导言:补充NMN通过恢复烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)水平来改善自然衰老小鼠的卵母细胞质量。
卵母细胞是人类生命的开端—它是一种未成熟的卵细胞,最终成熟并成为卵子。然而,随着女性年龄的增长,卵母细胞质量下降,提高卵母细胞品质的有效方法仍然很少。
来自《细胞报告》(Cell Rep.)上的一项研究发现,给小鼠服用NAD+前体烟酰胺单核苷酸(NMN)可以有效地提高母系衰老卵母细胞的质量。这项研究为改善高龄产妇的生殖结果提供了一种潜在的策略。研究人员在研究中表示:“我们的工作阐述了应用NMN提高老年妇女生育能力和人工生殖技术效率的理论基础。”
图示. 补充NMN通过恢复NAD+水平,有效地提高了自然衰老小鼠卵母细胞的质量(图源:互联网)
高质量的卵母细胞是成功受精和随后胚胎发育的先决条件,是生命开始的物质基础。在大多数哺乳动物中,雌性生殖衰老尤其表现为卵母细胞和含有卵母细胞的充满液体的囊(即卵泡)的数量和质量显著下降。低质量的卵母细胞是高龄产妇常见且难以克服的问题,也是导致生殖结果不理想的主要原因。尽管这个问题很重要,但随着年龄的增长,维持卵母细胞质量的策略却很少被探索。
NAD+是代谢的关键元素,也是多种生理过程的关键调节因子,包括基因组稳定性和细胞存活。据报道,许多组织中的NAD+水平随着年龄的增长而降低,并与多种与衰老相关的疾病有关。因此,恢复NAD+水平可能是一种有效的抗衰老干预措施。
NMN是NAD+的关键前体,施用NMN可以提高细胞中NAD+的含量。越来越多的证据表明,通过NMN治疗老年小鼠来增强NAD+的生物合成,可以逆转与年龄相关的多器官功能障碍。尽管NMN在抗衰老方面的应用取得了很大进展,但NMN对女性生殖衰老的影响尚未完全确定。
先前的研究报告称,母系衰老小鼠卵母细胞中的NAD+水平降低,但可以通过NMN给药来恢复,以提高这些卵母细胞的质量。补充NMN在一定程度上增加了卵泡、排卵卵母细胞和成熟卵母细胞的数量,且碎片化较少。
在他们的研究中,研究人员观察到,母体衰老显著减少了排卵卵母细胞的数量和成熟卵母细胞率,却增加了碎片卵母细胞(有缺陷的未成熟卵细胞)的发生率,这些卵母细胞会破裂并失败,最终导致其死亡。然而,当研究人员用NMN补充老化的卵母细胞以恢复NAD+水平时,他们观察到老化卵母细胞的成熟率提高,数量和碎片缺陷得到改善。此外,他们观察到母亲的衰老严重损害了卵泡发育,补充NMN增加了卵泡数量。
重要的是,研究人员发现补充NMN可以提高衰老卵母细胞的受精能力。他们还观察到,补充NMN显著促进了受精卵母细胞随后的胚胎发育。沿着这些思路,研究人员发现,从衰老小鼠的受精卵母细胞中,胚泡(哺乳动物早期发育过程中形成的细胞集合)的形成率有所提高。这些结果表明,NMN提高了老化卵母细胞的受精能力,并促进了其随后的胚胎发育。
最后,研究人员发现,NMN激活衰老卵母细胞的机制是通过恢复细胞动力线粒体的分布和功能。他们观察到,补充NMN抑制了活性氧的积累,活性氧是一种不稳定的分子,可能会对DNA、RNA和蛋白质造成损伤,从而导致细胞死亡。沿着这些思路,研究人员观察到补充NMN可以减少DNA损伤,并最终减少细胞死亡。
这些发现为提高老年女性的生育能力和获得更多高质量的卵母细胞用于辅助生殖技术提供了一种潜在的有效方法。“总的来说,我们的数据表明,补充NMN是一种可行的方法,可以保护卵母细胞免受晚期母体年龄相关退化的影响,有助于改善老年妇女的生殖结果和辅助生殖技术。”
来源:本网编辑 2024.04.16..
主要参考文献:
Miao Y et al. Nicotinamide Mononucleotide Supplementation Reverses the Declining Quality of Maternally Aged Oocytes. Cell Rep. 2020 Aug 4;32(5):107987.
其他参考文献:
1. Mills KF et al. Long-Term Administration of Nicotinamide Mononucleotide Mitigates Age-Associated Physiological Decline in Mice. Cell Metab. 2016 Dec 13;24(6):795-806.
2. Wu X et al. NMNAT2-mediated NAD+ generation is essential for quality control of aged oocytes. Aging Cell. 2019;18(3):e12955.
3. Cambronne XA et al. Location, Location, Location: Compartmentalization of NAD+ Synthesis and Functions in Mammalian Cells. Trends Biochem Sci. 2020 Oct;45(10):858-873.
4. Bertoldo MJ et al. NAD+ repletion rescues female fertility during reproductive ageing. Cell Rep. 2020 Feb 11;30(6):1670-1681.e7
5. Yamamoto T et al. Effect of maternal age on the developmental competence and progression of nuclear maturation in bovine oocytes. Mol Reprod Dev. 2010 Jul;77(7):595-604.
6. Bonkowski MS et al. Slowing ageing by design: the rise of NAD+ and sirtuin-activating compounds. Nat Rev Mol Cell Biol. 2016 Nov;17(11):679-690.
7. Croteau DL et al. NAD+ in DNA repair and mitochondrial maintenance. Cell Cycle. 2017 Mar 19;16(6):491-492.