烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在鱼藤酮诱导的多巴胺神经元损伤中的作用和机制研究

葛维; 刘浩银; 董训虎; 叶文奇; 王晓刚; 叶枫; 赵远鹏; 赛燕

doi:10.16016/j.2097-0927.202505062

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在鱼藤酮诱导的多巴胺神经元损伤中的作用和机制研究

神经科学 | 更新时间：2025-09-28

- 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在鱼藤酮诱导的多巴胺神经元损伤中的作用和机制研究
- Role and mechanism of nicotinamide adenine dinucleotide in rotenone-induced damage in dopaminergic neurons
- 陆军军医大学学报 2025年47卷第18期页码：2163-2173
- 作者机构：
  
  陆军军医大学（第三军医大学）军事预防医学系防化医学教研室，重庆
- 作者简介：
  
  赛燕，E-mail： sai2000cn@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金面上项目(81973090);Corresponding author： SAI Yan, E-mail： sai2000cn@163.com
- DOI：10.16016/j.2097-0927.202505062
  中图分类号： R742.5;R977.6;R996.2
- 收稿日期：2025-05-26，
  
  修回日期：2025-08-28，
  
  录用日期：2025-09-02，
  
  纸质出版日期：2025-09-30
- 稿件说明：
移动端阅览
葛维，刘浩银，董训虎，等.烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在鱼藤酮诱导的多巴胺神经元损伤中的作用和机制研究［J］.陆军军医大学学报，2025，47（18）：2163-2173.DOI：10.16016/j.2097-0927.202505062.

GE WEI，LIU HAOYING，DONG XUNHU，et al.Role and mechanism of nicotinamide adenine dinucleotide in rotenone-induced damage in dopaminergic neurons［J］.J Army Med Univ，2025，47（18）：2163-2173.DOI：10.16016/j.2097-0927.202505062.
葛维，刘浩银，董训虎，等.烟酰胺腺嘌呤二核苷酸在鱼藤酮诱导的多巴胺神经元损伤中的作用和机制研究［J］.陆军军医大学学报，2025，47（18）：2163-2173.DOI：10.16016/j.2097-0927.202505062. DOI：

GE WEI，LIU HAOYING，DONG XUNHU，et al.Role and mechanism of nicotinamide adenine dinucleotide in rotenone-induced damage in dopaminergic neurons［J］.J Army Med Univ，2025，47（18）：2163-2173.DOI：10.16016/j.2097-0927.202505062. DOI：

摘要

目的

探讨鱼藤酮暴露对大鼠中脑纹状体多巴胺神经元烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD

）代谢稳态的作用，以及外源性NAD

干预对鱼藤酮诱导的多巴胺神经元细胞损伤的影响。

方法

将8周龄雄性SD大鼠（200~250 g）按随机数字表法分为（

=10）：对照组、鱼藤酮暴露组、NAD

干预组、NAD

组。用鱼藤酮暴露组建立染毒模型，NAD

干预组在染毒同时给予NAD

（250 mg/kg），NAD

组仅给予NAD

，对照组不干预。造模后通过旷场实验评估行为学变化，处死后收集血清及中脑纹状体组织。HE染色观察纹状体多巴胺神经元形态；NAD

/NADH试剂盒检测组织中NAD

水平；Western blot检测酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase，TH）、烟酰胺磷酸核糖转移酶（nicotinamide phosphoribosyltransferase，NAMPT）、烟酰胺单核苷酸腺苷酸转移酶（nico

tinamide mononucleotide adenylyltransferase，NMNAT）、溶质载体家族25成员A51（solute carrier family 25 member 51，SLC25A51）的含量；ELISA检测纹状体组织中多巴胺的含量；免疫组织化学染色观察各组纹状体组织中TH蛋白的分布和含量。

结果

鱼藤酮暴露影响大鼠的生命体征和运动能力，纹状体组织神经元细胞排列紊乱、萎缩变形；多巴胺合成限速酶TH蛋白的含量显著下降约29%（

0.01），多巴胺含量下降约42%；NAD

含量降低约50%（

0.01），NADH/NAD

比值提升（

0.01）；NAD

合成相关酶NAMPT显著下降约26%（

0.05）；NMNAT1-3及NAD

线粒体转运蛋白SLC25A51的含量分别下降约21%、38%、43%、21%（

0.01）。外源性NAD

干预后，显著改善鱼藤酮暴露大鼠的运动功能和中脑纹状体组织多巴胺神经元形态；纹状体组织中TH蛋白显著恢复约12.8%（

0.05）、多巴胺水平恢复约20.9%（

0.05）。

结论

鱼藤酮通过抑制大鼠中脑纹状体组织中NAD

合成、转运通路，破坏多巴胺神经元组织的NAD

稳态，而外源性NAD

干预可有效改善鱼藤酮暴露诱导的多巴胺神经元损伤。

Abstract

Objective

To explore the effect of rotenone exposure on the metabolic homeostasis of nicotinamide adenine dinucleotide (NAD

) in dopaminergic neurons of the rat mid-brain striatum

and investigate the effect of exogenous NAD

intervention on the cellular damage response of dopaminergic neurons induced by rotenone.

Methods

Male SD rats (8 weeks old

200~250 g) were divided into a control group using a table of random numbers

a rotenone exposure group

an NAD

-intervention group

and an NAD

group. An intoxication model was established in the rotenone exposure group. NAD

(250 mg/kg) was administered simultaneously with rotenone exposure in the NAD

-intervention group. The NAD

group was only given NAD

while the control group received no intervention. After modeling

open field test was performed to evaluate behavioral changes. After scarification

serum samples and mid-brain striatal tissues were collected. HE staining was used to observe the morphology of dop

aminergic neurons in the striatum. The NAD

content in the tissues was detected with NAD

/NADH kit. Western blotting was employed to determine the contents of tyrosine hydroxylase (TH)

nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT)

nicotinamide mononucleotide adenylyltransferase (NMNAT)

and solute carrier family 25 member A51 (SLC25A51). ELISA was utilized to measure the content of dopamine in the striatal tissues. Immunohistochemical staining was applied to observe the distribution and contents of TH proteins in the striatal tissues of each group.

Results

Rotenone exposure significantly affected the vital signs and motor abilities of rats

induced disorderly-arranged

atrophy and deformed neurons in the striatal tissue

decreased the content of TH

rate-limiting enzyme for dopamine synthesis

by approximately 29% (

0.01)

the content of dopamine by about 42%

and that of NAD

by almost 50% (

0.01)

while increased the NADH/NAD

ratio (

0.01). After exposure

the content of NAMPT

an enzyme related to NAD

synthesis

was decreased by 26% (

0.05)

the contents of NMNAT1-3 and SLC25A51

mitochondrial transporters of NAD

by approximately 21%

38%

43%

and 21%

respectively (

0.01). Exogenous NAD

intervention improved the motor function of exposure rats and the morphology of dopaminergic neurons in the mid-brain striatal tissue

and restored the content of TH in the striatal tissue significantly by 12.8% (

0.05)

and the content of dopamine by 20.9% (

0.05).

Conclusion

Rotenone disrupts the NAD

homeostasis in dopaminergic neurons by inhibiting the NAD

synthesis and transport pathways in the mid-brain striatal tissues

while exogenous NAD

intervention can effectively alleviate the dopaminergic ne

uron damage induced by rotenone exposure.

关键词

Keywords

references

BISBAL M ， SANCHEZ M . Neurotoxicity of the pesticide rotenone on neuronal polarization： a mechanistic approach ［J］. Neural Regen Res ， 2019 ， 14 （ 5 ）： 762 - 766 . DOI： 10.4103/1673-5374.249847 http://dx.doi.org/10.4103/1673-5374.249847 .

DELAMARRE A ， MEISSNER W G . Epidemiology， environmental risk factors and genetics of Parkinson’s disease ［J］. Presse Med ， 2017 ， 46 （ 2 Pt 1 ）： 175 - 181 . DOI： 10.1016/j.lpm. 2017.01.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.lpm.2017.01.001 .

IBARRA-GUTIÉRREZ M T ， SERRANO-GARCÍA N ， OROZCO-IBARRA M . Rotenone-induced model of Parkinson’s disease： beyond mitochondrial complex I inhibition ［J］. Mol Neurobiol ， 2023 ， 60 （ 4 ）： 1929 - 1948 . DOI： 10.1007/s12035-022-03193-8 http://dx.doi.org/10.1007/s12035-022-03193-8 .

COVARRUBIAS A J ， PERRONE R ， GROZIO A ， et al . NAD + metabolism and its roles in cellular processes during ageing ［J］. Nat Rev Mol Cell Biol ， 2020 ， 22 （ 2 ）： 119 - 141 . DOI： 10.1038/s41580-020-00313-x http://dx.doi.org/10.1038/s41580-020-00313-x .

GIRARDI E ， AGRIMI G ， GOLDMANN U ， et al . Epistasis-driven identification of SLC25A51 as a regulator of human mitochondrial NAD import ［J］. Nat Commun ， 2020 ， 11 ： 6145 . DOI： 10.1038/s41467-020-19871-x http://dx.doi.org/10.1038/s41467-020-19871-x .

LAUTRUP S ， SINCLAIR D A ， MATTSON M P ， et al . NAD + in brain aging and neurodegenerative disorders ［J］. Cell Metab ， 2019 ， 30 （ 4 ）： 630 - 655 . DOI： 10.1016/j.cmet. 2019.09.001 http://dx.doi.org/10.1016/j.cmet.2019.09.001 .

MARTINO E ， BALESTRIERI A ， ANASTASIO C ， et al . SIRT3 modulates endothelial mitochondrial redox state during insulin resistance ［J］. Antioxidants （Basel）， 2022 ， 11 （ 8 ）： 1611 . DOI： 10.3390/antiox11081611 http://dx.doi.org/10.3390/antiox11081611 .

SHEN P ， DENG X ， CHEN Z ， et al . SIRT1： a potential therapeutic target in autoimmune diseases ［J］. Front Immunol ， 2021 ， 12 ： 779177 . DOI： 10.3389/fimmu. 2021. 779177 http://dx.doi.org/10.3389/fimmu.2021.779177 .

WANG X ， HE H J ， XIONG X ， et al . NAD + in Alzheimer’s disease： molecular mechanisms and systematic therapeutic evidence obtained in vivo ［J］. Front Cell Dev Biol ， 2021 ， 9 ： 668491 . DOI： 10.3389/fcell.2021.668491 http://dx.doi.org/10.3389/fcell.2021.668491 .

TURCONI G ， ALAM F ， SENGUPTA T ， et al . Nicotinamide riboside first alleviates symptoms but later downregulates dopamine metabolism in proteasome inhibition mouse model of Parkinson’s disease ［J］. Heliyon ， 2024 ， 10 （ 14 ）： e34355 . DOI： 10.1016/j.heliyon.2024.e34355 http://dx.doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e34355 .

ZHENG Q ， LIU H H ， GAO Y F ， et al . Ameliorating mitochondrial dysfunction for the therapy of Parkinson’s disease ［J］. Small ， 2024 ， 20 （ 29 ）： 2311571 . DOI： 10.1002/smll.202311571 http://dx.doi.org/10.1002/smll.202311571 .

ZHOU R B ， YAZDI A S ， MENU P ， et al . A role for mitochondria in NLRP3 inflammasome activation ［J］. Nature ， 2011 ， 469 （ 7329 ）： 221 - 225 . DOI： 10.1038/nature09663 http://dx.doi.org/10.1038/nature09663 .

PENG K G ， HU J ， XIAO J S ， et al . Mitochondrial ATP-sensitive potassium channel regulates mitochondrial dynamics to participate in neurodegeneration of Parkinson’s disease ［J］. Biochim Biophys Acta BBA Mol Basis Dis ， 2018 ， 1864 （ 4 ）： 1086 - 1103 . DOI： 10.1016/j.bbadis. 2018.01.013 http://dx.doi.org/10.1016/j.bbadis.2018.01.013 .

XIAO J S ， ZHANG Q F ， SHAN Y H ， et al . The mitochondrial-derived peptide （MOTS-c） interacted with Nrf2 to defend the antioxidant system to protect dopaminergic neurons against rotenone exposure ［J］. Mol Neurobiol ， 2023 ， 60 （ 10 ）： 5915 - 5930 . DOI： 10.1007/s12035-023-03443-3 http://dx.doi.org/10.1007/s12035-023-03443-3 .

ZHAO Y ， ZHANG J W ， ZHENG Y L ， et al . NAD + improves cognitive function and reduces neuroinflammation by ameliorating mitochondrial damage and decreasing ROS production in chronic cerebral hypoperfusion models through Sirt1/PGC-1α pathway ［J］. J Neuroinflam ， 2021 ， 18 （ 1 ）： 207 . DOI： 10.1186/s12974-021-02250-8 http://dx.doi.org/10.1186/s12974-021-02250-8 .

RADAD K ， AL-SHRAIM M ， AL-EMAM A ， et al . Rotenone： from modelling to implication in Parkinson’s disease ［J］. Folia Neuropathol ， 2019 ， 57 （ 4 ）： 317 - 326 . DOI： 10.5114/fn.2019.89857 http://dx.doi.org/10.5114/fn.2019.89857 .

ZHAI S Y ， SHEN W X ， GRAVES S M ， et al . Dopaminergic modulation of striatal function and Parkinson’s disease ［J］. J Neural Transm ， 2019 ， 126 （ 4 ）： 411 - 422 . DOI： 10.1007/s00702-019-01997-y http://dx.doi.org/10.1007/s00702-019-01997-y .

ZHANG Y ， WANG Y M ， LU S ， et al . Nicotinamide Phosphoribosyltransferase-elevated NAD + biosynthesis prevents muscle disuse atrophy by reversing mitochondrial dysfunction ［J］. J Cachexia Sarcopenia Muscle ， 2023 ， 14 （ 2 ）： 1003 - 1018 . DOI： 10.1002/jcsm.13182 http://dx.doi.org/10.1002/jcsm.13182 .

VÁZQUEZ-ROSA E ， SHIN M K ， CHAUBEY K ， et al . Pharmacological restoration of NAD + /NADH prevents chronic neurodegeneration and neuropsychiatric impairment after whole-brain radiotherapy ［J］. Free Radic Biol Med ， 2023 ， 208 ： S166 . DOI： 10.1016/j.freeradbiomed. 2023. 10.378 http://dx.doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2023.10.378 .

WU J ， JIN Z ， ZHENG H ， et al . Sources and implications of NADH/NAD（+） redox imbalance in diabetes and its complications ［J］. Diabetes Metab Syndr Obes ， 2016 ， 9 ： 145 - 153 . DOI： 10.2147/dmso.s106087 http://dx.doi.org/10.2147/dmso.s106087 .

XIE N ， ZHANG L ， GAO W ， et al . NAD + metabolism： pathophysiologic mechanisms and therapeutic potential ［J］. Signal Transduct Target Ther ， 2020 ， 5 （ 1 ）： 227 . DOI： 10.1038/s41392-020-00311-7 http://dx.doi.org/10.1038/s41392-020-00311-7 .

NIKIFOROV A ， DÖLLE C ， NIERE M ， et al . Pathways and subcellular compartmentation of NAD biosynthesis in human cells： from entry of extracellular precursors to mitochondrial NAD generation ［J］. J Biol Chem ， 2011 ， 286 （ 24 ）： 21767 - 21778 . DOI： 10.1074/jbc.M110.213298 http://dx.doi.org/10.1074/jbc.M110.213298 .

CAMBRONNE X A ， KRAUS W L . Location， location， location： compartmentalization of NAD + synthesis and functions in mammalian cells ［J］. Trends Biochem Sci ， 2020 ， 45 （ 10 ）： 858 - 873 . DOI： 10.1016/j.tibs.2020.05.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.tibs.2020.05.010 .

CHU X ， RAJU R P . Regulation of NAD + metabolism in aging and disease ［J］. Metabolism ， 2022 ， 126 ： 154923 . DOI： 10.1016/j.metabol.2021.154923 http://dx.doi.org/10.1016/j.metabol.2021.154923 .

高一灵，于卫华，彭洁，等 . NAD + 在硫芥导致中毒损伤中的作用及研究进展［J］. 空军军医大学学报， 2023 ， 44 （ 3 ）： 269 - 274 . DOI： 10.13276/j.issn.2097-1656.2023.03.015 http://dx.doi.org/10.13276/j.issn.2097-1656.2023.03.015 .

GAO Y L ， YU W H ， PENG J ， et al . Research progress of the role of NAD + in sulfur mustard poisoning ［J］. J Air Force Med Univ ， 2023 ， 44 （ 3 ）： 269 - 274 . DOI： 10.13276/j.issn.2097-1656.2023.03.015 http://dx.doi.org/10.13276/j.issn.2097-1656.2023.03.015 .

WEIR H J ， LANE J D ， BALTHASAR N . SIRT3： a central regulator of mitochondrial adaptation in health and disease ［J］. Genes Cancer ， 2013 ， 4 （ 3/4 ）： 118 - 124 . DOI： 10.1177/1947601913476949 http://dx.doi.org/10.1177/1947601913476949 .

PILLAI V B ， GUPTA M P . Is nuclear sirtuin SIRT6 a master regulator of immune function？［J］. Am J Physiol Endocrinol Metab ， 2021 ， 320 （ 3 ）： E399 - E414 . DOI： 10.1152/ajpendo.00483.2020 http://dx.doi.org/10.1152/ajpendo.00483.2020 .

MURATA M M ， KONG X D ， MONCADA E ， et al . NAD+ consumption by PARP1 in response to DNA damage triggers metabolic shift critical for damaged cell survival ［J］. Mol Biol Cell ， 2019 ， 30 （ 20 ）： 2584 - 2597 . DOI： 10.1091/mbc.E18-10-0650 http://dx.doi.org/10.1091/mbc.E18-10-0650 .

XIONG X ， HOU J L ， ZHENG Y ， et al . NAD+-boosting agent nicotinamide mononucleotide potently improves mitochondria stress response in Alzheimer’s disease via ATF4-dependent mitochondrial UPR ［J］. Cell Death Dis ， 2024 ， 15 ： 744 . DOI： 10.1038/s41419-024-07062-1 http://dx.doi.org/10.1038/s41419-024-07062-1 .

ISKE J ， EL FATIMY R ， NIAN Y Q ， et al . NAD + prevents septic shock-induced death by non-canonical inflammasome blockade and IL-10 cytokine production in macrophages ［J］. eLife ， 2024 ， 12 ： RP88686 . DOI： 10.7554/eLife.88686 http://dx.doi.org/10.7554/eLife.88686 .

ZHAN R ， MENG X ， TIAN D P ， et al . NAD + rescues aging-induced blood-brain barrier damage via the CX43-PARP1 axis ［J］. Neuron ， 2023 ， 111 （ 22 ）： 3634 - 3649.e7 . DOI： 10.1016/j.neuron.2023.08.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2023.08.010 .

MLEJNEK P ， DOLEZEL P ， KRIEGOVA E ， et al . N-acetylcysteine can induce massive oxidative stress， resulting in cell death with apoptotic features in human leukemia cells ［J］. Int J Mol Sci ， 2021 ， 22 （ 23 ）： 12635 . DOI： 10.3390/ijms222312635 http://dx.doi.org/10.3390/ijms222312635 .

M SOMAYAJULU ， S MCCARTHY ， M HUNG ， et al . Role of mitochondria in neuronal cell death induced by oxidative stress； neuroprotection by Coenzyme Q10 ［J］. Neurobiol Dis ， 2005 ， 18 （ 3 ）： 618 - 627 . DOI： 10.1016/j.nbd.2004.10.021 http://dx.doi.org/10.1016/j.nbd.2004.10.021 .

REHMAN I U ， KHAN A ， AHMAD R ， et al . Neuroprotective effects of nicotinamide against MPTP-induced Parkinson’s disease in mice： impact on oxidative stress， neuroinflammation， Nrf2/HO-1 and TLR4 signaling pathways ［J］. Biomedicines ， 2022 ， 10 （ 11 ）： 2929 . DOI： 10.3390/biomedicines10112929 http://dx.doi.org/10.3390/biomedicines10112929 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

PARP-1在鱼藤酮诱导PC12细胞线粒体DNA损伤中的作用

鱼藤酮对大鼠纹状体谷氨酸转运体及谷氨酰胺合成酶的影响

Humanin对鱼藤酮诱导的多巴胺神经元毒性的保护作用研究