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人体器官依赖血液运输养分、运走代谢废物,而完成这项任务每天所需的1011个血细胞仅由相对极少数的造血干细胞(hematopoietic stem cell, HSC)分化生成。如果人们不幸患上白血病、恶性淋巴瘤等疾病,癌性造血干细胞会异常增殖并挤占正常的造血干细胞的生存空间,从而导致患者造血功能受损。

图表 1 造血干细胞的分化路线

临床上常用放疗或化疗来杀死癌性干细胞,并将来自其他个体的健康干细胞移植入患者的体内以恢复正常造血功能。然而,由于移植的造血干细胞分化增殖速度太慢,许多患者的造血功能依旧无法及时恢复并导致死亡。2019年,来自瑞士洛桑联邦理工学院及其他机构的研究团队发现,一种NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)的前体NR(烟酰胺核糖)可提高造血干细胞的增殖速度及造血能力,从而提高骨髓移植后的小鼠存活率。此项研究发表在《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)期刊上。

重建整个造血系统对于移植入体内的造血干细胞来说是一项艰巨的工作,这需要触发线粒体增加氧化磷酸化的产能过程,而代价则是干细胞的过早衰老。为了弥补这一代价,研究人员选择让小鼠服用NAD+的前体NR,剂量为480mg/kg(换算到人身上大约为2.15g)。NR能在生物体内经由NMN合成NAD+,从而帮助生物体对抗衰老症状。

图表 2 NR经由NMN转化为NAD+

研究人员首先发现,连续服用7天NR后,小鼠体内的部分血细胞和免疫细胞的数量都显著上升,可以认为NR促进了小鼠的造血过程。

图表 3 NR促进了小鼠的造血功能

在接下来的实验中,研究人员用大剂量的辐射杀死了小鼠的全部造血干细胞,再立刻为它们移植少量(大约相当于正常移植所需量的一半)的健康干细胞。结果显示,对照组小鼠在40天之内全部死亡,但服用了NR的小鼠在50天后依旧有超过半数的个体存活,且血检中的血细胞量也更多。这进一步验证了NR促进干细胞造血功能的作用。

图表 4 经过少量造血干细胞移植后小鼠的生存率

综上所述,此次研究首次证明NAD+前体可以增强血液干细胞的功能,并且具有提高造血干细胞移植成功率的潜力。

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