烟酰胺单核苷酸(NMN)和烟酰胺核苷(NR)等前体进入细胞和细胞内的途径略有不同,以提高 NAD+ 水平。
为了制造 NAD+,细胞最终需要获得 NMN。细胞至少有两种方法可以做到这一点:通过吸收在细胞内部转化为NMN的NR或直接吸收 NMN。
NR 使用称为平衡核苷转运蛋白(ENT)的非特异性通道整合到细胞中。研究表明,ENT 家族成员蛋白 ENT1、ENT2 和 ENT4 可以将细胞外 NR 和多种类似化合物导入培养的人类细胞中。ENT1 和 ENT2 存在于大多数细胞类型和组织中,ENT4 位于大脑和心脏中。
最近的一项研究确定了 NMN 的一种特定转运蛋白,称为 Slc12a8。有趣的是,Slc12a8 在小肠中大量存在,表明它是通过食物或补充剂吸收 NMN 的一种方式。更重要的是,在这项研究中,随着 NAD+ 的减少,老年小鼠小肠中的 Slc12a8 水平增加,这表明补充 NMN 是随着年龄的增长提高 NAD+ 水平的可行方法。
此外,研究表明,一些 NMN 在细胞外通过一种名为 CD73 的酶转化为 NR,然后该 NR 可以通过细胞内的 NRK 转化回 NMN。话虽如此,结果清楚地证明了 NMN 的明确摄取,而 NMN 在细胞外没有任何转化为烟酰胺核苷。
此外,一些细胞(主要位于肝脏)可以从多种饮食来源合成 NAD+。NAD+ 可以通过犬尿氨酸途径由 L-色氨酸从头合成(拉丁语“从头开始”),也可以通过 Preiss-Handler 途径由烟酸 (NA) 等维生素前体合成。
值得注意的是,从头合成途径对 NAD+ 水平的相对贡献仍不清楚。在肝脏之外,大多数细胞不表达通过犬尿氨酸途径将色氨酸转化为 NAD+ 所需的全部酶。大多数色氨酸在肝脏中代谢为 NAM,并释放到血清中,被外周细胞吸收,并通过 NAM 补救途径转化为 NAD+。
此外,在某些情况下,免疫细胞(例如巨噬细胞)也会从色氨酸产生 NAD+。因此,除了肝脏之外,从头生物合成途径似乎是一种更间接的机制,有助于全系统 NAD+ 水平,其中大多数 NAD+ 来自 NAM 挽救途径。
NAD+在细胞内不断合成、消耗和循环,以维持细胞内NAD+的稳定水平。然而,在衰老过程中,NAD+ 合成和消耗过程之间的平衡可能会发生变化,并且 NAD+ 降解可能会超过细胞从头制造 NAD+ 的能力或有效回收或挽救 NAM 的能力。此外,过量的 NAM 可能会通过替代代谢途径被消耗,有效地将其从 NAM 补救途径中转移出来,并进一步影响 NAD+ 水平。
此外,消耗 NAD+ 的关键酶(称为去乙酰化酶、PARP 和 NAD+ 糖水解酶)在衰老和与年龄相关的疾病中具有独特的作用。虽然增强去乙酰化酶的激活可以延长寿命和健康寿命,但 PARP 和 NAD+ 糖水解酶(例如 CD38)的异常激活可能会产生相反的效果,加剧衰老。
好消息是,越来越多的证据表明 NMN 和 NR 等前体可以提高人类 NAD+ 水平。多项人体临床试验正在进行中,以评估 NAD+ 增强的安全性和有效性。重要的是,短期 NAD+ 前体给药的早期试验已证明是安全的,并且可以提高健康参与者的 NAD+ 水平。
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