NMN对小鼠高原反应的保护作用

在很高的地方(比如高原),空气稀薄,氧气不够,这会导致身体里的血液流动方式发生不正常的加速变化,还会破坏眼睛里一个叫做“血-视网膜屏障”(BRB)的重要保护层。

这种破坏会让血管里的液体漏出来,引起一种叫做“血管源性水肿”的肿胀。目前,对于这种情况,有效的治疗方法还不多。

这项研究就是想看看,一种叫做“烟酰胺单核苷酸”(NMN)的物质,能不能保护眼睛的BRB屏障,让它在高海拔缺氧的情况下不容易被破坏。同时,研究者也想搞清楚,NMN是通过细胞里哪些微小的分子变化(分子机制)来起到保护作用的。

当身体里氧气不够(缺氧)的情况变得更严重时,会导致细胞里一种叫做“细胞色素”的东西变得黏糊糊的,更容易粘在一起。同时,血管壁细胞上一种叫“VE-钙粘蛋白”(你可以想象成细胞之间的一种“胶水”)的结构会发生一种叫做“磷酸化”的明显化学变化。这两个情况加起来,就会导致眼睛里一个重要的保护层(叫做血-视网膜屏障,简称BRB)变得更容易“漏水”,也就是通透性大大增加了。

通过在实验室(体外)和在生物体内(体内)做的实验都表明,一种叫做NMN的物质,能够帮助血管壁细胞减少“漏水”的情况(降低通透性)。

此外,NMN还通过其他方式来保护血管壁这个屏障:它可以调节血管壁细胞里一种叫做“活性氧”(ROS)的有害物质的数量,阻止一种叫“Src”的分子被“激活”(也就是发生磷酸化),并且抑制接下来发生的一连串叫做“Pi3k/Akt”的信号反应。

方法:

  1. 模拟高原损伤: 为了研究高原缺氧对眼睛保护层(BRB)的影响,科学家们先是弄了一个能模仿高原上空气稀薄、氧气少环境的特殊“箱子”(模拟高原环境舱)。他们把小鼠放进这个箱子里,让小鼠眼睛里的重要保护层(BRB)受到损伤,这样就建立了一个可以研究的模型。
  2. 检查血管漏水情况: 他们用一种叫“伊文思蓝”的蓝色染料给小鼠注射,然后观察这种染料会不会从小鼠的血管里漏出来。漏得越多,就说明血管(也就是BRB屏障)的通透性增加了,受损更厉害。
  3. 检查细胞活力: 他们还用了一种叫做“WST-8”的测试方法,来测量细胞是不是还健康、有活力。(这种测试与细胞内一种重要的能量相关分子NAD+有关)。
  4. 体外细胞实验: 另外,他们还在实验室里培养了一种从人的脐带血管里取出来的特殊细胞(叫做HUVECs,是血管内壁细胞的一种)。他们把这些细胞也放在氧气很少的“低氧室”里培养。
  5. 检测细胞层通透性: 当这些细胞长成一层紧密的“细胞墙”(融合单层)后,科学家们就用一种带着荧光标记的、像糖一样的物质(FITC-葡聚糖),看它能不能穿过这层“细胞墙”。能穿过去的越多,说明这层细胞墙越“漏水”(通透性高)。
  6. NMN干预对比: 上面这些在细胞上做的实验(比如检测通透性、后面提到的各种检测),科学家们都分成了两组:一组在培养时加入了NMN这种物质,另一组没加,这样就能对比NMN有没有保护作用。
  7. 分析“细胞胶水”蛋白: 为了搞清楚NMN是怎么起作用的,他们用了两种技术:一种叫“蛋白质印迹”(Western Blot,可以检测特定蛋白质多不多),另一种叫“免疫荧光”(用带颜色的标记来看蛋白质在细胞的哪个位置)。用这些技术来分析细胞和细胞连接处的那种“胶水蛋白”(VE-钙粘蛋白)的数量(表达)有没有变化,或者有没有发生一种叫“磷酸化”的化学改变(磷酸化通常会影响蛋白质的功能)。
  8. 评估细胞死亡: 他们还用了其他方法,比如“TUNEL染色”(能给快要死掉的细胞染上颜色)或者“流式细胞术”(一种能快速分析大量细胞的机器),来评估有多少细胞因为缺氧等原因正在死亡(这个过程叫“凋亡”)。
  9. 观察有害物质ROS: 科学家们用了一些特殊的化学“探针”(像DCFH-DA、MitoSOX、DHE这些),这些探针碰到细胞里一种叫“活性氧”(ROS)的有害物质时会发光,这样就能知道细胞里ROS的水平高不高了。
  10. 测量DNA损伤: 他们还用了一种特别的染色方法(叫“8-氧代鸟嘌呤免疫染色”),这种方法能专门标记出细胞的遗传物质(DNA)被ROS损伤的地方,以此来测量DNA损伤的程度。
  11. 分析信号通路激活情况: 最后,他们又用“蛋白质印迹”技术,检测了之前结果里提到的那条重要的细胞内信号通路(Src/Pi3k/Akt通路)中的几个关键分子。他们主要看这些分子的“磷酸化”水平怎么样,因为磷酸化通常意味着这个信号分子被激活了,从而了解这条信号通路是不是因为缺氧而过度活跃了。

结论: 这些研究结果弄清楚了NMN是如何保护血管壁屏障的,特别是解释了NMN和那种由“活性氧”(ROS)引发的“Src/Pi3k/Akt”信号活动过头了(过载)是如何影响这个屏障的保护作用的。同时,这些发现也指明了未来可能用什么方法(潜在的治疗策略),来防止因为缺氧导致眼睛的保护层(BRB)“漏水”。