开发指尖血探针绘制真实世界中不同性别和年龄人群的NAD+差异

衰老和相关疾病是工业化国家的共同挑战，理解生命衰老过程，实现衰老相关疾病的有效药物干预具有重要科学和社会价值。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）代谢通路被证实和衰老过程息息相关[1,2]：NAD+参与了染色体修复、线粒体呼吸和炎症响应等重要过程[3]。基础和临床研究表明，NAD+前体：如烟酸[4]、烟酰胺核糖（NR）[5]、烟酰胺单核苷酸（NMN）[6]等，可逆转由衰老或疾病引起的NAD+匮乏，改善如线粒体肌病[4,7]、系统性硬化症[8]、类风湿关节炎[8]和糖尿病[6]等疾病症状。NAD+代谢还可紧密调控免疫功能，对自身免疫病[9]等病理过程有显著影响；调控NAD+代谢有望成为干预自身免疫病和免疫治疗应答的潜在策略[1,10]。

虽然基于NAD+前体的NAD+调控策略被认为是颇具潜力的衰老干预手段。但是，人类在真实世界中的NAD+基线水平尚未被精确绘制，不同人群的衰老进程、代谢状态、对NAD+补充策略的响应程度等均存在明显个体差异。由于缺乏快速、低成本的衰老相关生物标志物的检测方法，不同人群中全血NAD+水平基线的建立和个性化衰老干预疗法的开发与实践均受到了明显的限制。

该研究利用团队前期设计的NAD+生物发光蛋白探针“NS-枸杞（NS-Goji）[11]”开发了一台自动化的NAD+指尖血分析仪，只需5μL末梢血即可快速测量人体NAD+水平，实现了指尖血NAD+的快速、低成本测定，使得简便且去中心化的真实世界NAD+动态图谱绘制成为了可能（图1）。

图1 NAD+指尖血检测示意图、不同性别与年龄人群NAD+分布与真实世界NAD+水平检测。

利用该仪器，团队揭示了真实世界中指尖血NAD+在男性、女性、以及不同年龄人群之间的差异。男性在50岁之前平均NAD+水平高于女性，但50岁之后男性和女性的NAD+水平不再有显著差别。研究还发现，人体NAD+基线在100天跨度内基本稳定，并识别出了主要影响人体NAD+代谢的真实世界因素。其中，氧运动和NMN（烟酰胺单核苷酸）补充能显著增加全血NAD+的水平，但不同人群对NMN膳食补充的响应存在显著差异。同时，该仪器还探究了昼夜节律对人体NAD+水平的潜在影响。虽然NAD+相关代谢通路（如NAMPT等）被认为受昼夜节律调控[12]，但是该研究中的7名受试者并未表现出显著的指尖血NAD+昼夜变化（凌晨4点与上午10点比较）。研究推测这种不强烈的NAD+昼夜浓度差别可能与受试者不尽相同的代谢和肥胖现象相关（图2）。

图2 NAD+仪器赋能的真实世界指尖血NAD+动态监测与基线描绘。

在临床研究框架下，该研究发现部分人群即使连续服用了大量NMN（1000 mg/天，持续30天），其指尖血NAD+水平仍不发生显著变化，暗示有部分人群对基于NMN的NAD+补充策略不敏感，而该仪器可以灵敏地识别NMN不响应人群并指导更为精准高效的NAD+补充策略。进一步地，团队还通过测序方法探究了不响应人群（连续1000 mg/天NMN补充30天，但血液NAD+水平与对照组无明显差别）的静脉血PBMC转录组特征。NMN不响应人群中与NAD+消耗相关的蛋白表达量高于响应人群，这可能与高剂量NMN补充下血液NAD+不上升有关（图3）。同时，研究还发现极少部分人群天然拥有远高于常人的NAD+水平，针对该类人群的深入研究有望揭示可调控人体NAD+代谢的特殊基因背景和生活习惯。

图3 高剂量NMN膳食补充不响应人群的NAD+代谢相关基因的转录组分析

文章结论与讨论，启发与展望

团队表示，该研究利用全遗传编码的NAD+探针和自动化仪器实现了指尖血NAD+快速、去中心化的定量检测，并揭示了NAD+膳食补充、有氧运动、性别、年龄、昼夜节律等因素对人类NAD+水平差异化的影响，以识别衰老表型中具有意义的特殊亚群，并通过定量评估NAD+干预方案的效果实现个体化的衰老管理。同时，团队还表示该研究尚存在一定局限性。首先，虽然该研究的样本量足以评估NAD+水平随年龄的下降情况，但未来招募更多的参与者将有助于确定更细致的年龄段之间潜在的NAD+差异。其次，该研究的纵向分析表明有氧运动和NMN可以增加受试者的NAD+水平，但更多的数据点和更大的样本量将有助于识别其他调控NAD+代谢的因素，并建立新的运动或饮食方案以提升衰老过程中的NAD+衰退。

研究提出，结合智能手表等可穿戴设备获取的更全面和更连续的数据，将让人们更深入地了解不同日常行为和习惯对NAD+代谢的影响，并为NAD+多样化调控提供新方法。最后，NAD+普查显示存在个体NAD+水平显著较高的情况。然而，本研究尚未对这些个体的遗传或代谢特征进行表征。未来，简便高效的NAD+指尖血普查将赋能更大范围的NAD+测量，并引导更深入的NAD+调控机制研究。