NAD(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)与衰老之间存在紧密联系,大量研究表明,NAD 水平的变化在衰老进程中扮演关键角色,主要体现在以下几个方面:
1. NAD 水平随年龄增长而下降
随着年龄的增加,人体内 NAD 的含量逐渐降低。多个组织和器官,如肝脏、肌肉、大脑等,均呈现出这种趋势。这种下降可能源于多种因素,例如参与 NAD 合成的关键酶,像烟酰胺磷酸核糖转移酶(NAMPT)的活性降低,使得 NAD 的合成减少;同时,细胞内 PARP(聚腺苷二磷酸核糖聚合酶)、CD38(环 ADP 核糖合成酶)等消耗 NAD 的酶的活性增强,加速了 NAD 的消耗。
2. NAD 影响细胞能量代谢
细胞能量工厂线粒体的功能维系:NAD 在细胞呼吸过程中发挥核心作用,它作为辅酶参与糖酵解、三羧酸循环和氧化磷酸化等产能过程。在这些过程中,NAD⁺接受电子被还原为 NADH,NADH 再通过电子传递链产生 ATP。衰老过程中 NAD 水平下降,会导致线粒体能量产生效率降低,ATP 生成减少,细胞因能量供应不足而功能衰退。
代谢灵活性降低:NAD 水平降低还影响细胞在不同能源物质间转换利用的能力,即代谢灵活性。年轻细胞能够根据营养物质的可获得性,灵活地在糖代谢、脂肪代谢等途径间切换。而衰老细胞因 NAD 不足,这种代谢灵活性受损,使得细胞在面对营养变化或应激时适应能力变差,加速衰老进程。
3. NAD 参与 DNA 修复
DNA 损伤累积与衰老:随着年龄增长,
DNA 会不断受到内外部因素损伤,如紫外线、氧化应激等。若这些损伤不能及时修复,会导致基因突变、细胞功能紊乱,进而加速衰老。
NAD 依赖的 DNA 修复机制:NAD 是 PARP 发挥功能所必需的物质。PARP 能识别并结合到 DNA 损伤位点,利用 NAD 作为底物合成聚(ADP - 核糖),招募相关修复蛋白对损伤 DNA 进行修复。当 NAD 水平因衰老而降低时,PARP 介导的 DNA 修复能力减弱,DNA 损伤累积,促使细胞衰老。
4. NAD 调控细胞存活与凋亡
Sirtuins 蛋白家族的激活:NAD 是 Sirtuins 蛋白家族发挥去乙酰化酶活性的关键辅酶。Sirtuins 参与调控众多细胞进程,包括细胞存活、凋亡、代谢调节等。当 NAD 水平充足时,Sirtuins 被激活,通过对组蛋白及其他关键蛋白的去乙酰化修饰,影响基因表达,增强细胞对压力的抵抗能力,促进细胞存活。
衰老与细胞凋亡失衡:衰老过程中 NAD 水平下降,Sirtuins 活性降低,导致细胞对压力更为敏感,细胞凋亡程序更容易被异常激活。过多的细胞凋亡会使组织和器官中的功能细胞数量减少,引起组织器官功能衰退,这是衰老的重要特征之一。
5. NAD 与炎症反应
慢性炎症与衰老:衰老过程常伴随慢性炎症状态,这种炎症环境会损害细胞和组织,加速衰老进程。
NAD 对炎症的调节:NAD 水平变化可影响炎症相关信号通路。例如,NAD 可以抑制 NF - κB(核因子 - κB)信号通路的激活。NF - κB 是炎症反应的关键调节因子,过度激活会促使多种炎症因子的表达和释放。当 NAD 水平下降时,对 NF - κB 的抑制作用减弱,炎症因子大量产生,加剧慢性炎症,推动衰老进程。