背景及概述[1]
煙酰胺核苷是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)的前體，并且代表維生素B3的來源。最近的研究已表明，攝取比食品中天然存在的更大量的煙酰胺核苷，可以獲得新的健康益處。例如，煙酰胺核苷已經(jīng)涉及提高組織NAD濃度和誘發(fā)胰島素敏感性以及增強去乙?；福╯irtuin）功能。其增加NAD產(chǎn)生的能力表明，煙酰胺核苷還可以提高線粒體健康狀態(tài)、刺激線粒體功能和誘導(dǎo)產(chǎn)生新的線粒體。在阿爾茨海默氏病模型中采用煙酰胺核苷進(jìn)行的其它研究已表明，該分子對于腦部具有生物可用性，并且可能通過刺激腦部NAD合成來提供神經(jīng)保護(hù)作用（出處同上）。此外，2012年的研究觀察到，食用補充有煙酰胺核苷的高脂肪飲食的小鼠與食用不含煙酰胺核苷的相同高脂肪飲食的小鼠相比，體重增加減少60%。煙酰胺核苷氯化物（3-氨基甲?；?1-[(2R，3R，4S5R)-3，4-二羥基-5-(羥甲基)氧雜環(huán)戊烷-2-基]-吡啶-1-鎓氯化物；還稱為1-(β-D-呋喃核糖基)煙酰胺氯化物）是煙酰胺核苷的已知鹽形式，盡管存在煙酰胺核苷及其氯化物鹽的有用屬性（例如在藥物或營養(yǎng)增補劑方面），但通常需要改進(jìn)。
應(yīng)用[2-3]
阿霉素作為蒽環(huán)類抗生素，是治療各種類型實體腫瘤中最有效和廣泛使用的化療藥物之一，不幸的是，幾十年來，其在治療癌癥時引起的心臟毒性限制了該藥物的臨床使用。阿霉素引起心臟毒性的機(jī)制非常復(fù)雜，研究表明，氧化應(yīng)激、心肌細(xì)胞死亡(凋亡和程序性死亡)以及自噬功能失調(diào)等可能是阿霉素誘導(dǎo)心臟毒性損傷的主要機(jī)制。目前，臨床上對阿霉素引起心臟毒性的防治手段極其有限，因此對其進(jìn)一步研究極其有必要。煙酰胺核苷作為NAD+的前體，廣泛存在于日常的食物中。在機(jī)體內(nèi)NAD+發(fā)揮重要的作用，其中特別需要指出的是，NAD+是Sirt1激活所需要的、并且能調(diào)控細(xì)胞內(nèi)的氧化還原信號，因此能夠在心肌細(xì)胞中抵抗氧化應(yīng)激反應(yīng)、從而保護(hù)心肌免受損傷。所以，煙酰胺核苷有可能會保護(hù)心臟減輕阿霉素引起的損傷。煙酰胺核苷通過改善自噬流減輕阿霉素心臟毒性損傷。阿霉素能夠引起心臟毒性和降低心臟功能；煙酰胺核苷能減輕阿霉素引起的心臟毒性和改善心臟功能，并且其保護(hù)作用呈劑量效應(yīng)關(guān)系；阿霉素能夠阻斷自噬流，從而誘導(dǎo)活性氧的產(chǎn)生，引起心肌損傷和心功能受損；煙酰胺核苷在阿霉素心肌毒性中能改善自噬流，而阻斷自噬流能消除煙酰胺核苷對阿霉素引起心肌損傷的保護(hù)作用；阿霉素心肌損傷中，抑制Sirt1活性能夠消除煙酰胺核苷對自噬流和心肌損傷的保護(hù)作用。研究結(jié)論：煙酰胺核苷保護(hù)心肌細(xì)胞減輕阿霉素誘導(dǎo)的心肌活性氧產(chǎn)生和心肌損傷作用，這些作用與Sirt1信號激活和維護(hù)自噬流通暢有關(guān)。因此，煙酰胺核苷可能是防治阿霉素心臟毒性損傷的藥物。
此外，近期，在一項對老年人進(jìn)行的小型試驗表明，每天補充一種天然存在于食物中的營養(yǎng)素可能會改善動脈的健康和血壓?？屏_拉多博爾德大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，該補充劑稱為煙酰胺核苷模擬了熱量限制的一些影響，激活了幾種相同的生物途徑。這項新的研究發(fā)現(xiàn)，服用煙酰胺核苷能顯著改善輕度高血壓患者的血壓。如果結(jié)果在更大的臨床試驗中得到證實，研究人員認(rèn)為它們可能對生物醫(yī)學(xué)有重要的影響，例如增加血壓的治療選擇。煙酰胺核糖核苷是某些食物中存在的微量營養(yǎng)素，如牛的奶和在膳食補充劑形式中的較高濃度。研究表明，營養(yǎng)素含有作為維生素B-3的獨特特性，比如提高胰島素敏感性；提高鍛煉的效果；保護(hù)大腦；并能抵抗高脂飲食的有害作用。研究人員從博爾德地區(qū)招募了24名健康的男性和女性，其年齡在55～79歲之間，將其分為2組。其中一個組每天服用500mg煙酰胺核苷氯化物，服用時長為6周，然后再采用安慰劑治療6周。另一組遵循相反的模式：首先服用安慰劑6周，然后再服用500mg劑量的煙酰胺腺嘌呤核苷，持續(xù)6周。研究小組分析了受試者在每個治療期結(jié)束時給予的血液樣本，并在這些時間接受了其他“生理測量”。研究結(jié)果顯示均無嚴(yán)重的不良反應(yīng)。結(jié)果表明，每天服用1000mg煙酰胺核苷可使煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)水平提高60%。
制備[1]
步驟1：制備端基異構(gòu)純的煙酰胺核苷三乙酸酯三氟甲磺酸鹽。
向20L反應(yīng)器添加576g(4.71mol)的煙酰胺(Aldrich或其它商業(yè)來源)和7.5LCH3CN。向攪拌的懸浮液中加入1.57L(8.64mol)三氟甲磺酸三甲基甲硅烷基酯(TMSOTf)(Oakwood或其它商業(yè)來源)，一次性全部加入。攪拌混合物直至所有煙酰胺都溶解，然后加入溶于1.25LCH3CN中的500g(1.57mmol)α/β-D-呋喃核糖1，2，3，5-四乙酸酯的溶液，一次性全部加入。將殘留在加料管中的核糖酯溶于250mL的CH3CN，并將該溶液加入反應(yīng)混合物中。在室溫攪拌反應(yīng)混合物30分鐘，期間形成白色沉淀(包含煙酰胺三氟甲烷-硫酸鹽)。在30分鐘的反應(yīng)時間之后，通過添加50mL的1.2MNaHCO3(水溶液)引發(fā)過量TMSOTf的水解，允許產(chǎn)生的氣體被排出，然后沉降。分批加入額外425g(5.06mol)的NaHCO3(s)以控制氣體產(chǎn)生。在添加了所有的NaHCO3后，將懸浮液攪拌15分鐘。此時，反應(yīng)pH為3。將固體過濾，并用CH3CN(3x500mL)清洗濾餅。將合并的濾液和洗液在真空下濃縮以除去8.5L的溶劑。為了方便，可以中止?jié)饪s，并可將殘留溶液在-20℃儲存長達(dá)18h。將殘留的溶液轉(zhuǎn)移回20L反應(yīng)器，使用250mL甲醇將最后痕量的反應(yīng)濃縮物清洗到反應(yīng)器中。用5L的CH2Cl2稀釋該溶液，獲得白色沉淀，其主要由三氟甲磺酸鈉(NaOTf)和煙酰胺三氟甲烷硫酸鹽組成。過濾該混合物，然后用2L的CH2Cl2清洗濾餅。將合并的濾液和洗液在真空下濃縮直至成為粘稠油狀物。(為了方便，可以中止?jié)饪s，并可將殘留溶液在-20℃儲存長達(dá)18h)。在CH2Cl2蒸餾的速度慢至痕量后，將剩余的油狀物吸收在1L甲醇中，然后將溶液在真空濃縮以除去任何殘留的CH2Cl2。
步驟2：通過將煙酰胺核苷三氟甲烷磺酸鹽和乙酸鹽離子交換為氯離子而制備煙酰胺核苷氯化物。
使用7.5L甲醇將殘留物轉(zhuǎn)移回20L反應(yīng)器。對反應(yīng)器施加冰浴將內(nèi)部溫度調(diào)整為3℃。另一方面，將3.75L(3.75mol)的溶于甲醇中的1MNaOCH3冷卻至3℃，然后將該溶液經(jīng)10分鐘加入反應(yīng)器。在添加期間，將內(nèi)部溫度保持為低于5℃。在完成添加后，將反應(yīng)混合物攪拌30分鐘，然后緩慢添加1.25L(3.75mol)的3MHCl，將內(nèi)部溫度保持為低于5℃。在添加HCl結(jié)束時，pH＝3。在真空下除去溶劑。(為了方便，可將部分濃縮的溶液在4℃儲存長達(dá)48h)。在完成濃縮后，可將殘留物在-20℃儲存長達(dá)18h。為了除去殘留的甲醇，將蒸發(fā)殘留物溶于水中并在真空下濃縮(3x1L)。將殘留物吸收在5L水中，并用2MNaOH(水溶液)將pH調(diào)為4。向溶液中加入氯化納(NaCl)，并將混合物在室溫下攪拌直到NaCl飽和，剩下約5g的未溶解的NaCl。用四氫呋喃(THF，3x5L)萃取該飽和溶液。通過1HNMR監(jiān)控水層以確認(rèn)在萃取完成后已除去了乙酸。用2MNaOH(水溶液)將水相調(diào)節(jié)至pH＝6-7，然后用THF(4x5L)萃取。通過1HNMR監(jiān)控水層以確認(rèn)相對于煙酰胺核苷，殘留煙酰胺為<5mol％。還使用19FNMR確認(rèn)在水層中不存在三氟甲磺酸鹽。然后在真空下濃縮水層以除去2.5L水。用5L乙醇將殘留懸浮液稀釋，過濾，用2.5L乙醇清洗鹽沉淀。在真空下將合并的濾液和洗液濃縮為粘稠油狀物。將其與1.5L甲醇一起攪拌，過濾沉淀，并將溶液在真空下濃縮。另外用1.5L甲醇與殘留物一起攪拌，過濾沉淀并將溶液在真空下濃縮。將殘留物與第三份1.5L的甲醇一起攪拌，過濾沉淀，并將溶液在真空下濃縮，獲得385g橙紅色油狀物。通過1HNMR確認(rèn)殘留的甲醇量為34g，粗產(chǎn)物收率為351g(77％)。THF萃取物用于除去大多數(shù)過量的煙酰胺。由于三氟甲磺酸鈉可溶于THF，萃取也從溶液中除去了三氟甲磺酸鈉，同時將煙酰胺核苷與其抗衡離子氯離子留在水層中。與此前合成煙酰胺核苷氯化物相反，這允許制備端基異構(gòu)純的煙酰胺核苷氯化物。煙酰胺核苷最近的合成已獲得端基異構(gòu)體純的材料，其為溴化物鹽、三氟甲磺酸鹽或三氟乙酸鹽，它們相對于氯化物鹽，對于人類消耗來說不那么理想。
主要參考資料
[1] CN201680014613.8煙酰胺核苷的結(jié)晶形式
[2] 煙酰胺核苷通過改善自噬流減輕阿霉素心臟毒性損傷試驗
[3] 補充煙酰胺核苷可能會改善動脈的健康和血壓
[4] CN201580040316.6結(jié)晶的β?D?煙酰胺核苷的制備和用途