NAD⁺ Метаболическое перепрограммирование: новый терапевтический путь для лечения колоректального рака и колита
Когда мы говорим о здоровье, кишечник часто оказывается в центре обсуждения. Он отвечает не только за пищеварение и усвоение питательных веществ, но и является крупнейшим иммунным органом в организме человека. Однако в последние годы заболеваемость кишечными заболеваниями, такими как колоректальный рак и колит, продолжает расти. Традиционные методы лечения часто сталкиваются с проблемами, такими как ограниченная точность таргетирования и значительные побочные эффекты, что подчёркивает острую необходимость новых терапевтических стратегий.
Недавно совместная исследовательская группа Пекинского педагогического университета и Академии военных медицинских наук опубликовала знаковое исследование в этом международно известном журнале Продвинутая наука. This study systematically revealed, for the first time, how an NAD⁺-dependent enzyme in intestinal epithelial cells—SIRT3—regulates local intestinal immune balance through modulation of NAD⁺ metabolism, opening up new directions for the precision treatment of colorectal cancer and colitis.
Двигатель энергетического метаболизма: As a key coenzyme in the cellular respiratory chain, NAD⁺ converts sugars and fats from food into usable cellular energy, serving as a natural “power bank” that keeps the body functioning.
Хранитель восстановления ДНК: Клеточная ДНК постоянно подвергается повреждениям от свободных радикалов и внешних стрессоров. NAD⁺ активирует специализированные ферменты восстановления, которые быстро исправляют повреждённые гены, снижая риски заболеваний, вызванных генетическими мутациями.
Основной регулятор иммунитета: NAD⁺ напрямую регулирует дифференцировку и активность иммунных клеток, позволяя организму точно выявлять и уничтожать патогены и опухолевые клетки, сохраняя при этом иммунный гомеостаз.
Ключевой модулятор старения: Уровень NAD⁺ естественным образом снижается с возрастом, что является одним из основных факторов старения клеток и ухудшения функций органов.
In the intestine, the role of NAD⁺ is particularly critical. It not only ensures the normal metabolism and renewal of intestinal epithelial cells, but also strengthens the “protective wall” of the intestinal mucosal barrier against harmful bacteria and toxins. At the same time, it precisely regulates local immune responses, acting as an invisible guardian of gut health.
When intestinal inflammation or tumors occur, SIRT3 expression in IECs is significantly upregulated, leading to a reduction in intracellular NAD⁺ levels and suppression of the pro-inflammatory cytokine IL-1β. As a result, immune cells “lose the signal” and fail to mount an effective defense.
Conversely, when SIRT3 function is deficient, the intestine activates a “self-rescue mechanism,” rapidly replenishing NAD⁺ through alternative metabolic pathways. This activates immune responses, effectively restricting colorectal tumor growth while enhancing resistance to bacterial infections.
В качестве первой линии защиты кишечного барьера функция эпителиальных клеток зависит от достаточного обеспечения NAD⁺.
When NAD⁺ levels are adequate, intestinal epithelial cells secrete pro-inflammatory factors such as IL-1β, which specifically activate the IL-1R1 receptor on T cells.
Receptor activation promotes the differentiation of IFN-γ–producing CD4⁺ T helper 1 (T_H1) cells and cytotoxic T lymphocytes (CTLs). These immune cells are the main forces responsible for eliminating tumor cells and combating infections.
В итоге это образует полную регуляторную цепочку:
Intestinal epithelial cells → NAD⁺ → IL-1β → T cell activation.
Исследование показало, что дефицит SIRT3 подавляет рост колоректального рака именно потому, что усиливает эту регуляторную ось, повышая уровень NAD⁺, позволяя иммунным клеткам точно нацеливаться на опухоли. В отличие от этого, гиперэкспрессия SIRT3 нарушает этот путь, позволяя опухолям обходить иммунный надзор и препятствуя эффективному контролю воспаления.
Микробы кишечника вырабатывают метаболит, известный как 3-гидроксиантраниловая кислота (3-HA).
После попадания в эпителиальные клетки кишечника 3-HA превращается в хинолиновую кислоту (QA).
QA serves as an efficient precursor for NAD⁺ synthesis, enabling rapid NAD⁺ production via compensatory pathways in the absence of SIRT3 and providing sufficient “energy” for immune regulation.
Когда исследователи исключили микробиоту кишечника с помощью антибиотиков, повышение NAD⁺ и подавляющие опухоли эффекты, связанные с дефицитом SIRT3, были значительно ослаблены, что напрямую подтвердило ключевую роль кишечной микробиоты в метаболическом перепрограммировании NAD⁺.
Through rigorous animal experiments, cellular studies, and clinical data analyses, the joint research team from Beijing Normal University and the Academy of Military Medical Sciences clearly elucidated the regulatory mechanisms of NAD⁺ metabolism in colorectal cancer and colitis. The key findings can be summarized as “one switch, one pathway, and one collaboration.”
When intestinal inflammation or tumors occur, SIRT3 expression in IECs is significantly upregulated, leading to a reduction in intracellular NAD⁺ levels and suppression of the pro-inflammatory cytokine IL-1β. As a result, immune cells “lose the signal” and fail to mount an effective defense.
Conversely, when SIRT3 function is deficient, the intestine activates a “self-rescue mechanism,” rapidly replenishing NAD⁺ through alternative metabolic pathways. This activates immune responses, effectively restricting colorectal tumor growth while enhancing resistance to bacterial infections.
В качестве первой линии защиты кишечного барьера функция эпителиальных клеток зависит от достаточного обеспечения NAD⁺.
When NAD⁺ levels are adequate, intestinal epithelial cells secrete pro-inflammatory factors such as IL-1β, which specifically activate the IL-1R1 receptor on T cells.
Receptor activation promotes the differentiation of IFN-γ–producing CD4⁺ T helper 1 (T_H1) cells and cytotoxic T lymphocytes (CTLs). These immune cells are the main forces responsible for eliminating tumor cells and combating infections.
В итоге это образует полную регуляторную цепочку:
Intestinal epithelial cells → NAD⁺ → IL-1β → T cell activation.
Исследование показало, что дефицит SIRT3 подавляет рост колоректального рака именно потому, что усиливает эту регуляторную ось, повышая уровень NAD⁺, позволяя иммунным клеткам точно нацеливаться на опухоли. В отличие от этого, гиперэкспрессия SIRT3 нарушает этот путь, позволяя опухолям обходить иммунный надзор и препятствуя эффективному контролю воспаления.
Микробы кишечника вырабатывают метаболит, известный как 3-гидроксиантраниловая кислота (3-HA).
После попадания в эпителиальные клетки кишечника 3-HA превращается в хинолиновую кислоту (QA).
QA serves as an efficient precursor for NAD⁺ synthesis, enabling rapid NAD⁺ production via compensatory pathways in the absence of SIRT3 and providing sufficient “energy” for immune regulation.
Когда исследователи исключили микробиоту кишечника с помощью антибиотиков, повышение NAD⁺ и подавляющие опухоли эффекты, связанные с дефицитом SIRT3, были значительно ослаблены, что напрямую подтвердило ключевую роль кишечной микробиоты в метаболическом перепрограммировании NAD⁺.
На основе этих новаторских открытий таргетирование метаболического перепрограммирования НАД⁺ стало перспективной новой стратегией лечения колоректального рака и колита. Возможные будущие вмешательства включают:
Регулирование микробиоты кишечника: Оптимизация состава микробиоты кишечника с помощью пробиотических вмешательств для увеличения производства 3-HA, обеспечения достаточного количества сырья для синтеза NAD⁺ и улучшения метаболической среды кишечника в её источнике.
Эти стратегии преодолевают ограничения традиционных методов лечения, ориентированных на симптомы, и вместо этого решают механизмы заболеваний на фундаментальных уровнях клеточного метаболизма и регуляции иммунитета, открывая новые возможности для точной терапии кишечных заболеваний.
As a national-level “Little Giant” enterprise specializing in biotechnology, Bontac Bio has long focused on the NAD⁺ field and is a pioneer in the NMN industry. Leveraging world-leading biocatalytic technologies and China’s first—and Guangdong Province’s only—provincial coenzyme engineering technology research center, Bontac Bio provides high-purity, high-activity NAD⁺ precursor ingredients.
Looking ahead, Bontac Bio will continue to closely follow scientific advances in NAD⁺ metabolism, drive continuous technological innovation, and fully unlock the health potential of this “molecule of life,” bringing new hope to patients with intestinal diseases.
Здоровье кишечника — основа общего здоровья. Открытие метаболического перепрограммирования NAD⁺ углубило наше понимание лечения кишечных заболеваний. От фундаментальных исследований до клинического применения Bontac Bio остаётся приверженной профессионализму и научной строгости, поддерживая прогресс в биомедицинской науке и защищая общественное здоровье.
Недавно совместная исследовательская группа Пекинского педагогического университета и Академии военных медицинских наук опубликовала знаковое исследование в этом международно известном журнале Продвинутая наука. This study systematically revealed, for the first time, how an NAD⁺-dependent enzyme in intestinal epithelial cells—SIRT3—regulates local intestinal immune balance through modulation of NAD⁺ metabolism, opening up new directions for the precision treatment of colorectal cancer and colitis.
ЧАСТЬ 01
NAD⁺: The “All-Purpose Vital Factor” of Human Cells
Many people may still be unfamiliar with NAD⁺, yet it has long been deeply involved in nearly every core physiological process in the human body and can be regarded as an “all-rounder” within cells:Двигатель энергетического метаболизма: As a key coenzyme in the cellular respiratory chain, NAD⁺ converts sugars and fats from food into usable cellular energy, serving as a natural “power bank” that keeps the body functioning.
Хранитель восстановления ДНК: Клеточная ДНК постоянно подвергается повреждениям от свободных радикалов и внешних стрессоров. NAD⁺ активирует специализированные ферменты восстановления, которые быстро исправляют повреждённые гены, снижая риски заболеваний, вызванных генетическими мутациями.
Основной регулятор иммунитета: NAD⁺ напрямую регулирует дифференцировку и активность иммунных клеток, позволяя организму точно выявлять и уничтожать патогены и опухолевые клетки, сохраняя при этом иммунный гомеостаз.
Ключевой модулятор старения: Уровень NAD⁺ естественным образом снижается с возрастом, что является одним из основных факторов старения клеток и ухудшения функций органов.
In the intestine, the role of NAD⁺ is particularly critical. It not only ensures the normal metabolism and renewal of intestinal epithelial cells, but also strengthens the “protective wall” of the intestinal mucosal barrier against harmful bacteria and toxins. At the same time, it precisely regulates local immune responses, acting as an invisible guardian of gut health.
ЧАСТЬ 02
Научный прорыв: центральная связь между метаболическим перепрограммированием NAD⁺ и заболеваниями кишечника
Through rigorous animal experiments, cellular studies, and clinical data analyses, the joint research team from Beijing Normal University and the Academy of Military Medical Sciences clearly elucidated the regulatory mechanisms of NAD⁺ metabolism in colorectal cancer and colitis. The key findings can be summarized as “one switch, one pathway, and one collaboration.”(1) Переключатель ключа: двунаправленное регулирование NAD⁺ от SIRT3
The study found that intestinal epithelial cells (IECs) express an enzyme called SIRT3, which acts as a “core switch” in NAD⁺ metabolism and is closely associated with the progression of colorectal cancer and colitis:When intestinal inflammation or tumors occur, SIRT3 expression in IECs is significantly upregulated, leading to a reduction in intracellular NAD⁺ levels and suppression of the pro-inflammatory cytokine IL-1β. As a result, immune cells “lose the signal” and fail to mount an effective defense.
Conversely, when SIRT3 function is deficient, the intestine activates a “self-rescue mechanism,” rapidly replenishing NAD⁺ through alternative metabolic pathways. This activates immune responses, effectively restricting colorectal tumor growth while enhancing resistance to bacterial infections.
Importantly, analysis of the TCGA (The Cancer Genome Atlas) database showed that colorectal cancer patients with high SIRT3 expression in intestinal epithelial cells had significantly lower survival rates, further confirming the critical role of the SIRT3–NAD⁺ pathway in disease progression.
(2) The Core Pathway: The IEC–NAD⁺–T Cell Immune Regulatory Axis
Immune balance lies at the heart of intestinal health, and NAD⁺ serves as the key “signaling bridge” between intestinal epithelial cells and immune cells:В качестве первой линии защиты кишечного барьера функция эпителиальных клеток зависит от достаточного обеспечения NAD⁺.
When NAD⁺ levels are adequate, intestinal epithelial cells secrete pro-inflammatory factors such as IL-1β, which specifically activate the IL-1R1 receptor on T cells.
Receptor activation promotes the differentiation of IFN-γ–producing CD4⁺ T helper 1 (T_H1) cells and cytotoxic T lymphocytes (CTLs). These immune cells are the main forces responsible for eliminating tumor cells and combating infections.
В итоге это образует полную регуляторную цепочку:
Intestinal epithelial cells → NAD⁺ → IL-1β → T cell activation.
Исследование показало, что дефицит SIRT3 подавляет рост колоректального рака именно потому, что усиливает эту регуляторную ось, повышая уровень NAD⁺, позволяя иммунным клеткам точно нацеливаться на опухоли. В отличие от этого, гиперэкспрессия SIRT3 нарушает этот путь, позволяя опухолям обходить иммунный надзор и препятствуя эффективному контролю воспаления.
(3) Важное сотрудничество: микробиота кишечника вносит вклад в синтез NAD⁺
Удивительно, но метаболическое перепрограммирование NAD⁺ — это не самостоятельное усилие кишечных эпителиальных клеток. Микробиота кишечника играет незаменимую вспомогательную роль:Микробы кишечника вырабатывают метаболит, известный как 3-гидроксиантраниловая кислота (3-HA).
После попадания в эпителиальные клетки кишечника 3-HA превращается в хинолиновую кислоту (QA).
QA serves as an efficient precursor for NAD⁺ synthesis, enabling rapid NAD⁺ production via compensatory pathways in the absence of SIRT3 and providing sufficient “energy” for immune regulation.
Когда исследователи исключили микробиоту кишечника с помощью антибиотиков, повышение NAD⁺ и подавляющие опухоли эффекты, связанные с дефицитом SIRT3, были значительно ослаблены, что напрямую подтвердило ключевую роль кишечной микробиоты в метаболическом перепрограммировании NAD⁺.
ЧАСТЬ 02
Научный прорыв: центральная связь между метаболическим перепрограммированием NAD⁺ и заболеваниями кишечника
Through rigorous animal experiments, cellular studies, and clinical data analyses, the joint research team from Beijing Normal University and the Academy of Military Medical Sciences clearly elucidated the regulatory mechanisms of NAD⁺ metabolism in colorectal cancer and colitis. The key findings can be summarized as “one switch, one pathway, and one collaboration.”
(1) Переключатель ключа: двунаправленное регулирование NAD⁺ от SIRT3
The study found that intestinal epithelial cells (IECs) express an enzyme called SIRT3, which acts as a “core switch” in NAD⁺ metabolism and is closely associated with the progression of colorectal cancer and colitis:When intestinal inflammation or tumors occur, SIRT3 expression in IECs is significantly upregulated, leading to a reduction in intracellular NAD⁺ levels and suppression of the pro-inflammatory cytokine IL-1β. As a result, immune cells “lose the signal” and fail to mount an effective defense.
Conversely, when SIRT3 function is deficient, the intestine activates a “self-rescue mechanism,” rapidly replenishing NAD⁺ through alternative metabolic pathways. This activates immune responses, effectively restricting colorectal tumor growth while enhancing resistance to bacterial infections.
Importantly, analysis of the TCGA (The Cancer Genome Atlas) database showed that colorectal cancer patients with high SIRT3 expression in intestinal epithelial cells had significantly lower survival rates, further confirming the critical role of the SIRT3–NAD⁺ pathway in disease progression.
(2) The Core Pathway: The IEC–NAD⁺–T Cell Immune Regulatory Axis
Immune balance lies at the heart of intestinal health, and NAD⁺ serves as the key “signaling bridge” between intestinal epithelial cells and immune cells:В качестве первой линии защиты кишечного барьера функция эпителиальных клеток зависит от достаточного обеспечения NAD⁺.
When NAD⁺ levels are adequate, intestinal epithelial cells secrete pro-inflammatory factors such as IL-1β, which specifically activate the IL-1R1 receptor on T cells.
Receptor activation promotes the differentiation of IFN-γ–producing CD4⁺ T helper 1 (T_H1) cells and cytotoxic T lymphocytes (CTLs). These immune cells are the main forces responsible for eliminating tumor cells and combating infections.
В итоге это образует полную регуляторную цепочку:
Intestinal epithelial cells → NAD⁺ → IL-1β → T cell activation.
Исследование показало, что дефицит SIRT3 подавляет рост колоректального рака именно потому, что усиливает эту регуляторную ось, повышая уровень NAD⁺, позволяя иммунным клеткам точно нацеливаться на опухоли. В отличие от этого, гиперэкспрессия SIRT3 нарушает этот путь, позволяя опухолям обходить иммунный надзор и препятствуя эффективному контролю воспаления.
(3) Важное сотрудничество: микробиота кишечника вносит вклад в синтез NAD⁺
Удивительно, но метаболическое перепрограммирование NAD⁺ — это не самостоятельное усилие кишечных эпителиальных клеток. Микробиота кишечника играет незаменимую вспомогательную роль:Микробы кишечника вырабатывают метаболит, известный как 3-гидроксиантраниловая кислота (3-HA).
После попадания в эпителиальные клетки кишечника 3-HA превращается в хинолиновую кислоту (QA).
QA serves as an efficient precursor for NAD⁺ synthesis, enabling rapid NAD⁺ production via compensatory pathways in the absence of SIRT3 and providing sufficient “energy” for immune regulation.
Когда исследователи исключили микробиоту кишечника с помощью антибиотиков, повышение NAD⁺ и подавляющие опухоли эффекты, связанные с дефицитом SIRT3, были значительно ослаблены, что напрямую подтвердило ключевую роль кишечной микробиоты в метаболическом перепрограммировании NAD⁺.
ЧАСТЬ 03
Новые терапевтические направления: Таргетирование метаболизма НАД⁺ для точного вмешательства
На основе этих новаторских открытий таргетирование метаболического перепрограммирования НАД⁺ стало перспективной новой стратегией лечения колоректального рака и колита. Возможные будущие вмешательства включают:
Модуляция активности SIRT3: Ингибирование SIRT3 для активации путей синтеза NAD⁺, опосредованных QA, тем самым усиливая иммунные ответы кишечника и предоставляя новую терапевтическую мишень для лечения колоректального рака.
Дополнение предшественников NAD⁺: Соответствующее приём прекурсоров NAD⁺, таких как QA или NMN (мононуклеотид никотинамида), для прямого повышения внутриклеточного уровня NAD⁺ в клетках кишечника, укрепления слизистого барьера кишечника и предоставления дополнительных вариантов лечения пациентов с колитом.Регулирование микробиоты кишечника: Оптимизация состава микробиоты кишечника с помощью пробиотических вмешательств для увеличения производства 3-HA, обеспечения достаточного количества сырья для синтеза NAD⁺ и улучшения метаболической среды кишечника в её источнике.
Эти стратегии преодолевают ограничения традиционных методов лечения, ориентированных на симптомы, и вместо этого решают механизмы заболеваний на фундаментальных уровнях клеточного метаболизма и регуляции иммунитета, открывая новые возможности для точной терапии кишечных заболеваний.
ЧАСТЬ 04
Биография Бонтака: Раскрытие потенциала здоровья NAD⁺ с помощью технологий
As a national-level “Little Giant” enterprise specializing in biotechnology, Bontac Bio has long focused on the NAD⁺ field and is a pioneer in the NMN industry. Leveraging world-leading biocatalytic technologies and China’s first—and Guangdong Province’s only—provincial coenzyme engineering technology research center, Bontac Bio provides high-purity, high-activity NAD⁺ precursor ingredients.
Looking ahead, Bontac Bio will continue to closely follow scientific advances in NAD⁺ metabolism, drive continuous technological innovation, and fully unlock the health potential of this “molecule of life,” bringing new hope to patients with intestinal diseases.
Здоровье кишечника — основа общего здоровья. Открытие метаболического перепрограммирования NAD⁺ углубило наше понимание лечения кишечных заболеваний. От фундаментальных исследований до клинического применения Bontac Bio остаётся приверженной профессионализму и научной строгости, поддерживая прогресс в биомедицинской науке и защищая общественное здоровье.
