NADH与NADPH双系统如何调控细胞能量代谢？2024氧化还原生物学详解

NADH 和 NADPH 系统的支柱作用 分解代谢和能量捕获通过 NADH 系统进行，而 NADPH 系统不仅驱动还原合成代谢，还驱动酶控制的氧化反应，如 NADPH 氧化酶、一氧化氮合酶（NOS）、细胞色素 P-450 依赖的羟化反应等（见参考文献 1）。细胞质 NADH 的氧化还原电位远高于线粒体 NADH，这是由于强大的细胞质 NADH 结合位点（图 3a），自由 NADH 的浓度被缓冲至 1 μM（即 pNADH = 6）（37）。氧化还原生物学关注这些关系（38），例如 NAD+/Sirtuin 通路（39）。细胞内 NAD 水平的调控对能量代谢有影响（40）。在线粒体中，NADH 和 NADPH 通过能量依赖的烟酰胺核苷酸转氢酶（NNT）相互联系，该酶利用质子动力势将电子从 NADH 转移到 NADP+，从而支持 NADPH 相关的抗氧化防御。这一反应是可逆的，因此在病理代谢需求下，NADPH 被消耗以支持 NADH 和 ATP 的产生，从而削弱了抗氧化防御。NNT 的逆向流动会导致氧化应激，如心力衰竭所示（41）。