NAD+与衰老相关的血脑屏障功能新机制

　　NAD+与衰老相关的血脑屏障功能新机制

　　血脑屏障（blood-brain barrier，BBB）它是指血液与脑细胞之间的屏障，由脑毛细血管内皮细胞、周细胞和神经胶质细胞伪足共同形成，可以通过营养物质防止血液中的有害物质进入大脑。血脑屏障的选择可以使脑组织免受循环血液中有害物质的损害，从而保持脑组织内环境的稳定，对维持中枢神经系统的正常生理状态具有重要的生物学意义。血脑屏障在衰老过程中的渗透性会逐渐增加。血脑屏障功能障碍与一系列脑血管病变和中枢神经系统疾病密切相关，包括缺血性中风（stroke）、癫痫、阿尔茨海默病和渐冻症。然而，目前尚不清楚如何保护血脑屏障的完整性，逆转随后的神经损伤。

　　2023年9月7日，北京大学血管稳定与重建国家重点实验室、北京天坛医院郑乐民教授团队、王拥军教授、董尔丹教授团队在Neuron 题为“报道”的报道题为“NAD+ rescuesaging-inducedblood-brain baridagiviaaxis研究论文报告了CX43-PARP1-NAD+ 该路径在血脑屏障相关血管细胞衰老中起着重要作用，揭示了该路径在衰老过程中保护血脑屏障功能的潜在治疗策略。

　　在本研究中，作者首先通过小鼠脑皮层组织单细胞验证序划分BBB相关细胞亚群，并表达BBB相关细胞亚群的特征基因表达，然后通过比较老年组和年轻组的差异，发现基因Gja1（gap junction 1缩写，蛋白质名为connexin 43、CX43)主要富集于BBB相关细胞亚群，老年组表达水平显著下降。作者继续使用人脑前额叶皮层切片样本和老年小鼠脑组织切片样本来验证这一发现，并通过全身切除CX43和血管CDH5+组织特异性切除CX43小鼠，使用活双光子聚焦荧光成像技术，发现CX43的缺失将进一步破坏BBB的完整性。

　　为了找到影响CX43血脑屏障功能的分子机制，作者团队对小鼠脑皮层组织进行了代谢组学筛选，发现烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在去除CX43杂合小鼠脑皮层系统中（reduced nicotinamide adenine dinucleotide，NAD  ，它是一种参与各种细胞代谢的电子受体，也是一种参与线粒体三羧酸循环和电子传递链的脱氢酶辅酶。在代谢过程中，通过转移电子转化为还原形式的NADH的水平显著降低。通过活体双光子荧光寿命成像技术，验证了CX43缺失引起的脑血管相关细胞的NAD+ 代谢活性率下降。

　　为了进一步了解CX43对NAD的控制+ 蛋白质组学分析了与CX43相互作用的蛋白质水平的具体机制。首先，选择免疫共沉淀的方法，获得与CX43相互作用的蛋白质，然后通过高效液相质谱/质谱分析选择与CX43相互作用的蛋白质，发现蛋白腺苷二磷酸核糖聚合酶直接作用于CX43（poly ADP-ribose polymerase，PARP1，EC 2.4.2.30）。NAD是PARP1 根据三磷酸腺苷的消耗情况，消耗酶之一（adenosine triphosphate，ATP）和NAD  ，参加蛋白二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）化学修饰和DNA损伤修复。接下来，本研究验证了CX43与PARP1之间的直接相互作用，发现在老年样本和CX43缺失样本中，PARP1在血管相关细胞核中的表达显著增加，揭示了在CX43缺失的情况下，PARP1活性增强，过度消耗NAD+ 这种分子机制。

　　烟酰胺单核苷酸Zui终长期干预（nicotinamide mononucleotide，NMN，通过NMN腺苷酸转移酶（NMN adenylyl-transferase，NMNAT，EC2.7.7.1)NAD  ）或奥拉帕尼（Olaparib，BRCA1或BRCA2突变也使用PARP缓聚剂。临床上用于治疗乳腺癌、前列腺癌等BRCA突变瘤。)给药，能有效逆转衰老引起的血脑屏障损伤，对缺血性中风模型有很好的保护作用。

　　总体而言，内皮细胞CX43-PARP1已经建立。-NAD  根据奥拉帕尼抑止PARP1活力或烟酰胺单核苷酸，这种方法在脑血管衰老中的重要性（NMN）补充剂是一种隐性的治疗策略，可以通过减少与衰老有关的血脑屏障漏水来对抗与衰老有关的脑血管疾病和理解损害。