身兼两职的辅酶

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸有两种形式。NAD⁺ 从燃料接受电子；NADH 把电子送往呼吸链。细胞两者都需要，而两者之比，即氧化还原状态，决定许多反应朝哪个方向进行。这是 NAD⁺ 的第一项职能：作为载体，它不被消耗，只在两种形式之间往返。

第二项职能是后来才发现的。有些酶不只是借用 NAD⁺，而是消耗它：把它拆开，用来制造化学信号或修饰蛋白质。其中最著名的是去乙酰化酶（sirtuin）。

由于去乙酰化酶读取 NAD⁺，它们可以充当细胞能量状态的传感器。这就是断食、NAD⁺ 与流行的「长寿基因」观念之间的联系。

两个比值，而不是一个

细胞里的 NAD⁺/NADH 比值不止一个，而是好几个。细胞质和线粒体各有各的库，而且大部分 NAD 与蛋白质结合。为了估计游离比值，德莫特·威廉森（Dermot Williamson）、帕特里夏·伦德（Patricia Lund）和汉斯·克雷布斯利用接近平衡的酶反应：知道乳酸和丙酮酸的浓度，就能由乳酸脱氢酶的平衡常数推出细胞质中游离的 NAD⁺/NADH 比值；线粒体中则用β-羟丁酸和乙酰乙酸推出。

from math import log

R, T, F = 8.314, 310.0, 96485.0
E0_NAD, E0_O2 = -0.320, 0.816               # standard redox potentials at pH 7, volts

def E_nad(ratio_nad_to_nadh):
    return E0_NAD + (R * T / (2 * F)) * log(ratio_nad_to_nadh)

print("compartment / state                  NAD+/NADH   E (V)   free energy per NADH -> O2 (kJ/mol)")
for label, ratio in (("cytosol (free couple, typical)", 700), ("mitochondria, typical", 8),
                     ("mitochondria, more reduced", 4), ("mitochondria, more oxidised", 16)):
    E = E_nad(ratio)
    dG = -2 * F * (E0_O2 - E) / 1000
    print(f"{label:36s} {ratio:9d}   {E:6.3f}   {dG:8.1f}")
# compartment / state                  NAD+/NADH   E (V)   free energy per NADH -> O2 (kJ/mol)
# cytosol (free couple, typical)             700   -0.233     -202.3
# mitochondria, typical                        8   -0.292     -213.9
# mitochondria, more reduced                   4   -0.301     -215.6
# mitochondria, more oxidised                 16   -0.283     -212.1

可以看到两点。比值相差一百倍，电位只变约 0.06 V，因为有对数。每对电子的总能量约 210 kJ/mol，按每个 ATP −60 kJ/mol 计，理论上够合成约三个半 ATP；实际观测到的 2.5 个，反映了真实机器的损耗。在第四章维奇的论证中，线粒体 NAD 电对更还原（比值更低），意味着呼吸链顶端的电位略负一些，可以传下去的能量略多一些。

断食与酮体如何改变比值

流行的故事在这里变得复杂，因为同一种分子在不同器官里把比值推向不同的方向。

在肝脏中，由乙酰乙酸生成β-羟丁酸要消耗 NADH、产生 NAD⁺。因此生酮作用倾向于使肝脏线粒体的 NAD 电对更氧化。

在大脑和心脏中，燃烧β-羟丁酸则相反：第一步，变回乙酰乙酸，在线粒体内产生 NADH，使电对更还原。这正是维奇所描述的。

在处于能量压力下的细胞中，如断食或运动时，AMPK 和其他信号会提高部分组织的总 NAD⁺（见上文）。总 NAD⁺ 与游离 NAD⁺/NADH 比值是两个不同的量，但两者的测量结果常被混为一谈。

最稳妥的总结是：断食和酮体以组织特异的方式改变 NAD 代谢，去乙酰化酶是读取这种变化的酶之一，而「酮症提高 NAD⁺」这句话太简单，不可能处处成立。

NAD+ 前体补充剂

NAD⁺ 本身无法以有用的方式直接服用，但它的前体可以，如烟酰胺核糖（NR）和烟酰胺单核苷酸（NMN）。由于动物组织中的 NAD⁺ 随年龄下降，这些前体被广泛销售。

这些试验规模小、时间短，阳性发现都在标志物上，而不在疾病、功能或寿命上。没有一项检验注意力。本书不给出补充剂剂量，也不推荐任何产品；序言中的利益披露说明了为什么读者应当知道，作者所在集团运营着一个以此为主题的网站。

各种机制一览

现在可以把前五章并排放在一起，标出每种机制已知在什么时候起作用，以及背后的证据类型。

这张表是第六章诚实的起点：让断食出名的大多数机制，已知是在 16:8 时间表到达不了的断食深度上起作用的。