什么是NAD⁺? 为什么它对健康和长寿很重要?

NAD+ 如何在体内发挥作用?
NAD+ 就像穿梭巴士一样,在细胞内将电子从一个分子转移到另一个分子,以进行各种反应和过程。与它的分子对应物 NADH 一起,这种重要分子参与产生我们细胞能量的各种代谢反应。如果没有足够的NAD+水平,我们的细胞将无法产生任何能量来生存和执行其功能。NAD+ 的其他功能包括调节我们的昼夜节律,控制我们身体的睡眠/觉醒周期。
NAD+水平随着年龄的增长而下降
随着年龄的增长,NAD+水平下降,这表明对代谢功能和与年龄相关的疾病有重要影响。DNA损伤会随着年龄的增长而积累并滚雪球。

对我们基因蓝图的破坏会激活几种蛋白质,包括称为PARP的酶。通过食用 NAD+,PARP 可以执行 DNA 修复功能。在衰老过程中,通过PARP激活NAD+的消耗似乎会导致各种疾病。在所有这些需要 NAD+ 的功能中,许多科学家认为 PARP 的贡献最大。
我们免疫系统中的酶也会消耗 NAD+。免疫系统越活跃,酶消耗的NAD+就越多。随着年龄的增长,我们免疫系统中的酶水平会增加,从而耗尽体内的NAD+水平。
另一类使用 NAD+ 的酶称为 sirtuins。这些蛋白质与健康衰老和长寿有关,使用 NAD+ 来调节新陈代谢、维持稳定的染色体和修复受损的 DNA。随着 DNA 损伤和染色体不稳定性随着年龄的增长而累积,sirtuins 消耗更多的 NAD+。
根据上图,NAD+ 的减少被视为男性(左)和女性(右)年龄。在这里,红线“a”代表 NAD+ 水平在一生中的变化,蓝色线“b”仅考虑青春期后 NAD+ 水平的变化。
我们的细胞是如何制造NAD+的?
细胞产生分子的过程称为“生物合成”。对于 NAD+,有三种已知途径:犬尿氨酸(新发)途径、Preiss-Handler 途径和挽救途径。
犬尿氨酸(从头)途径开始色氨酸,色氨酸是您在感恩节期间经常听到的必需氨基酸,因为它与火鸡有关。按照这些思路,色氨酸来自肉类、奶酪、鸡蛋和鱼等食物来源。色氨酸向 NAD+ 的转化发生在细胞的水性部分,称为胞质溶胶,位于细胞成分(细胞器)之外。
Preiss-Handler 通路始于烟酸。通常,烟酸存在于食物中,但也可以通过膳食补充剂摄入。这种 NAD+ 前体分子也是由肠道或唾液中的细菌菌群产生的。烟酸通过三个步骤转化为 NAD+。在第一步中,NAPRT酶将烟酸转化为烟酸单核苷酸(NAMN)。在第二步中,酶NMNAT将NAMN转化为烟酸腺嘌呤二核苷酸(NAAD)。然后,NAD+ 合成酶 (NADS) 将 NAAD 转化为 NAD+。
NAD+ 生物合成的挽救途径使用与维生素 B3 相关的天然化合物。这些化合物包括烟酰胺、烟酸、烟酰胺单核苷酸 (NMN) 和烟酰胺核苷 (NR)。挽救途径中的 NAD+ 生物合成涉及烟酰胺通过酶磷酸核糖转移酶 NMNAT 转化为 NMN。该酶将 NMN 转化为 NAD+。NR 在酶 NRK 的作用下转化为 NMN。NMN 通过 NMNAT 的酶活性转化为 NAD+。

NAD+是由什么制成的?

NAD+ 由两个通过磷酸基团连接的核苷酸组成。一个核苷酸含有腺嘌呤核碱基,另一个核苷酸含有烟酰胺。
NAD+生物合成前体

补充 NAD+ 前体代表了一种潜在的治疗策略,可以减缓衰老和改善与年龄相关的疾病状况。口服补充 NAD+ 尚未被证明对提高体内 NAD+ 水平有任何益处。然而,补充前体,如NMN或NR,可能会提供这些好处。
研究表明,补充NMN可以预防各种疾病。这种效果可能是通过增加体内 NAD+ 水平而产生的。补充NMN可减少肥胖并保护小鼠的血管免受损害。这些好处来自阿尔茨海默病、认知障碍和神经炎症的小鼠疾病模型。给小鼠补充NR也有类似的有益效果。
这些对小鼠的有益影响是否适用于人类?只有在人体中进行的临床试验才能说明问题。
哪种前体补充剂在衰老过程中促进体内更高水平的 NAD+,NMN 或 NR?科学家之间的争论仍在继续。
当 NAD+ 水平降低时会发生什么?
大量研究表明,在营养条件紊乱的情况下,如肥胖和衰老,NAD+水平降低。NAD+水平的降低会导致新陈代谢问题。这些问题可能导致疾病,包括肥胖和胰岛素抵抗。肥胖会导致糖尿病和高血压。
由低 NAD+ 水平引起的代谢紊乱级联下降。高血压和其他心脏功能下降会向大脑发送破坏性的压力波,从而导致认知障碍。
针对 NAD+ 代谢是一种实用的营养干预措施,可预防代谢和其他与年龄相关的疾病。一些小组已经进行了研究表明,补充 NAD+ 助推器可以改善肥胖引起的胰岛素抵抗。在年龄相关疾病的小鼠模型中,补充NAD+助推器可以改善疾病的症状。这表明随着年龄的增长,NAD+水平降低可能导致年龄相关疾病的发作。
防止 NAD+ 的下降为对抗随着年龄增长的代谢紊乱提供了一种有前途的策略。随着 NAD+ 水平随着年龄的增长而降低,这可能导致 DNA 修复、细胞应激反应和能量代谢调节减少。
潜在优势
NAD+ 对物种的线粒体维持和衰老基因调控很重要。然而,随着年龄的增长,我们体内的 NAD+ 水平会急剧下降。“随着年龄的增长,我们会失去NAD+。到你50岁时,你的水平大约是你20岁时的一半,“哈佛大学的大卫·辛克莱(David Sinclair)在接受采访时说。
研究表明,该分子与年龄相关疾病(包括加速衰老、代谢紊乱、心脏病和神经退行性变)相关。由于功能代谢较少,NAD+ 水平低与年龄相关疾病有关。但是,补充NAD+水平在动物模型中具有抗衰老作用,在逆转与年龄有关的疾病,延长寿命和健康寿命方面显示出有希望的结果。
老化
sirtuins被称为“基因组的守护者”,是保护从植物到哺乳动物的生物体免受恶化和疾病侵害的基因。当基因感觉到身体处于身体压力下时,例如锻炼或饥饿,它会派出部队来保卫身体。Sirtuins维持基因组完整性,促进DNA修复,并在模型动物中显示出抗衰老相关特性,如延长寿命。
NAD+ 是驱动基因工作的燃料。但就像汽车没有燃料就无法行驶一样,sirtuins 需要 NAD+。研究结果表明,提高体内 NAD+ 水平可激活 sirtuins 并延长酵母、蠕虫和小鼠的寿命。尽管NAD+补充在动物模型中显示出有希望的结果,但科学家们仍在研究如何将这些结果转化为人类。
肌肉功能
作为身体的动力源,线粒体功能对我们的运动表现至关重要。NAD+ 是维持健康线粒体和稳定能量输出的关键之一。
增加肌肉中的 NAD+ 水平可以改善小鼠的线粒体和健康状况。其他研究还表明,服用 NAD+ 助推器的小鼠更瘦,可以在跑步机上跑得更远,表现出更高的运动能力。具有较高NAD+水平的老年动物优于同类动物。
代谢紊乱
肥胖症被世界卫生组织(WHO)宣布为流行病,是现代社会最常见的疾病之一。肥胖可导致其他代谢紊乱,如糖尿病,2016年全球有160万人死亡。
衰老和高脂肪饮食会降低体内 NAD+ 的水平。研究表明,服用 NAD+ 助推器可以缓解小鼠与饮食相关和年龄相关的体重增加,并提高其运动能力,即使在老年小鼠中也是如此。其他研究甚至逆转了雌性小鼠的糖尿病效应,展示了对抗代谢紊乱的新策略。
心脏功能
动脉的弹性在心跳发出的压力波之间起到缓冲作用。但随着年龄的增长,动脉会变硬,导致高血压,这是心血管疾病最重要的危险因素。据CDC报告,仅在美国,每37秒就有一人死于心血管疾病。
高血压会导致心脏扩大和动脉阻塞,从而导致中风。提高 NAD+ 水平可以保护心脏,改善心脏功能。在小鼠中,NAD+加强剂已将心脏中的NAD+水平补充到基线水平,并防止了因血流不足而对心脏造成的伤害。其他研究表明,NAD+助推器可以保护小鼠免受心脏异常扩大的影响。
神经退行性变
根据世卫组织的数据,到2050年,世界60岁及以上人口预计将达到20亿,几乎是2015年的两倍。全世界的人们都在延长寿命。然而,衰老是许多神经退行性疾病的主要危险因素,包括帕金森病和阿尔茨海默氏症,导致认知障碍。
在患有阿尔茨海默氏症的小鼠中,提高 NAD+ 水平可以减少破坏细胞通讯并增强认知功能的蛋白质堆积。当大脑血流量不足时,提高 NAD+ 水平还可以保护脑细胞免于死亡。许多动物模型研究为帮助大脑健康老化和预防神经退行性变提供了新的前景。
NAD+ 会延长寿命吗?
是的,确实如此。如果你是一只老鼠。用 NMN 和 NR 等加强剂增加 NAD+ 可以延长小鼠的寿命和健康寿命。
增加的 NAD+ 水平对延长小鼠的寿命有适度的影响。科学家在2016年发表在《科学》杂志上的一项研究中发现,使用NAD+前体NR,补充NR可使小鼠的寿命延长约5%。
提高 NAD+ 水平还可以预防各种与年龄相关的疾病。预防与年龄有关的疾病意味着在更长的时间内过上更健康的生活,从而延长健康寿命。
事实上,像辛克莱这样的一些抗衰老科学家认为动物研究的结果是成功的,他们自己正在服用NAD+助推器。然而,美国国立卫生研究院(NIH)国家老龄化研究所的费利佩·塞拉(Felipe Sierra)等其他科学家认为这种药物还没有准备好。“底线是我不尝试任何这些事情。我为什么不呢?因为我不是老鼠,“他说。
对老鼠来说,“青春之泉”的寻找可能已经结束。然而,对于人类来说,科学家们一致认为我们还没有完全到达那里。NMN 和 NR 在人体中的临床试验可能会在未来几年内提供结果。
如何提高NAD水平
NAD+水平可以通过促进其合成来自然增加——增强参与NAD+生物合成的酶或服用NAD+前体分子。
健康饮食
通过健康的饮食和适度的运动来过上健康的生活方式不仅对你的心理健康有好处,而且还可以提高你的NAD+水平。
对身体的轻微身体压力,如禁食和运动,可以刺激NAD+的产生。在酵母中,卡路里限制激活了 NAD+ 依赖性基因 sirtuins,并大大延长了它们的寿命。卡路里限制也持续改善了不同品系和性别小鼠的健康寿命。
许多动物研究表明,动物也可以通过运动提高它们的 NAD+ 水平。最近一项针对人类的研究发现,有氧运动和阻力运动可以恢复参与肌肉中 NAD+ 合成的年龄依赖性酶。
移动你的身体
自然提高 NAD+ 水平和整体健康的最简单方法之一是锻炼。定期锻炼可以增强体内重建 DNA 的蛋白质,让您保持强壮,同时保持健康的体重。
您的身体会根据您的日常锻炼产生更多的 NAD+ 来做出反应。保持身材可以帮助减缓不可避免的衰老过程。
远离太阳的有害射线
如果您在阳光下花费太多时间,您可能会降低 NAD+ 的水平。阳光直射可能会导致您的身体使用大量的 NAD+ 来修复来自太阳的紫外线 (UV) 造成的损伤。
为避免皮肤损伤,请尽量减少太阳出来时在户外的时间,并始终记住用轻便、宽松的衣服遮盖。
寻找热源
虽然花时间在阳光直射下对你的整体健康和NAD+水平不利,但花时间在自然或人工的热量下肯定可以帮助你提高这些NAD水平。
常见的热源,如桑拿、热水浴缸和温水游泳池,可能会导致你的心脏跳动得更快,迫使你的身体使用更多的能量来保持凉爽。这触发了 NAD+ 产量的增加,以提供必要的能量。
补充 NAD+ 前体
人们使用 NMN 和 NR 作为补充剂来提高 NAD+ 水平。NMN 和 NR 是 NAD+ 的生物合成前体。这些前体之间的相似之处包括它们使用NAD+生物合成的“挽救途径”。这两种分子对人类食用也是安全的。
科学家在人体中进行了研究,证明 NR 可以提高 NAD+ 水平。对 NMN 的研究还表明它能够提高啮齿动物的 NAD+ 水平。
一项研究表明,小鼠的肠道中含有NMN转运蛋白。同一转运蛋白的基因存在于人类中。如果 NMN 转运蛋白在人类中具有相似的表达,则身体可能会利用 NMN。
人们为什么要服用NAD+?
人们出于各种原因服用 NAD+ 补充剂,包括提高运动表现、肤色年轻和对抗与年龄相关的疾病。尽管有些人声称助推器让他们感到年轻和精力充沛,但其他人则没有看到相同的结果。
来自动物研究的越来越多的证据可能助长了对这些治疗主张的炒作。补充 NAD+ 可提高 NAD+ 在细胞中的生物利用度,逆转与年龄相关的疾病并适度延长动物模型的寿命。然而,问题仍然是动物模型的这些发现是否适用于人类。目前,没有临床试验发现证据表明这些补充剂对人类具有治疗特性。
NAD+的未来
对许多人来说,世界人口老龄化可能意味着花更多的时间与亲人在一起,但也伴随着与年龄相关的慢性病的负担。根据米尔肯研究所的数据,2016年,美国慢性病的医疗保健治疗总额为1.1万亿美元。加上经济生产力的损失,总经济影响为3.7万亿美元,占美国国内生产总值的近20%。
随着“白银浪潮”的到来,与年龄相关的慢性病的解决方案变得紧迫,以减轻健康和经济负担。科学家们可能已经找到了一种可能的解决方案:NAD+。
NAD+被称为恢复和维持细胞健康能力的 “奇迹分子”,在动物模型中显示出治疗心脏病、糖尿病、阿尔茨海默氏症和肥胖症的各种潜力。然而,了解动物研究如何转化为人类是科学家确保分子安全性和有效性的下一步。
科学家们旨在充分了解该分子的生化机制,对NAD+代谢的研究仍在继续。分子机制的细节可能会揭示将抗衰老科学从工作台带到床边的秘密。