効率的な敗血症治療のためのNAD(H)充填ナノ粒子
敗血症は、感染反応の調節不全を特徴とし、効果的な治療法を欠いています。炎症におけるNAD +の役割は不明のままです。NAD +輸送の課題は、その治療効果を制限します。新しいNAD +負荷ナノ粒子(NP)は、NAD +を細胞に直接送達し、その強力な免疫調節効果を明らかにします。これらのNPは、炎症を抑制し、細胞の損傷を防ぎ、免疫と血管のバランスを維持することにより、重度の敗血症の治療に有望です。
1. NAD +とNADH:細胞エネルギー代謝の重要なプレーヤー
ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドの2つの形態であるNAD +とNADHは、細胞のエネルギープロセス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の補因子として作用し、電子を往復し、エネルギー変換を促進します。解糖系、細胞質内のグルコースの分解の文脈では、NAD +は補酵素として機能し、電子と水素イオンを受け入れてNADHを形成します。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成する上で重要です。クエン酸回路やミトコンドリアの酸化的リン酸化など、細胞呼吸の次の段階では、NADHは誤った電子を電子輸送系(ETC)に固定し、エネルギーを利用してATPを合成します。同時に、NAD +は解糖サイクルを継続するために再生され、エネルギーカスケードが完成します。
図 1
図1は、NAD+とNADHが関与する連続的な酵素反応を示すこれらの代謝経路を示しています。彼らは、これらの分子間の変換を描写し、エネルギー生産における極めて重要な役割と細胞代謝内の相互作用を解明した。
2. NAD+とNADHの酸化還元機能:細胞の酸化還元反応のオーケストレーション
NAD +とNADHは、エネルギー関連の役割を超えて、細胞の恒常性を維持するために重要な酸化還元反応の補酵素として機能します。これらのプロセスでは、NAD +は酸化剤として機能し、電子と水素イオンを受け入れて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、NAD +を再生することにより、還元剤として機能します。
図 2
この酸化還元の相互変換は、脂肪酸やヌクレオチドなどの高分子の生合成など、さまざまな細胞プロセスに不可欠です(図2を参照)。さらに、細胞に損傷を与える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が関与する酸化還元反応が、電子の移動と細胞の酸化還元バランスの維持を示していることを突き止めました。
3. 酵素制御とNAD+/NADH比:細胞機能への影響
NAD +とNADHの比率は、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、しばしばこの比率に敏感であり、それに応じてそれらの活性を調節します。NAD + / NADH比が高いほど、通常、エネルギー生産と同化プロセスに対するセルの容量を示します。例えば、比率が高いほど、酸化的リン酸化に関与する酵素の活性が促進され、ATP合成が促進されます。逆に、比率が低いと、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描いたグラフやチャートなどの視覚的表現は、細胞機能がこれらの補酵素によってどのように調節されているかについての洞察を提供します。
参考：
Ye M., Zhao Y., et.免疫および血管の恒常性を調節することによる効率的な敗血症治療のためのNAD(H)充填ナノ粒子、Nature、2023年。
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