NAD+的历史
早在 1906 年,William John Young 和 Arthur Harden 就发现从酿造酵母中提取的液体中有某种物质可以促进糖发酵成酒精。当时,由于这种特性,这种特殊的东西被称为“共发酵”,但我们今天将其称为 NAD+。
Harden 继续探索发酵科学,并与 Hans von Euler-Chelpin 联手进行更深入的研究。1929年,他们因对发酵过程的研究和加深了解而获得诺贝尔奖;这包括 NAD+ 的化学结构和性质。
1930 年,诺贝尔奖获得者 Otto Warburg 发现 NAD+ 在促进体内无数生化反应方面发挥着关键作用。特别是,Warburg 发现 NAD+ 在电子从一个分子转移到另一个分子中很重要。这种转移是体内发生的所有生化反应所需能量的基础。
在 1940 年代和 50 年代,Arthur Kornberg 对 NAD+ 的研究使他发现了 DNA 复制和 RNA 转录的机制。
1958 年,研究人员 Jack Preiss 和 Philip Handler 发现烟酸通过三个生化步骤转化为 NAD+。这三个步骤被称为 Preiss-Handler 途径。
1976 年,Martin Rechsteiner 发现了 NAD+ 除了其已知的电子转移作用之外还有另一个关键功能的证据。
2000 年,Leonard Guarente 发表的研究表明,sirtuin SIR2 的活性取决于 NAD+ 的存在。这种对 NAD+ 的依赖也可能解释了 SIR2 如何将饮食与生理学联系起来,以及卡路里限制增加多个物种寿命的机制。
NAD+ 有什么作用?
NAD+ 对于线粒体很重要,线粒体是我们细胞的发电厂,可以产生细胞所需的能量。它在线粒体中起辅酶的作用,可以产生化学能供我们的身体使用。
糖酵解、柠檬酸循环(TCA/Krebs 循环)和线粒体内的电子传输链等代谢过程都依赖 NAD+ 才能发挥作用。
作为配体,NAD+ 与酶结合并在分子间转移电子。这意味着 NAD+ 在细胞中以两种形式存在:NAD+ 是一种氧化剂,它从其他分子中获取电子以变成其还原形式 NADH。然后 NADH 可以成为还原剂,提供它携带的电子。
由于电子是细胞能量的原子基础,在分子之间转移它们意味着 NAD+ 的工作方式几乎就像给电池充电一样。电池没电是因为它的电子被耗尽来提供能量。电子无法在没有颠簸的情况下恢复到带电状态,在我们的细胞中也是如此。NAD+ 为分子提供再次活跃所需的震动,通过这种方式,NAD+ 能够增加或减少酶活性、基因表达和细胞信号传导。
NAD+是如何产生的?
由于它在体内的重要性,大多数生物体可以通过几种替代方式产生 NAD+。像我们这样的人类有三个主要途径来产生 NAD+:从头途径、Preiss-Handler 途径和补救途径。
在生物化学中,从头开始意味着一个分子直接从另一个分子产生:在 NAD+ 的情况下,烟酸分子是使用必需氨基酸 L-色氨酸 (TRP) 从头开始构建的。从头是产生 NAD+ 的唯一非维生素 B3 途径。
Preiss–Handler 途径是维生素 B3 途径之一,起始于烟酸 (NA) 或烟酰胺 (NAR)。我们食用的食物中存在的 NA 或 NAR 然后通过一系列酶促反应转化为 NAD+。如上图所示,这条路径和从头路径都在它们成为 NaNM 的点处连接,并沿着相同的路径继续成为 NAD+。烟酸可能是烟酸最广为人知的名称,正如 2020 年的一项人体试验所示,烟酸显着增加肌肉组织中的 NAD+。
最后,补救途径将烟酰胺 (NAM)(也称为烟酰胺)转化为 NAD+。该途径以烟酰胺单核苷酸(NMN)为中间体,烟酰胺核苷(NR)也采用相同的补救途径。该途径被称为补救途径,因为该途径不是使用通常的前体分子(例如 TRP 或维生素 B3)来制造 NAD+,而是将通常由 NAD+ 产生的 NAM 再循环(补救)回到 NAD+。
在 NAD+ 途径中,最近的焦点可能是补救途径和 NAD+ 前体分子 NMN 和 NR。现在有许多补充剂公司将 NAD+ 前体作为 NAD+ 助推器进行营销。
NAD+ 帮助修复 DNA 损伤
NAD+ 是一种非常有用的辅酶,被人体中的许多蛋白质利用,尤其是 sirtuins,它可以修复 DNA 损伤并与多个物种的健康长寿有关。通过这种方式,NAD+ 有助于对抗基因组不稳定性,这是我们提出的九大衰老原因之一。
大多数细胞都含有必要的修复系统来修复 DNA 损伤。然而,修复这种损伤会消耗 NAD+,如果 DNA 损伤过度,就会耗尽可用的 NAD+ 池,并影响需要它的其他功能。
参与 DNA 修复的一种重要蛋白质是聚(ADP-核糖)聚合酶 (PARP),它依赖于 NAD+ 的存在才能发挥作用。随着年龄的增长,可用 NAD+ 的水平会下降,DNA 损伤会增加,这反过来又会提高 PARP,然后 PARP 会消耗更多的 NAD+ 来修复它。实际上,随着年龄的增长,我们陷入了不断减少的可用 NAD+ 池中不断增加的 NAD+ 消耗的恶性循环。
在小鼠身上进行的实验表明,用 NAD 前体 NMN 治疗可以减轻和抵抗与年龄相关的 DNA损伤以及暴露于辐射造成的损伤 [1]。当然,这些数据来自动物研究,通常需要注意的是,人类的结果可能不同;正在进行的研究尚未确定这些结果是否会转化。
NAD+ 和 Sirtuins
sirtuins,通常被称为长寿基因,在维持健康的细胞功能方面发挥着关键作用。sirtuins 是参与细胞应激反应、促进细胞损伤修复的酶家族,它们还参与胰岛素的产生和分泌。Sirtuin 激活依赖于 NAD+ 的可用性才能发挥作用,它们在衰老中起着重要作用。
哈佛大学遗传学家 David Sinclair 可能是最著名的 NAD+ 生物学研究人员之一,他认为与年龄相关的 NAD+ 损失以及相应的 sirtuin 活性下降及其保护作用是我们容易患上疾病的主要原因当我们老了,为什么我们年轻时不这样做。David Sinclair 大力支持补充 NAD+ 和其他随着年龄增长保持 NAD+ 水平的方法,以促进健康长寿。
David Sinclair 和他的团队之前在之前的一项研究中证明,NAD+ 前体NMN 可以延长小鼠的寿命[2],并且它还可以逆转随着年龄增长而丧失的线粒体功能[3]。NMN 似乎还通过与线粒体去乙酰化酶 SIRT3 和 SIRT5 的相互作用来解决视网膜变性问题,至少在被设计为缺乏烟酰胺磷酸核糖转移酶 (NAMPT) 的小鼠中是这样,NAMPT是 NAD + 产生中的限速酶 [4] 。
NAD+和胰岛素
小鼠研究还表明,NMN 可以提高胰岛素的产生和活性。NMN 治疗似乎通过恢复 NAD+ 合成、增加 NAD+ 依赖性 SIRT1 的活性以及减少与氧化应激、炎症和昼夜节律紊乱相关的基因表达来改善高脂肪饮食诱导的肝脏胰岛素抵抗 [5]。
其他研究表明,长期摄入 NMN 可减少脂肪(脂肪)组织中与年龄相关的炎症,并改善正常衰老小鼠的全身胰岛素敏感性 [6]。NAD+ 合成在肥胖和老年小鼠中受损,因此这项研究表明脂肪组织 NAD+ 可能是胰岛素抵抗、2 型糖尿病和心血管疾病的关键危险因素的合适目标。
再次需要注意的是,上述研究是在老鼠身上进行的,我们在考虑这些影响是否会转化为人类时必须注意这一点。
NAD+研究的未来
使用各种方法补充 NAD+ 的动物研究结果在衰老和健康长寿的背景下具有巨大潜力,但我们仍处于早期阶段。虽然有无数关于 NR 和 NMN 对衰老影响的动物研究,但尚无太多人类数据支持它们的使用。
几年前在日本使用 NMN 进行了人体试验,但这只是证明长期服用 NMN 似乎可以很好地耐受。目前正在进行更多的研究和人体试验,希望在不久的将来,会有更多的数据可以得出关于它在人类衰老和健康长寿方面的用途的结论。
免责声明
本文只是一个非常简短的总结,并不打算作为详尽的指南,而是基于对研究数据的解释,这在本质上是推测性的。本文不能代替咨询您的医生,了解哪些补充剂可能适合您,哪些可能不适合您。我们不认可补充剂的使用,也不认可任何产品或补充剂供应商,这里的所有讨论都是为了科学利益。
资料来源https://www.lifespan.io/topic/nad/