《JCI》：升高NAD水平可抑制心力衰竭患者PBMC的炎症激活

心力衰竭（HF）是发病率致死率很高的一种疾病。心力衰竭患者的炎症因子常过度表达，因此，长久以来，人们认为抗炎是极有希望有效治疗HF的措施。深入了解外周血单核细胞（PBMCs）对促炎症信号的作用机制，是开发HF靶向新疗法的必要条件。经研究发现，NAD途径中的前体烟酰胺核糖苷（NR）能够减少PBMCs中IL1B的产生和TNFA以及IL6的生成。这些结果表明：靶向NAD代谢可能通过调节HF相关炎症状态而使HF患者受益。

近日，来自华盛顿大学心脏病和代谢中心的研究团队在此基础上进行深入研究，于The Journal of Clinical Investigation杂志上发表了题为“Boosting NAD Level Suppresses Inflammatory Activation of PBMC in Heart Failure”的文章，探讨了PBMCs线粒体功能障碍与炎症激活之间的机制联系，以及促进NAD的潜在抗炎作用水平。

团队首先招募了19名D期HF患者和19名健康受试者。比较了射血分数降低的心力衰竭（HFrEF）患者和健康人PBMC呼吸功能和炎症细胞因子的表达。患者主要为男性，平均左心室射血分数（LVEF）为20±7%，其中约80%为心肌病的非缺血性病因，68%的患者在采集血样时接受了肌力性支持。用Mann-Whitney检验比较健康组和HF组的平均年龄，P值为0.034。

意料之中的是D期HFrEF患者的NLRP3（单核细胞和巨噬细胞炎症小体的关键成分）以及促炎细胞因子（IL1B、IL18、TNFA）的mRNA水平显著高于健康人。除此之之外，试验表明HF患者PBMCs平均基础呼吸（OCR）较健康人低。与健康受试者相比，FCCP诱导的HF患者的最大OCR显著降低。得出结论为：在HFrEF中PBMC呼吸能力受损。

为了探索线粒体呼吸功能和细胞因子产生之间的潜在细胞机制，研究团队建立了体外模型来模拟心衰的促炎症状态。用脂多糖（LPS）治疗健康受试者的PBMCs，4小时的LPS治疗导致PBMC最大OCR急剧下降以及NLRP3和促炎细胞因子的mRNA表达增加，最显著的是IL6。

随后，为了测试受损线粒体释放的DAMP是否能引起HF中的无菌炎症状态，团队通过溶解从接受左心室辅助装置（LVAD）手术的终末期HF患者的心肌组织中分离出的线粒体来提取MitoDAMP。结果表明，与LPS相似，对健康PBMCs进行MitoDAMP治疗可诱导促炎性细胞因子基因表达显著升高。MitoDAMP处理，在2小时内导致mtROS产生激增；线粒体最大OCR明显受到有丝分裂抑制，在MitoDAMP存在的情况下，没有改变最大OCR，但显著减弱了细胞因子基因的表达。此外，用NLRP3炎性小体的特异性抑制剂MCC950治疗，导致了类似的MitoDAMP诱导的IL6基因表达激增的减弱，而最大OCR略有改善。

最后，文章探讨了NR通过增加NAD水平来靶向线粒体代谢可能在体外和HFrEF患者中减弱PBMC炎症激活的可能性。基于NR增强NAD可增强PBMCs的呼吸功能并降低mtROS和IL1B的产生，研究人员假设NR可能改善有丝分裂阻尼刺激时最大OCR和细胞因子产生的减少。试验结果表明，在有MitoDAMP的情况下，对健康PBMCs同时进行NR治疗，分别导致IL6分泌和促炎细胞因子基因表达的减少。重要的是，NR治疗部分地阻止了MitoDAMP诱导的最大OCR的下降。

研究团队进行了临床试验，让D期HF患者口服NR 5-9天，并在NR给药前后采集血样。结果显示，口服硝酸还原酶使全血NAD 水平升高，正如之前在健康受试者中所见到的那样。此外，NR增强线粒体呼吸并减少促炎细胞因子的产生；NR处理使PBMCs的基底层和最大OCR均增强；NR促炎细胞因子基因表达减少30倍。同时，5名受试者均未观察到与NR相关的不良反应。

这项研究表明线粒体功能在HFrEF患者外周免疫细胞炎症激活中起关键作用。试验发现，促炎分子，如功能失调的线粒体释放的损伤相关分子模式，可能通过Toll样受体级联，触发促炎细胞因子的增加表达，其中IL6因子最为明显。分泌的IL6似乎以自分泌方式反馈，通过抑制复合物I活性和诱导线粒体ROS生成来损害线粒体呼吸，导致NLRP3炎症小体的组装和促炎性细胞因子如IL1B和IL18的分泌增加。分泌的IL1B可以反馈进一步增强NFKB轴，导致恶性循环。

此项研究是第一次检验NAD增强在人类心力衰竭的情况下是否具有抗炎作用。虽然目前缺乏人类疗效数据，但NAD在保护心脏功能和减轻全身炎症方面的集体作用可能为新型心力衰竭治疗提供分子基础。