NAD即為煙胺腺嘌呤二核酸（Nicotinamide Adenine Dinucleotide）是生物體不可或缺的輔酶。它體內(nèi)煙酰胺脫氫酶類的輔酶，連接三羧酸循環(huán)和呼吸鏈，其功能是將代謝過(guò)程中脫下來(lái)的氫傳遞給黃素蛋白。
煙酰胺腺嘌呤二核苷酸是人體含量最豐富的分子之一，存在氧化（NAD+）和還原（NADH）兩種形式，以NAD+為主。NAD+的還原形式NADH是生成ATP的主要高能電子載體，脫氫酶或氧化還原酶催化NAD+還原為NADH，在線粒體中被電子傳遞鏈利用，參與氧化磷酸化生產(chǎn)ATP。NAD+也可以被磷酸化形成NADP+，其還原形式NADPH用于防止氧化應(yīng)激和需要還原能力的合成代謝。NAD+是激活乙酰化酶不可缺少的物質(zhì)，會(huì)隨著年齡增長(zhǎng)減少。乙酰化酶能限制人體攝入熱量，有益健康。它在維持全身健康和平衡方面至關(guān)重要，參與了新陳代謝、氧化還原、脫氧核糖核酸的維持和修復(fù)、基因穩(wěn)定性、表觀遺傳調(diào)控等一系列生理過(guò)程。
2022年8月，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研發(fā)出世界首臺(tái)便攜式檢測(cè)儀，可快速便捷檢測(cè)出人體“衰老指標(biāo)”NAD+的含量。2021年12月，中國(guó)科學(xué)家研制出非天然輔酶的合成酶。
理化性質(zhì)
NAD存在氧化（NAD+）和還原（NADH）兩種形式，以NAD+為主。在氧化還原反應(yīng)中，還原形式NADH通過(guò)煙酰胺吡啶環(huán)傳遞氫， 并向線粒體電子傳遞鏈提供兩個(gè)電子從而轉(zhuǎn)化為氧化形式 NAD+。反之，NAD+則通過(guò)接受氫和電子轉(zhuǎn)化為 NADH。
歷史沿革
1906年，Arthur Harden和William John Young發(fā)現(xiàn)了NAD，在他們發(fā)現(xiàn) NAD 的幾年前，Louis Pasteur已經(jīng)證明酵母細(xì)胞負(fù)責(zé)發(fā)酵，即酵母細(xì)胞消耗糖并將其轉(zhuǎn)化為酒精和其他產(chǎn)品的過(guò)程，酵母中的發(fā)酵也與動(dòng)物和人類中發(fā)生的產(chǎn)生能量的代謝過(guò)程之一相同。?
1929年，Hans Von Euler-Chelpin與Arthur Harden因?qū)Πl(fā)酵的研究而獲得諾貝爾獎(jiǎng)，在此過(guò)程中，他們經(jīng)過(guò)對(duì)酵母提取物進(jìn)行長(zhǎng)期和高難度的純化，熱穩(wěn)定因子被認(rèn)定為核苷酸糖磷酸鹽，即NAD+。后來(lái)在1936年，德國(guó)科學(xué)家Otto Heinrich Voorburg展示了NAD在發(fā)酵反應(yīng)中的作用，Warburg的工作表明，在發(fā)酵過(guò)程中，NAD+的煙酰胺部分接受氫化物，變成 NADH，并使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。
1938年，Conrad Elvehjem 發(fā)現(xiàn)了“抗黑舌因子”，這是NAD的第一個(gè)維生素前體。1948年，Arthur Kornberg發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)NAD生物合成酶。1958年，Jack Preiss和Philip Handler發(fā)現(xiàn)了煙酸轉(zhuǎn)化NAD的途徑。1963年，Mandel及其同事描述了NAD被分解為其組成部分的第一個(gè)化學(xué)反應(yīng)。2000年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)Sirtuin酶可將NAD分子分解為其組成部分。2004年，Charles Brenner及其同事發(fā)現(xiàn)了煙酰胺核苷轉(zhuǎn)化為NAD的途徑。
生物合成
生物合成是在活生物體或細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生復(fù)雜分子。NAD 可以從多種不同的膳食來(lái)源合成，這些來(lái)源天然含有色氨酸 （Trp）、煙酸（NA）、煙酰胺（NAM）、煙酰胺核苷（NR）或NAD本身。這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)穿過(guò)腸壁運(yùn)輸，分散到各種細(xì)胞和組織。這些膳食來(lái)源和前體（例如 NR）可以作為補(bǔ)充劑食用，以進(jìn)一步合成 NAD。
主要功能
煙酰胺腺嘌呤雙核苷酸（NAD）是在動(dòng)植物體內(nèi)廣泛分布的重要代謝物，主要有兩大功能：
一是作為氧化還原載體參與體內(nèi)能量代謝和其他代謝過(guò)程；二是作為一系列NAD消耗酶的底物，通過(guò)這些酶調(diào)控多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程。機(jī)體必須通過(guò)NAD代謝這個(gè)非常動(dòng)態(tài)的過(guò)程維持足夠并恒定的NAD水平，以發(fā)揮正常功能。
相關(guān)研究
2020年6月22日，美國(guó)西北大學(xué)Navdeep S. Chandel研究組在《細(xì)胞—代謝》在線發(fā)表了這一成果，研究利用腦線粒體復(fù)合體I功能障礙的小鼠模型發(fā)現(xiàn)，NAD+再生可挽救壽命，但不能挽救脊髓小腦性共濟(jì)失調(diào)。
2022年4月27日，上海交通大學(xué)附屬上海市第一人民醫(yī)院臨床研究院周永研究員、暨南大學(xué)鞠振宇研究員，以及湯臣倍健營(yíng)養(yǎng)健康研究院執(zhí)行院長(zhǎng)張旭光教授公布了首個(gè)大規(guī)模中國(guó)人群的NAD+研究成果，研究表明：女性血液中的NAD+水平與貧血為負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)研究成果發(fā)表在權(quán)威期刊《Journal of Cellular and Molecular Medicine》4月刊上。
2022年5月，清華大學(xué)藥學(xué)院王戈林和唐葉峰團(tuán)隊(duì)在《cell research》（Cell Research）和《歐洲藥物化學(xué)雜志》（European Journal of Medicinal Chemistry）雜志上相繼發(fā)表了關(guān)于NAD的最新研究成果。該研究瞄準(zhǔn)NAD代謝調(diào)控和神經(jīng)退行等衰老相關(guān)疾病的熱點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)了更便宜高效的NAD合成激活劑：NATs，為開發(fā)治療神經(jīng)退行性疾病的創(chuàng)新藥物奠定了基礎(chǔ)。
臨床應(yīng)用
眼科疾病
NAD+的表達(dá)與眼科疾病發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，如角膜疾病、青光眼、先天性黑矇、年齡相關(guān)性黃斑變性、糖尿病視網(wǎng)膜病變等。NAD+含量在多個(gè)組織中隨年齡增長(zhǎng)而下降，這可能導(dǎo)致線粒體功能障礙和細(xì)胞核脫氧核糖核酸損傷。眼科領(lǐng)域年齡相關(guān)性疾病（老年性黃斑變性、年齡相關(guān)性白內(nèi)障等）的發(fā)生發(fā)展可能與NAD+相關(guān)。在眼科治療臨床應(yīng)用上，補(bǔ)充NAD+可以部分改善角膜去神經(jīng)誘導(dǎo)的上皮脫離和細(xì)胞凋亡，提高角膜NAD+含量是未來(lái)防治角膜疾病新的研究方向，同時(shí)也可應(yīng)用于其他眼科疾病治療。
神經(jīng)保護(hù)
作為sirtuins和PARPs修飾目標(biāo)蛋白反應(yīng)中必要的底物，NAD+在多條信號(hào)通路中發(fā)揮重要作用。如sirtuins可調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、線粒體代謝、自噬和炎癥反應(yīng)等。NAD+可以通過(guò)多種途徑保護(hù)及逆轉(zhuǎn)神經(jīng)細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷，具有神經(jīng)保護(hù)的潛力。NAD+有望成為阿爾茲海默癥、帕金森病和腦梗死等的干預(yù)靶點(diǎn)。
延緩衰老
NAD+代謝與衰老關(guān)系密切。在大鼠衰老模型中發(fā)現(xiàn)NAD+/NADH比值隨著年齡的增長(zhǎng)而顯著下降，并且NAD+代謝紊亂會(huì)引起多種與衰老相關(guān)疾病的發(fā)生。相反，NAD+水平的上調(diào)，包括膳食中添加NAD+前體，已被證明可以預(yù)防NAD+的下降，并顯示出對(duì)衰老和衰老相關(guān)疾病的有益作用。
改善聽(tīng)力
調(diào)節(jié)NAD+水平在聽(tīng)覺(jué)領(lǐng)域多有應(yīng)用，并證明對(duì)噪聲性、老年性及順鉑引起的聽(tīng)力損失均有一定的保護(hù)作用。細(xì)胞內(nèi)NAD+/NADH比率降低在順鉑誘導(dǎo)的耳蝸損傷中可能起著關(guān)鍵作用，提高細(xì)胞內(nèi)NAD+/NADH比率，可以降低潛在的細(xì)胞損傷介質(zhì)，如氧化應(yīng)激和炎性反應(yīng)來(lái)抑制順鉑誘導(dǎo)的耳蝸損傷。NAD+對(duì)過(guò)量錳造成的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的耳毒性和神經(jīng)毒性同樣具有保護(hù)作用，NAD+可以預(yù)防錳引起的軸突變性，避免錳暴露引起的聽(tīng)力損失。
心血管疾病
NAD+對(duì)于維持細(xì)胞的正常功能具有不可或缺的作用，對(duì)多種心臟疾病也可以產(chǎn)生治療和預(yù)防作用。研究表明，心衰、心臟圍手術(shù)期等患者體內(nèi)NAD+含量顯著降低。外源性補(bǔ)充輔酶Ⅰ可使心臟顯著受益。NAD+含量上升可降低IR心臟微血管損傷，抑制血管動(dòng)脈粥樣硬化和內(nèi)皮損傷，抑制心肌結(jié)構(gòu)重構(gòu)和能量重構(gòu)，改善射血分?jǐn)?shù)和降低心肌梗死后梗死延展等作用，對(duì)冠狀動(dòng)脈粥樣硬化性心臟病、心衰、心肌炎等疾病具有治療價(jià)值。特別是對(duì)sirtuins的活性調(diào)控以及心血管疾病的防治具有重要價(jià)值，有望成為治療心血管疾病和心力衰竭一個(gè)安全有效的新途徑。
提升精子活力
據(jù)淄博市婦幼保健院生殖醫(yī)學(xué)中心研究，選取生殖醫(yī)學(xué)中心就診的男性精液標(biāo)本50例，檢測(cè)其活力（PR級(jí)）、脫氧核糖核酸碎片指數(shù)（DFI）和頂體酶活性，并按照NAD/NAM的添加時(shí)機(jī)不同將每份精液均分為凍前干預(yù)組和復(fù)蘇后干預(yù)組。研究發(fā)現(xiàn)，在精液冷凍前加入NAD可對(duì)精子的活力、DNA和頂體酶活性起到很好的保護(hù)作用，且這一作用可以延續(xù)至精子復(fù)蘇后，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間冷凍保存的精子，NAD的保護(hù)作用更加顯著。
參考資料 >
我國(guó)科學(xué)家研制出非天然輔酶的合成酶 -中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)部.中華人民共和國(guó)科學(xué)技術(shù)部.2023-08-04
蛋白探針測(cè)衰老 深圳研發(fā)世界首臺(tái)便攜NAD+檢測(cè)儀_深圳新聞網(wǎng).深圳新聞網(wǎng).2023-08-04
煙酰胺核糖或助防衰老 研究人員強(qiáng)調(diào)宜慎用.新華網(wǎng).2023-08-04
NAD+是什么？愛(ài)美女性的抗衰老解決新方案.百家號(hào).2023-08-04
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History ? About NAD.About NR.2023-08-09
(NAD +) 煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的歷史、合成和功能.仰世醫(yī)藥.2023-08-04
NAD Biosynthesis & Metabolome.About NR.2023-08-09
藥學(xué)院王戈林和唐葉峰團(tuán)隊(duì)研發(fā)具有神經(jīng)保護(hù)作用的NAD生物合成酶小分子激動(dòng)劑.清華大學(xué).2023-08-04
關(guān)聯(lián)多種腦部疾病，NAD+在壽命和共濟(jì)失調(diào)中的作用是什么？.今日頭條.2023-08-04
國(guó)內(nèi)首個(gè)女性大樣本研究：貧血或與NAD+有關(guān).今日頭條.2023-08-04
清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)更高效的NAD合成激活劑.今日頭條.2023-08-04