NMNH versterkt NAD+ krachtig en onderdrukt glycolyse, de TCA-cyclus en celgroei

NAD+ is essentieel voor biologische processen zoals metabolisme en DNA-reparatie, en de achteruitgang ervan wordt geassocieerd met leeftijdsgerelateerde ziekten. Suppletie met NAD+-voorlopers, zoals nicotinamide riboside (NR) en nicotinamide mononucleotide (NMN), is aangetoond dat het de cellulaire NAD+-niveaus verhoogt en gezondheidsvoordelen biedt. Recente studies suggereren dat de gereduceerde vorm van NR, NRH, een betere NAD+-booster is dan NR of NMN, en de weerstand tegen celdood veroorzaakt door genotoxines kan vergroten. Daarnaast is NRH oraal beschikbaar en is aangetoond dat het acute nierschade bij muizen voorkomt. Dus onderzochten onderzoekers of de gereduceerde vorm van NMN(NMNH) het cellulaire NAD+-niveau kan verhogen en biologische processen kan reguleren.

NMNH verhoogde de cellulaire NAD+-niveaus, zowel in vitro als in vivo

De onderzoekers voerden NMNH (100 μM) behandeling uit en ontdekten dat het niveau van cellulaire NAD+ in HepG2-cellen met 5 keer toenam, terwijl 100 μM NMN het niveau van NAD+ slechts licht verhoogde, zoals vastgesteld door massaspectrometrie. (Zoals weergegeven op figuur 1-A)
De auteur behandelde C57BL/6J mannelijke muizen met 340 mg/kg NMN of NMNH via intraperitoneale injectie en mat lever-NAD+-concentraties met massaspectrometrie. Daarin werd vastgesteld dat het lever NAD+-niveau vier keer hoger was bij muizen met NMNH behandeld dan bij met PBS behandelde muizen (zoals weergegeven in figuur 1-C). Daarnaast was het lever NAD+-niveau bij met NMNH behandelde muizen 1,5 keer hoger dan bij met NMN behandelde muizen.

Figuur 1

De resultaten van het experiment gaven aan dat NMNH een efficiënte NAD+-versterker is en een krachtigere in vivo NAD+-versterker dan NMN.
Maar tijdens de behandeling van C57BL/6J konden mannelijke muizen met 50, 100, 500 of 1000 mg/kg NMNH via intraperitoneale injectie om de week gedurende een week constateren dat de serumwaarden van alanineaminotransferase (ALT) en aspartaataminotransferase (AST) niet verhoogd waren (zoals weergegeven in figuur 2), wat suggereerde dat NMNH bij hoge dosering niet levertoxisch was.
Hieruit bleek dat NMNH-behandeling het NAD+ gehalte van de muizenlever op dosisafhankelijke wijze verhoogde, en 1000 mg/kg NMNH-behandeling verhoogde het NAD+-niveau van de muislever.

Figuur 2

NMNH remde glycolyse en de TCA-cyclus

De auteur onderzoekt de NMNH-transformatieroutine naar NAD+ zoals weergegeven in figuur 3.

Figuur 3

En qua experimentresultaten waren NADH-waarden 2,5 keer hoger in met NMNH behandelde HepG2-cellen dan in onbehandelde en met NMN behandelde cellen. Figuur 4 toonde ook aan dat de behandeling van 340 mg/kg NMNH het NADH-niveau in de muizenlever verdrievoudigde, terwijl de behandeling van 340 mg/kg NMN het NADH-niveau met 1,7 keer verhoogde.

Figuur 4

De behandeling met NMN toonde echter een duidelijke regulatie van glycolyse en de TCA-cyclus aan. NMN veroorzaakte slechts een milde afname van 2PG/3PG en PEP in de glycolyse (Figuur 3E) en vrijwel geen waarneembare vermindering van de TCA-cyclus in cellen (Figuur 3F). Deze resultaten suggereerden dat NMNH een zeer significante onderdrukking van glycolyse en de TCA-cyclus veroorzaakt, terwijl NMN ook de glycolyse belemmerde, maar dan in veel mildere mate.

Figuur 5

NMNH onderdrukte celgroei

Data-afhankelijke kwantitatieve proteomische analyse werd uitgevoerd om differentieel expressieve eiwitten (DEP's) van HepG2 te identificeren onder 1 mM NMNH-behandeling gedurende 12 uur.  En om de effecten van NMNH op celgroei verder te onderzoeken, behandelden onderzoekers 786-O-cellen met verschillende concentraties NMNH. 786-O-cellen, afkomstig van een patiënt met een clear-cell niercelcarcinoom, vertonen een typisch Warburg-fenotype en hun groei is afhankelijk van glycolyse.

Figuur 6

Hieruit bleek dat NMNH de celgroei in 786-O-cellen op 50μM, terwijl 250 μM NMNH nodig was om celgroei in HK-2-cellen effectief te remmen (zoals weergegeven in figuur 6), een veronsterfelijke proximale tubuliepitheelcellijn van een normale volwassen menselijke nier.

Conclusie

NAD+ precursors in gereduzeerde vorm (NMNH en NRH) zijn betere NAD+ enhancers dan de overeenkomstige in geoxideerde vorm, zowel in vitro als in vivo. Ondertussen bevestigden we dat langdurige toediening van NMNH veilig is voor muizen.NMNH verhoogde effectief het cellulaire NAD+-gehalte en dit proces was voornamelijk afhankelijk van NMNAT. NMNH is een krachtige NAD+-enhancer, zowel in vitro als in vivo. NMNH verhoogde ook de cellulaire NADH-niveaus significant, onderdrukte de glycometabolisme en remde celgroei.

Referentie: Liu, Y., Luo C., etal, Reduced Nicotinamide Mononucleotide (NMNH) versterkt NAD+ krachtig en onderdrukt glycolyse, de TCA-cyclus en celgroei, Promote Research, 2021