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NMN可能通过影响肠道微生物群、相关代谢物和肠壁完整性来改善健康

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发布时间: 2021-09-01

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最近,一篇名为《NMN Maintains Intestinal Homeostasis by Regulating the Gut Microbiota》论文被发表。研究的目的是确定长期烟酰胺单核苷酸 (NMN) 治疗对调节肠道微生物群多样性和组成的影响,以及其与肠道屏障功能的关联。该研究发表在《Frontiers in Nutrition》上,表明连续 15 周饮用不同浓度的 NMN 的小鼠显示出“好”肠道微生物的丰度增加,而几种有害细菌的水平却下降了。 NMN 还对肠道内壁(肠道粘膜)发挥保护作用,对肠道健康产生积极影响。该研究为NMN在促进胃肠健康方面的应用指明了新的方向。

 

· NMN可调节肠道菌群结构,增加益生菌丰度,减少有害菌数量。

· 肠道微生物群定植的这些变化改善了小鼠的肠道内壁。

· 通过对肠道内壁发挥这些保护作用,NMN 可能会对肠道健康产生积极影响。

 

人体肠道粘膜的面积高达 200 300 平方米——大约相当于你体内卷起的 2 3 个足球场大小面积——并包含 10 万亿种不同的共生微生物,被称为“微生物群”。肠道微生物群在身体的消化功能中起着至关重要的作用,并影响身体其他系统和组织的运作。由于其重要性和潜在价值,肠道微生物组已成为热门话题。现在,大量科学家正试图了解肠道微生物组在人类健康和疾病中的作用,以及如何操纵它来改善医疗结果和寿命。

 

 

肠道微生物组影响健康和疾病

 

肠道菌群的基本功能包括促进食物分解,使其更容易吸收和消化,合成必需的维生素,去除有毒化合物,抵抗病原体,保持肠道内壁细胞层的完整性,以及调节免疫功能。此外,肠道内壁的损伤和肠道微生物群的失衡会导致微生物群落侵入肠道内壁细胞(粘膜细胞),影响脂质的吸收和储存。这些变化会导致代谢疾病,如肥胖、2 型糖尿病和非酒精性脂肪肝。

 

虽然我们并不完全了解这些细菌对脂质和葡萄糖代谢的具体作用和机制,但我们知道它们有助于维持体内的能量平衡。然而,由于个体差异,肠道菌群对人体的影响尚不明确或具体了解。

 

长期 NMN 治疗影响小鼠肠道微生物群中的物种丰度

 

科研人员将小鼠分成几组,连续 15 周在饮用水中补充不同浓度的 NMN0.1 mg/mL0.2 mg/mL0.4 mg/mL 0.6 mg/mL)。然后,他们通过对粪便样本(粪便的技术术语)进行测序来分析微生物组的多样性。研究小组发现,随着 NMN 含量的增加,肠道微生物组的多样性下降,特定细菌种群也发生了变化。

 

测序结果显示,NMN 增加了产生丁酸盐的细菌的丰度,例如瘤胃球菌科和阿克曼氏菌(A. muciniphila)。瘤胃球菌科对胃肠道健康至关重要,它加工各种多糖(类碳水化合物淀粉、纤维素或糖原)和纤维以产生短链脂肪酸——结肠细胞的主要能量来源。 Akkermansia (A. muciniphila)是一种肠道共生细菌,它定植于黏液层,被认为是一种有前途的益生菌候选者。一些研究报告了在各种疾病中 A. muciniphila 的丰度下降,就会出现消化系统疾病,如肠易激症 (IBD)

 

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长期NMN处理对肠道菌群多样性的影响。对小鼠粪便进行α多样性分析,4个指标分别为Chao1 (A)Observed (B)Shannon (C)Simpson (D) (*P < 0.05**0.001 < P < 0.01)。各组肠道菌群β多样性分析和粪便菌群组成PCOA分析(E) (P = 0.001)

 

除了增加某些有益细菌的丰度外,NMN 还减少了某些有害细菌,如 BilophilaOscillibacter Desulfovibrionaceae。嗜胆汁菌可能与多种感染相关疾病的发生发展有关,如败血症、胆囊炎等。这些疾病与 Oscillibacter 细菌有关,而 Oscillibacter 细菌与三甲氨基氧化物 (TMAO) 相关,TMAO 是心血管和脑血管疾病的危险因素。脱硫弧菌科是革兰氏阴性菌,可产生内毒素,主要包括脂多糖 (LPS)LPS 极有可能诱发炎症。

 

G1组胆汁酸相关代谢物的浓度显着增加。胆汁酸相关代谢物与肠道菌群密切相关,对细菌的生长有很强的抑制作用。因此,肠道微生物群面临来自胆汁酸的强大生存选择压力。这可以解释为什么长期 NMN 治疗后肠道微生物群的多样性下降。

 

长期 NMN 治疗可改善肠道屏障

 

NMN 不仅影响肠道微生物组的多样性,因为用 NAD+ 前体进行治疗似乎可以改善肠道的功能。 科研人员揭示了响应NMN的肠道杯状细胞和粘液厚度的增加。杯状细胞分泌的粘蛋白形成屏障,防止外部细菌直接接触上皮层。它的主要成分粘蛋白是肠道细菌的营养来源,因为它包含蛋白质(氨基酸)和碳水化合物(低聚糖)的组成部分。此外,控制肠道通透性的紧密连接的丰富程度(即,更紧密的连接使营养物质能够通过肠道屏障进行更多的运输),随着 NMN 治疗而增加。

 

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长期NMN处理显著提高了血清NAD+含量(P < 0.01)

 

 

由于健康的肠道不应泄漏其内容物,科研人员分析了这些小鼠的肠道阻止发光染料运动的程度。 他们发现接受 NMN 治疗的小鼠从肠道泄漏的化合物要少得多。 这些发现表明 NMN 降低了肠粘膜通透性并保持了粘膜屏障的完整性。

 

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长期NMN治疗对小鼠肠黏膜通透性的影响。 通过体内成像 (A, B) 观察到 FD4 的泄漏。 结肠组织切片观察 FD4 嵌入结肠上皮组织 (CD); 比例尺:100 μm。 血清中 FD4 的水平 (E)

 

NMN 还促进肠道自噬——身体对功能失调的蛋白质和失效细胞的回收过程。 最近的研究表明,肠细胞屏障(上皮层)的完整性受自噬调节。 通过建立饥饿模型,他们发现自噬可以增强细胞之间的这些屏障,称为紧密连接,控制化合物通过细胞层的流动。 尽管如此,只有这些紧密连接之间的小分子通量下降,因为大尺寸探针的通量没有受到影响。 总之,这些结果表明 NMN 通过加强紧密连接和促进粘液分泌来维持肠上皮的完整性。

 

NMN 可以为健康的人类肠道培养微生物组吗?

 

这项研究的结果支持 NMN 可以增强肠道的微生物组组成并改善肠道内壁的完整性。该研究为探索 NMN 在有关肠道健康和微生物组相关健康状况的临床研究中的效用奠定了基础。如果其中有很多发现确实适用于人类。那么NMN可能会提供一种营养保健方法来改善消化系统健康并帮助抵抗与微生物组相关的疾病。随着肠道微生物研究的增加,NMN的作用将很快得到更多的认可。

 

 

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长期NMN治疗对小鼠结肠紧密连接蛋白表达和定位的影响。 用 NMN 处理后小鼠结肠上皮中紧密连接蛋白 Claudin-1 ZO-1 的表达(比例尺:100 μm)(A)。 通过 Image-Pro Plus (B,C) *0.01 < P < 0.05 **0.001 < P < 0.01 分析 Claudin-1 ZO-1 的免疫组织化学结果。

 

 

文献参考:

Huang P, Jiang A, Wang X, et al. NMN Maintains Intestinal Homeostasis by Regulating the Gut Microbiota. Front Nutr. 2021;8:714604. Published 2021 Jul 29. doi:10.3389/fnut.2021.714604