NMNH verstärkt NAD+ stark und unterdrückt die Glykolyse, den TCA-Zyklus und das Zellwachstum

NAD+ ist für biologische Prozesse wie den Stoffwechsel und die DNA-Reparatur unerlässlich, und sein Rückgang ist mit altersbedingten Erkrankungen verbunden. Die Supplementierung mit NAD+-Vorläufern wie Nikotinamid-Ribosid (NR) und Nikotinamidmononukleotid (NMN) hat gezeigt, dass sie die zellulären NAD+-Spiegel erhöhen und gesundheitliche Vorteile bringen. Neuere Studien legen nahe, dass die reduzierte Form von NR, NRH, ein besserer NAD+-Booster ist als NR oder NMN und die Resistenz gegen Zelltod durch Genotoxine erhöhen kann. Außerdem ist NRH oral verfügbar und es wurde gezeigt, dass es akute Nierenschäden bei Mäusen verhindert. Deshalb untersuchten die Forscher, ob die reduzierte Form von NMN(NMNH) die zellulären NAD+-Spiegel erhöhen und biologische Prozesse regulieren kann.

NMNH erhöhte die zellulären NAD+-Spiegel sowohl in vitro als auch in vivo

Die Forscher führten eine NMNH-(100 μM)-Behandlung durch und stellten fest, dass der Spiegel von zellulärem NAD+ in HepG2-Zellen um das Fünffache erhöht wurde, während 100 μM NMN den NAD+-Spiegel nur leicht erhöhte, wie durch Massenspektrometrie bestimmt. (Wie in Abbildung 1-A dargestellt)
Der Autor behandelte männliche Mäuse C57BL/6J mit 340 mg/kg NMN oder NMNH mittels intraperitonealer Injektion und maß die NAD+-Konzentrationen der Leber mittels Massenspektrometrie. Dabei wurde festgestellt, dass der Leber-NAD+-Wert bei NMNH-behandelten Mäusen vierfach höher war als bei PBS-behandelten Mäusen (wie in Abbildung 1-C gezeigt). Außerdem war der Lever-NAD+-Wert bei NMNH-behandelten Mäusen 1,5-fach höher als bei NMN-behandelten Mäusen.

Abbildung 1

Die Experimentergebnisse zeigten, dass NMNH ein effizienter NAD+-Enhancer ist und ein potenterer in vivo NAD+-Enhancer als NMN.
Während der Behandlung von C57BL/6J wurden männliche Mäuse mit 50, 100, 500 oder 1000 mg/kg NMNH alle zwei Tage über eine Woche lang per intraperitonealer Injektion behandelt und festgestellt, dass die Serumwerte von Alaninaminotransferase (ALT) und Aspartataminotransferase (AST) nicht erhöht waren (wie in Abbildung 2 gezeigt), was darauf hindeutete, dass NMNH in hoher Dosierung nicht lebertoxisch ist.
Es zeigte, dass die NMNH-Behandlung den NAD+-Anteil der Mausleber dosisabhängig erhöhte und die 1000 mg/kg NMNH-Behandlung den NAD+-Wert der Mausleber erhöhte.

Abbildung 2

NMNH hemmte Glykolyse und den TCA-Zyklus

Der Autor untersucht die NMNH-Transformationsroutine zu NAD+, wie in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 3

Und basierend auf dem Experimentergebnis waren die NADH-Werte in NMNH-behandelten HepG2-Zellen 2,5-fach höher als in unbehandelten und NMN-behandelten Zellen. Abbildung 4 zeigte außerdem, dass eine Behandlung mit 340 mg/kg NMNH den NADH-Wert in der Mausleber um das Dreifache erhöhte, während eine Behandlung mit 340 mg/kg NMN den NADH-Wert um das 1,7-fache erhöhte.

Abbildung 4

Die NMN-Behandlung zeigte jedoch eine deutliche Regulation der Glykolyse und des TCA-Zyklus. NMN induzierte nur eine leichte Abnahme von 2PG/3PG und PEP in der Glykolyse (Abbildung 3E) und fast keine beobachtbare Reduktion des TCA-Zyklus in den Zellen (Abbildung 3F). Diese Ergebnisse deuteten darauf hin, dass NMNH eine sehr signifikante Unterdrückung der Glykolyse und des TCA-Zyklus verursacht, während NMN ebenfalls die Glykolyse hemmte, jedoch in deutlich milderem Ausmaß.

Abbildung 5

NMNH-unterdrücktes Zellwachstum

Eine datenabhängige quantitative proteomische Analyse wurde durchgeführt, um differenziell exprimierte Proteine (DEPs) von HepG2 unter einer 1 mM NMNH-Behandlung für 12 Stunden zu identifizieren.  Und um die Auswirkungen von NMNH auf das Zellwachstum weiter zu untersuchen, behandelten Forscher 786-O-Zellen mit unterschiedlichen NMNH-Konzentrationen. 786-O-Zellen, abgeleitet von einem Patienten mit klarzelligem Nierenkarzinom, zeigen einen typischen Warburg-Phänotyp und ihr Wachstum hängt von der Glykolyse ab.

Abbildung 6

Es zeigte, dass NMNH das Zellwachstum in 786-O-Zellen bei 50 hemmteμM, während 250 μM NMNH benötigt wurde, um das Zellwachstum in HK-2-Zellen effektiv zu hemmen (wie in Abbildung 6 dargestellt), einer unsterblichen Epitelzelllinie des proximalen Tubulus, aus einer normalen adulten menschlichen Niere.

Fazit

NAD+-Vorläufer in reduzierter Form (NMNH und NRH) sind bessere NAD+-Enhancer als die entsprechenden in oxidierter Form sowohl in vitro als auch in vivo. Inzwischen haben wir bestätigt, dass die langfristige Verabreichung von NMNH für Mäuse sicher ist.NMNH erhöhte effektiv den zellulären NAD+-Gehalt, und dieser Prozess hing hauptsächlich von NMNAT ab. NMNH ist ein potenter NAD+-Enhancer in vitro und in vivo. NMNH erhöhte zudem signifikant die zellulären NADH-Werte, unterdrückte den Glykostoffwechsel und hemmte das Zellwachstum.

Quelle: Liu, Y., Luo C., etal, reduziertes Nicotinamid-Mononukleotid (NMNH) verbessert NAD+ stark und unterdrückt die Glykolyse, den TCA-Zyklus und das Zellwachstum, Promote Research, 2021