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Cell 发文揭示线粒体NAD+稳态新机制:SelO 水解酶与 NMN 研究的新坐标
時間:2026-07-31 來源:syno-vita

人体组织器官的衰老进程,本质上是细胞内能量代谢系统与修复能力渐进式退化的结果。大量研究已确认,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸——即NAD+——随年龄增长在多个组织中呈阶梯式下降,这一趋势与线粒体功能衰退、DNA修复效率降低、慢性炎症水平升高之间存在明确关联。烟酰胺单核苷酸作为NAD+的直接前体,长期以来被科学界视为补充NAD+储备的主力候选分子。然而,单一NMN在实际应用中的吸收效率、组织渗透均匀性与体内稳定性的不足,始终制约着其向临床转化的步伐。

在此背景下,2026年4月30日发表于Cell期刊的一项原创研究(PMID 41806834)带来关键突破:研究团队首次鉴定出线粒体内部的NAD+水解酶SelO,回答了线粒体如何自主调控自身NAD+浓度这一长期悬而未决的问题。本文将围绕这一最新发现,梳理其机制细节、转化图景与现存边界。

NMN的作用基础:从NAD+合成到细胞转运

NAD+是细胞内氧化还原反应的通用辅酶,参与三磷酸腺苷生成、DNA修复酶激活、去乙酰化酶功能维持与钙信号调控。NMN进入细胞后经NMNAT家族酶催化转变为NAD+,这条补救合成路径被认为是哺乳动物体内维持NAD+稳态的核心机制之一。

长期以来,科学界对NMN如何穿越细胞膜的认识并不完整。2025年1月,Nature Communications发表了一项来自中国科学院上海营养与健康研究所陈铭团队的重要发现(PMID 39885119):研究证实SLC29A1SLC29A2编码的平衡型核苷转运体ENT1ENT2是人体细胞摄取烟酰胺的主要转运蛋白,而这一转运系统同样参与NMN的前体通量调控。这一发现意味着,人体细胞摄取NAD+前体并非依赖单一类型的转运蛋白,而是存在一套更复杂的跨膜转运网络,不同组织对NMN的利用效率可能取决于其SLC29A家族成员的表达谱。

2025年3月,东京大学Yaku团队在Science Advances上发表了另一项关键代谢路径研究(PMID 40117359)。他们综合分析了NMNNR在口服和静脉注射后在小鼠体内的命运追踪,发现NMNNR均能通过肠肝循环路径促进NAD+合成——口服的NMN在肠道中被代谢为烟酰胺核糖后,经门静脉进入肝脏完成再次磷酸化与腺苷化。肠肝循环的发现为解释口服NMN为何能够有效提升肝脏NAD+水平提供了首个完整的代谢动力学证据。

前沿基础研究:Cell 最新成果深度解读

2026年4月30日,Cell期刊在线发表天津医科大学贾晓凡团队领衔的原创研究,首次鉴定出线粒体内部的NAD+水解酶。该研究为理解线粒体如何自主调控自身NAD+水平提供了全新视角,也是近期少数登上Cell主刊的NMN相关基础研究之一。

研究机构与团队

研究由天津医科大学药理学系贾晓凡(Xiaofan Jia)团队领衔,北京大学、清华大学、华东理工大学、宁夏医科大学等多家高校与研究机构共同参与。研究依托天津炎症生物学重点实验室、医学表观遗传学协同创新中心、北京大学血管稳态与重塑研究国家重点实验室等平台完成。

研究靶点:线粒体内的新型NAD+水解酶

研究团队通过计算机筛选潜在NAD+结合蛋白,锁定了一个此前功能认知有限的目标——SELENOO蛋白(简称SelO),一种定位于线粒体的含硒蛋白。实验证实,SelO是一种此前未被识别的线粒体内NAD+水解酶:它以锰离子(Mn2+)为辅因子,将NAD+直接水解为NMNAMP

调控通路:从NAD+水解到脂质代谢的耦联

催化活性依赖SelO C末端的硒代半胱氨酸-丝氨酸-丝氨酸(CSS)残基结构域,其中第667位硒代半胱氨酸尤为关键。进一步研究发现,SelO并非孤立的代谢酶——它能够直接与脂肪酸氧化(FAO)途径相关酶结合,将NAD+水解反应与脂质利用过程耦联;当线粒体基质pH因呼吸增强而升高时,这一水解反应随之被激活,从而防止线粒体陷入持续的代谢过度激活状态。

实验模型与保守性验证

研究在哺乳动物细胞细菌两类模型中同步验证了该机制的保守性——从原核生物到真核生物,SelO介导的NAD+水解均承担着类似的线粒体稳态维护功能,提示这一调控机制在生物演化中高度保守。

观测结论

综合上述证据,研究团队提出:线粒体内NAD+浓度并非被动波动,而是受SelO这一水解开关的主动调控。SelO通过水解NAD+维持线粒体内NAD+的适宜浓度范围,保护线粒体免受持续代谢过度激活的伤害。该发现首次将NAD+代谢调控的认知延伸至线粒体内部,也为理解NMN作为NAD+前体在细胞能量代谢中的角色提供了新的分子坐标。

全球人体临床试验最新动态

将这一基础发现置于转化语境中,当前NMN人体临床试验的阶段性数据同样值得关注。已有多项试验在安全性与初步功效层面获得了可评估的结果。

Nature Aging于2025年9月发表的张杰团队综述(PMID 40926126),系统梳理了NAD+临床转化的策略、应用与挑战。文章指出:目前已完成的NMN人体试验均未报告严重不良事件,口服NMN在100至1000毫克/天的剂量范围内具有良好的短期耐受性。在代谢指标方面,多项小型RCT显示NMN补充对胰岛素敏感性、血脂谱和运动耐量存在改善趋势,但效应量的统计学显著性尚不稳定。综述特别强调,NAD+补充剂的临床转化面临三大核心挑战:组织特异性生物利用度数据缺失、长效补充的安全窗未明确、个体间基线NAD+水平差异对疗效的影响未被量化

在受试人群分层方面,当前临床试验可区分为两大方向。健康中青年人群的试验中,NMN补充对主观疲劳感与体能指标的改善幅度普遍偏小——这一现象被部分研究者称为"天花板效应":受试者的NAD+基线水平越高,补充带来的增量提升越有限。而在中老年亚健康人群中,NMN补充在改善睡眠质量、降低氧化应激标志物和提高运动后恢复能力方面表现出相对更明确的可观测信号。

复合递送技术路线对比

针对单一NMN口服生物利用度的瓶颈,多种新型递送方案正在动物模型中接受验证,并取得了阶段性进展。

外泌体载体方面,人脐带间充质干细胞来源的小细胞外囊泡经电穿孔装载NMN后,在D-半乳糖诱导的衰老小鼠模型中展现出优于单独给药的效果。在NMN+EVs联合组中,皮肤组织的胶原纤维密度和排列规整度优于单一NMN或单一EVs组,且活性氧水平下降幅度更为显著。

缓释技术领域,聚乳酸-羟基乙酸共聚物制备的NMN缓释微球在动物模型中实现了超过72小时的持续释放,而同等剂量的游离NMN在4小时内即被清除殆尽。经皮递送方面,弹性阳离子脂质体纳米凝胶NMN的经皮渗透率提升至游离溶液的3倍以上,12周局部使用后受试区域经皮水分流失值下降约15%。

这些数据初步表明,复合递送系统能够在同等剂量下实现更高的组织NAD+提升效率,但所有递送技术的人体安全性与有效性验证仍处于早期阶段。

客观研究局限与数据缺口

尽管上述研究为NMN的生物学功能提供了多重维度的支撑证据,当前研究格局仍存在明确的边界。

首先,已发表的RCT样本量中位数仅为40至60人,随访周期集中在8至12周区间。这意味着当前的人体数据尚不足以回答长期补充的安全性边界和有意义的临床终点问题。其次,动物模型中NMN的给药剂量普遍在200至500毫克/公斤/天,换算至人体后远超当前RCT常用剂量的等效值——两者之间的量效鸿沟是最直接影响人体效应评估的变量。再次,不同个体在SLC29A转运蛋白表达水平、CD38降解酶活性和肠道菌群组成上的差异,共同构成了一幅高度个性化的NAD+代谢图谱。这些差异如何影响NMN补充的最终效应,至今仍缺乏系统的量化研究。

展望

SelO的发现将NAD+代谢调控的认知从细胞质层面延伸至线粒体内部。此前,学界对线粒体内NAD+浓度如何被自主调控知之甚少——SelO作为水解开关的鉴定,首次回答了线粒体如何通过水解-耦联机制防止自身陷入持续代谢过度激活的状态。这一认知也为NMN研究提供了新的坐标:作为NAD+直接前体,NMN的补充效果不仅取决于细胞摄取与合成效率,还受线粒体内部稳态调控机制的约束,靶向这一层面的干预策略尚待探索。

线粒体内NAD+稳态受SelO等水解开关的主动调控——这一新认知提示,单一前体分子的补充效果取决于转运效率、内源性代谢酶活性和靶组织能量需求三者的协同状态,这正是NMN从实验室走向临床应用道路上必须跨越的认知门槛。

参考文献

Chen M, et al. SLC29A1 and SLC29A2 are human nicotinamide cell membrane transporters. Nat Commun, 2025 Jan 30. PMID: 39885119.

Yaku K, et al. Nicotinamide riboside and nicotinamide mononucleotide facilitate NAD+ synthesis via enterohepatic circulation. Sci Adv, 2025 Mar 21. PMID: 40117359.

Jia X, et al. NAD+ hydrolysis catalyzed by SelO is required for mitochondrial homeostasis. Cell, 2026 Apr 30. PMID: 41806834.

Zhang J, et al. Emerging strategies, applications and challenges of targeting NAD+ in the clinic. Nat Aging, 2025 Sep. PMID: 40926126.

 

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