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再生醫學的新方向:NMN透過 NAD+/Sirt3 途徑,來改善人類骨髓幹細胞的粒線體功能和細胞老化

再生醫學是一個迅速發展且對人類健康充滿希望的領域!

在這個領域中,細胞治療和組織工程被廣泛應用,但同時也受限細胞自身的健康狀態和幹細胞老化的問題。

尤其自身間充質幹細胞(MSCs)的老化,嚴重影響了再生醫學的成效。然而2023年最新的研究成果,"NMN 通過激活長壽蛋白使衰老的幹細胞和粒線體恢復活力",此研究成果無疑對再生醫學領域,注入了一劑強心針!


NMN是吃的幹細胞
NMN為何號稱吃的幹細胞?

再生醫學是什麼?為何是人類健康的新希望?

再生醫學是一個新興的跨學科領域,旨在使用細胞、組織和器官工程等技術,以促進身體組織和器官的自我修復和再生。


再生醫學的主要目標是治療和修復疾病和傷害,特別是那些無法通過傳統治療方法治愈的疾病。

再生醫學的亮點在於它為許多慢性疾病和創傷傷害提供了全新的治療方法,並且可以大大改善人類健康。以下是再生醫學的一些亮點:

  1. 幹細胞療法:幹細胞療法是再生醫學的核心技術之一,它可以從體內或體外獲得幹細胞,並將其轉化為其他類型的細胞,如心臟細胞、肝臟細胞和神經細胞等。這些轉化後的細胞可以用於再生和修復受損的組織和器官,例如治療心臟病、肝病、腦損傷等疾病。

  2. 3D列印技術:3D列印技術可用於建造高度定制的組織和器官,並可以用於治療諸如心臟病、關節炎和骨骼缺陷等疾病。

  3. 細胞外基質 (ECM):ECM 是細胞周圍的結構支撐,也是細胞互動和信號傳遞的關鍵因素。ECM 技術可以用於建造高度定制的組織和器官,例如心臟和肝臟。

  4. 細胞和基因療法:細胞和基因療法可用於治療癌症和其他慢性疾病,如囊性纖維病和帕金森氏症等。

總的來說,再生醫學是一個新興的領域,擁有龐大的發展潛力和極大的治療價值。隨著技術和知識的進步,再生醫學將為人類健康帶來更多的突破和進展。它不僅能夠為那些傳統治療方法無法解決的疾病提供治療方案,還能夠提高生活質量和延長壽命。


在未來,再生醫學將有望提供更多定制化和個性化治療方案,使病人能夠獲得最好的治療效果。然而,仍然需要更多的研究和發展,以應對現實中存在的技術和倫理挑戰。 再生醫學領域中,細胞基因療法和幹細胞療法,佔據很大的領域,但細胞自身的健康狀態和幹細胞老化的問題也限制了這個領域進展。




此一研究對人類健康,又開啟了一道新的方向.....



NMN改善幹細胞功能的驗證方法

此次研究使用老鼠骨髓幹細胞(MSC)進行實驗。


MSC是一種多功能細胞,具有自我更新、增殖和分化為多種細胞類型的能力,被廣泛應用於組織工程和再生醫學等領域。


實驗分為NMN處理組和對照組,每組分別包括多個培養皿中的MSC。NMN處理組MSC每24小時加入NMN溶液進行處理,試驗持續72小時。


驗證方法:

  1. 活性測定:使用嗎啡藍(MTT)測定MSC的增殖能力。

  2. 基因表達分析:使用實時定量PCR技術測定MSC中Sirt3、Pgc1α和Nrf2等基因的表達水平。

  3. 蛋白質表達分析:使用免疫螢光染色法分析MSC中Sirt3、Pgc1α和Nrf2等蛋白質的表達水平。

  4. 細胞老化分析:使用β-galactosidase染色法和流式細胞儀測定MSC中老化相關指標的表達水平。

  5. 粒線體功能分析:使用MitoTracker Green染色法測定MSC中粒線體的形態和分佈;使用Seahorse XF96分析儀測定MSC中粒線體呼吸功能和ATP生成能力。

  6. ROS累積測定:使用2',7'-dichlorodihydrofluorescein diacetate(DCFH-DA)染色法測定MSC中ROS的累積水平。


NMN改善幹細胞功能實驗結果:


NMN可以顯著抑制幹細胞老化

當粒線體功能受損時,細胞產生的能量(ATP)減少,同時會加劇反應性氧化物(ROS)的生成,進而產生氧化壓力,進而導致細胞老化加速,並促進細胞衰老。


因此,研究人員探討以NMN來治療老化的幹細胞是否能提高細胞的粒線體功能,並減少老化細胞的負擔。


如下左圖,在NMN治療之前,老化幹細胞(LP)的ATP產生減少,如中圖ROS水平增加,這兩個現象顯示了老化幹細胞粒線體功能受損。


在NMN治療後,老化幹細胞的ATP產生顯著提高,ROS水平大幅降低,此外如下右圖,NMN治療還減少了老化幹細胞中衰老細胞的數量。


綜合而言,初步研究結果表明,NMN通過恢復粒線體功能來減緩細胞衰老。

證實:

NMN可以提升細胞的粒線體功能,同時減少細胞老化現象!
NMN可以提升細胞的粒線體功能,同時減少細胞老化現象!
NMN提升粒線體功能,減少細胞老化!

為了進一步探討NMN減少細胞老化的機制,研究人員分析了粒線體蛋白質表達,發現Sirt3是關鍵原因!

NMN藉由激活Sirt3途徑改善幹細胞功能


Sirt3是一種重要的粒線體蛋白,有助於調節氧化壓力,對ATP產生關鍵作用。


NMN是否會改變老化幹細胞中Sirt3的活性呢?


如下圖所示,在NMN治療的老化幹細胞中,Sirt3活性顯著增加,突顯出Sirt3激活和NMN治療後觀察到的粒線體益處之間的潛在聯繫。




為了再進一步確認Sirt3激活是否控制了NMN對粒線體的益處,研究人員檢查阻斷老化幹細胞中Sirt3蛋白質,是否會扭轉NMN對粒線體的影響。


結果顯示,阻斷Sirt3會消除NMN的效果,這表明NMN的效果是通過Sirt3介導的。


總的來說,這些發現突顯了一個潛在的機制:將Sirt3的激活、健康的粒線體和老化幹細胞中的衰老減少串接在一起。

也就是

NMN藉由激活Sirt3途徑來加強粒線體功能改善幹細胞


NMN真能延長壽命嗎?


Sirtuins(Sirt)是一種蛋白質,其中包括了七種不同的亞型(Sirt1-7)。研究表明,Sirtuins在許多細胞和生物過程中發揮了重要的調節作用,例如代謝調節、DNA修復和細胞凋亡等。


其中,Sirt1和Sirt3是最廣泛研究的亞型之一,這是因為它們與長壽和抗衰老的潛力有關。

這些Sirtuins通過不同的機制調節代謝和細胞凋亡,並參與細胞老化和長壽的調節。


例如,Sirt1和Sirt3通過修復DNA損傷,減少細胞凋亡,促進細胞更新和維持健康的細胞代謝,有助於減緩細胞和組織的衰老過程。


因此,Sirtuins被稱為長壽基因,並且是抗衰老和健康衰退方面的熱門研究領域。然而,sirtuins 需要 NAD+ 才能激活。


因此,像 NMN 這樣的 NAD+ 前體是激發 sirtuins 促進健康作用的主要候選者。尤其在本次研究中,NMN 通過 Sirt3 調節增強粒線體功能和減少幹細胞衰老的能力,證明 NAD+ 前體可以通過激活 sirtuins 恢復幹細胞的治療潛力和延緩衰老特徵。


總結: 再生醫學是一個新興的領域,正在為我們提供治療許多疾病的新方法。然而,粒線體損傷和細胞老化是限制幹細胞治療效果的重要因素之一。


因此,尋找有效的方法來維護幹細胞的粒線體功能和延緩細胞老化現象對於再生醫學的發展至關重要。


NMN 補充通過提高細胞中 NAD+ 水平來激活 Sirt3 途徑,可以改善 MSCs 粒線體損傷和老化,成為一種治療幹細胞相關疾病的新方法。


未來,NMN 補充在再生醫學和其他疾病治療中的應用前景值得期待。



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