研究与指南

NAD+ 研究：细胞能量与长寿

21 3 月, 2026

简介

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（通常称为 NAD+）已成为过去十年中长寿和代谢研究中研究最多的分子之一。 NAD+ 是每个活细胞中都存在的辅酶，在数百种酶促反应中发挥着核心作用，从营养物质转化为可用能量到 DNA 修复途径的调节。研究发表在著名期刊上，例如 细胞, 自然 新陈代谢, 和 科学 将 NAD+ 生物学定位为理解衰老分子机制的关键前沿。

自 2010 年代中期以来，人们对 NAD+ 研究的兴趣显着增加，哈佛医学院、魏茨曼研究所和圣路易斯华盛顿大学实验室的研究表明，NAD+ 水平下降与生物衰老的特征密切相关，包括线粒体功能障碍、基因组不稳定和细胞应激反应受损。这些发现引发了一波对 NAD+ 前体和直接 NAD+ 补充剂的研究浪潮，作为在实验室模型中研究这些衰老途径的工具。

本文提供了 NAD+ 的教育概述——它是什么、它如何在细胞水平上发挥作用、已发表的研究表明了它在新陈代谢和长寿中的作用，以及研究人员如何在临床前研究背景下研究 NAD+。此处提供的所有信息仅用于教育和研究目的，并不构成医疗建议。

什么是 NAD+？它为什么重要？

NAD+（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）在细胞内以两种主要形式存在：氧化形式 (NAD+) 和还原形式 (NADH)。这种相互转化是细胞能量代谢的基础。当 NAD+ 在糖酵解、柠檬酸循环和脂肪酸氧化过程中接受来自代谢底物的电子时，它会变成 NADH。然后，NADH 携带的电子被转移到线粒体电子传输链，能量以 ATP（细胞的主要能量货币）的形式被捕获。

除了作为电子载体的作用外，NAD+ 还作为三大类酶的底物，引起了广泛的研究关注：

• Sirtuins (SIRT1–SIRT7)： NAD+ 依赖性脱酰酶家族，调节基因表达、DNA 修复、线粒体生物发生和代谢适应。 Sirtuins 在从目标蛋白中去除乙酰基和其他酰基的过程中消耗 NAD+，将细胞能量状态直接与表观遗传调控联系起来。
• PARP（聚 ADP 核糖聚合酶）： 使用 NAD+ 将聚 ADP 核糖链添加到蛋白质上以响应 DNA 链断裂的酶，在 DNA 损伤反应中发挥关键作用。基因毒性应激期间 PARP 激活会消耗大量 NAD+，从而与 Sirtuin 依赖性途径产生竞争。
• CD38： 一种负责催化 NAD+ 水解的酶。研究表明，CD38 表达随着年龄和慢性炎症的增加而增加，导致与年龄相关的 NAD+ 下降。研究发表于 细胞代谢 （Camacho-Pereira 等人，2016，DOI：10.1016/j.cmet.2016.05.006）确定 CD38 是一种主要的 NAD+ 消耗酶，其抑制作用可以恢复衰老组织中的 NAD+ 水平。

这三个酶系统的交叉使得 NAD+ 成为连接能量代谢、基因组稳定性和衰老相关途径调节的分子枢纽。

NAD+ 延缓衰老：重要研究结果

NAD+ 生物学中最常见的发现之一是，多个物种（包括小鼠、大鼠和人类）的组织 NAD+ 水平随着年龄的增长而大幅下降。戈麦斯等人的一项具有里程碑意义的研究。 (2013) 发表于 细胞 （DOI：10.1016/j.cell.2013.11.037）证明，老年小鼠中 NAD+ 的下降扰乱了细胞核和线粒体之间的通讯，导致线粒体功能障碍，类似于肌营养不良模型中所见的情况。通过补充 NMN（烟酰胺单核苷酸）来恢复 NAD+ 水平，可以在一周内逆转老年小鼠的这些线粒体缺陷。

吉野等人的后续研究。 (2011) 在 细胞代谢 （DOI：10.1016/j.cmet.2011.10.002）表明，补充 NMN 可以抑制与年龄相关的体重增加，增强能量代谢，改善胰岛素敏感性，改善老年小鼠的眼功能和骨密度，这些效果归因于 NAD+ 和下游 Sirtuin 活性的恢复。

NAD+ 前体与直接补充 NAD+

NAD+ 研究的一个关键考虑因素是提高 NAD+ 水平的途径。 NAD+ 本身是一种大的带电分子，膜渗透性差，使得细胞直接摄取具有挑战性。因此，许多临床前和临床研究都集中在 NAD+ 前体上，即通过细胞内生物合成途径转化为 NAD+ 的较小分子。

烟酰胺核苷 (NR)

NR 是维生素 B3 的一种形式，通过特定的核苷转运蛋白进入细胞，并被烟酰胺核苷激酶 (NRK) 磷酸化为 NMN，然后被 NMN 腺苷酰转移酶 (NMNAT) 转化为 NAD+。 NR 已在临床前模型中得到广泛研究。多项已发表的试验证明了其在提高血液 NAD+ 水平方面的安全性和有效性。

烟酰胺单核苷酸 (NMN)

NMN 在生物合成途径上更接近 NAD+ 一步。研究对于 NMN 是直接进入细胞还是首先在细胞外转化为 NR 存在争议。格罗齐奥等人的一项研究。 (2019) 在 自然 新陈代谢 （DOI：10.1038/s42255-018-0009-4）在小鼠肠道细胞中鉴定出一种特定的 NMN 转运蛋白（Slc12a8），表明某些组织中可能存在直接细胞摄取。 NMN 在啮齿动物衰老模型中显示出有希望的结果。

直接 NAD+ 给药

作为绕过生物合成转化步骤的方法，在实验模型中直接传递 NAD+ 的研究引起了人们的兴趣。使用放射性标记 NAD+ 的研究探索了肠外给药后其组织分布和代谢命运。虽然直接 NAD+ 递送的生物利用度和组织特异性效应仍然是活跃的研究领域，但早期研究表明，与前体补充剂相比，不同的递送途径可能会产生不同的代谢物特征。

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NAD+ 和 Sirtuin 生物学：长寿的联系

NAD+ 在长寿研究中令人兴奋的部分源于它在激活去乙酰化酶中的重要作用。七种哺乳动物去乙酰化酶 (SIRT1–7) 作为 NAD+ 依赖性蛋白脱酰酶发挥作用，调节广泛的生物过程。由于沉默调节蛋白的活性直接受到 NAD+ 可用性的限制，因此推测恢复衰老组织中下降的 NAD+ 水平可以重新激活在衰老过程中可能受到抑制的沉默调节蛋白依赖性途径。

SIRT1 是研究最多的 Sirtuin，它可以使转录因子脱乙酰化，包括 PGC-1α（线粒体生物合成的主要调节因子）、FOXO3a（参与应激抵抗和自噬）和 NF-κB（炎症信号传导的关键介质）。动物模型研究已将 SIRT1 激活与低等生物体代谢功能的改善、神经保护和寿命延长联系起来。

SIRT3 定位于线粒体基质，脱乙酰化并激活氧化代谢中的关键酶，包括异柠檬酸脱氢酶 2 (IDH2) 和超氧化物歧化酶 2 (SOD2)。染谷等人的一项研究。 (2010) 在 细胞 （DOI：10.1016/j.cell.2010.10.002）证明，通过增强线粒体抗氧化防御的机制，SIRT3 是卡路里限制诱导的小鼠年龄相关性听力损失保护所必需的。

NAD+/sirtuin 轴代表了一个引人注目的研究目标，因为它通过共享的分子机制将两种成熟的长寿干预措施（热量限制和 NAD+ 前体补充）联系起来。

NAD+ 在代谢研究中的应用

除了与衰老途径的联系外，NAD+ 在代谢调节中也占据着核心地位。研究在以下背景下探索了 NAD+ 生物学：

胰岛素敏感性和葡萄糖代谢

对饮食诱导的肥胖小鼠模型的研究表明，补充 NMN 可以改善胰岛素敏感性、葡萄糖耐量和能量消耗。

神经学研究模型

NAD+ 引起了神经学研究的兴趣，特别是因为它在支持神经元生物能学和 DNA 修复方面的作用。神经元损伤后 PARP 激活会消耗大量 NAD+，研究已探索维持 NAD+ 水平是否可以支持损伤模型中神经元的存活。创伤性脑损伤和神经退行性变模型的研究将 NAD+ 前体作为研究工具。

心血管研究

心肌具有高度代谢活性并依赖于线粒体氧化磷酸化。在心脏衰老和心力衰竭模型中使用NR和NMN的研究证明了对线粒体功能和心脏能量代谢的影响，为进一步研究提供了基础。

NAD+ 研究的储存和处理注意事项

对于使用 NAD+ 化合物的研究人员来说，正确的储存和处理对于保持化合物的完整性和研究的可重复性至关重要。 NAD+ 对湿气、热和氧化敏感。基于既定实验室实践的关键考虑因素包括：

• 温度： 冻干 NAD+ 粉末应储存在 -20°C 或更冷的无湿环境中。复溶后，应将溶液等分并储存在 -80°C 下，以尽量减少冻融循环。
• 光照： NAD+ 对紫外线敏感。储存容器应是不透明或琥珀色的，实验过程中工作溶液应避免直射光。
• 重构： NAD+ 通常在无菌生理缓冲液（例如生理 pH 值的磷酸盐缓冲盐水）中重建。由于潜在的反应性，通常避免使用 DMSO 作为 NAD+ 的载体。
• 纯度验证： 研究级 NAD+ 应附有分析证书 (COA)，通过 HPLC 确认纯度并通过质谱确认身份。有关阅读 COA 的指南，请参阅我们的 COA解读指南.

有关适用于所有研究化合物的全面存储指南，请参阅我们的 肽储存指南.

NAD+ 既作为电子载体又作为酶底物（被去乙酰化酶、PARP 和 CD38 消耗）将细胞能量代谢直接与 DNA 修复、表观遗传调控和炎症控制联系起来。跨物种的组织 NAD+ 水平随着年龄的增长而持续下降，在啮齿动物模型中使用 NMN 和 NR 的里程碑式研究扭转了多种与年龄相关的缺陷，从线粒体功能障碍到胰岛素抵抗。 NAD+/sirtuin 轴将 NAD+ 生物学与明确的长寿途径（包括热量限制和线粒体生物发生）连接起来。直接 NAD+ 给药代表了前体补充剂的平行研究途径，在活性特征下具有独特的药代动力学。 -20°C 的冷链储存对于保持化合物完整性至关重要。

参考文献

1. 吉野 J 等人。 （2018）。 NAD+ 中间体：NMN 和 NR 的生物学和治疗潜力。 细胞代谢, 27(3), 513-528. PMID：29514064.
2. 拉杰曼 L 等人。 （2018）。 NAD 增强分子的治疗潜力：体内证据。 细胞代谢, 27(3), 529-547. PMID：29514063.
3. Imai S，Guarente L. (2014)。 NAD+ 和 Sirtuins 在衰老和疾病中的作用。 细胞生物学的趋势, 24(8), 464-471. PMID：24786309.
4. 韦尔丁 E. (2015)。 NAD+ 与衰老、新陈代谢和神经退行性疾病有关。 科学, 350(6265), 1208-1213. PMID：26785480.

免责声明：本文仅用于教育和研究目的。所提供的信息不构成医疗建议，也不应被解释为人类使用指南。 NAD+ 和相关化合物仅供合格专业人员进行实验室研究。进行研究时始终遵循适用的法规和机构指南。在开始任何研究方案之前咨询合格的专业人士。