NAD（H）調(diào)控線粒體功能在疾病中的作用

程子捷，呼慶勛（上海大學(xué)醫(yī)學(xué)院，上海 200444）

線粒體是細(xì)胞內(nèi)的重要細(xì)胞器，對(duì)維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能具有多重作用。作為細(xì)胞的能量供應(yīng)車間，線粒體利用多種能量物質(zhì)合成生命活動(dòng)所需的三磷酸腺苷（ATP）；作為生物合成中心，核酸等生物大分子的合成前體在線粒體內(nèi)生成；此外，線粒體內(nèi)存在多種酶參與細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)和細(xì)胞凋亡等過程，并在調(diào)控細(xì)胞生長和細(xì)胞周期中發(fā)揮重要作用[1]。

煙酰胺腺嘌呤二核苷酸NAD（H）是一種存在于活細(xì)胞中的輔酶，在生物體內(nèi)常以氧化態(tài)NAD+和還原態(tài)NADH的形式存在；在細(xì)胞內(nèi)的一系列生物過程中，兩者可以相互轉(zhuǎn)化。研究表明，NAD（H）不僅是線粒體中必不可少的氧化還原輔助因子，也作為關(guān)鍵信號(hào)分子，在發(fā)生營養(yǎng)攝入改變或細(xì)胞損傷等環(huán)境變化時(shí)調(diào)控細(xì)胞功能，包括影響線粒體功能、DNA 損傷修復(fù)、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞衰老、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等多個(gè)方面[2-3]。越來越多的證據(jù)表明，細(xì)胞內(nèi)NAD（H）代謝異常會(huì)影響線粒體結(jié)構(gòu)與功能，從而誘發(fā)多種疾病。本文綜述NAD（H）在細(xì)胞內(nèi)的合成、消耗、轉(zhuǎn)化與檢測過程，并闡述NAD（H）通過調(diào)控線粒體功能影響疾病發(fā)生與發(fā)展的分子機(jī)制，旨在為疾病預(yù)防和診療提供新的研究思路。

1 NAD（H）的合成與轉(zhuǎn)化

1.1 NAD（H）的合成

NAD（H）幾乎存在于生物體內(nèi)所有活細(xì)胞中，主要有三種合成路徑，分別為犬尿酸途徑（De Novo synthesis）、Preiss-Handler途徑和補(bǔ)救途徑（Repair）（見圖1）。

圖1 NAD（H）的生物合成途徑Fig 1 Biosynthetic pathway of NAD（H）

在犬尿酸途徑中，色氨酸（Trp）經(jīng)多步反應(yīng)轉(zhuǎn)化為煙酸單核苷酸（NAMN），NAMN最終經(jīng)一系列酶的催化生成NAD（H）[3-5]。

在Preiss-Handler途徑生成中，煙酸（NA）經(jīng)煙酸轉(zhuǎn)磷酸核糖基酶（NAPRT）催化作用生成NAMN。NAMN最終經(jīng)一系列酶的催化生成NAD（H）[3-5]。

在哺乳動(dòng)物中，第三種NAD（H）合成路徑——通過“補(bǔ)救途徑”從煙酰胺（NAM）、NA、煙酰胺核苷（NR）和煙酰胺單核苷酸（NMN）中回收是維持胞內(nèi)NAD（H）正常水平最重要的合成途徑[3]。NAM既是NAD（H）消耗酶如NAD（H）依賴的蛋白去乙?；竤irtuins（SIRTs）、聚ADP-核糖聚合酶（PARPs）、CD38等的副產(chǎn)物，也可能來源于外界食物攝取[4]。在補(bǔ)救途徑中，首先NAM經(jīng)煙酰胺轉(zhuǎn)磷酸核糖基酶（NAMPT）和煙酰胺單核苷酸腺苷轉(zhuǎn)移酶（NMNAT）催化生成NAD（H）[6]。其中NMNAT3主要分布在線粒體中，對(duì)線粒體呼吸產(chǎn)生重要影響[7-8]。

1.2 NAD（H）的消耗

在生物體中，NAD（H）合成與降解之間存在動(dòng)態(tài)平衡。與氧化還原反應(yīng)不同，在細(xì)胞內(nèi)存在多種酶，包括SIRTs、PARPs、NAD（H）糖水解酶與環(huán)ADP-核糖（cADPR）合成酶CD38、CD157和SARM1（sterile alpha and TIR motif containing 1）等，能夠在發(fā)揮自身生理功能的同時(shí)，將NAD（H）分解為NAM[9]。

目前已發(fā)現(xiàn)SIRTs家族中存在七種亞型，分別命名為SIRT1～SIRT7，其中SIRT3～SIRT5主要分布在線粒體；作為NAD（H）依賴的蛋白去乙?；?，SIRTs與特定蛋白相結(jié)合并發(fā)生去乙?；?，并將輔助底物NAD（H）轉(zhuǎn)化為NAM，從而調(diào)節(jié)生物體內(nèi)關(guān)鍵信號(hào)通路[10-12]。PARP1-PARP3能夠?qū)AD（H）作為單ADPR或聚ADPR靶蛋白的共底物，介導(dǎo)NAD（H）分解產(chǎn)生副產(chǎn)物NAM和ADPR，并在DNA損傷修復(fù)、轉(zhuǎn)錄調(diào)控、細(xì)胞凋亡等過程中發(fā)揮作用[9，13]。

CD38和CD157是多功能的胞外酶，具有糖水解酶和ADP-核糖環(huán)化酶的活性，將NAD（H）分解為NAM和cADPR[14-15]；此外，二聚化SARM1能夠產(chǎn)生相似催化作用，將NAD（H）水解為ADPR和NAM，并產(chǎn)生少量的cADPR[16]。

1.3 NAD（H）的生物轉(zhuǎn)化

1.3.1 NAD+與NADH的相互轉(zhuǎn)化 葡萄糖是人體內(nèi)的主要能量來源，進(jìn)入胞質(zhì)后在多種酶的催化下經(jīng)有氧糖酵解生成丙酮酸，在此過程中伴隨著NAD+和NADH的轉(zhuǎn)化及ATP生成[17]。此后，丙酮酸在胞質(zhì)內(nèi)生成乳酸，或進(jìn)入線粒體后經(jīng)氧化脫羧生成乙酰輔酶A，從而參與三羧酸循環(huán)（TCA循環(huán)）；在此過程中生成大量ATP，同時(shí)NAD+轉(zhuǎn)化為NADH[18]。最終，NADH經(jīng)電子傳遞鏈（ETC）再次氧化為NAD+，維持細(xì)胞內(nèi)NADH與NAD+的動(dòng)態(tài)平衡；隨著質(zhì)子從線粒體內(nèi)膜向外層轉(zhuǎn)移，所形成的跨膜氫離子梯度提供勢(shì)能，驅(qū)動(dòng)氧化磷酸化（OXPHOS）反應(yīng)合成ATP，這一過程由五種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的酶協(xié)同催化完成[9，18]（見圖2）。

圖2 NAD（H）的生物轉(zhuǎn)化途徑Fig 2 Biological conversion of NAD（H）

有研究表明，約有70%的NAD（H）存在于線粒體中；脂質(zhì)載體蛋白（SLCs）是生物體內(nèi)重要的轉(zhuǎn)運(yùn)家族，其中SLC25A51通過調(diào)控線粒體代謝和ETC中復(fù)合物Ⅰ的功能，進(jìn)而影響線粒體消耗氧氣和產(chǎn)生ATP以及將NAD+轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體基質(zhì)中的能力[19]。由于細(xì)胞內(nèi)的大多數(shù)生理活動(dòng)都依賴ATP提供能量，因此探究NAD（H）對(duì)線粒體能量代謝和器官功能的影響具有重要意義。

1.3.2 NAD+與NADP+的相互轉(zhuǎn)化 除了NAD+與NADH的相互轉(zhuǎn)化，細(xì)胞內(nèi)約有10%的NAD+可以被煙酰胺核苷酸轉(zhuǎn)氫酶（NNT）和NAD+激酶（NADKs）磷酸化為NADP+[3]。NADPH是NADP+的還原形式，線粒體內(nèi)NADPH可在ME3將丙酮酸轉(zhuǎn)化為蘋果酸的過程中和IDH2催化異檸檬酸轉(zhuǎn)化為α-酮戊二酸的過程中產(chǎn)生[20]。這些煙酰胺核苷酸在氧化形式（NAD+和NADP+）和還原形式（NADH和NADPH）之間不斷相互轉(zhuǎn)化，作為生物合成途徑中的重要輔助因子而發(fā)揮作用[8]。

2 NAD（H）的測定

NAD（H）的分布與代謝具有組織特異性，因此檢測NAD（H）的合成與消耗途徑，以及其在不同類型的細(xì)胞、組織、生理狀態(tài)和疾病中的差異具有重要意義。

引入14C標(biāo)記的NR等NAD（H）前體后，測定NAD（H）標(biāo)記可以量化NAD（H）的合成和消耗通量[21]。液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對(duì)NAD（H）的定量標(biāo)記也具有廣泛應(yīng)用前景，在研究中曾用于檢測人體活檢樣本[22]。近年來，也有研究構(gòu)建出靶向線粒體的生物傳感器，通過實(shí)時(shí)成像并檢測活細(xì)胞內(nèi)線粒體和細(xì)胞質(zhì)中的NAD+/NADH比率，為探究NAD（H）調(diào)控不同細(xì)胞、組織和器官中的線粒體功能提供了可能[23]。

3 NAD（H）在相關(guān)疾病中的調(diào)控作用

3.1 NAD（H）調(diào)控線粒體功能在神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病中的作用

神經(jīng)元細(xì)胞代謝功能障礙是阿爾茨海默?。ˋD）、帕金森綜合征（PD）和亨廷頓?。℉D）等神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病發(fā)生的原因之一，大量研究證實(shí)NAD（H）代謝參與神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病的發(fā)生與發(fā)展過程，線粒體能量穩(wěn)態(tài)的喪失是影響神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病的發(fā)病和進(jìn)展的重要因素[24-25]。

3.1.1 AD 在AD模型中可以廣泛觀察到線粒體游離NAD（H）水平降低，有學(xué)者認(rèn)為這一特征與年齡依賴性的NAMPT基因表達(dá)缺失和代謝變化相關(guān)[25-26]，也可能與糖酵解通量受損所導(dǎo)致的胞質(zhì)NADH產(chǎn)生減少和線粒體碳通量供應(yīng)減少相關(guān)[27]。在載脂蛋白E4（ApoE4）表達(dá)的神經(jīng)元中，NAD+/NADH比值降低引起線粒體氧化磷酸化受損，ECT中線粒體復(fù)合物Ⅳ的活性降低，最終導(dǎo)致ATP生成能力降低，加速AD疾病進(jìn)程[28]。因此，維持適當(dāng)?shù)腘AD（H）水平能夠維持線粒體完整性和神經(jīng)元細(xì)胞活力。

除底物水平外，NAD（H）代謝還可以通過其他途徑影響線粒體功能。NAD（H）通過調(diào)節(jié)氧化磷酸化和SIRT3～SIRT5活性在線粒體中發(fā)揮重要作用，并通過SIRT1-PGC-1α軸介導(dǎo)線粒體內(nèi)的生物合成[25]。在AD患者中，神經(jīng)元SIRT3通過在K320位點(diǎn)去乙?；痯53，阻止線粒體p53誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡和線粒體功能障礙，從而調(diào)節(jié)線粒體活性氧（ROS）水平與耗氧量[29]。Sorrentino等[30]研究發(fā)現(xiàn)通過誘導(dǎo)應(yīng)激相關(guān)的激活轉(zhuǎn)錄因子-1（ATFS-1），NR等NAD+前體能夠有效激活線粒體非折疊蛋白反應(yīng)（UPRmt）和線粒體自噬途徑，從而降低AD模型中的Aβ蛋白的聚集與毒性，維持線粒體蛋白平衡。

3.1.2 PD PD患者在臨床上常表現(xiàn)為肌肉震顫、肌強(qiáng)直和運(yùn)動(dòng)功能減退，線粒體功能障礙是關(guān)鍵致病標(biāo)志之一。Tapias等[31]研究發(fā)現(xiàn)氧化還原失衡和黑質(zhì)紋狀體多巴胺（DA）神經(jīng)變性是導(dǎo)致ETC復(fù)合物Ⅰ持續(xù)抑制和線粒體功能障礙的主要原因。

Schondorf等[32]研究發(fā)現(xiàn)NAD（H）代謝增強(qiáng)可以顯著改善神經(jīng)元的線粒體功能。在魚藤酮誘導(dǎo)的PD細(xì)胞模型中，上調(diào)NAD（H）介導(dǎo)的SIRT3通路能夠通過保護(hù)線粒體膜電位而提高細(xì)胞存活率，減輕細(xì)胞內(nèi)超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽（GSH）水平并減少ROS產(chǎn)生[33]。Park等[34]研究發(fā)現(xiàn)線粒體SIRT3受AMPKα-CREB信號(hào)通路影響與PD患者α-突觸核蛋白（α-syn）聚集和DA神經(jīng)元變性成負(fù)相關(guān)，從而減少α-syn所誘導(dǎo)的線粒體ROS。

此外，也有研究發(fā)現(xiàn)PINK1基因是可導(dǎo)致PD的致病性變異基因之一，PINK1和Parkin通過PARIS/PGC-1α軸調(diào)控線粒體生物合成并維持線粒體功能[35-36]。NAD（H）介導(dǎo)的SIRT3途徑可以通過結(jié)合PINK1和E3泛素蛋白連接酶Parkin（PARK2）使其去乙?；源龠M(jìn)線粒體自噬[37]。3.1.3 HD HD是一種常染色體顯性遺傳性神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病，患者會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)、認(rèn)知等方面的障礙；細(xì)胞代謝與線粒體功能障礙也是HD細(xì)胞中的重要特征[38]。在來源于HD患者的iPSC（HD-iPSC）細(xì)胞中，存在線粒體呼吸減弱，ATP/ADP降低，PGC-1α和復(fù)合物Ⅲ亞基表達(dá)和活性減弱等特征[39]；這可能與4號(hào)染色體短臂上亨廷頓蛋白Htt突變體降低了SIRT3的去乙?；缸饔孟嚓P(guān)，進(jìn)而導(dǎo)致NAD（H）水平下降[29]。

目前，通過NAD（H）代謝途徑調(diào)控SIRTs介導(dǎo)的各項(xiàng)生理活動(dòng)具有很大的潛力，糾正氧化還原紊亂也被認(rèn)為是預(yù)防或治療神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病的一種潛在策略。例如，通過長期給予吩噻嗪治療可使NADH/NAD+比例正?；?，從而維持線粒體完整性并保護(hù)黑質(zhì)紋狀體多巴胺系統(tǒng)，改善大鼠的PD樣行為缺陷[31]。Zhang等[40]發(fā)現(xiàn)使用鳶尾素也可以通過整合素受體上調(diào)下游Akt信號(hào)通路和ERK1/2信號(hào)通路，提高線粒體復(fù)合物Ⅰ活性和mtDNA拷貝數(shù)，促進(jìn)NAD+再生和ATP合成。

3.2 NAD（H）調(diào)控線粒體功能在衰老中的作用

衰老是機(jī)體內(nèi)不可逆的生理過程，在生長發(fā)育達(dá)到成熟期后，人體內(nèi)各組織、器官發(fā)生退行性變化導(dǎo)致生理功能降低和紊亂。由于合成與降解失衡，多種組織中的NAD（H）水平隨年齡增長而下降[4，41]。有研究表明，在年老或患病的動(dòng)物中恢復(fù)NAD（H）水平可能通過多種作用途徑延長壽命[6，42]。

在衰老過程中，NAD（H）水平下降通過SIRTs和PARPs調(diào)節(jié)p53、NF-κB、PGC-1α和HIF-1α等信號(hào)通路，導(dǎo)致氧化損傷、晝夜節(jié)律異常、代謝紊亂和線粒體功能障礙[3，43]。有研究發(fā)現(xiàn)，在老年小鼠中PARPs異常激活能夠抑制SIRT1活性，并導(dǎo)致線粒體功能障礙；使用PARPs抑制劑和NAD（H）前體可以緩解這一過程[3]。在秀麗隱桿線蟲中，NAD（H）水平升高后通過SIRT2.1影響有絲分裂蛋白失衡，并通過UPRmt激活應(yīng)激信號(hào)、FOXO轉(zhuǎn)錄因子DAF-16的核易位和激活延長壽命[42]。提高NAD（H）水平可以通過SIRTs途徑恢復(fù)老年小鼠的線粒體功能[3]，因此，調(diào)控線粒體NAD（H）代謝在衰老和長壽中起重要作用。

3.3 NAD（H）調(diào)控線粒體功能在心血管疾病中的作用

3.3.1 缺血再灌注 在心肌細(xì)胞中，線粒體氧化磷酸化是細(xì)胞內(nèi)ATP產(chǎn)生的主要途徑。當(dāng)血流量減少時(shí)會(huì)產(chǎn)生有害的細(xì)胞過程，而再灌注也導(dǎo)致許多獨(dú)立于凋亡和壞死組織損傷的信號(hào)通路的激活，例如介導(dǎo)線粒體損傷增加ROS的產(chǎn)生，胞質(zhì)誘導(dǎo)的線粒體Ca2+超載，NADH/FAD氧化還原比率降低，以及線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔（mPTP）的形成和開放等，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡[44]。

SIRT4是一種線粒體定位的sirtuin，在心臟中大量存在，其作用與調(diào)控細(xì)胞能量代謝和應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)。與SIRT1和SIRT3不同，目前對(duì)SIRT4的生理機(jī)制研究相對(duì)有所欠缺。在心肌細(xì)胞缺血再灌注（IR）后，體外和體內(nèi)模型中均可檢測到SIRT4下調(diào)，SIRT4過表達(dá)后心肌梗死面積和血清肌酸激酶（CK）水平降低；因此通過NAD（H）途徑激活SIRT4可能通過維持線粒體功能以及減少心肌細(xì)胞凋亡，從而保護(hù)IR損傷的心臟[11]。

還有研究發(fā)現(xiàn)，SIRT4過表達(dá)能夠通過抑制AKT/mTOR途徑依賴性自噬，抑制阿霉素給藥后引起的心肌細(xì)胞凋亡，從而起到心臟保護(hù)作用[15，45]。因此，繼續(xù)探索心肌細(xì)胞中SIRT4作用機(jī)制具有廣泛的研究價(jià)值，為心臟保護(hù)藥物的研發(fā)提供了新的思路。

3.3.2 糖尿病心肌?。―CM） 目前，2型糖尿病的發(fā)病率正在逐漸上升，DCM是2型糖尿病的主要并發(fā)癥之一。DCM心功能障礙與代謝異常有關(guān)，表現(xiàn)為NAD+/NADH比率降低、脂肪酸攝取率提高和線粒體ETC缺陷[46]。

一系列研究表明，上調(diào)SIRT3也在改善DCM線粒體功能中起關(guān)鍵作用。在db/db小鼠心臟組織中，外源性給予硫化氫（H2S）能夠恢復(fù)心肌細(xì)胞中NAD+/NADH比率，提高SIRT3的表達(dá)和活性，降低了線粒體乙?；剑瑥亩鰪?qiáng)了線粒體ETC活性并提高ATP生成水平[12]。鷹嘴豆黃酮粗提物（CCFE）也通過PARPs和SIRT3途徑，改善NAD+/NADH氧化還原失衡和線粒體復(fù)合物Ⅰ的功能障礙；同時(shí)降低血清中的過氧化氫（H2O2）和丙二醛（MDA）水平，并上調(diào)谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）和超氧化物歧化酶（SOD）[47]。

3.3.3 心力衰竭（HF） HF與主動(dòng)脈硬化、心肌和微血管重構(gòu)相關(guān)，HF的患病風(fēng)險(xiǎn)隨著年齡的增長而飆升[48]。有研究者在HF模型中發(fā)現(xiàn)一種獨(dú)特的蛋白質(zhì)乙?；Ｊ剑丛谏溲?jǐn)?shù)保留的心力衰竭（HFpEF）小鼠心臟中觀察到蛋白質(zhì)賴氨酸乙?；↙ysAc）升高[49]。研究表明，這一特征與NAD+/NADH比率降低、線粒體功能受損和TCA代謝物減少相關(guān)；通過補(bǔ)充NR可使NAD+/NADH比率正?；?，乙?；浇档?，從而改善線粒體功能和HFpEF表型[49]。

此外，研究發(fā)現(xiàn)這種NAD（H）氧化還原失衡所引起的線粒體蛋白超乙?；揎椫饕ㄟ^兩種不同的機(jī)制促進(jìn)心臟的病理性重構(gòu)：首先，線粒體蘋果酸-天冬氨酸穿梭蛋白的高乙酰化抑制線粒體中NAD（H）的氧化和運(yùn)輸，導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)中氧化還原的不平衡；其次，寡霉素敏感賦予蛋白的乙?；揎椩黾恿似渑c親環(huán)蛋白D的結(jié)合，增強(qiáng)了線粒體通透性過渡孔的敏感性[50]。

3.3.4 肥厚性心肌病（HCM） 人類HCM是一種常見的遺傳性心肌病，以舒張功能受損和左心室不對(duì)稱肥厚為主要特征。研究表明，HCM線粒體功能障礙與心肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞有關(guān)，可以通過改善NAD（H）驅(qū)動(dòng)的線粒體呼吸來糾正[51]。

在HCM中還可以觀察到能量代謝紊亂，表現(xiàn)為ATP生成減少和涉及ATP合成的線粒體基因表達(dá)降低，如催化TCA循環(huán)的大多數(shù)基因（CS、IDH2、OGDH、SUCLA2、FH和MDH1）和參與線粒體能量代謝的關(guān)鍵基因的下調(diào)，包括ANT1（腺嘌呤核苷酸轉(zhuǎn)位酶1型）、CKM2（肌酸激酶2）等[52]。通過電子顯微鏡可以觀察到受損的線粒體比例增加，嵴密度降低，線粒體內(nèi)膜腫脹及嵴密度降低[52]。

因此，線粒體能量代謝結(jié)構(gòu)和功能的損傷可能是HCM功能惡化的一個(gè)重要機(jī)制，線粒體也有望成為改善或預(yù)防HCM中心臟重構(gòu)的新藥物靶點(diǎn)。

3.4 NAD（H）調(diào)控線粒體功能在腫瘤中的作用

隨著腫瘤研究不斷深入，研究者們發(fā)現(xiàn)線粒體是腫瘤細(xì)胞增殖、存活和轉(zhuǎn)移的代謝樞紐，線粒體中的各種代謝途徑也能影響腫瘤的代謝和進(jìn)展。例如，缺氧是大多數(shù)腫瘤微環(huán)境的顯著標(biāo)志；腫瘤細(xì)胞線粒體呼吸缺陷導(dǎo)致NAD（H）增加，AKT信號(hào)通路激活，從而使腫瘤細(xì)胞在缺氧條件下獲得耐藥性和生存優(yōu)勢(shì)[53]。

分布在線粒體上依賴NAD（H）的SIRTs與細(xì)胞自噬密切相關(guān)，根據(jù)誘導(dǎo)或抑制自噬的策略不同，可以對(duì)不同種類或分期的腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生不同影響[15，54]。例如在腫瘤細(xì)胞中，缺氧誘導(dǎo)的自噬可以減少氧化損傷，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞存活[53]。而SIRT4可以通過抑制谷氨酰胺代謝激活p53蛋白的磷酸化，同時(shí)腺苷酸活化蛋白激酶α（AMPK）也參與了SIRT4介導(dǎo)的自噬和p53磷酸化的調(diào)控，從而抑制胰腺腫瘤的發(fā)生[55]；因此線粒體NAD（H）介導(dǎo)的SIRT4/AMPKα/p53/自噬軸在人類胰腺導(dǎo)管腺癌中可能具有臨床意義。

信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3（STAT3）是一種參與炎癥和腫瘤發(fā)生的轉(zhuǎn)錄因子，其結(jié)構(gòu)部分定位于線粒體；有研究表明，STAT3在三陰性乳腺癌中起著重要的促癌作用，當(dāng)STAT3缺失時(shí)復(fù)合物Ⅰ活性降低，導(dǎo)致NAD（H）再生受損，從而抑制抗氧化基因的表達(dá)[56]。

廣泛研究證實(shí)，調(diào)控NAD（H）代謝途徑是抑制腫瘤細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移，促進(jìn)細(xì)胞凋亡的有效方法。Zhang等[57]研究發(fā)現(xiàn)在前列腺癌細(xì)胞中敲低ACACA基因（編碼乙酰輔酶A羧化酶α形式的基因），能夠提高NAD+/NADH比率和ROS水平，減少線粒體ATP生成，從而減小腫瘤體積與重量。腫瘤干細(xì)胞高度依賴氧化磷酸化獲得能量，因此靶向氧化磷酸化或相關(guān)基因、相關(guān)酶的抑制劑被認(rèn)為可以有效殺滅腫瘤干細(xì)胞[53，58]。例如，小分子化合物DX2-201通過抑制氧化磷酸化并直接結(jié)合線粒體復(fù)合物Ⅰ的NDUFS7亞基，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)胰腺癌的有效治療[59]。

綜上所述，探究線粒體NAD（H）在腫瘤代謝和進(jìn)展中的作用，有利于了解腫瘤發(fā)生機(jī)制并開發(fā)新的治療策略。

3.5 NAD（H）調(diào)控線粒體功能在肝臟疾病中的影響

在肝組織中，端粒功能障礙和p53通過p53依賴性抑制過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活物-1α/β（PGC-1α/β）機(jī)制下調(diào)線粒體SIRTs；補(bǔ)充NAD（H）后可逆轉(zhuǎn)肝組織中p53、FOXO1、PGC-1α、SOD2和CPS1等SIRTs靶點(diǎn)的超乙?；?，從而穩(wěn)定端粒并改善肝纖維化[60]。此外，依賴NAD（H）的SIRT3能夠通過肝細(xì)胞中AMPK-UNC51樣激酶1（ULK1）途徑，促進(jìn)脂滴自噬降解，促進(jìn)脂滴在去酪氨酸微管上分散，抑制硬脂酰輔酶A去飽和酶1（SCD1）表達(dá)從而抑制脂肪生成，使長鏈?；o酶A脫氫酶（LCAD）去乙?；鰪?qiáng)線粒體脂肪酸氧化，從而改善肝細(xì)胞中的脂肪毒性，在非酒精性脂肪肝病中發(fā)揮保護(hù)作用[61]。

此外，Katsyuba等[62]發(fā)現(xiàn)ACMSD主要表達(dá)于腎臟和肝臟，表明ACMSD是肝腎細(xì)胞NAD（H）水平、SIRTs活性和線粒體穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑。在NR誘導(dǎo)肝細(xì)胞NAD（H）合成的過程中，煙酰胺核苷激酶1（NRK1）是限速酶；Sambeat等[63]發(fā)現(xiàn)NRK1缺乏會(huì)導(dǎo)致糖異生潛能降低和PARP1活性受損，因此更容易受到飲食誘導(dǎo)的肝臟DNA損傷。因此，調(diào)控NAD（H）代謝途徑的關(guān)鍵酶和信號(hào)通路也可以作為肝臟疾病防治的潛在靶點(diǎn)。

4 總結(jié)與展望

綜上所述，NAD（H）通過調(diào)節(jié)生物體內(nèi)的氧化還原平衡、基因表達(dá)、細(xì)胞能量代謝和SIRTs等NAD（H）依賴酶的活性來影響線粒體的結(jié)構(gòu)與功能，從而在疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用。已有研究應(yīng)用NAD（H）增強(qiáng)劑調(diào)節(jié)線粒體功能，旨在治療NAD（H）缺乏的相關(guān)疾病或延長生物體壽命。例如，給予NAD（H）前體NR可以使AD小鼠神經(jīng)細(xì)胞線粒體SIRT3活性增加，從而改善認(rèn)知功能[13]。

但目前，研究者對(duì)NAD（H）在體內(nèi)的藥代動(dòng)力學(xué)仍知之甚少，也仍需通過更多研究確定不同NAD（H）前體的特定效應(yīng)分子。因此在臨床治療中有必要針對(duì)不同的人類疾病和人群特征對(duì)NAD（H）增強(qiáng)劑的療效、治療劑量和給藥途徑進(jìn)行優(yōu)化，從而提高治療效果。同時(shí)，NAD（H）介導(dǎo)的線粒體代謝研究也需要不斷深入，通過探究NAD（H）在不同疾病狀態(tài)下調(diào)控線粒體功能的復(fù)雜機(jī)制和潛在的藥物治療靶點(diǎn)，為以NAD（H）為核心的疾病預(yù)防和診療研究提供新的思路。