Advanced Biology∣从代谢到炎症：NAD+驱动疼痛发生的分子机制

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）是细胞代谢的核心辅酶分子。近年来，烟酰胺单核苷酸（NMN）等NAD+前体物质作为抗衰老保健品广受欢迎，旨在通过提升体内NAD+水平改善细胞代谢功能。浙江大学研究团队的最新研究揭示了NAD+的另一面：在炎症性疼痛状态下，升高的NAD+并不能缓解症状，反而会作为底物激活多聚ADP-核糖聚合酶1（PARP1），进而启动核因子κB（NF-κB）炎症通路，加剧疼痛。这项发表在Advanced Biology上的研究阐明了NAD+代谢如何在特定条件下从维持稳态转变为驱动炎性疼痛的关键因素。 

研究背景 

炎症性疼痛是指组织损伤和炎症反应引发的病理性疼痛，可由术后损伤、创伤、关节炎等多种因素诱发，并常伴随焦虑、抑郁等情感障碍。临床常用阿片类药物和非甾体抗炎药治疗炎症性疼痛，但成瘾性和胃肠道损伤等副作用限制了长期使用。 

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）是细胞代谢的核心辅酶，参与DNA修复、线粒体代谢、免疫应答等生理过程。烟酰胺磷酸核糖转移酶（NAMPT）是NAD+合成的限速酶，催化烟酰胺转化为烟酰胺单核苷酸（NMN），后者进一步生成NAD+。多聚ADP-核糖聚合酶1（PARP1）则是主要的NAD+消耗酶，催化多聚ADP-核糖基化反应。既往研究表明，NAMPT和PARP1均与慢性炎症相关，抑制其活性在多种疾病模型中显示出抗炎效果。基于NAMPT和PARP1在NAD+代谢中的核心作用，本研究采用完全弗氏佐剂（CFA）诱导的炎症性疼痛小鼠模型，系统探讨了NAD+代谢通路在疼痛发生发展中的作用机制。 

主要结果 

1. NAMPT在炎症性疼痛模型中的表达特征与细胞定位 

研究团队首先建立了CFA诱导的炎症性疼痛小鼠模型，行为学检测证实小鼠出现显著的机械性痛觉过敏和热痛觉过敏。Western blot分析显示，CFA注射后同侧L4-6背根神经节（DRG）中NAMPT蛋白表达从第3天开始显著升高并持续至第14天，而对侧DRG和同侧脊髓背角中NAMPT水平无明显变化。免疫荧光染色显示，NAMPT仅表达于DRG神经元而非卫星胶质细胞，且在多种感觉神经元亚群中均有表达（图1）。 

图1. CFA注射后DRG中NAMPT蛋白表达时程变化及细胞定位分析 

2. NAMPT通过催化NAD+合成参与炎症性疼痛的维持 

研究团队随后采用鞘内注射siRNA以特异性敲低DRG中的NAMPT水平。结果表明，在建立CFA炎症性疼痛模型后注射siRNA可显著缓解机械性和热性痛觉过敏；而在CFA造模前预先给药则未能阻止疼痛的发生，提示NAMPT主要参与疼痛的维持阶段（图2）。HPLC检测显示，CFA造模后同侧DRG中NAD⁺水平显著升高，而该变化可被NAMPT siRNA阻断。进一步补充NMN可逆转NAMPT siRNA的镇痛效应，说明NAMPT通过其NAD⁺合成酶活性促进炎症性疼痛的发生（图3）。 

图2. NAMPT siRNA对CFA诱导炎症性疼痛的影响 

图3. NMN补充逆转NAMPT siRNA的镇痛效果 

3. PARP1作为NAD+下游效应器参与炎症性疼痛调控 

PARP1是NAMPT/NAD⁺通路的重要下游NAD⁺消耗酶。CFA造模后，同侧DRG中多聚ADP-核糖（PAR，PARP1的活性标志物）水平显著升高，该变化可被NAMPT siRNA阻断，而NMN补充又可逆转NAMPT siRNA的抑制作用。免疫荧光结果也证实PARP1主要表达于DRG神经元，并与NAMPT共定位。这些结果表明，在炎症性疼痛模型中，PARP1的活化依赖于NAMPT/NAD⁺通路（图4）。 

在此基础上，研究团队通过敲低PARP1验证其在炎症性疼痛中的功能作用。CFA造模后鞘内注射PARP1 siRNA可显著缓解疼痛症状，并伴随DRG中NAD⁺水平升高。与NAMPT siRNA不同，PARP1 siRNA在CFA造模前给药亦能部分阻止疼痛发生，说明PARP1在炎症性疼痛的发生和维持阶段均发挥作用（图5）。 

图4. PARP1在NAMPT/NAD+通路下游的作用及细胞定位 

图5. PARP1 siRNA对CFA诱导炎症性疼痛的影响 

4. NAMPT/NAD+/PARP1轴通过NF-κB/IL-1β炎症通路发挥作用 

为探究NAMPT/NAD+/PARP1轴促进炎症性疼痛的下游机制，研究团队检测了核因子κB（NF-κB）炎症信号通路的激活水平。结果显示，CFA造模后同侧DRG中总NF-κB、磷酸化NF-κB及下游炎症因子白细胞介素-1β（IL-1β）的水平显著上调，PARP1 siRNA及NAMPT siRNA均可逆转这一升高，而NMN补充抑制了NAMPT siRNA的作用。免疫荧光结果表明磷酸化NF-κB主要存在于DRG神经元且与PARP1存在共定位，进一步证实了NAD+与NF-κB通路在细胞水平的功能关联（图6）。 

图6. NAMPT/NAD+/PARP1轴通过NF-κB/IL-1β通路促进炎症反应 

总结 

本研究揭示了NAMPT/NAD⁺/PARP1信号轴在炎症性疼痛中的重要作用。在CFA诱导的炎症性疼痛模型中，DRG感觉神经元中NAMPT表达上调，促进NAD⁺合成并激活PARP1，进一步驱动NF-κB/IL-1β炎症通路的活化，从而介导疼痛的发生与维持（图7）。 

这些发现为炎症性疼痛的干预提供了潜在的分子靶点。值得注意的是，外源性补充NMN可抵消NAMPT抑制所介导的镇痛效应，提示在类风湿性关节炎、银屑病等慢性炎症性疾病患者中，长期服用含NMN的抗衰老保健品应谨慎。与既往研究中NAD⁺补充在神经病理性疼痛中发挥保护作用的结果不同，本研究发现NAD⁺在炎症性疼痛中反而具有促痛作用，强调疼痛治疗需结合不同病理类型，制定更具针对性的个体化策略。 

图7. NAMPT/NAD+/PARP1轴促进炎症性疼痛的分子机制模型 

论文信息 

NAMPT/NAD+/PARP1 Pathway Regulates CFA-Induced Inflammatory Pain via NF-𝜿B Signaling in Rodents 

Yi Dai, Jiaqi Lin, Xiangde Chen, Jinxuan Ren, Chengwei Wu, Huihui Shen, Xue Li, Jing Yu, Baochun Jiang, Lina Yu* 

Advanced Biology  

DOI: 10.1002/adbi.202400028