别急,这并不是一个遥远的高深词汇,它背后关乎每个人都会面对的核心问题——为什么我们会衰老?为什么身体修复能力会下降?为什么癌症总是伴随年龄上升而频繁发生?科学家们翻来覆去地研究,终于在细胞的最深处,找到了一条贯穿癌症、衰老和再生的神秘线索——它叫“Wnt–NAD+轴”。
这是来自Cell最新论文《癌症、衰老与组织再生中的Wnt–NAD+轴》(作者:吉莲·兰普雷希特、桑多斯·阿布·萨纳德、安贾丽·P·库苏姆贝、舒克里·J·哈比卜)
- https://www.cell.com/trends/cell-biology/fulltext/S0962-8924(25)00172-2
从能量到命运:Wnt遇上NAD+
Wnt,是一条古老的信号通路,像细胞世界的“指挥官”,掌管着干细胞的自我更新、组织修复,甚至胚胎发育。而NAD+,则是细胞能量代谢的“货币”,没有它,线粒体就像没电的电池,整个细胞都会陷入瘫痪。
这两者看似风马牛不相及,却在生命的底层逻辑中,被一条看不见的线紧紧缠绕在一起:
- 能量:生命的燃料是能量,而能量的关键分子就是NAD+。它参与细胞代谢、DNA修复、信号传导,是细胞活力的基石。
- 发育:另一方面,Wnt信号通路则像一个调度员,负责告诉细胞是该分裂、分化,还是安静地待在原地维持平衡。
过去,科学家们常常把这两条通路分开研究:一条管能量,一条管发育。
但最新研究表明,这两者其实密不可分,它们交织成一个“能量与命运的网络”——即Wnt–NAD+轴。当这条轴正常运作时,我们的干细胞能保持活力,组织能不断修复;但一旦失衡,就会出现衰老、再生乏力,甚至癌变。
Wnt–NAD+轴核心:Sirtuins
这条“Wnt–NAD+轴”的核心,是几个关键的“中间人”——Sirtuins(去乙酰化酶家族)。
它们就像细胞里的“修理工”,靠消耗NAD+来工作。当NAD+充足时,Sirt1、Sirt3、Sirt6这些“老师傅”精神抖擞,能修复DNA损伤、清除自由基、维持干细胞活力。而它们的“客户”之一,正是Wnt通路里的关键蛋白。
比如,Sirt1能直接给β-连环蛋白(β-catenin)去乙酰化,让它更稳定,从而激活Wnt信号,促进组织再生。反过来,如果NAD+不足,Sirtuins就“罢工”,Wnt通路也跟着失灵,干细胞开始衰老,组织修复能力直线下降。
更妙的是,这种互动是双向的。Wnt不只是被动接受NAD+的“供能”,它还能反过来调控NAD+的代谢。
比如在肠干细胞的微环境中,活跃的Wnt信号会促进NAD+合成酶的表达,形成一个“越用越强”的正向循环。可一旦衰老来临,这个循环就被打破了。随着年龄增长,CD38这种消耗NAD+的酶在体内大量增加,像一个不停抽水的水泵,把细胞里的NAD+抽干。
NAD+一低,Sirtuins停工,Wnt信号减弱,干细胞进入“休眠”或“老化”状态,组织再生能力随之崩塌。
这个轴心的失衡,不仅是衰老的根源,更是癌症的温床。
衰老的本质:NAD+下降与Wnt失调
随着年龄增长,NAD+水平会逐渐下降。原因很多,比如DNA损伤累积会激活PARP酶,疯狂消耗NAD+;免疫细胞在慢性炎症(学界称为“炎症性衰老”)中分泌CD38,也会加速NAD+的耗竭。
与此同时,Wnt信号的平衡也被打破。在年轻组织中,适度的Wnt信号能维持干细胞的自我更新,但在年老的肌肉或骨骼中,过度或不足的Wnt都可能导致问题:要么干细胞失去再生力,要么走向纤维化、甚至肿瘤。
更关键的是,NAD+与Wnt并不是各走各的路,而是互相纠缠。例如,NAD+依赖的长寿蛋白家族(Sirtuins)能调控Wnt通路,而Wnt信号又能反过来影响NAD+合成与消耗。
结果就是:一旦NAD+下降,Wnt也会失控,形成一个恶性循环,衰老加速。
再生的秘密:修复能力为何随年龄而衰退
很多人会有这样的感受:年轻时伤口愈合很快,运动后肌肉酸痛恢复也快;但年纪一大,哪怕是小伤口都要很久才能好。科学解释是,再生依赖于干细胞的健康,而干细胞的命运恰恰受Wnt–NAD+轴的调控。
研究发现,在老鼠骨组织中,如果人为提升NAD+水平并激活Wnt信号,老化的骨修复能力居然能恢复到年轻水平。这意味着,Wnt–NAD+轴就像一个“重启开关”,可以让衰老的组织焕发生机。
在肌肉再生方面,补充烟酰胺(NAD+前体)能直接激活Wnt通路中的关键因子β-连环蛋白,从而提升老年肌肉干细胞的活性。更令人兴奋的是,这一效果在人类肌肉前体细胞中也得到了验证。
癌症的另一面:能量与信号的共谋
癌细胞是“永生”的,但它们的永生并不是魔法,而是劫持了正常的信号和代谢网络。许多癌症中都能看到Wnt通路的异常活跃,而这往往伴随着NAD+代谢的重新编程。
换句话说,癌细胞利用Wnt–NAD+轴,把能量和信号的齿轮咬合在一起,为自身提供源源不断的燃料和生长指令。
在某些癌症中,Wnt通路被异常激活,比如结直肠癌中常见的APC基因突变,导致β-catenin失控积累,细胞疯狂分裂。而NAD+代谢也在这个时候被癌细胞“劫持”。癌细胞会大量上调NAD+的补救合成途径,确保自己有充足的能量和原料来维持高速增殖。
有趣的是,一些Sirtuins在这里扮演了“双面人”——Sirt1在某些情况下抑制肿瘤,但在另一些情境下又可能帮助癌细胞抵抗压力。这提醒我们,任何干预都必须精准,否则可能适得其反。
理解这一点,不仅能帮助我们揭示癌症的根源,也可能为未来的抗癌药物提供新思路。
补充NAD+还是精准调控Wnt?
研究给出了一些充满烟火气的答案。
首先是“吃”——不是大鱼大肉,而是适度的热量限制。几十年的研究反复证明,少吃一点,能激活Sirt1,提升NAD+水平,延长寿命。这背后的机制,正是通过激活PPARα等转录因子,促进NAD+的合成。类似的,间歇性断食也有异曲同工之妙。
其次是“补”——补充NAD+的前体物质。目前最热门的是NMN(烟酰胺单核苷酸)和NR(烟酰胺核糖)。
动物实验中,给老年的老鼠补充NMN,短短几周就能改善血管功能、增强胰岛素敏感性,甚至让肌肉更有力量。
在人体试验中,口服NR也被证明能提升NAD+水平,降低血压和动脉僵硬度,对老年人的肌肉和认知功能也有潜在益处。
最让人兴奋的是再生医学的应用。在骨修复领域,研究人员发现,用纳米材料或锂离子激活Wnt信号,能显著促进成骨细胞分化。而在肝损伤模型中,激活Sirt1能通过Wnt通路帮助肝祖细胞修复脂肪肝。这些发现,让未来“唤醒”体内沉睡的修复能力,不再是天方夜谭。
说到底,Wnt–NAD+轴就像生命的一根主轴,串起了生、老、病、死。它提醒我们,健康不是靠某个神药,而是维持细胞内部精妙的平衡。
如果把生命比作一座城市,那么NAD+就是能源工厂,Wnt就是城市规划局。工厂必须不断供能,规划局必须合理调度,两者协调才能让城市运转顺畅。随着年龄增长,能源产出不足、规划失衡,城市就会衰败。