Alteration of nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) metabolism has been implicated in aging and calorie restriction (CR) may reverse this mechanism. Here, we found that β-lapachone (βL) known to facilitate NQO1 enzymes to catalyze the turnover NADH to NAD+ prevented age-dependant declines of memory, motor coordination, and muscle strength. βL-fed or caloric restricted (CR) mice showed a higher metabolic rate as measured by oxygen consumption in vivo than normal diet group. While normal diet group had a disorganized mitochondrial structure in muscle, either βL-fed or CR groups showed no such defects. Furthermore, for a subset of genes associated with energy metabolism, inflammatory processes and muscle regeneration, βL-diet led to similar changes in gene expression to the CR group. These findings support the NAD theory of aging and suggest that the direct modulation of NAD metabolism can mimic CR effects on aging and aging-related behavioral dysfunctions.
노화는 기억력 감소 및 운동 능력 퇴행 등의 기능적인 면에서의 퇴화를 동반한다. 노화는 그 자체로 암, 당뇨병, 대사성 질환, 알츠하이머병 및 파킨슨병과 같은 신경퇴화질병의 위험 인자의 역할을 하게 된다. 그 동안 노화를 지연시키고자 하는 많은 노력이 이루어졌으며 그 중에서 가장 재현 가능하고 효모부터 포유류까지 노화 지연 효과를 확인한 방법이 칼로리 제한이다. 하지만 칼로리 제한 방법을 사람에게 적용시키기에는 변인 통제 등의 어려움이 존재하므로 칼로리 제한의 메커니즘 연구를 통하여 그 효과를 모사하는 물질을 발견하고자 많은 연구가 이뤄지고 있다.
노화가 진행됨에 따라 NAD 대사과정의 변화가 일어나는 것이 알려져 있으며 이는 칼로리 제한을 통해 지연될 수 있다. 본 실험에서는 beta-lapachon이 NQO1 효소를 매개로 하여 NADH를 NAD+로 전환시키는 역할을 하며 노화 생쥐에서 일어나는 기억력 및 운동능력 감소를 방지하는 효과를 보임을 확인하였다. beta-lapachon을 섭취하는 경우 대조군 생쥐에 비하여 기초 대사량이 증가되어 있으며 대조군 생쥐 근육의 미토콘드리아가 나이가 듦에 따라 그 구조가 망가지는 것에 비해 이러한 변화를 보이지 않는다. 게다가 beta-lapachon을 섭취하는 경우 칼로리 제한 그룹과 유사하게 에너지 대사 및 면역 반응 관련 유전자 군들이 같은 방향성을 가지고 변화하는 것을 확인하였다. 이러한 결과들을 통해 노화를 방지하는 데 있어서 칼로리 제한 유사 효과를 모사 하는데 NAD 대사 조절이 중요함을 뒷받침할 수 있을 것으로 기대된다.
