NMNH는 NAD+를 강력하게 증진시키고 당해, TCA 사이클, 세포 성장을 억제합니다

NAD+는 대사와 DNA 수리와 같은 생물학적 과정에 필수적이며, 감소는 노화 관련 질환과 관련이 있습니다. 니코틴아마이드 리보사이드(NR)와 니코틴아미드 모노뉴클레오타이드(NMN)와 같은 NAD+ 전구체 보충제는 세포 내 NAD+ 수치를 증가시키고 건강상의 이점을 제공하는 것으로 나타났습니다. 최근 연구들은 환원 형태의 NR이 NR이나 NMN보다 NAD+ 부스터로 더 효과적이며, 제노톡신에 의한 세포 사멸에 대한 저항성을 높일 수 있음을 시사합니다. 또한 NRH는 경구로 이용 가능하며 생쥐의 급성 신장 손상을 예방하는 것으로 입증되었습니다. 그래서 연구자들은 환원 형태의 NMN(NMNH)이 세포 내 NAD+ 수치를 증가시키고 생물학적 과정을 조절할 수 있는지 탐구했습니다.

NMNH 검사관 및 생체 내 세포 내 NAD+ 수치 증가

연구진은 NMNH(100 μM) 처리를 실시한 결과, HepG2 세포에서 세포 내 NAD+ 수치가 5배 증가한 반면, 100 μM NMN은 질량분석법으로 NAD+ 수치를 약간 증가시키는 데 그쳤습니다. (그림 1-A에 보시다시피)
저자는 복강내 주사를 통해 340 mg/kg NMN 또는 NMNH를 투여한 C57BL/6J 수컷 쥐를 치료하고, 간 NAD+ 농도를 질량분석법으로 측정하였습니다. 연구 결과, NMNH 처리 마우스에서 간 NAD+ 수치가 PBS 처리 마우스보다 4배 높다는 사실이 밝혀졌습니다(그림 1-C에 나타난 참조). 또한, NMNH 처리 마우스의 간 NAD+ 수치는 NMN 처리 마우스보다 1.5배 높았습니다.

그림 1

실험 결과는 NMNH가 효율적인 NAD+ 증강제이며, NMN보다 생체 내 NAD+ 증강제로서 더 강력함을 보여주었습니다.
그러나 C57BL/6J 수컷 마우스를 복막내 주사로 격일로 50, 100, 500 또는 1000 mg/kg NMNH를 투여한 결과, 알라닌 아미노트랜스퍼라제(ALT)와 아스파르트산 아미노트랜스퍼라제(AST)의 혈청 수치가 상승하지 않았음을 발견하여(그림 2에 나타난 참조), 이는 NMNH가 고용량 시 간에 독성이 없음을 시사했습니다.
NMNH 처리가 마우스 간 NAD+ 함량을 용량 의존적으로 증가시키고, 1000 mg/kg NMNH 처리는 마우스 간 NAD+ 수치를 증가시킨다는 것을 입증했습니다.

그림 2

NMNH는 당해와 TCA 사이클을 억제합니다

저자는 그림 3에 보이는 NMNH 변환 루틴을 NAD+로 탐구합니다.

그림 3

실험 결과에 따르면, NMNH 처리된 HepG2 세포에서 NADH 수치는 처리되지 않은 및 NMN 처리 세포보다 2.5배 높았습니다. 그림 4는 또한 340 mg/kg NMNH 처리가 쥐 간 내 NADH 수치를 3배 증가시킨 반면, 340 mg/kg NMN 처리는 NADH 수치를 1.7배 증가시킨다는 사실을 밝혀냈습니다.

그림 4

그러나 NMN 치료는 당과 TCA 사이클의 뚜렷한 조절을 보여주었습니다. NMN은 해당과정에서 2PG/3PG와 PEP의 경미한 감소만 유도했으며(그림 3E), 세포 내 TCA 사이클의 관찰 가능한 감소는 거의 없었다(그림 3F). 이 결과는 NMNH가 당당작용과 TCA 사이클을 매우 유의미하게 억제하는 반면, NMN도 당생성을 훨씬 약하게 방해한다는 것을 시사했습니다.

그림 5

NMNH 억제 세포 성장

데이터 의존적 정량적 단백질체 분석을 통해 1 mM NMNH 처리 하에 12시간 동안 HepG2의 차등 발현 단백질(DEPs)을 확인하였습니다.  또한 NMNH가 세포 성장에 미치는 영향을 더 조사하기 위해, 연구자들은 786-O 세포에 다양한 농도의 NMNH를 투여했습니다. 786-O 세포는 투명 세포 신세포암 환자에서 유래했으며, 전형적인 워버그 표현형을 보이며 성장은 당당작용에 의존합니다.

그림 6

NMNH가 50 시점에서 786-O 세포의 세포 성장을 억제한다는 사실이 밝혀졌습니다반면 250 μM NMNH는 HK-2 세포에서 세포 성장을 효과적으로 억제하는 데 필요했는데(그림 6에 나타난 것처럼), HK-2는 정상 성인 신장에서 유래한 근위선 상피 세포주였습니다.

결론

환원 형태의 NAD+ 전구체(NMNH와 NRH)는 시험관 내외와 생체 내에서 산화된 대응 전구체보다 NAD+ 증강제가 더 우수하다. 한편, NMNH의 장기 투여가 쥐에게 안전하다는 것을 확인했습니다.NMNH는 세포 내 NAD+ 함량을 효과적으로 증가시켰으며, 이 과정은 주로 NMNAT에 의존했습니다. NMNH는 시험관 내외 내에서도 강력한 NAD+ 증강제입니다. NMNH는 또한 세포 내 NADH 수치를 유의미하게 증가시키고, 당당대사를 억제하며, 세포 성장을 억제했습니다.

참고문헌: Liu, Y., Luo C., 등, 저축된 니코티나마이드 단핵소탄주(NMNH)가 NAD+를 강력히 강화하고 당당분해, TCA 주기 및 세포 성장을 억제함, Promote research, 2021