94分综述重点提炼NAD代谢及其在衰老
烟 腺嘌呤二核苷酸(NAD+)是一种用于氧化还原反应的辅酶,是能量代谢的核心。NAD+也是非氧化还原NAD+依赖性酶的重要辅助因子,包括去 化酶、CD38和聚(ADP-核糖)聚合酶。NAD+可以直接和间接影响许多关键的细胞功能,包括代谢途径、DNA修复、染色质重塑、细胞衰老和免疫细胞功能。这些细胞过程和功能对于维持组织和代谢稳态以及健康老龄化至关重要。值得注意的是,在包括啮齿动物和人类在内的多种模式生物中,衰老伴随着组织和细胞NAD+水平的逐渐下降。NAD+水平的下降与许多与衰老相关的疾病有因果关系,包括认知能力下降、癌症、代谢疾病、肌肉减少症和虚弱。许多这些与衰老相关的疾病可以通过恢复NAD+水平来减缓甚至逆转。因此,靶向NAD+代谢已成为改善衰老相关疾病、延长人类健康寿命和寿命的潜在治疗方法。然而,关于NAD+如何影响人类健康和衰老生物学还有很多需要了解,例如调节NAD+水平的分子机制、如何在衰老过程中有效恢复NAD+水平、这样做是否安全以及补充NAD+是否会对人类衰老产生有益影响等还需要更深入地了解。背景NAD+首先被确定为调节酵母抽提物代谢率的作用,后来又被确定为氧化还原反应中的主要 物受体。NAD+接受 物离子形成还原型NADH的能力对所有生命形式的代谢反应至关重要,并调节参与多种分解代谢途径的脱氢酶的活性,包括糖酵解、谷氨 分解和脂肪酸氧化。在真核生物中,这些反应中被接受的电子随后被提供给电子传递链以形成ATP。NAD+也可以 化形成NADP+,NADP+作为 物受体形成NADPH,用于保护机体免受氧化应激,并用于需要降低能量的合成代谢途径,如脂肪酸合成。除了能量代谢外,NAD+还被数百种酶用作辅助因子或底物,因此在调节细胞过程和细胞功能方面具有多种作用,其中许多仍在研究中。NAD+水平与健康之间的联系是在近一个世纪前建立的。年,ConradElvehjem发现糙皮病(以皮炎、腹泻和痴呆为特征)是由饮食中缺乏烟酸引起的,导致NAD+和NADP+水平低。最近,低NAD+水平与多种疾病状态有关,包括代谢和神经退行性疾病,现在已知较低的NAD+水平与啮齿动物和人类的衰老有关。因此,人们对了解NAD+代谢如何影响疾病的起源,特别是与衰老相关的疾病产生了新的兴趣。在这方面,使用NAD+前体烟 核苷(NR)和烟 单核苷酸(NMN)恢复NAD+水平已成为治疗年龄相关疾病的重要治疗方法,并且似乎在体内具有有益效果,至少在啮齿动物中是这样。细胞NAD+代谢NAD+是多种代谢途径和细胞过程的关键代谢物和辅酶。首先,NAD+还原是维持细胞能量平衡和氧化还原状态所必需的。NAD+也由三类NAD+消耗酶持续转换:NAD+糖水解酶,也被称为NAD+酶(CD38、CD和SARM1)、sirtuins和聚(ADP-核糖)聚合酶(PARPs)的蛋白质脱酰酶家族,具有各种重要的细胞功能。它们利用NAD+作为底物或辅助因子并生成烟 (NAM)作为副产品。为了维持NAD+水平,NAM可以通过NAM回收途径循环回NAD+。此外,一些细胞,主要在肝脏中,可以从多肽从头合成NAD+饮食来源。因此,NAD+在细胞内不断合成、分解代谢和循环,以维持细胞内NAD+水平的稳定(图1)。图1NAD+代谢NAD+的生物合成NAD+可以通过犬尿氨酸途径由l-色氨酸从头合成,也可以通过Preiss-Handler途径由烟酸(NA)等维生素前体从头合成(图1a)。在肝脏外,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代谢为NAM,在那里被释放到血清中,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,如巨噬细胞,也会从色氨酸中生成NAD+。因此,除了肝脏外,从头生物合成途径似乎是一种更间接的机制,有助于提高全系统NAD+水平,大多数NAD+来自NAM补救途径。NAD+的消耗Sirtuin自发现以来,sirtuins因其调节关键的代谢过程、应激反应和衰老生物学而受到广泛 |
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