雷帕霉素是一种免疫抑制剂，临床上用于器官移植的抗排斥反应和自身免疫性疾病的治疗。既往已有多项研究证明，雷帕霉素可显著延长实验动物的寿命，如《老年病学杂志》的一项研究指出，雷帕霉素将雄性和雌性小鼠的中位寿命分别延长了10%和18%。
但其延长寿命的作用机制目前尚不明确。
2020年9月，宾夕法尼亚大学的研究人员发现，雷帕霉素可通过降低NADH水平，提高NAD+/NADH的比值，从而改善代谢平衡，这为雷帕霉素延缓衰老的机制提供了新的理论支持。此研究成果已在《衰老》（Aging）期刊发表。
NAD+是负责细胞能量代谢和DNA修复的重要辅酶。在细胞产生能量的过程中，NAD+会与带电的氢离子（H+）及电子结合成为NADH；反之，NADH也会失去带电的氢离子（H+）和电子成为NAD+。这个相互转化的过程在细胞内反复发生，从而产生大量的能量。因此，维持NAD+/NADH的比值对细胞能量代谢至关重要。
但随着年龄增长，NAD+水平逐渐下降且NADH水平逐渐提高，导致NAD+/NADH的比值降低，从而破坏细胞代谢的平衡，引发与衰老相关的代谢功能障碍。
在这项研究中，研究人员旨在探索雷帕霉素对培养细胞、老年小鼠及年轻小鼠中NAD+/ NADH比值的影响。
结果发现，在细胞培养实验中，肌肉细胞中的NADH水平随培养时间增加而提高（72小时与24小时相比），且NAD+/NADH的比值逐渐降低。然而，当用100 nM雷帕霉素处理24小时后，NADH水平降低，且NAD+/NADH的比值显著升高。有趣的是，NAD+水平不会随着雷帕霉素处理而改变。这说明，NAD+/NADH的比值升高是NADH水平降低导致的。
此外，为了验证雷帕霉素可对整个机体的作用，研究人员将17个月大的小鼠分为2组，一组注射2次雷帕霉素（2 mg/kg），一组注射2次生理盐水，并利用光学氧化还原成像技术检测小鼠腿部肌肉中的NAD+/NADH比值。
结果显示，与对照组相比，注射雷帕霉素的小鼠腿部肌肉中NADH水平显著降低，同时NAD+/NADH的比值升高。这表明，雷帕霉素可提高老年小鼠肌肉中NAD+/NADH的比值。
“以往的研究表明，NADH水平下降会引起能量产生减少。但通过后续实验发现，肌肉细胞中的能量反而增加了，我们猜测雷帕霉素可能会诱导细胞耗能过程的能量需求降低。”研究人员说。
总之，这项实验证明了雷帕霉素可提高老年小鼠肌肉中的NAD+/NADH比值，从而改善代谢平衡。研究人员说：“NAD+/NADH的比值降低是人体衰老的一个指标，通过其他途径提高NAD+/NADH的比值，可能是延长健康寿命的关键因素之一。”