火爆全球的NMN,背後的作用原理究竟是什麽?

NMN可以提升體內的NAD+水平,並幫助細胞產生能量(ATP),還能激活一系列消耗NAD+的蛋白質,實現修復DNA、維持細胞健康等效果。

在任何活細胞中,NAD+(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸)都作為能量代謝的關鍵輔酶發揮著無可替代的作用。近年來,越來越多的研究證實提高生物體內的NAD+水平具有延長壽命、改善衰老癥狀等多種健康效應。而NMN(煙酰胺單核苷酸)是NAD+的直接前體,也就是說在細胞內只需一步反應就能將其轉變為NAD+。因此,補充NMN是提升NAD+的一種生物利用率較高的方式,市面上也出現了各種品牌和劑量的NMN補充劑。接下來,本文將詳細介紹NMN的作用原理,讓大家對這種火爆全球的化合物有一個更加清晰的認識。

1.NMN究竟是什麽?

NMN是英文Nicotinamide Mononucleotide的簡稱,它的中文名是「煙酰胺單核苷酸」。從化學結構來看,NMN由一個磷酸基團、一個核糖和一個煙酰胺堿構成。

圖表 1 NMN分子式

2.NMN如何在體內發揮作用?

隨著年齡的增長,人體內的NAD+水平逐漸下降1,於是人們希望通過補充NMN來提高NAD+的水平。

圖表 2 人體內NAD+水平隨年齡增長而下降1

2016年,華盛頓大學今井真一郎教授的研究團隊給小鼠餵食了NMN(300mg/kg)後,發現它們血漿中的NMN水平在10分鐘內快速升高,之後又迅速回落;與此同時血漿中NAD+的水平也逐漸升高,證明NMN可以被生物體快速吸收並轉化成NAD+2。而在2019年今井真一郎團隊又進一步發現,NMN的吸收主要在小腸進行,小腸細胞中一種名為「S1c12a8」的蛋白負責將NMN「運送」到血液中3。

圖表 3 小鼠服用NMN後半小時內體內NMN和NAD+水平的變化2

在生物體內,NAD+的關鍵作用之一就是幫助生產ATP(三磷酸腺苷)。作為所有生物共用的「能量貨幣」,ATP有很多種合成路徑,其中最重要的就是將葡萄糖氧化分解的「三羧酸循環」,而NAD+和它的還原態NADH正是在其中起到了電子運輸的關鍵作用。

圖表 4 NAD+和NADH在ATP的生產中起到關鍵作用

NAD+不僅是能量代謝過程中的關鍵輔酶,還與超過400種蛋白質發生各種生物化學作用3,其中一類被稱為Sirtuins的蛋白質家族在細胞代謝、炎癥、損傷修復等多個方面發揮著關鍵的調控作用。Sirtuins的全稱是「沈默信息調節因子(Silence Information Regulator)」,由Sirt1-Sirt7共7種酶組成。它們在發揮作用時都需要NAD+作為輔酶參與。早在2011年科學家就發現,激活小鼠體內的Sirt1蛋白能逆轉高脂肪飲食導致的胰島素抵抗,而這正是通過口服補充NMN提升NAD+來實現的5。

圖表 5 Sirtuin蛋白在催化反應的過程中消耗NAD+並生成NAM4

除了Sirtuins之外,控製DNA修復的關鍵蛋白PARPs(Poly(ADP-ribose) polymerase, 聚(ADP-核糖)聚合酶)也受到NAD+的調控。當化學物質、輻射等外部作用導致細胞DNA斷裂後,PARPs便會與DNA結合,並在其他DNA修復酶的幫助下開始合成新的DNA鏈。

3.如何攝取NMN?

很多生活中的常見食物都含有NMN,只不過其中的含量都比較低。我們從日常飲食中直接吃下的NMN並不足以影響它在人體中的水平。事實上,人體中的NMN主要由兩種物質合成,一種是NAM(煙酰胺),另一種則是NR(煙酰胺核糖苷)。

NMN被合成後,只需再經過一步反應就能變成NAD+並發揮其生物功效。「用完」了的NAD+並不會被人體「扔掉」,而是會降解成NAM並回收利用。這個由NAM、NMN和NAD+構成的三角循環也被稱為NAD+合成的「再利用(salvage)」途徑,是維持人體內NAD+水平的最重要的途徑。

圖表 8 NAD+的補救合成途徑

總結來說,NMN是一種天然存在於人體中的物質,是NAD+的直接前體。補充NMN可以提升體內的NAD+水平,並幫助細胞產生能量(ATP),還能激活一系列消耗NAD+的蛋白質,實現修復DNA、維持細胞健康等效果。目前,學界針對補充NMN的具體效果已經進行了大量的研究,同時人體臨床試驗的數據也在逐步積累。在全球各地科學家的不斷努力下,我們將越來越深入地了解NMN,也將更加科學有效地利用它改善人類的健康。

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江蘇大學:長期服用NMN可有益於腸道健康

江蘇大學的研究團隊發現,補充NMN不僅可以調節腸道菌群的多樣性和結構,還可維持腸道粘膜屏障的完整性,改善腸道功能。

人體腸道粘膜的面積可達200-300平方米,其中包含數量龐大的微生物,也就是人們通常理解的腸道菌群。過往研究顯示,腸道菌群不僅與消化吸收有關,還參與人體的免疫調節系統和內分泌系統。2021年,江蘇大學的研究團隊發現,補充NMN(煙酰胺單核苷酸)不僅可增加腸道中益生菌的數量,調節腸道菌群的多樣性和結構;還可以促進腸道粘液分泌,維持粘膜屏障完整性。該研究於同年7月被發表在《營養學前沿》(Frontiers in Nutrition)期刊上。

實驗中,研究人員將小鼠隨機分成了5組,除對照組外,其余4組小鼠的飲用水中都添加了不同濃度的NMN,分別記為G1組(0.1mg/mL)、G2組(0.2mg/mL)、G3組(0.4mg/mL)和G4組(0.6mg/mL)。15周後的長期口服後,研究人員對小鼠進行了采樣分析。

結果顯示,長期服用NMN對小鼠腸道菌群的結構起了調整優化的作用,使得包括阿克曼氏菌((Akkermansia muciniphila)在內的益生菌數量有所增加,還減少了某些有害細菌的比例。

圖表 1 小鼠腸道微生物熱力圖(按屬分布)

此外,研究人員還用阿爾新藍(Alcian Blue)對小鼠腸道中的杯狀細胞(goblet cell)和粘液層進行了染色。如字面意思那樣,杯狀細胞長得上大下小,形似高腳杯;它可以在腸道中分泌粘蛋白並形成粘液屏障,防止外部細菌直接侵入腸道上皮層。

圖表 2 杯狀細胞(goblet cell)示意圖

結果顯示,與對照組相比,飲用水中添加了0.1 mg/mL NMN的小鼠,其腸道杯狀細胞數量和粘液厚度顯著增加。說明NMN具有增強粘膜屏障功能。

圖表 3 G1組(飲用水添加0.1mg/mL NMN)和對照組(Control)阿爾新藍(Alcian Blue)染色結果

同時研究人員還發現,NMN提高了小鼠腸道細胞中緊密連接蛋白(tight junction protein)的表達水平。緊密連接蛋白具有連接細胞間縫隙的功能,在腸道粘膜屏障中發揮重要作用,其受損會導致細胞間通透性增加,從而導致腸道滲漏。而長期服用NMN後,小鼠腸道中的緊密連接蛋白Claudin-1和ZO-1的表達量都大幅上升,這改善了小鼠的腸道功能。

圖表 4 NMN大幅增加了小鼠腸道中緊密連接蛋白Claudin-1和ZO-1的表達量

綜上所述,本實驗發現,小鼠長期口服NMN不僅可以調節腸道菌群的多樣性和結構,還維持了腸道粘膜屏障的完整性,改善了腸道功能,從而達到保護腸道健康的目的。至於NMN調節腸道菌群的具體機製還有待進一步的探究。

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日本德島大學:NMN可用於緩解腎損傷

日本德島大學研究人員發現,補充NMN(煙酰胺單核苷酸)可在兩周內減少蛋白尿,抑製局竈性腎小球硬化癥進展,保護腎臟功能。

腎小球是腎臟過濾血液的關鍵部位,它整體呈球狀,球囊中含有許多的毛細血管,並存在特殊的過濾結構;人體中的血液流經這些毛細血管並完成過濾過程,濾出的液體和代謝廢物則形成原尿。然而在各種致病因素的作用下,腎小球會發生病變導致局竈性腎小球硬化(focal glomerulosclerosis),在臨床上通常表現為重度蛋白尿、水腫等,嚴重影響患者的健康狀態。

圖表 1 腎小球結構

局竈性腎小球硬化是終末期腎病(也稱腎功能衰竭)的首要原因1,因此尋找其治療方法具有重要的臨床價值。2022年,日本德島大學的科學家發現,僅2周的NMN(煙酰胺單核苷酸)註射即可有效治療局竈性腎小球硬化造成的小鼠腎臟損傷。此項研究結果發表在《自然》(Nature)旗下的《科學報告》(Scientific Reports)期刊上。

在實驗中,研究人員首先將少量的阿黴素(Adriamycin, ADR)經腹腔註射到了8周齡(大約相當於人類17歲)的小鼠體內,它能誘使小鼠患上局竈性腎小球硬化,腎功能大幅下降。在接下來的兩周內,研究人員每天經腹腔為小鼠註射500mg/kg(換算到人身上大約相當於2.25g)的NMN,空白對照組則每天註射等量的生理鹽水。

圖表 2 實驗流程

NMN治療的效果首先反映在小鼠的體重上。由於腎功能下降影響了小鼠的代謝情況,未經NMN治療的小鼠(ADR組)體重大幅下降,而接受NMN治療的小鼠體重則得到了維持,與未患病的健康小鼠(Cont組)基本保持一致。

圖表 3 小鼠體重變化

不僅如此,2周的NMN治療還顯著提高了小鼠的腎臟功能。在結束NMN註射的第14天及之後持續觀察的第28天,研究人員都對小鼠的腎臟功能進行了檢測。結果發現,NMN顯著降低了小鼠尿液的ACR(尿白蛋白肌酐比)值,這意味著小鼠的腎臟維持了良好的過濾能力,使得白蛋白這樣的大分子無法透過腎臟屏障「泄漏」到尿液中。並且,治療效果在停止治療的2周後依舊有效。

圖表 4 小鼠尿液的ACR(尿白蛋白肌酐比)值

此外,小鼠血清中的肌肉代謝廢物肌酐(creatinine)在NMN治療後也顯著降低,同樣證明腎臟的過濾功能得到了恢復。

圖表 5 小鼠血清的肌酐水平

經過進一步實驗,研究人員發現NMN對局竈性腎小球硬化的治療效果與腎臟中NAD+水平的提升有關,更高的NAD+水平激活了Sirt1蛋白並對一系列生化過程進行調控,從而維持了腎臟的生理功能。結合該研究團隊在2021年發現NMN對小鼠的糖尿病腎病同樣具有治療效果2,我們或許可以在將來看到NMN出現在人類腎病的治療方案中。

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明治製藥NMN榮獲「國際蒙特獎」

世界級品質認證 | 明治製藥NMN榮獲「國際蒙特獎」
Monde Selection又被稱為「世界品質評鑒大會」
在1961年由歐洲共同體和比利時經貿部共同創立
是當今世界上歷史最為悠久、最權威的國際質量研究所。
世界各國每年均有超過90個國家的商品參加品質評鑒,
由各界知名專家組成70人獨立評審。通過食品安全、原材料、包裝、味道、營養等多個維度予以評定和打分,
因其嚴格的評選程序在食品行業被稱為一一
「食品界諾貝爾獎」、「蒙特獎」

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