老齡化人口加劇是日趨嚴(yán)重的社會問題。據(jù)未來35年人口發(fā)展趨勢顯示,2050年全球65歲以上人口總數(shù)將接近15億人?!?span>2014年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》顯示,2014年末,我國60歲及以上人口為2.12億,占總?cè)丝诘?span>15.5%,其中65歲及以上人口為1.37億,占總?cè)丝诘?span>10.1%。2030~2050年將是我國人口老齡化最快的時期,到2050年,我國老年人口總量將超過4億,老齡化水平將達(dá)到30%以上。流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn),我國老年人群中慢性病患病率為76%~89%,且隨年齡增大而升高,其患病率是全人群的3倍以上。隨著社會的老齡化,老年疾病如心血管疾病、腦部功能退化疾病、腫瘤等將呈爆發(fā)式增長。
細(xì)胞損傷累積是老齡化疾病最顯著的基礎(chǔ)病理特征。隨著年齡增長,一方面,創(chuàng)傷、炎癥、缺氧、輻射、化學(xué)毒物等因素對人體功能細(xì)胞造成的損害逐漸累積,組織細(xì)胞功能紊亂。另一方面,人體細(xì)胞修復(fù)能力降低,對組織細(xì)胞損傷修復(fù)能力減弱。隨著分子生物學(xué)技術(shù)和細(xì)胞生物學(xué)的快速發(fā)展,對細(xì)胞損傷有了更深層次的了解,發(fā)現(xiàn)老齡化疾病發(fā)生和進(jìn)展過程中,體內(nèi)的一些重要物質(zhì)在細(xì)胞損傷修復(fù)過程中具有重要作用。其中,輔酶Ⅰ(簡稱NAD+)的細(xì)胞損傷修復(fù)功能越來越多受到科學(xué)家關(guān)注。
細(xì)胞損傷累積與輔酶Ⅰ含量降低有關(guān)
2012年,澳大利亞科學(xué)家發(fā)現(xiàn)人體組織中輔酶Ⅰ的含量隨年齡增長顯著降低(圖1),并伴隨細(xì)胞抗氧化能力衰退。此項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),DNA氧化損傷會隨著年齡增長而積累,DNA修復(fù)酶PARP過量表達(dá),加劇細(xì)胞內(nèi)輔酶Ⅰ消耗,造成輔酶Ⅰ缺乏。直接后果引起能量合成抑制、DNA修復(fù)和基因信號傳導(dǎo)等過程受阻,促進(jìn)疾病發(fā)生和進(jìn)展。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)輔酶Ⅰ含量變化在心臟和腦組織中尤為明顯。在缺血情況下,心臟代謝抑制的顯著特點(diǎn)是輔酶Ⅰ含量降低,會加重缺血心肌損傷。大腦中輔酶Ⅰ含量也會隨年齡增長顯著降低。2015年《美國科學(xué)院院報》一項(xiàng)研究報道人體下丘腦中輔酶Ⅰ含量隨年齡增長顯著下降,腦部細(xì)胞線粒體中的氧代謝和氧化磷酸化過程受到抑制,導(dǎo)致腦部能量供給不足,老齡化神經(jīng)退化疾病與輔酶Ⅰ含量降低密切相關(guān)。
作為氧化還原過程中的必需輔酶和NAD+依賴性二磷酸腺苷(ADP)核糖基轉(zhuǎn)移酶【主要為ADP核糖基轉(zhuǎn)移酶或聚ADP核糖基聚合酶(PARP)、環(huán)ADP核糖聚合酶(cADP合酶)、Ⅲ型組蛋白去乙?;福?span>Sirtuins)】唯一能利用的物質(zhì),輔酶Ⅰ參與細(xì)胞物質(zhì)代謝、能量合成、細(xì)胞DNA修復(fù)等多種生理活動。在健康狀態(tài)下,體內(nèi)輔酶Ⅰ濃度穩(wěn)定,維持各項(xiàng)細(xì)胞功能。但隨著年齡增長,創(chuàng)傷、炎癥、缺氧、輻射、化學(xué)毒物等因素會造成細(xì)胞DNA嚴(yán)重受損,細(xì)胞內(nèi)DNA修復(fù)酶PARP被大量激活,持續(xù)消耗大量的輔酶Ⅰ來進(jìn)行受損DNA修復(fù),造成細(xì)胞內(nèi)輔酶Ⅰ匱乏。直接后果是線粒體功能受到抑制,ATP產(chǎn)生減少,細(xì)胞能量不足,凋亡信號被激活并釋放,最終細(xì)胞凋亡。同時其它NAD+依賴性ADP核糖基轉(zhuǎn)移酶受到抑制,信號通路受阻,細(xì)胞活力減弱,細(xì)胞正常生理功能受阻,最終加速疾病發(fā)生或進(jìn)展(圖2)。
輔酶Ⅰ具有老齡化疾病防治的臨床應(yīng)用價值
作為細(xì)胞修復(fù)過程中的“引擎”和“燃料”,輔酶Ⅰ一方面被NAD+依賴性ADP核糖基轉(zhuǎn)移酶用來啟動修復(fù)細(xì)胞損傷的程序,促進(jìn)細(xì)胞DNA修復(fù),抑制細(xì)胞凋亡信號產(chǎn)生;另一方面被用于促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)代謝和ATP合成,為受損細(xì)胞提供充足的物質(zhì)和能量,促進(jìn)細(xì)胞恢復(fù)。
大量醫(yī)學(xué)研究表明,體外補(bǔ)充輔酶Ⅰ可有效恢復(fù)體內(nèi)輔酶Ⅰ水平,增強(qiáng)組織細(xì)胞抗氧化能力,抑制凋亡信號傳導(dǎo),恢復(fù)細(xì)胞正常功能,預(yù)防疾病發(fā)生或抑制疾病進(jìn)展。在神經(jīng)纖維損傷過程中伴隨著輔酶Ⅰ含量降低。外源性補(bǔ)充輔酶Ⅰ可以恢復(fù)細(xì)胞內(nèi)輔酶Ⅰ含量,進(jìn)而保護(hù)因功能退化和缺血引起的神經(jīng)纖維凋亡,發(fā)揮保護(hù)神經(jīng)元的作用。國內(nèi)外大量研究已充分證實(shí)輔酶Ⅰ可以減少氧化應(yīng)激引起的神經(jīng)元死亡和星形膠質(zhì)細(xì)胞死亡。上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科主任醫(yī)師劉建榮表示:“在一項(xiàng)研究中,我們使用了老鼠的腦缺血模型來測試我們的假設(shè)——輔酶Ⅰ可降低缺血性腦部損害,最終發(fā)現(xiàn),輔酶Ⅰ可以通過抑制細(xì)胞自噬等途徑減少小鼠模型中的缺血性腦損傷。”在心臟疾病方面,輔酶Ⅰ可通過調(diào)節(jié)心肌能量代謝和調(diào)節(jié)相關(guān)信號通路降低心肌損傷。德克薩斯大學(xué)醫(yī)學(xué)部麻醉科Domokos Ger和Csaba Szabo在最新一期的《英國藥理學(xué)雜志》發(fā)表了一項(xiàng)研究,表明輔酶Ⅰ再利用途徑在缺氧后心肌細(xì)胞生物能量恢復(fù)中起著關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn),在心肌氧糖剝奪損傷情況下,恢復(fù)輔酶Ⅰ含量是ATP再生的先決條件,并且觀察到輔酶Ⅰ代謝途徑在生物能恢復(fù)中具有重要作用。
CFDA藥品數(shù)據(jù)庫顯示,以輔酶Ⅰ為單獨(dú)成分的制劑只有注射用輔酶Ⅰ一種。基于它在細(xì)胞損傷修復(fù)方面的獨(dú)特機(jī)制,其在修復(fù)缺血性損傷、抑制免疫細(xì)胞凋亡、抵抗和修復(fù)輻射或化學(xué)藥物毒性損害等方面具有不可替代的作用。在臨床上可以用于促營養(yǎng)物質(zhì)吸收和能量合成,如增強(qiáng)營養(yǎng)支持治療效果和增加心肌能量供應(yīng)、治療缺血狀態(tài)下代謝異常等。同時可以減少術(shù)后并發(fā)癥,如減輕因手術(shù)引起的心肌缺血再灌注損傷,減少術(shù)后心律失常、炎癥反應(yīng)及應(yīng)激性心肌炎等并發(fā)癥的發(fā)生。
焦作市人民醫(yī)院腫瘤外科李曉輝曾在發(fā)表的論文中指出,注射用輔酶Ⅰ聯(lián)合術(shù)后早期的腸內(nèi)營養(yǎng)應(yīng)用,對老年食管癌患者能促進(jìn)白蛋白合成,減少手術(shù)后炎癥反應(yīng),有一定的臨床意義。他介紹,“所有患者均于術(shù)前、術(shù)后第1天、術(shù)后第8天監(jiān)測靜脈血IL-6、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白蛋白及前白蛋白指標(biāo)。術(shù)后第1天兩組患者IL-6、TNF-α水平均較術(shù)前顯著升高(P<0.01),而使用輔酶Ⅰ的患者組升高幅度明顯低于對照組(P<0.05);各組相應(yīng)指標(biāo)在術(shù)后第8天均明顯下降,且使用輔酶Ⅰ的患者組IL-6水平明顯低于對照組(P<0.05);兩組患者術(shù)后第1天白蛋白及前白蛋白均下降,術(shù)后第8天升高,較前無顯著差異,使用輔酶Ⅰ的患者組前白蛋白明顯高于對照組(P<0.01)。”
隨著社會老齡化,各種因素造成的細(xì)胞損傷累積將引發(fā)大量老齡化疾病。輔酶Ⅰ以其清晰的細(xì)胞損傷修復(fù)機(jī)制和極高的安全性,將在老齡化疾病預(yù)防和治療中具有明顯優(yōu)勢,發(fā)揮重要的臨床應(yīng)用價值,為患者帶來福音。