導的抑制劑，沖動劑誘導小鼠心臟肥大后細胞內(nèi)NAD+水平降低，補充NAD+后增加SIRT3去乙酰化活性能加強抗心肌肥大LKB1-AMPK信號活性，還能阻斷促心肌肥大AKt1信號激活[9]。NAD+水平的升高還能抑制線粒體蛋白乙酰化加強心肌的應激性，對抗活性氧對心肌細胞的應激損害，補充NAD+對其活性的影響將為心肌重塑的治療提供新靶點。3、NAD+與心律失常和心力衰竭的關系心律失常病因復雜，大多牽涉心肌離子通道功能和代謝應激狀態(tài)的變化，引起心肌動作電位去極化和復極化失衡，最終導致血流動力學改變。NAD+作為一種細胞因子可以影響細胞的信號轉(zhuǎn)導，可介入心臟電生理活動功能的調(diào)節(jié)。心臟的代謝狀態(tài)能影響離子通道活性，因而心臟中NAD+的減少和Sirtuins活性降低與和心律失常風險增加存在聯(lián)絡，Liu[10]的研究已經(jīng)證明了NAD+補充對心律失常的治療效果。NAD+水平的變化可成為心律失常發(fā)生的誘因，而小鼠敲除SIRT1基因后導致心肌電壓門控性鈉通道去乙酰化而表示出下調(diào)[11]，導致心臟傳導異常引起心律失常。其副產(chǎn)物cADPR和煙酸腺嘌呤二核苷酸磷酸〔NAADP〕可能對心臟傳導系統(tǒng)產(chǎn)生潛在負面影響，通過補充NAD+來減少心律失常風險的機制和作用仍需進一步研究。心力衰竭是各種心臟疾病發(fā)展的終末階段，盡管臨床對心衰發(fā)展機制的認識不斷加深，但治療心力衰竭的藥物和方式方法并沒有突破性的進展，補充輔酶Ⅰ可為心衰的治療提供新思路。心肌細胞線粒體含量多，線粒體一旦出現(xiàn)損傷和功能障礙便會對心肌的供能產(chǎn)生嚴重影響，是心力衰竭發(fā)展經(jīng)過中的重要機制。在衰竭的心臟中NAD+/NADH比值降低誘導線粒體蛋白乙酰化，心臟對應激敏感性增加，通過補充輔酶Ⅰ能恢復其比值平衡，降低線粒體蛋白乙酰化程度，使線粒體功能恢復，有助于改善心肌能量代謝狀態(tài)和衰竭心臟的功能[12]。因而針對線粒體作為治療目的有望成為心衰治療的有效方式方法，而通過外源性輔酶Ⅰ的補充維持NAD+/NADH比值的恒定是線粒體功能障礙治療的可行策略，另外NAD+的抗心肌重塑機制可以能在干涉心衰的發(fā)展經(jīng)過中發(fā)揮作用。4、總結與瞻望NAD+對維持細胞的正常功能具有不可或缺的作用，對心肌的保衛(wèi)更具有廣泛的影響，對多種心臟疾病可以以產(chǎn)生治療和預防作用，甚至NAD+的缺乏可視為心臟多種疾病發(fā)病機制之一，其獨特的作用具有廣泛的應用前景。對于安全性問題，NAD+補充劑在經(jīng)過較多臨床試驗和長期的應用中也證明了其安全性；但對于抗衰老等的作用尚未在人體上進行長期驗證，在某些領域的應用還需更嚴謹?shù)呐R床試驗。注射用輔酶Ⅰ已作為冠心病、心肌炎的輔助治療多年，對心臟的受益之處給多種心臟疾病的治療和預防提供了新思路和方式方法，盡管臨床前試驗結果振奮人心，但對人體有效性仍缺少相關臨床研究。既要明確影響其藥動學差異的因素，也要制定不同心臟疾病的最佳治療劑量，加強這一方面的研究能使補充輔酶Ⅰ作為心臟疾病新的治療和預防手段更快應用到患者身上。相信我們會不斷提升和改良治療心臟疾病的技術，而輔酶Ⅰ的應用將會為這一領域的新突破提供希望。以下為參考文獻[1]IMAISI,GUARENTEL.NAD+andsirtuinsinaginganddisease[J].TrendsCellBiol,2020,24〔8〕:464-471.[2]MATASICDS,BRENNERC,LONDONB.EmergingpotentialbenefitsofmodulatingNAD+metabolismincardiovasculardisease[J].AmJPhysiolHeartCircPhysiol,2021,314〔4〕:H839-H852.[3]COXMJ,SOODHS,HUNTMJ,etal.Apoptosisintheleftventricleofchronicvolumeoverloadcausesendocardialendothelialdysfunctioninrats[J].AmJPhysiolHeartCircPhysiol,2002,282〔4〕:H1197-H205.[4]CAPPETTAD,ESPOSITOG,PIEGARIE,etal.SIRT1activationattenuatesdiastolicdysfunctionbyreducingcardiacfibrosisinamodelofanthracyclinecardiomyopathy[J].IntJCardiol,2021,205:99-110[5]LEECF,CHAVE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