NNT（烟酰胺核苷酸）缺乏会改变老年小鼠的心脏结构和功能，但不会影响其线粒体的生物能量代谢

《Redox Biology》：NNT deficiency alters cardiac structure and function without impairing mitochondrial bioenergetics in aged mice

　　衰老心肌NAD(P)+转氢酶的作用机制及病理影响研究。NNT缺失小鼠在老年期出现左室肥大、射血分数和分数缩短降低，但线粒体生物能量学及钙保留能力未受显著影响。机制分析表明NNT在维持氧化还原平衡中起关键保护作用，其缺失可能通过加剧氧化应激导致晚发性心脏功能障碍。该模型为人类致病性NNT突变相关心肌病研究提供依据。

　　在心血管系统中，线粒体功能和氧化还原平衡对于维持心脏健康至关重要。近年来，研究人员对一种名为NAD(P)+转氢酶（NNT）的酶在心脏中的作用进行了深入研究。NNT是一种位于线粒体内膜上的酶，能够通过可逆反应将氢离子从NADPH转移至NADH，这一过程对于调节细胞内的氧化还原状态具有重要意义。研究发现，NNT在心脏组织中高度表达，主要功能是支持线粒体NADPH的生成。然而，在某些病理状态下，NNT的活性可能会发生逆转，从而消耗NADPH，导致细胞内氧化应激增加，影响心脏功能。本文探讨了NNT在心脏老化过程中的作用，通过比较NNT缺陷小鼠（Nnt-/-）与野生型对照小鼠（Nnt+/+）在不同年龄段的生理表现，揭示了NNT对心脏结构和功能的潜在保护作用。

研究采用了C57BL/6JBomUnib小鼠，通过基因操作使其携带Nnt基因的突变，生成了Nnt-/-小鼠以及对应的Nnt+/+对照组。这些小鼠在5个月、12个月和23个月三个年龄阶段被评估，以分析NNT在心脏老化过程中的作用。实验方法包括心脏形态学分析、心脏功能检测、线粒体生物能量学评估、钙离子处理能力测试以及蛋白质氧化水平的检测。研究结果显示，随着年龄的增长，Nnt-/-小鼠出现了与年龄相关的左心室肥大现象，同时伴有射血分数和缩短分数的轻微下降，这表明其心脏功能可能有所受损。然而，这些变化并未导致线粒体的明显能量代谢障碍或对钙离子处理能力的显著影响。

在心脏功能的评估中，研究人员使用了超声心动图技术，对心脏的结构和功能进行了详细分析。结果显示，Nnt-/-小鼠在23个月时的心脏尺寸和体积均大于野生型小鼠，但心率和心输出量没有显著差异。这提示NNT的缺失可能影响了心脏的收缩功能，而并非整体的心脏输出能力。此外，Nnt-/-小鼠的左心室内径在舒张末期和收缩末期均有所增加，进一步支持了心脏肥大的结论。然而，这种肥大并未伴随明显的纤维化现象，这表明心脏的结构变化可能与氧化应激有关，而非纤维化或其他结构性病变。

为了更深入地理解NNT在心脏老化中的作用，研究人员对线粒体进行了功能评估。实验发现，Nnt-/-小鼠的线粒体在某些特定的呼吸条件下表现出更高的H?O?释放量，而线粒体的生物能量学参数和钙离子处理能力则基本保持不变。这一结果表明，尽管NNT的缺失对线粒体的直接能量代谢没有显著影响，但它可能通过影响氧化还原状态，间接参与了心脏功能的调节。同时，H?O?的释放量与线粒体的呼吸状态密切相关，说明NNT在调节氧化应激方面具有重要作用。

在评估线粒体氧化应激时，研究人员使用了Western Blot方法检测了心脏组织中蛋白羰基化水平，这是一种衡量氧化损伤的指标。结果显示，Nnt-/-小鼠和Nnt+/+小鼠在氧化应激水平上没有显著差异，这可能与细胞质中较高的谷胱甘肽（GSH）水平有关，这种高水平的GSH可能掩盖了线粒体内部的氧化应激变化。此外，研究人员还检测了GSH和GSSG的比值，发现两者在Nnt-/-和Nnt+/+小鼠中没有显著差异，这进一步表明NNT的缺失并未导致明显的氧化损伤。

为了评估线粒体的生物能量学功能，研究人员进行了高分辨率呼吸测定（high-resolution respirometry）。实验结果显示，Nnt-/-小鼠的线粒体在多种呼吸条件下均未表现出显著的能量代谢障碍，这与之前的研究结果一致。然而，值得注意的是，Nnt-/-小鼠的线粒体在某些呼吸状态下表现出更高的H?O?释放量，这可能与NNT的缺失导致的氧化应激有关。此外，研究还发现，Nnt-/-小鼠的心脏线粒体在12个月时的蛋白产量较高，这可能与线粒体生物合成的增加有关，从而维持了其生物能量学功能。

在评估线粒体对钙离子的处理能力时，研究人员使用了钙离子荧光探针，对线粒体的钙离子保留能力和肿胀情况进行了同步检测。结果显示，Nnt-/-小鼠的线粒体在不同年龄阶段对钙离子的处理能力未受影响，这表明NNT的缺失并未影响线粒体对钙离子的调控。然而，随着年龄的增长，线粒体的钙离子保留能力显著下降，这可能与线粒体的衰老过程有关，而非NNT的缺失。

此外，研究还探讨了NNT的缺失是否会影响心脏对钙离子诱导的线粒体通透性转换（MPT）的敏感性。实验结果显示，Nnt-/-小鼠的线粒体在钙离子处理条件下并未表现出更高的MPT敏感性，这说明NNT的缺失对线粒体的钙离子处理能力没有显著影响。然而，研究也指出，由于NNT的缺失可能导致的氧化应激增加，可能在某些病理条件下，如压力过载或高脂饮食诱导的肥胖，对心脏功能产生不利影响。

本文的研究结果表明，NNT在维持心脏氧化还原平衡方面具有重要作用，尤其是在心脏老化过程中。尽管NNT的缺失并未导致明显的线粒体能量代谢障碍，但它可能通过影响氧化应激水平，间接影响心脏功能。因此，NNT可能在心脏老化相关的病理过程中起到关键的保护作用。此外，研究还指出，NNT的缺失可能在某些情况下导致心脏肥大和射血分数的降低，这提示NNT在心脏结构和功能调节中的重要性。

研究还提到，尽管NNT的缺失在某些实验条件下显示出保护作用，但在其他情况下，如生理老化，其影响可能更为复杂。因此，未来的研究需要进一步探讨NNT在不同病理模型中的作用，以及其在心脏老化过程中的具体机制。此外，研究还强调了NNT在心血管疾病中的潜在临床意义，特别是与人类NNT基因变异相关的疾病，如左心室非对称性心肌病。这些变异可能导致NNT活性的丧失，从而影响心脏功能。

本文的研究为理解NNT在心脏老化中的作用提供了新的视角，也为相关疾病的临床管理提供了潜在的研究方向。通过分析NNT缺失对心脏结构和功能的影响，研究人员揭示了NNT在维持心脏健康中的重要性，特别是在氧化应激调节方面。未来的研究可以进一步探讨NNT在不同病理条件下的作用，以及其在心脏老化过程中的具体机制。此外，研究还建议，使用条件性敲除模型可能会更准确地揭示NNT在心脏中的具体作用，而不仅仅依赖于系统性基因缺失。

总之，本文通过系统的实验设计和多维度的分析方法，揭示了NNT在心脏老化过程中的重要性。研究结果不仅加深了我们对NNT功能的理解，也为相关疾病的预防和治疗提供了理论依据。未来的研究可以进一步探索NNT在不同生理和病理条件下的作用，以及其在心血管疾病中的潜在应用价值。