烟酰胺单核苷酸（NMN）和烟酰胺核糖（NR）体内代谢新发现：开启 NAD+补充疗法新篇章

《SCIENCE ADVANCES》：Nicotinamide riboside and nicotinamide mononucleotide facilitate NAD+ synthesis via enterohepatic circulation

研究人员为探究 NMN 和 NR 的体内代谢途径开展研究，发现二者间接转化为 NAD+，为相关疗法提供依据。

　　烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（氧化形式）（Nicotinamide adenine dinucleotide (oxidized form)，NAD⁺）在人体的生理过程中扮演着极为重要的角色，它参与了氧化还原反应、蛋白质翻译后修饰、分子信号传导以及 mRNA 稳定性调控等多个关键环节。随着年龄的增长，以及各种疾病的侵袭，细胞和组织中的 NAD⁺水平会显著下降，进而导致生理功能的衰退。在这种情况下，补充 NAD⁺前体成为了一种备受关注的策略，其中烟酰胺单核苷酸（Nicotinamide mononucleotide，NMN）和烟酰胺核糖（Nicotinamide riboside，NR）因其能够绕过限速酶，高效提升 NAD⁺水平，受到了广泛的研究。

然而，目前对于 NMN 和 NR 在体内的代谢途径，科学界仍存在诸多争议。虽然大量的临床前和临床试验表明，补充 NMN 和 NR 对代谢功能障碍、年龄相关疾病等具有一定的益处，但在部分临床试验中，它们却表现出效果不佳的情况。这使得深入了解 NMN 和 NR 在体内的代谢路径变得尤为重要，只有这样，才能更好地优化 NAD⁺补充疗法，为人类健康带来更多的福祉。

为了揭开 NMN 和 NR 在体内代谢的神秘面纱，来自日本富山大学（University of Toyama）的研究人员开展了一项全面而深入的研究。他们通过多种实验方法，对口服和静脉注射 NMN 和 NR 在小鼠体内的代谢命运进行了详细的剖析。研究结果发表在《SCIENCE ADVANCES》杂志上，为我们理解 NMN 和 NR 的代谢机制提供了重要的线索。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先是 NAD⁺代谢组学（NAD⁺ metabolomics）技术，通过对小鼠组织中的代谢物进行全面分析，研究 NMN 和 NR 在体内的代谢变化。其次，利用稳定同位素标记（stable isotope–labeled）技术，合成了稳定同位素标记的 [m + 6] NR 和 [m + 8] NMN，对 NAD⁺代谢物进行追踪，揭示其代谢途径。此外，还使用了基因敲除小鼠模型，如 Naprt 敲除（Naprt KO）小鼠，以及无菌（Germ-free，GF）小鼠，探究特定基因和肠道微生物群在 NMN 和 NR 代谢中的作用。

研究结果主要包括以下几个方面：

• 口服 NMN 和 NR 的吸收情况：研究发现，口服的 NMN 和 NR 只有一小部分能直接从小肠吸收。口服 NMN 后，小肠中的 NMN 水平在 15 分钟时显著升高，同时 NR 水平也有所上升，且 NMN 向 NR 的转化存在延迟，这表明 NMN 可直接被小肠吸收并迅速去磷酸化为 NR。在细胞实验中，A549 细胞对 NMN 的摄取迅速，且多数 NMN 不依赖 CD73 直接转化为 NAD⁺，进一步证实了 NMN 可直接被细胞吸收。
• 口服 NMN 和 NR 对 NAD⁺及代谢物水平的影响：口服 NR 和 NMN 后，肝脏和大肠中的 NAD⁺水平逐渐升高，同时去酰胺代谢物（如 NAAD、NAMN、NAR）水平也显著增加。在肝脏中，这种变化在 3 - 6 小时更为明显；在大肠中，NAD⁺水平在 3 小时达到峰值，同时检测到 NA 的生成。这表明口服 NMN 和 NR 可增加肝脏和大肠中去酰胺代谢物的水平，进而促进 NAD⁺的合成。
• 肠道微生物群和 Preiss-Handler 途径的作用：通过对无菌小鼠和 Naprt 敲除小鼠的实验发现，肠道微生物群是生成去酰胺 NAD⁺代谢物的关键因素。在无菌小鼠中，口服 NMN 和 NR 无法增加肝脏中去酰胺代谢物的水平，NAD⁺水平的提升也受到抑制；在 Naprt 敲除小鼠中，口服 NMN 后肝脏中 NAD⁺水平的上升被显著抑制，表明 NMN 主要通过肠道微生物群转化为 NA，然后经 Preiss-Handler 途径合成 NAD⁺。
• 稳定同位素标记追踪实验：利用稳定同位素标记的 NMN 和 NR 进行追踪实验，结果显示，口服的 NR 和 NMN 大部分降解为 NA，然后通过 Preiss-Handler 途径在肝脏中转化为 NAD⁺。在肝脏中，标记的 NAD⁺主要来自于标记的 NA，而直接由 NR 和 NMN 转化为 NAD⁺的比例极少。
• 口服 NMN 和 NR 对骨骼肌 NAD⁺水平的影响：骨骼肌是 NAD⁺补充疗法的重要靶器官，但口服 NR 和 NMN 后，骨骼肌中 NAD⁺水平的提升效率远低于肝脏。通过代谢组学分析和稳定同位素标记追踪实验发现，口服 NR 和 NMN 后，骨骼肌中 NAD⁺水平略有增加，主要来源于水解产生的 NAM，而非直接来自 NR 和 NMN，且骨骼肌中 NAD⁺的合成主要通过挽救途径，而非 Preiss-Handler 途径。
• 重复口服 NMN 和 NR 的作用：在重复口服 NMN 和 NR 的实验中，发现肝脏中 NAD⁺的合成主要通过 Preiss-Handler 途径，而直接由 NR 和 NMN 经挽救途径转化为 NAD⁺的贡献很小。在骨骼肌中，NAD⁺的合成依然独立于 Preiss-Handler 途径。
• 静脉注射 NR 和 NMN 的代谢情况：静脉注射 NR 和 NMN 后，血清中的 NR 和 NMN 迅速降解为 NAM，在肝脏和骨骼肌中，NAD⁺水平显著增加，同时去酰胺代谢物水平也升高。通过对无菌小鼠和 Naprt 敲除小鼠的实验表明，肠道微生物群在静脉注射 NR 和 NMN 后肝脏中 NAD⁺的合成过程中起着重要作用，而骨骼肌中 NAD⁺的合成独立于 Preiss-Handler 途径。
• NR 在骨骼肌中的代谢途径：静脉注射 NR 后，在骨骼肌中一部分 NR 可直接转化为 NAD⁺，另一部分则降解为 NAM 后再转化为 NAD⁺。
• 肠肝循环的作用：研究发现，静脉注射 NMN 和 NR 后，NAM 和 NR 会分泌到胆汁中，经肠肝循环进入肠道，被肠道微生物群转化为 NA 后重新吸收。通过胆汁 duct ligation 实验证实，肠肝循环是肝脏中 NAD⁺合成的重要途径，而对骨骼肌中 NAD⁺水平无影响。

在讨论部分，研究人员指出，虽然本研究揭示了 NMN 和 NR 在体内的代谢途径，但仍存在一些局限性。例如，长期口服 NMN 和 NR 是否通过直接合成 NAD⁺途径提升 NAD⁺水平尚不明确，且人类与小鼠体内 NAD⁺代谢是否相同也有待进一步研究。然而，本研究的发现为 NAD⁺补充疗法提供了重要的理论基础，有助于优化 NMN 和 NR 的使用策略，为未来治疗衰老相关疾病、改善代谢功能等提供了新的思路和方向，具有重要的科学意义和潜在的临床应用价值。