超越研究将慢性炎症视为与年龄相关的疾病的核心因素。然而,炎症作为另外两个非常重要的衰老基础之间的中间人,可能不为人所知:衰老和NAD+下降。衰老细胞-停止生长和分裂的细胞-是与年龄相关的慢性炎症的主要原因。通过诱导炎症,衰老细胞开始循环,导致NAD+耗尽。随着NAD+的消耗激活更多的衰老细胞,循环失控。CD38是一种分解NAD+的酶,主导恶性循环的破坏性循环。了解这些部分如何融入衰老问题可以帮助科学家研究干预点,以预防和治疗与年龄相关的不同疾病。
什么导致衰老?
也许与普遍观点相反,科学家们认为衰老是一种与细胞合作的机制,可以防止基因受损细胞的传播。例如,由于癌症通常是由我们DNA中的突变引起的无法控制的细胞生长和复制引起的,因此可以激活衰老,以防止这些遗传错误细胞的繁殖。
然而,根据组织和诱导物/压力源,存在不同类型的老化。细胞可以通过多种方式受到压力,包括拉、推、加热或冷却,但细胞老化的核心压力源似乎是DNA损伤。各种环境因素,如紫外线辐射、毒素、金属的积累,甚至我们吃的食物和呼吸空气中的化学物质,都会损害我们的DNA。
如何导致NAD+衰老?
衰老细胞和炎症是衰老的主要驱动因素,因为它们会导致NAD+下降。NAD+提供多种细胞功能,帮助我们维持生命。它是参与将我们吃的食物转化为细胞能量的关键分子。蛋白质使用NAD+来调节一系列重要的细胞过程。NAD+在衰老中的作用强调了它的重要性。NAD+随着年龄的增长而下降,其消耗与几乎所有与年龄相关的疾病有关。
这是因为没有NAD+,细胞就不能正常工作。一旦细胞不能有效地从我们吃的食物中产生细胞能量(ATP),它的机器就会开始崩溃。细胞代谢失败的主要指标之一是线粒体功能障碍,因为线粒体是负责产生细胞能量的细胞器。随着细胞的故障,器官也会出现故障,导致我们看到的老化疾病。
有几个因素导致NAD+随着年龄的增长而下降。这些因素包括帮助合成NAD+的酶减少和几种降解NAD+的蛋白质增加。在这些因素中,CD38似乎对NAD+在衰老过程中的下降做出了最大的贡献。CD38有效地关闭了循环,因为它是炎症和NAD+消耗之间的主要介质。
什么是CD38?
作为对病原体的反应,免疫系统试图从体内去除外来颗粒。这种免疫反应包括激活CD38,这有助于预防感染和肿瘤生长。然而,就像许多生物过程一样,太多的好事可能会出错。过多的CD38活性会破坏NAD+,从而破坏器官的完整性。
CD38似乎可以分解NAD+来抵抗病原体。CD38分解其他分子,但NAD+分解约占其酶活性的90%。一些科学家,如Hogan及其同事,提出CD38的目的是分解NAD+。有几条线索可以支持这个假设。
第一条线索是CD38主要表达在免疫细胞的表面,它面向外部,而不是大多数NAD+所在的细胞。第二条线索是,除了NAD+,CD38还分解了NAD+的前体;NMN(烟酰胺单核苷酸)和NR(烟酰胺核苷)是合成NAD+所必需的。
另一个线索是,一些细菌,如流感嗜血杆菌,不能制造自己的NAD+,需要它们才能生存。许多细菌依赖于NAD+或前体的摄入。因此,CD38可以通过剥夺NAD+及其前体的细胞外环境有效杀死细菌病原体。
一般来说,老化细胞分泌的炎症分子可以激活CD38,主要是在免疫细胞上。炎症和CD38激活通常是暂时的,但当老化细胞随着年龄的增长而积累时,它们会通过炎症导致CD38的慢性激活,从而导致与年龄相关的NAD+下降。有趣的是,NAD+损失也是老化的驱动因素。在这里,我们有一个恶性循环。随着NAD+的消耗,更多的老化细胞被诱导,NAD+水平可以通过NMN和其他NAD+前体物质来提高,并阻止这个循环。