《Redox Biology》：一种会限制NAD+合成速度的酶与结肠炎的严重程度密切相关，而NMN则可有效缓解并使小鼠存活率加倍。
若将人体的健康视为一座城市，那么肠道于人体而言就如守护健康的“长城”，肠道内的巨噬细胞（一种免疫细胞类型）则如为城墙上的“士兵”，抵御外界细菌、炎症的侵犯。然而，战争往往是残酷的，虽然巨噬细胞可以将细菌、炎症驱逐出境，但若细菌源源不断，炎症反复发作，也会使肠道不堪重负，从而引发疾病，如炎症性肠病。
炎症性肠病主要是一组累及回肠、直肠、结肠的炎症性疾病，常见症状为腹痛、腹泻、血便等。持续和过度炎症是目前该疾病的主要发病因素之一，而其他的因素或机制尚在研究中。最近，韩国亚洲大学（Ajou University）的You-Sun Kim（图2）教授所在的研究团队在该方面取得了重要进展。
Kim等人发现[1]，一种负责合成烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（Nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+，一种影响细胞能量的关键分子）的限速酶与小鼠结肠炎的严重程度有关，即当巨噬细胞中缺乏NAMPT酶（烟酰胺磷酸核糖转移酶）时，会显著减少NAD+的合成，导致结肠炎恶化、小鼠存活率降低；而当一周内给小鼠注射3次500 mg/kg的β-烟酰胺单核苷酸(Nicotinamide mononucleotide, NMN）后，结肠炎的严重程度得到显著缓解，并提高了小鼠的存活率。
该研究阐明了炎症和结肠炎发生的潜在机制，还提出了补充NMN或是有效改善该疾病的潜在方式之一，目前已发表于《氧化还原生物学》（Redox Biology）（图3）。
NAMPT是NAD+合成的主要限速酶
NAD＋是生命必需分子，参与各项生理活动，其合成主要由两种不同的途径产生，即补救合成途径和从头合成途径(图4)[2]。而NAMPT酶作为补救合成途径中合成NAD+的限速酶，主要负责催化NMN转化为NAD+，对维持细胞能量至关重要，并且与多种炎症性疾病有关，包括类风湿性关节炎、糖尿病和败血症[3,4]。
然而，NAMPT酶在炎性巨噬细胞中的作用尚未完全阐明，特别是在炎症性肠病的情况下。
炎症区域NAMPT酶升高可能与巨噬细胞群的聚集相关
为了研究NAMPT酶炎症性肠病中的作用，Kim等人分析了患者结肠活检中NAMPT的表达。
结果显示，与正常结肠组织相比，炎症性肠病患者的巨噬细胞数量更多，组织纤维化增加，但炎症区域的NAMPT（基因/蛋白）表达增强（图5）。
A为基因表达图；B为蛋白表达图。
为进一步确定上调的NAMPT酶在炎症性肠病中的具体作用，Kim等人用DDS（2.5%硫酸葡聚糖钠）促使正常小鼠罹患结肠炎（图6A）。
结果显示，正常小鼠在服用DSS后，在第7天时发现其结肠上皮结构破坏、炎症区域范围扩大、粘膜增厚。然而值得注意的是，巨噬细胞的数量与NAMPT酶变化趋势一致，在炎症处大量聚集（图6B）。这说明，NAMPT酶与巨噬细胞似乎存在相关性。
图A为DSS诱导小鼠结肠炎模型实验流程图；图B为NAMPT酶和巨噬细胞群的免疫染色图。
巨噬细胞中NAMPT缺乏会导致结肠炎恶化
为了确定巨噬细胞与NAMPT酶的关系，Kim等人通过基因敲除技术，除去了小鼠体内巨噬细胞中的NAMPT基因（使巨噬细胞不能正常产生NAMPT酶），并人为的引发了这些小鼠的结肠炎（给小鼠服用DSS）。
结果显示，在诱导结肠炎后，对照组小鼠（未敲除NAMPT基因的小鼠）在第10天时体重减轻10%，但未影响其存活率；相比之下，敲除NAMPT基因的小鼠的体重减轻了24%，且其中42%死于疾病（图7A-B）；此外，这两种小鼠的疾病活动指数也具有显著差异，这表明在发生结肠炎时，巨噬细胞表达出的NAMPT酶可对小鼠产生保护作用（图7C）。
图A为小鼠存活率；B为小鼠体重变化；C为结肠炎小鼠的疾病活动指数，其指根据大便稠度、大便出血和体重减轻对疾病严重程度进行评分，评分越高，说明疾病越严重。
除上述发现外，Kim等人对这两种小鼠进行了解剖，实际考察了结肠炎对小鼠内脏的伤害。结果显示，与正常小鼠相比，敲除NAMPT基因小鼠的结肠长度明显更短（图8A），而组织破坏、程度和炎症程度更高（图8B）。这表明巨噬细胞中NAMPT基因的缺失会导致结肠炎严重恶化。
图A为结肠长度变化；B为组织损害程度评分图、溃疡评分图和炎症评分图。
NMN可使患有结肠炎的小鼠存活率加倍
由于NAMPT酶是合成NAD+的限速酶，因此Kim等人便假设巨噬细胞中NAMPT酶缺乏不能为细胞合成充足的NAD+来对抗炎症，从而加重结肠炎，但补充NMN可能会抵抗这种损伤。
为验证该假设，Kim等人分别检测了结肠炎小鼠中NAD+的水平和补充NMN（500mg/kg）的效果。
结果显示，NMN显著降低小鼠的疾病活动指数，提高存活率（图9A-B）。具体而言，PBS（一种不会对小鼠产生影响的生理溶液）仅保持了33%的存活率，而NMN可使存活率加倍（67%）（图9C）。而对于NAD+水平来说，亦符合Kim等人猜想，即NAMPT基因敲除导致NAD+水平下降，结肠炎恶化，而当补充NMN后，该现象可被显著逆转。
图A为存活率；B为疾病活动指数；C为具体存活率；D为NAD+水平变化。
接下来，Kim等人检查了长期NMN的安全性。结果显示，NMN给药14天后在结肠、肝脏或脾脏中均未观察到任何异常变化（图10），血液指标也无变化。这表明NMN可减轻结肠炎的同时不产生肝毒性，具有良好安全性。
Kim等人通过罹患结肠炎的小鼠模型，发现了巨噬细胞中NAMPT酶对于该疾病的重要性，即NAMPT升高可充分应对炎症疾病，但当其缺乏时，会显著加重结肠炎。
当炎症入侵时，免疫细胞会调动一切“兵力”来抵御外敌、修复自身。然而随着年龄增长，细胞内NAD+和NAMPT酶的含量随之降低，士兵会逐渐缺乏战斗力，导致多种疾病的发生。而NAD+的直接前体NMN的出现，仿佛是振奋士气的“冲锋号”，不仅对炎症性肠病，对其他多种与年龄相关的疾病或许都是一种改善策略，从而筑牢人体的“健康长城”。
参考文献
[1] Hong SM, Lee AY, Hwang SM, et al. NAMPT mitigates colitis severity by supporting redox-sensitive activation of phagocytosis in inflammatory macrophages. Redox Biol. (2022)Jan 15;50:102237.
[2] A. Garten, et al., Nampt: linking NAD biology, metabolism and cancer, Trends Endocrinol. Metabol. 20 (3) (2009) 130–138
[3] A. Garten, et al., Physiological and pathophysiological roles of NAMPT and NAD metabolism, Nat. Rev. Endocrinol. 11 (9) (2015) 535–546.
[4] V. Audrito, V.G. Messana, S. Deaglio, NAMPT and NAPRT: two metabolic enzymes with key roles in inflammation, Front. Oncol. 10 (2020) 358.
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