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文章背景簡介

BACKGROUND INTRODUCTION

隨著年齡的增長，人類的一個顯著的生理變化就是血管內皮細胞（ECs）數量和功能的下降。根據血管衰老理論，血管衰退是衰老和老年性疾病的主要原因之一。雖然毛細血管數量和功能下降嚴重危害人類健康，但發生這種現象的原因卻至今不明。運動是促進新生血管形成、延緩衰老的好方法，但是隨著年齡的增長，組織會失去對運動的敏感性，而造成這一現象的原因至今也并不清楚。

Sirtuin家族是酵母染色質沉默信號調節因子2（silent information regulator 2，SIRT2）的同源物，是一種從細菌到人類高度保守的NAD＋依賴性去乙�；�酶類家族，該家族過表達時可以延長壽命。人類Sirtuin家族由 SIRT1－SIRT7共7個成員組成。其中，SIRT1是Sirtuin家族中最受關注的一個，有人甚至將其稱為“長壽基因”。在年輕肌肉中，SIRT1與缺血誘導的新生血管形成、血管松弛、EC衰老有關。然而，目前尚不清楚內皮細胞SIRT1能否可以調控骨骼肌組織的微血管重構。若可以調節，則隨年齡增長過程中內皮細胞SIRT1的分解究竟是細胞自主的還是可逆的？迄今也并不清楚。

SIRT1激活劑（SIRT1 activating compounds，STACs），如白藜蘆醇和SRT1720已被視為一種改善衰老相關疾病的治療方法。例如：通過使用煙酰胺核苷（NR）或煙酰胺單核苷酸（NMN）等NAD＋前體來恢復NAD＋水平，可提高ECs的血管生成能力，提高幼鼠的運動能力，防止與年齡相關的生理衰退。但內皮細胞中NAD＋和SIRT1活性的降低是否會導致衰老過程中微血管系統的丟失和衰弱，目前并不清楚。

2018年3月，來自美國哈佛醫學院的Das A等人聯合麻省理工學院和賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院在《Cell》雜志（IF＝31．398，生物一區）發表了題為“Impairment of an Endothelial NAD＋－H2S Signaling Network Is a Reversible Cause of Vascular Aging”的文章。

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所用到的主要方法

METHODS

1．小鼠耐力試驗：在耐力測試前，小鼠以10－15米／分鐘的速度跑20分鐘，以適應跑步機3天。在低強度耐力測試中，速度從5 m／min開始，持續5 min，速度每分鐘增加1次，直到21 m／min，保持不變。在高強度耐力試驗中，速度從13 m／min開始，在5°傾角下5 min，速度每分鐘增加1次，直到20 m／min，并保持20 min不變。每20分鐘，速度增加5 m／min，并保持20分鐘不變。在兩項試驗中，小鼠都被運行到精疲力盡。當老鼠在防震板上坐了超過10秒而沒有試圖重新開始跑步時，就被認為是精疲力盡了。

2．小鼠運動訓練：老鼠3天前開始跑步機系統的運動訓練達到10米／分鐘，20分鐘。成功地馴化的動物，之后在5°傾角跑步機下以15－ 20 m ／ min速度持續30分鐘， 每天一次鍛煉持續30天。在整個運動訓練方案中，接受治療的小鼠給予NMN （500 mg／kg／day）和／或阿西替尼 （30 mg／kg／day）。通過飲用水給藥的NMN每3天更換一次，通過食物給藥的阿西替尼每天更換一次。在訓練結束時對小鼠進行了力竭運動能力測試。

3．旋轉臺測試實驗：評估運動協調能力，小鼠以5轉／分恒速轉2分鐘，進行3次實驗，共計3天以適應旋轉。第4天，在加速輥上以440轉／分轉4分鐘，進行3次實驗，記錄小鼠停留的時間。

4．下肢缺血模型構建、對比度增強超聲、心臟超聲、光聲成像分析、酶活性分析、基因分型PCR分析、流式細胞術、RNA干擾和病毒感染、細胞遷移實驗、血管形成實驗、三維培養橢球細胞遷移實驗、主動脈瓣環試驗、劃痕實驗、細胞免疫熒光、H＆E染色、Western

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文章主要內容摘要

ABSTRACT

隨著年齡增長，毛細血管密度和血流量下降是造成人生病和死亡的主要原因。了解這種現象的發病機制將有利于人類健康調節。NAD ＋前體通過激活用于調節運動和飲食限制（DR）的平衡——去乙酰化酶sirtuin（SIRT1－7）來逆轉衰老。研究發現內皮細胞中的SIRT1是肌細胞分泌促血管生成信號的關鍵介質。用NAD＋前體煙酰胺單核苷酸NMN處理小鼠后，NMN可促進sirt1依賴途徑，從而增加毛細血管密度，以此提高老年小鼠的血流量和耐力，鍛煉或增加硫化氫（H2S）都可使其效果增強。這些發現有利于改善在器官和組織中的血液流動、提高人類的活動水平并重建老年人生理活動的良性循環。

▼相關鏈接▼Nature：MAP4K4通過調節整合素與FERM的結合，控制內皮細胞運動能力