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菸鹼酸,也就是維生素B3,是人體必需的水溶性維生素。它的化學結構是一個吡啶環加上羧基,分子式為C6H5NO2。菸鹼酸可以與菸鹼醯胺相互轉換,兩者都是重要輔酶NAD+和NADP+的前驅物質,在細胞能量代謝中扮演關鍵角色。
菸鹼酸的吸收主要發生在小腸上段,透過專一性載體蛋白進行主動轉運。吸收效率約為百分之六十到七十,會受到劑量大小、食物存在和個體差異的影響。吸收後的菸鹼酸進入門脈循環,首先經過肝臟進行初步代謝,然後分布到全身各組織。在血漿中,菸鹼酸以游離形式存在,能夠快速穿過細胞膜進入細胞內發揮生理作用。
菸鹼酸轉化為NAD+主要透過Preiss-Handler途徑進行。第一步由NAPRT酶催化,將菸鹼酸轉化為菸鹼酸單核苷酸NAMN,需要消耗ATP。第二步由NMNAT酶催化,將NAMN轉化為菸鹼酸腺嘌呤二核苷酸NAAD,同樣需要ATP參與。最後一步由NADS酶催化,將NAAD轉化為最終產物NAD+,此步驟需要麩醯胺酸作為胺基供體。除了主要途徑外,還有salvage pathway和de novo synthesis途徑參與調節,確保細胞內NAD+的充足供應。
NAD+和NADH在細胞能量代謝中扮演核心角色。在糖解作用過程中,NAD+作為電子接受體,接受電子後轉化為NADH。在檸檬酸循環中,更多的NADH被產生,這些NADH攜帶高能電子進入粒線體的電子傳遞鏈。在電子傳遞鏈中,NADH被氧化釋放電子,這個過程驅動ATP合酶產生ATP,為細胞提供能量。除了參與主要的能量代謝途徑外,NAD+還參與脂肪酸的β氧化和胺基酸代謝,維持細胞內的能量平衡和代謝穩態。
人體透過精密的調節機制維持菸鹼酸代謝平衡。肝臟是調節中心,負責菸鹼酸的儲存、轉化和排泄。當菸鹼酸缺乏時,會導致糙皮病,出現皮膚炎、腹瀉、癡呆和死亡等四D症狀。相反地,過量攝取菸鹼酸可能引起血管擴張、潮紅和肝毒性等副作用。細胞內的合成酶活性受到能量狀態和營養素可得性的調控,確保NAD+和NADH比例的動態平衡,維持正常的細胞代謝功能。這些調節機制共同確保菸鹼酸在人體內發揮最佳的生理作用。