NMN promueve la osteogénesis mediante la regulación de las células del estroma mesenquimatoso a través de la vía SIRT1 en la médula ósea envejecidaV
Las células estromales mesenquimales (MSC) pueden diferenciarse en varios tipos de células, incluidos osteoblastos, condrocitos y adipocitos. Esta flexibilidad celular contribuye al uso clínico generalizado de las MSC en la reparación de tejidos. Sin embargo, siguen existiendo desafíos en la expansión celular eficiente de las MSC para la terapia con células madre. Los métodos actuales de cultivo de MSC han dado como resultado una autorrenovación reducida de las MSC y resultados terapéuticos comprometidos. Este estudio identifica que el mononucleótido de nicotinamida (NMN), un intermediario natural clave de NAD+, fomenta de manera eficaz la expansión de las MSC in vitro e in vivo. Las MSC expandidas in vitro aumentaron la osteogénesis, pero redujeron la adipogénesis. Además, la suplementación con NMN estimuló la osteogénesis de las MSC endógenas y protegió el hueso del envejecimiento y el daño inducido por la radiación en ratones. Mecánicamente, encontramos que el tratamiento con NMN regulaba al alza SIRT1. Sobreexpresión genética de SIRT1 en MSC mediante el uso de Prx1 cre; Los ratones ColA1flox-stop-flox-SIRT1 promovieron la osteogénesis y redujeron la adipogénesis en ratones de edad avanzada. En general, nuestros datos demuestran que NMN promovió la autorrenovación de MSC con osteogénesis fortalecida y adipogénesis reducida a través de la regulación positiva de SIRT1 en ratones de edad avanzada.
Se prevé que el envejecimiento sea un problema financiero y de salud cada vez más grave en todo el mundo. Los trastornos relacionados con la edad, como tumores, enfermedades metabólicas, deterioro de la memoria y degeneración inmunológica, se asocian con una disminución de la capacidad regenerativa en las células madre que se dividen rápidamente. El mononucleótido de nicotinamida (NMN), un intermediario clave de NAD+ que disminuye con la edad en los mamíferos, es una terapia eficaz contra las enfermedades asociadas con la edad. La administración de NMN alivia la diabetes tipo 2 relacionada con la edad, la lesión por isquemia-reperfusión y la enfermedad de Alzheimer. Sin embargo, aún se desconoce el mecanismo subyacente del efecto protector de NMN. En este estudio, exploramos el papel de NMN en la lucha contra los trastornos relacionados con la edad a través de la regulación de las células estromales mesenquimales (MSC). Las MSC son células madre multipotentes no hematopoyéticas con capacidad de regeneración. La pérdida en el número o la funcionalidad de las MSC con la edad limita profundamente la regeneración de tejidos. Sin embargo, la mayoría de los métodos actuales de cultivo de MSC limitan el potencial de autorrenovación y la funcionalidad de las MSC, lo que lleva a resultados terapéuticos comprometidos. En este documento, hemos investigado los efectos y el mecanismo subyacente de NMN en la expansión y diferenciación de MSC de ratón in vitro e in vivo. Hemos encontrado que NMN promueve la autorrenovación de MSC durante el cultivo in vitro y en ratones. Hemos demostrado además que NMN activa Sirtuin1 (SIRT1), que es una desacetilasa dependiente de NAD+. NMN aumenta la osteogénesis y reduce la adipogénesis de las MSC a través de la regulación positiva de SIRT1 en ratones de edad avanzada.
Resultados y Discusión
Acumulación de NMN en cultivares de cebada resistentes a FHB
Anteriormente identificamos muchos cultivares de cebada que exhibían un fenotipo resistente a FHB. Dos cultivares de 2 hileras (U389; Maja y U121; Sirius O-525) mostraron una alta resistencia a FHB en comparación con los cultivares susceptibles (Fig. S1a,b). También realizamos un análisis comparativo de los perfiles de metabolitos de estos cultivares de 2 hileras resistentes a FHB y susceptibles a FHB (T615; Turquía 45). Se encontró que NMN estaba enriquecido en las espigas de cebada no inoculadas de los dos cultivares resistentes en comparación con el cultivar susceptible (Fig. S1c). Dos días después de la inoculación, los contenidos de NMN no habían cambiado significativamente en ninguno de los tres cultivares (no se muestran los datos). NMN es un precursor de NAD, que funciona como cofactor de muchas enzimas implicadas en la catálisis de diversas reacciones metabólicas. No se observó un patrón de acumulación similar para otros metabolitos relacionados con NAD (NaMN: mononucleótido de ácido nicotínico, NA: nicotinato, NIC: nicotinamida; datos no mostrados). Desafortunadamente, NAD(H) y NADP(H) no se cuantificaron en este sistema.Zhang y Mou informaron que el NAD extracelular inducía la expresión del gen PR y la resistencia contra el patógeno bacteriano P syringae en Arabidopsis thaliana. Estos resultados sugieren que la NMN también está involucrada en la resistencia a enfermedades de las plantas contra las especies Fusarium . También se informó que la cantidad de NAD aumentó significativamente en las hojas de cebada inoculadas con el patógeno fúngico biotrófico Erysiphe graminis, el organismo causal del mildiu polvoriento. Estos hallazgos sugieren que la biosíntesis de NAD probablemente esté involucrada en la resistencia a enfermedades contra una amplia gama de fitopatógenos en la cebada. Las reservas de NAD(H) y NADP(H) funcionan como coenzimas para las diversas reacciones redox. NMN es un precursor no solo de NAD (H) y NADP (H), sino también de alcaloides de piridina antimicrobianos. Estos hechos implican que la NMN controla las enfermedades de las plantas con mayor eficacia que el NAD o el NADP. Como se indicó anteriormente, una alta concentración (>1 mM) de NAD extracelular activa eventos de señalización de defensa, incluida la inducción de relacionados con la patogénesis 1 (PR1) expresión. Para examinar si NMN puede activar la señalización de defensa en plantas de Arabidopsis, investigamos la expresión del gen PR1 que responde a SA, el gen de biosíntesis de SA ICS1 , y el gen defensina vegetal 1.2a (PDF1.2a) sensible a JA/ET mediante RT-qPCR. Las plantas se trataron con NMN a una concentración de 0,3 mM, que se roció sobre la superficie de las hojas de las rosetas. Luego, las hojas se recolectaron en diferentes puntos de tiempo (0, 6, 24 y 48 h) después de la pulverización. Los niveles de ARNm del gen PR1 aumentaron a las 6 h después del tratamiento con NMN y luego disminuyeron. En consecuencia, la expresión del gen ICS1 también aumentó transitoriamente con el tratamiento con NMN. Por otro lado, el tratamiento con NMN no indujo la expresión del gen PDF1.2a . Estos resultados sugieren que la NMN activa transitoriamente la vía de señalización dependiente de SA en las hojas de Arabidopsis.
Autor ：Jie Song, Jing Li, Fangji Yang, Gang Ning, Limin Zhen , Lina Wu, Yongyuan Zheng, Qi Zhang, Dongjun Lin, Chan Xie & Liang Peng
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