NAD 在細胞修復與保護方面發揮著多方面的重要作用，具體如下：
參與 DNA 修復
PARP 介導的修復：NAD?在 DNA 損傷修復中起著核心作用，這主要通過多聚 ADP 核糖聚合酶（PARP）家族來實現。當 DNA 發生單鏈或雙鏈斷裂等損傷時，PARP 能夠識別損傷位點并結合到 DNA 上，然后利用 NAD?作為底物，將 ADP - 核糖基團從 NAD?轉移到自身和其他參與 DNA 修復的蛋白質上，這個過程稱為多聚 ADP 核糖基化。通過這種修飾，PARP 可以招募大量的 DNA 修復蛋白到損傷位點，如 DNA 連接酶、DNA 聚合酶等，從而啟動并促進堿基切除修復、核苷酸切除修復等多種 DNA 修復途徑，確保受損的 DNA 得以準確修復，維持基因組的完整性和穩定性。
維持端粒穩定性：端粒是染色體末端的特殊結構，隨著細胞分裂會逐漸縮短，當端粒縮短到一定程度時，細胞會進入衰老或凋亡狀態。NAD?通過激活 sirtuins 蛋白家族中的 SIRT1 等成員，間接參與端粒酶的調控，有助于維持端粒的長度和穩定性，減少因端粒縮短引起的細胞衰老和基因組不穩定，從而對細胞起到保護作用。
激活 sirtuins 蛋白
去乙酰化修飾：NAD?是 sirtuins 蛋白家族的關鍵輔酶，sirtuins 蛋白具有去乙酰化酶活性。它們可以對組蛋白及眾多非組蛋白進行去乙酰化修飾。在組蛋白方面，去乙酰化修飾會使染色質結構變得更加緊密，抑制基因的轉錄，從而在一定程度上減少細胞內可能因過度轉錄和翻譯而產生的代謝壓力和錯誤。對于非組蛋白，如 P53、FOXO 等轉錄因子，sirtuins 蛋白的去乙酰化修飾可以調節它們的活性，影響細胞周期調控、細胞凋亡等重要生理過程。
應激反應調節：在細胞面臨氧化應激、營養缺乏等壓力時，NAD?水平的變化會影響 sirtuins 蛋白的活性。激活的 sirtuins 蛋白通過對相關蛋白的去乙酰化修飾，調節細胞的代謝途徑和基因表達，使細胞能夠更好地適應環境變化，增強細胞對各種應激源的抵抗力，減少應激對細胞造成的損傷，促進細胞的存活和修復。
調節細胞自噬
自噬起始調控：NAD?/NADH 比值的變化可以影響細胞自噬的起始。當細胞處于營養缺乏或受到其他應激刺激時，NAD?水平相對升高，NAD?/NADH 比值增大，這會激活 sirtuins 蛋白，尤其是 SIRT1。SIRT1 通過去乙酰化修飾激活自噬相關蛋白，如 Atg5、Atg7 等，從而啟動自噬過程。自噬可以清除細胞內受損的細胞器、錯誤折疊的蛋白質等有害物質，為細胞的修復和正常功能維持創造良好的內部環境。
溶酶體功能維持：NAD?還參與維持溶酶體的正常功能，溶酶體是細胞內負責降解和回收物質的重要細胞器，在自噬過程中起著關鍵作用。NAD?相關的代謝途徑可以為溶酶體提供必要的能量和物質，保證溶酶體酶的活性和溶酶體膜的穩定性，使溶酶體能夠有效地降解自噬體包裹的物質，完成細胞內的清理和修復工作。
抗氧化作用
調節 Nrf2 通路：NAD?可以通過激活 sirtuins 蛋白來調節核因子 E2 相關因子 2（Nrf2）信號通路。Nrf2 是細胞內重要的抗氧化轉錄因子，在正常狀態下，Nrf2 與 Keap1 蛋白結合并處于無活性狀態。當細胞受到氧化應激時，NAD?激活的 sirtuins 蛋白可以使 Keap1 去乙酰化，導致 Nrf2 與 Keap1 解離并進入細胞核，啟動一系列抗氧化基因的轉錄，如血紅素加氧酶 - 1（HO-1）、谷胱甘肽合成酶等，這些抗氧化酶和物質可以清除細胞內的活性氧（ROS）等自由基，減輕氧化損傷，保護細胞免受氧化應激的傷害。
維持谷胱甘肽系統：NADPH 作為細胞內重要的還原當量，在維持谷胱甘肽（GSH）的還原狀態中起著關鍵作用，而 NAD?/NADH 比值會影響磷酸戊糖途徑的通量，該途徑是產生 NADPH 的重要途徑。充足的 NAD?可以保證磷酸戊糖途徑的正常進行，產生足夠的 NADPH，進而維持細胞內 GSH 的水平。GSH 是細胞內重要的抗氧化劑，它可以直接清除 ROS，還可以參與谷胱甘肽過氧化物酶等抗氧化酶的反應，將過氧化氫等有害物質轉化為無害的水，從而保護細胞免受氧化損傷，促進細胞的修復和再生。
