烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）代谢在内皮细胞（EC）的不同区室中独立调节。NADPH在EC衰老期间的代谢特征和功能影响在很大程度上仍然未知。

2025年11月3日，上海大学呼庆勋团队在Nature Communications（IF=15.7）在线发表题为“Elevating cytosolic NADPH metabolism in endothelial cells ameliorates vascular aging”。使用遗传编码的荧光探针，研究发现在EC衰老期间，细胞质而不是线粒体的NADPH水平增加。葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）的上调可进一步提高EC衰老期间的胞质NADPH水平。抑制C385处的G6PDS-亚硝基化可增强G6PD活性。

G6PD过表达可缓解血管老化，而其敲低会加重血管老化。NADPH 通过增加还原型谷胱甘肽水平并抑制 HDAC3 活性，成为 G6PD 发挥抗血管衰老作用不可或缺的条件。在FDA批准的1419种药物中，叶酸在亚甲基四氢叶酸脱氢酶的催化下生成NADPH，可有效缓解血管紧张素II输注小鼠和自然衰老小鼠的血管老化。NADPH代谢与EC衰老之间的联系为理解血管老化提供了独特的角度和有效的治疗目标。

心血管疾病是全球死亡的主要原因，与年龄相关的血管疾病成为人类健康寿命的重要决定因素。与年龄相关的心血管疾病的特征是动脉功能或表型的变化。此外，微循环具有影响大多数器官微环境的独特能力。因此，了解血管老化的分子机制对于解决与年龄相关的心血管疾病至关重要。血管内皮是覆盖血管腔的单层细胞，在维持血管稳态方面起着重要作用。大量研究表明，血管内皮细胞（EC）的衰老会导致心血管疾病的发生和进展。由于中枢碳代谢是EC功能所必需的，而代谢重编程是EC衰老的标志，迫切需要更好地了解新陈代谢如何影响EC衰老，以开发血管老化的治疗方法。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP）长期以来一直被认为是氧化还原防御和还原生物合成的关键辅助因子。越来越多的证据表明，活性氧（ROS）和NADPH介导的氧化还原之间的平衡是EC衰老的关键因素。在衰老EC中，NADPH氧化酶的活性显著增加，通过氧化NADPH导致ROS产生升高。ROS进一步与一氧化氮（NO）反应生成亚硝酸盐。抑制NADPH氧化酶活性显著消除EC衰老。此外，NADPH促进谷胱甘肽和硫氧还蛋白氧化还原系统，有效减弱EC衰老过程中过量的ROS产生。鉴于NADPH在氧化还原系统中的重要作用，研究的重点是NADPH氧化还原酶的调节功能。NADPH在EC衰老中的代谢特征以及NADPH相关代谢途径在血管老化中的潜在调节作用在很大程度上仍未得到探索。不同隔室的细胞内NADPH消耗和产生独立调节。在EC中，NADPH可由三种途径产生：氧化磷酸戊糖途径（oxPPP）中的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G6PD）和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶（PGD）、谷氨酰胺分解中的苹果酸酶（ME）和叶酸代谢中的亚甲基四氢叶酸脱氢酶（MTHFD）。oxPPP是EC中产生NADPH的主要途径，它关键调节EC功能阻断oxPPP将EC代谢重新编程为糖酵解，并恶化肺动脉EC的炎症反应。G6PD是oxPPP中的一种限速酶，在年龄相关动物模型中调节细胞衰老中起着关键作用。氧化剂诱导的成纤维细胞衰老中G6PD活性降低，G6PD消融进一步加重成纤维细胞衰老。G6PD蛋白过表达显著缓解年龄相关性小鼠听力损失并延长了雌性小鼠的寿命。尽管G6PD在衰老中的有益作用已经确定，但介导G6PD拮抗EC衰老作用的下游机制仍然未知。

叶酸改善自然衰老小鼠的血管老化（摘自nature communications）

传统的酶循环法、质谱法和色谱法可用于检测细胞整体 NADPH 水平，但这些方法需要细胞匀浆处理，无法区分不同亚细胞区室的 NADPH 池，而不同区室的 NADPH 具有不同的调控功能。本研究中采用高响应性基因编码 NADPH 探针（iNap1），发现内皮细胞衰老过程中胞质NADPH水平升高。一氧化氮浓度降低会促进G6PD在C385位点的去S -亚硝基化，增强其酶活性，进而导致 NADPH 水平升高。过表达 G6PD 可显著提高 NADPH水平，抑制谷胱甘肽氧化和组蛋白去乙酰化酶3（HDAC3）活性，从而抑制内皮细胞衰老和血管衰老。这些结果表明，血管衰老诱导因素会上调 G6PD/NADPH 通路，该通路在限制内皮细胞衰老中发挥因果作用。此外，借助 iNap1 探针，研究对 1419种美国食品药品监督管理局（FDA）批准的药物进行了高通量代谢筛选，发现叶酸（FA）可通过 MTHFD1 显著提高 NADPH 含量，并改善自然衰老小鼠的血管功能。这些发现揭示了内皮细胞 NADPH 代谢在血管衰老中的有益作用。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-64652-z