NAD 在细胞修复与保护方面发挥着多方面的重要作用，具体如下：
参与 DNA 修复
PARP 介导的修复：NAD⁺在 DNA 损伤修复中起着核心作用，这主要通过多聚 ADP 核糖聚合酶（PARP）家族来实现。当 DNA 发生单链或双链断裂等损伤时，PARP 能够识别损伤位点并结合到 DNA 上，然后利用 NAD⁺作为底物，将 ADP - 核糖基团从 NAD⁺转移到自身和其他参与 DNA 修复的蛋白质上，这个过程称为多聚 ADP 核糖基化。通过这种修饰，PARP 可以招募大量的 DNA 修复蛋白到损伤位点，如 DNA 连接酶、DNA 聚合酶等，从而启动并促进碱基切除修复、核苷酸切除修复等多种 DNA 修复途径，确保受损的 DNA 得以准确修复，维持基因组的完整性和稳定性。
维持端粒稳定性：端粒是染色体末端的特殊结构，随着细胞分裂会逐渐缩短，当端粒缩短到一定程度时，细胞会进入衰老或凋亡状态。NAD⁺通过激活 sirtuins 蛋白家族中的 SIRT1 等成员，间接参与端粒酶的调控，有助于维持端粒的长度和稳定性，减少因端粒缩短引起的细胞衰老和基因组不稳定，从而对细胞起到保护作用。
激活 sirtuins 蛋白
去乙酰化修饰：NAD⁺是 sirtuins 蛋白家族的关键辅酶，sirtuins 蛋白具有去乙酰化酶活性。它们可以对组蛋白及众多非组蛋白进行去乙酰化修饰。在组蛋白方面，去乙酰化修饰会使染色质结构变得更加紧密，抑制基因的转录，从而在一定程度上减少细胞内可能因过度转录和翻译而产生的代谢压力和错误。对于非组蛋白，如 P53、FOXO 等转录因子，sirtuins 蛋白的去乙酰化修饰可以调节它们的活性，影响细胞周期调控、细胞凋亡等重要生理过程。
应激反应调节：在细胞面临氧化应激、营养缺乏等压力时，NAD⁺水平的变化会影响 sirtuins 蛋白的活性。激活的 sirtuins 蛋白通过对相关蛋白的去乙酰化修饰，调节细胞的代谢途径和基因表达，使细胞能够更好地适应环境变化，增强细胞对各种应激源的抵抗力，减少应激对细胞造成的损伤，促进细胞的存活和修复。
调节细胞自噬
自噬起始调控：NAD⁺/NADH 比值的变化可以影响细胞自噬的起始。当细胞处于营养缺乏或受到其他应激刺激时，NAD⁺水平相对升高，NAD⁺/NADH 比值增大，这会激活 sirtuins 蛋白，尤其是 SIRT1。SIRT1 通过去乙酰化修饰激活自噬相关蛋白，如 Atg5、Atg7 等，从而启动自噬过程。自噬可以清除细胞内受损的细胞器、错误折叠的蛋白质等有害物质，为细胞的修复和正常功能维持创造良好的内部环境。
溶酶体功能维持：NAD⁺还参与维持溶酶体的正常功能，溶酶体是细胞内负责降解和回收物质的重要细胞器，在自噬过程中起着关键作用。NAD⁺相关的代谢途径可以为溶酶体提供必要的能量和物质，保证溶酶体酶的活性和溶酶体膜的稳定性，使溶酶体能够有效地降解自噬体包裹的物质，完成细胞内的清理和修复工作。
抗氧化作用
调节 Nrf2 通路：NAD⁺可以通过激活 sirtuins 蛋白来调节核因子 E2 相关因子 2（Nrf2）信号通路。Nrf2 是细胞内重要的抗氧化转录因子，在正常状态下，Nrf2 与 Keap1 蛋白结合并处于无活性状态。当细胞受到氧化应激时，NAD⁺激活的 sirtuins 蛋白可以使 Keap1 去乙酰化，导致 Nrf2 与 Keap1 解离并进入细胞核，启动一系列抗氧化基因的转录，如血红素加氧酶 - 1（HO-1）、谷胱甘肽合成酶等，这些抗氧化酶和物质可以清除细胞内的活性氧（ROS）等自由基，减轻氧化损伤，保护细胞免受氧化应激的伤害。
维持谷胱甘肽系统：NADPH 作为细胞内重要的还原当量，在维持谷胱甘肽（GSH）的还原状态中起着关键作用，而 NAD⁺/NADH 比值会影响磷酸戊糖途径的通量，该途径是产生 NADPH 的重要途径。充足的 NAD⁺可以保证磷酸戊糖途径的正常进行，产生足够的 NADPH，进而维持细胞内 GSH 的水平。GSH 是细胞内重要的抗氧化剂，它可以直接清除 ROS，还可以参与谷胱甘肽过氧化物酶等抗氧化酶的反应，将过氧化氢等有害物质转化为无害的水，从而保护细胞免受氧化损伤，促进细胞的修复和再生。
