肝脏基因表达谱和代谢谱的关联分析研究：氢气通过调节 NADP/NADPH 氧化还原途径诱导肝脏代谢改变
为了进一步了解理解氢气的作用途径，对使用氢气后发生显著变化的基因和代谢物进行了交互网络分析，确定了 6 个编码代谢酶和相应代谢物的基因子网。NADP 节点最高，连接了脂质、氨基酸和羧酸代谢过程代谢酶编码基因，与前边观察到的主要变化一致。
Fig3. NADP/NADPH pathways in the metabolic regulatory functions of H2引自 Sci Rep, 2022. DOI: 10.1038/s41598-022-07710-6
NADPH全名还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，是NADP 的还原形式，NADPH在很多生物体内的化学反应中起递氢体的作用，为抗氧化防御提供了高能电子，提供维持氧化还原稳态和调节细胞代谢的还原力，并且是核苷酸、氨基酸和脂质生物合成所必需的。NADP/NADPH 参与细胞的能量代谢，在线粒体的三羧酸循环（TCA）和细胞浆的糖酵解、磷酸戊糖途径（PPP）途径产生和消耗，对于动物来说，磷酸戊糖途径是细胞中NADPH的主要来源，由它可以产生60%的所需NADPH。
NADP/NADPH 池也可能受到利用 NADPH 作为电子供体的 CYP450s 的代谢反应的影响。
尽管氢气的直接靶点还有争论，但对其抗氧化特性已达成共识。氢气的抗氧化作用研究比较多的是几个代谢自由基的抗氧化酶，如DOD，CAT等，但与细胞内其它生物功能的联接尚为盲点。细胞通过调节氧化还原系统来响应氧化应激，而氧化还原系统取决于还原剂的可用性，包括 NADPH。
在本研究中，发现氢气显著降低了 NADP 的水平，并伴随着 PPP 等 NADPH 代谢途径的激活。我们假设氢气诱导的 NADP 水平的下降会影响需要 NADP 作为电子的最终受体的代谢途径。分析氢气对这些代谢途径成分的影响表明，氢气处理增加了G6P和6PG（PPP）以及苹果酸（TCA循环和胞浆）等参与将NADP还原为NADPH的代谢产物的水平，然而，导致NADP积累的编码细胞色素P450氧化还原酶（如Cyp26b1、Cyp26a1）的基因表达水平降低。氢气处理组细胞色素P450氧化还原酶（POR）基因以及Cyp51依赖的胆固醇合成通路上游的Hmgcs1, Hmgcr, Dhcr24 基因表达均下调，将胆固醇代谢为胆汁酸的 Cyp8b1, Cyp7b1基因上调表达，酶活性测定表明Hmgcr and CYP7A1的没有显著差异。这些数据表明，氢气诱导肝脏代谢的重新编程是通过调节需要NADP作为电子受体的生物途径（将NADP还原为NADPH）而非CYP450途径。
总之，长期使用氢气可以触发肝脏中的脂质和氨基酸分解代谢，通过调节涉及氧化还原偶联的 NADP/NADPH 途径，为嘌呤核苷酸和碳水化合物的生物合成反应提供能量和构建模块。NADP是氢气诱导的肝脏代谢重编程的中心调节器。更深入的研究将有利于揭示不同条件下氢气和代谢的关系。
文章来自于：氢璞