効率的な敗血症治療のためのNAD(H)内包ナノ粒子
敗血症は、調節不全の感染応答を特徴とし、効果的な治療法がありません。炎症におけるNAD+の役割は不明のままです。NAD+の輸送の課題がその治療効果を制限しています。新規のNAD+搭載ナノ粒子（NPs）はNAD+を直接細胞内に送達し、その強力な免疫調節効果を明らかにします。これらのNPsは炎症を抑え、細胞損傷を防ぎ、免疫と血管の恒常性を維持することで重症敗血症の治療に有望です。
1. NAD+とNADH：細胞エネルギー代謝における重要な役割
NAD+とNADHは、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドの2つの形態であり、細胞のエネルギー過程において極めて重要な役割を果たします。これらの分子はさまざまな代謝反応において補因子として働き、電子を運搬し、エネルギー変換を促進します。細胞質でのグルコース分解である解糖系において、NAD+は補酵素として機能し、電子と水素イオンを受け取ってNADHを生成します。このステップは、ピルビン酸を生成しながらATPの形でエネルギーを生み出す上で重要です。
その後の細胞呼吸の段階、例えばミトコンドリアでのクエン酸回路や酸化的リン酸化では、NADHは電子伝達系（ETC）に電子を渡すことで関与し、そこでエネルギーを利用してATPを合成します。同時に、NAD+が再生されて解糖サイクルを継続し、エネルギーカスケードを完了させます。
図1
図1は、NAD+とNADHを含む一連の酵素反応を示すこれらの代謝経路を図示しています。これらの分子間の変換を示し、エネルギー産生と細胞代謝内の相互作用におけるそれらの極めて重要な役割を明らかにしています。
2. NAD+とNADHのレドックス機能：細胞の酸化還元反応の調整
エネルギー関連の役割に加えて、NAD+とNADHはレドックス反応における補酵素として機能し、細胞の恒常性の維持に重要です。これらのプロセスでは、NAD+は酸化剤として作用し、電子と水素イオンを受け取ってNADHに還元されます。逆に、高エネルギーの電子を運ぶNADHは、これらの電子を他の分子に供与してNAD+を再生することで、還元剤として機能します。
図2
このレドックス相互変換は、脂肪酸やヌクレオチドなどの高分子の生合成を含むさまざまな細胞プロセスにおいて重要です（図2に示す）。さらに、細胞損傷を引き起こす可能性のある活性酸素種（ROS）の解毒を促進します。研究者らは、NAD+とNADHを含むレドックス反応が電子の移動と細胞のレドックスバランスの維持を示すことを明らかにしました。
3. 酵素調節とNAD+/NADH比：細胞機能への影響
NAD+とNADHの比は、細胞機能に影響を与える重要な指標として機能します。代謝経路に関与する酵素は、しばしばこの比に敏感であり、それに応じてその活性を調節します。NAD+/NADH比が高いことは、通常、細胞のエネルギー産生と同化プロセスの能力を示します。
例えば、より高い比は酸化的リン酸化に関与する酵素の活性を促進し、ATP合成を促進します。逆に、より低い比は、解糖系などの異化プロセスに対応することがよくあります。NAD+/NADH比と酵素活性の関係を示すグラフやチャートなどの視覚的表現は、これらの補酵素によって細胞機能がどのように調節されるかについての洞察を提供します。
参考文献：
Ye M., Zhao Y., et. NAD(H)搭載ナノ粒子による免疫と血管の恒常性の調節を介した効率的な敗血症治療,Nature, 2023.
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