美国爱荷华大学最新实验称外源性补充NAD+或是战胜新冠病毒的关键
眼下,新冠肺炎疫情显然已席卷全球。截至4月27日9时,全国累计报告确诊病例84347例,现有确诊病例1040例,境外输入1639例;海外现有确诊病例1916151例。面对疫情的肆虐,各国纷纷开始寻找有效的治疗手段,在这一过程中,多国的科学家不止一次的提出外源性补充NAD+将成为一种可行且有效的新冠肺炎(COVD-19)治疗和预防手段。
近期有团队研究发现:人体内NAD+的损耗或许是诸多新冠肺炎症状的根源。
研究中,科研人员深入分析了新冠肺炎的分子作用机制,发现新冠病毒感染会使肺部细胞生成大量活性氧(ROS),造成DNA损伤。为了进行修复,肺部细胞会生产大量DNA修复酶PARP-1。在这一过程中,体内储量有限的NAD+被严重损耗,引发ATP短缺,最终导致细胞死亡,加剧炎症。文章同时指出新冠会影响一些基因表达,从而补充烟酸NA将不再适用。
2020年4月18日,来自美国爱荷华大学的Brenner团队发现,外源性的补充NAD+或是帮助先天免疫系统战胜新冠病毒的关键。
美国爱荷华大学的Brenner团队在科研网站BioRxiv上优先公布了NAD+与新冠病毒关系的实验结果。
理论上来说,当新冠病毒进入人体后被我们自带的免疫系统察觉后,会激发一系列免疫应答来保护我们的机体,免疫应答的一大重要措施就是大规模的转录PARPs,以消耗NAD+为代价,抑制病毒的复制。Brenner团队的体外实验结果与理论的预期大致相同,人类的支气管上皮细胞在被新冠病毒感染后,PARPs的转录水平明显提升。
图为雪貂
在美国杂志中,猫和雪貂被列为疫区高危易感动物,此外,雪貂通常被认为是流感病毒感染的最佳试验模型,早在1933年,它就被投入了流感病毒各个方面的研究,之后也有研究者将其用来研究SARS病毒。这也就是为什么在研究新冠肺炎时选用雪貂作为动物模型。
人类支气管上皮细胞在被新冠病毒感染后,PARPs的转录水平会大幅提升
随后的雪貂活体实验中发现雪貂体内的PARPs水平也表现出明显的提升,且细胞质NAD+水平大幅下降。除此之外,雪貂体内的NMRK1和浓缩核苷转运体CNT3的转录水平也出现了明显提升,说明宿主体内NAD+水平下降是由两方面原因共同引发的。首先,病毒感染宿主后,会挟持宿主体内细胞内的NAD+代谢系统,生产并消耗更多的NAD+来为自身的复制提供能量;再有就是前文所述免疫系统发现新冠病毒后所大规模的转录PARPs,以消耗NAD+为代价,为抑制病毒的复制提供“弹药”。
雪貂模型在感染新冠病毒后,体内的PARPs转录水平同样有大幅提升,并且NMRK1和CNT3转录水平也有上升。
由于雪貂自身对新冠病毒具有天然的抗性,Brenner团队认为这种抗性或许会对实验的准确性造成影响,保险起见,他们在新冠病毒受害者的肺部细胞上再次重复了上述实验,发现最终所获取的数据基本一致。
新冠病毒受害者的肺部细胞样本中,PARPs水平也有所提高
不论体外实验、活体实验,还是新冠病毒患者的样本分析,所有数据均显示新冠病毒和免疫系统都会对体内的NAD+资源进行争夺,因此,补充NAD+将会是帮助免疫系统战胜新冠病毒的关键。但在新冠病毒感染情境下,很多NAD+补充策略都将不再有效。Brenner团队对这些存在的NAD+补充手段逐一进行了分析最后发现了几种可能存在效用的方法。
当下不适用
提升NAD+生物合成效率
由于新冠病毒感染将会大幅降低QPRT、NADSYN和NAPRT三种基因的表达,NAD+生物合成效率将会被严重干预,那么抑制ACMSD,补充烟酸(NA),都将不再适用。
由于QPRT、NAPRT和NADSYN的表达会受到新冠病毒感染的影响,因此相关的NAD+合成路径将不再有效
激活NAMPT
激活NAMPT能提升NAM补救合成途径通路(NAD salvage patheway)的活性,并以此提升细胞NAD+水平。但是NAMPT激活同时会引发肺血管重构,可能会加重肺炎症状,能否应用于临床治疗中还需进一步的探索。
抑制NNMT
常规情况下提升NAM补救合成通路活性的另一种方式是抑制NNMT,但根据雪貂实验数据,被感染细胞中NNMT的表达水平已经表现出了明显下降,暗示抑制NNMT或许并不能在新冠病毒感染者体内起到相同良好的效用。
当下可能有效
抑制CD38相关的NAD+消耗
目前针对这一思路的研究数据极度匮乏,还需要进一步的实验验证,或许是一条有效的提升细胞NAD+水平的办法。
补充NAD+前体
在新冠疫情下提升NAD+水平和PARPs活性的最好方式或许就是补充NAD+前体。根据现有数据分析,两种主流NAD+前体,NMN和NR的代谢通路都未被新冠病毒感染影响,转换的有效性能得到保障;另外,新冠病毒对NNMT的抑制作用理论上可以进一步提升NAD+前体的转化效率。
总结
外源性补充NAD+,不仅能预防NAD+骤降引发的各种生理问题,还能提升PARPs活性,帮助先天免疫系统抑制病毒的复制能力。