维生素B3衍生物支持胰腺癌细胞生存与化疗抵抗的机制研究

《Cancer Letters》：Vitamin B3 derivatives support pancreatic cancer cell survival and chemotherapy resistance

胰腺癌治疗面临化疗抵抗挑战，而癌症患者常服用NAD+前体补充剂以缓解副作用。本研究聚焦于维生素B3衍生物（NAM、NR、NMN）对胰腺导管腺癌（PDAC）化疗疗效的影响。通过体外和体内模型，研究发现NMN显著增强了癌细胞对奥沙利铂、5-氟尿嘧啶和吉西他滨的抵抗，其机制与改善线粒体功能、减少氧化应激和抑制DNA损伤有关。该结果揭示了营养补充剂在癌症治疗中的潜在风险，强调了对PDAC患者使用此类补充剂需谨慎评估。

　　

在追求健康长寿的道路上，增强能量、保护心脏和神经的膳食补充剂备受追捧，其中，以提升体内烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（Nicotinamide adenine dinucleotide, NAD⁺）水平为卖点的维生素B3衍生物（如烟酰胺NAM、烟酰胺核糖NR、烟酰胺单核苷酸NMN）尤其热门。许多正在接受化疗的癌症患者也服用这些补充剂，希望能减轻治疗带来的毒副作用，提升生活质量。然而，一个潜在的隐患被忽视了：如果这些为正常细胞“加油”的能量分子，同时也为凶猛的癌细胞“续命”，甚至帮助它们抵抗化疗药物的攻击，那会怎样？这个问题在恶性程度极高、治疗选择有限的胰腺导管腺癌（Pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC）背景下，显得尤为紧迫和重要。目前，关于NAD⁺补充剂对肿瘤生物学影响的研究结论不一，充满了争议。为此，由Faith Nakazzi、Mehrdad Zarei、Mariana Lopes、Hallie J. Graor、William C. Beegan、Eric Gu、Sakineh Rezaei、Peder J. Lund和Jordan M. Winter组成的研究团队，在《Cancer Letters》上发表了一项研究，系统评估了常见维生素B3衍生物对PDAC化疗效果的影响，揭示了这些看似有益的补充剂可能带来的意想不到的风险。

为了深入探究该问题，研究人员综合运用了多种体外和体内实验技术。他们使用了人源PDAC细胞系（如PANC-1, MIA PaCa-2, BxPC-3）和来自非恶性人胰腺导管上皮的细胞（HPNE, HPDE）进行对比研究。关键实验技术包括：利用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）定量细胞和肿瘤组织中的NAD⁺及其前体代谢物；通过细胞活力测定、克隆形成实验评估化疗药物（奥沙利铂、5-氟尿嘧啶、吉西他滨）与维生素B3衍生物联用效果；使用Seahorse细胞能量代谢分析系统测量线粒体氧消耗率（OCR）和ATP产生；通过多种荧光探针（如H₂DCFDA, MitoSox Red, TMRE）检测细胞内及线粒体活性氧（ROS）水平、线粒体膜电位；采用蛋白质印迹法（Western blot）分析NAD⁺合成通路关键酶（如NMNAT1, NAPRT, NRK, NAMPT, NADK）、DNA损伤标志物（γH2AX）、聚ADP核糖基化（PARylation）及凋亡相关蛋白（Cleaved Caspase-3）的表达；并通过酶联免疫吸附试验（ELISA）定量蛋白水平。在动物模型中，研究使用了免疫健全的C57BL/6小鼠（接种同源KPC肿瘤细胞）和免疫缺陷的裸鼠（接种MIA PaCa-2异种移植瘤），通过口服灌胃给予NAM或NMN，腹腔注射化疗药物，监测肿瘤生长和瘤内代谢物变化。

PDAC细胞在营养限制和化疗应激下增强NAD⁺生成

研究人员发现，相比于正常胰腺导管上皮细胞，PDAC细胞在基础状态下以及经历低血清培养后，其细胞内NAD⁺和NAM水平均显著更高。在葡萄糖限制的压力下，PDAC细胞能进一步上调NAD⁺水平，显示出强大的代谢适应能力。更重要的是，当用奥沙利铂或5-氟尿嘧啶（5-FU）的亚致死剂量处理细胞时，癌细胞内的NAD⁺和NAM水平也随之升高。机制上，化疗压力上调了NAD⁺补救合成途径中的关键酶，如烟酰胺单核苷酸腺苷转移酶1（NMNAT1）、烟酸磷酸核糖转移酶（NAPRT）和烟酰胺核糖激酶（NRK）的表达。这些结果表明，处于应激状态的PDAC细胞对NAD⁺有更高的需求和合成能力。

维生素B3衍生物在体外促进化疗抵抗

接下来，研究测试了补充NAD⁺前体是否会影响癌细胞对化疗的反应。在测试的几种前体中，NMN在生理剂量下对细胞内NAD⁺水平的提升效果最显著，且呈剂量和时间依赖性。功能实验表明，NMN能显著提高PDAC细胞对奥沙利铂和5-FU的半抑制浓度（IC₅₀），使耐药性提高3至7倍，并能在克隆形成实验中保护癌细胞。相比之下，NAM和NR的保护作用较弱或没有。这表明，NMN能有效增强PDAC细胞在化疗压力下的生存能力。

NAD⁺前体补充增强线粒体功能

NAD⁺是线粒体能量代谢的核心辅因子。通过Seahorse能量代谢分析，研究发现，在低血清营养压力或奥沙利铂处理下，PDAC细胞的线粒体呼吸会适应性增强，而NMN补充能进一步放大这种效应，提升基础氧耗率、最大呼吸能力和ATP产量。同时，NMN也增强了化疗药物引起的线粒体膜电位升高和复合体I活性。这些数据说明，NMN通过支持并增强线粒体功能，为癌细胞抵抗化疗应激提供了能量基础。

NMN减少氧化应激并保护癌细胞免受化疗诱导的DNA损伤和凋亡

化疗通过产生活性氧（ROS）杀伤癌细胞。研究发现，奥沙利铂处理增加了PDAC细胞的线粒体ROS，而NMN补充能显著降低这些ROS水平，其抗氧化效果与标准抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸（NAC）相当。机制上，化疗和NMN都能诱导NAD⁺激酶（NADK）的表达，从而促进NADPH的生成。NMN处理进一步提升了化疗应激细胞中的NADPH和谷胱甘肽（GSH）水平，增强了细胞的抗氧化防御系统。由于氧化应激是DNA损伤的主要诱因，NMN处理确实降低了DNA损伤标志物γH2AX的表达，同时增强了聚ADP核糖聚合酶（PARP）介导的蛋白PAR化，提示DNA修复得到改善。最终，这种保护作用延伸至凋亡通路，NMN降低了由化疗药物引起的剪切型胱天蛋白酶3（Cleaved Caspase-3）水平。

NAD⁺前体在体内促进化疗抵抗

为了在更接近临床的环境中验证上述发现，研究团队在小鼠模型中进行了实验。在免疫健全小鼠携带的KPC同源肿瘤模型中，口服补充NAM或NMN能有效提高瘤内的前体水平和NAD⁺水平。单独补充NAM或NMN会略微加速肿瘤生长。当与奥沙利铂或5-FU联合使用时，与仅接受化疗的对照组相比，补充NAM或NMN的小鼠肿瘤生长显著加快，表明这两种NAD⁺前体在体内同样能诱导化疗抵抗。在免疫缺陷小鼠的MIA PaCa-2异种移植瘤模型中也观察到了类似的结果。所有处理组的小鼠体重保持稳定，说明补充剂在本实验剂量下未引起明显毒性。

研究结论与意义

该研究得出结论：维生素B3衍生物，特别是NMN和NAM，通过对PDAC细胞的多重支持作用，负面影响其治疗结局。它们通过提升细胞内NAD⁺水平，增强了线粒体功能以提供能量，强化了抗氧化防御系统（通过NADPH/GSH）以减少氧化损伤，并促进了DNA修复（通过PARP），最终抑制了化疗诱导的细胞凋亡。这些机制共同作用，使得癌细胞在化疗压力下得以生存和增殖，从而导致化疗抵抗。在动物模型中，口服这些补充剂同样削弱了标准化疗药物的疗效。

这项研究的意义重大且具有警示作用。它揭示了在癌症（特别是PDAC）活跃期使用NAD⁺增强类营养补充剂可能存在的“双刃剑”效应：在可能缓解患者毒副反应的同时，也存在促进肿瘤生长和化疗抵抗的风险。研究强调了癌症患者在使用非处方营养补充剂时需要格外谨慎，并呼吁临床医生和研究人员对此进行更严格的评估。该发现也可能部分解释了为什么针对NAD⁺合成途径（如抑制NAMPT）的抗癌策略在临床上面临挑战，因为肿瘤可以利用外源性补充的前体进行补偿。总之，这项研究为理解肿瘤代谢适应性、化疗抵抗机制以及营养干预与癌症治疗的复杂相互作用提供了新的重要见解，对未来的临床实践和转化研究具有明确的指导价值。