NAD cząsteczka młodości i konsekwencje jej niedoboru

NAD⁺ jest niezbędną cząsteczką do wytwarzania energii w organizmie i regulacji kluczowych procesów komórkowych oraz do prawidłowej pracy mitochondriów. Dowiedz się, dlaczego jest to tak ważna i jak można ją pozyskać?  

Czym jest NADH i NAD⁺?

NAD⁺ to dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy jest rodzajem koenzymem znajdującym się w każdej komórce ciała. Składa się z adeniny i nikotynamidu. Występuje w dwóch postaciach: NAD⁺ i NADH. NADH zawiera 2 elektrony więcej niż NAD⁺ [1].

NAD⁺ ma dwa kluczowe zadania w ludzkim ciele: pomaga przekształcić składniki odżywcze w energię metaboliczną oraz działa jako cząsteczka pomocnicza dla białek, które regulują wiele procesów komórkowych [1].

Ponadto pełni inne funkcje ważnych ról dla zdrowia, w tym stymuluje sirtuiny i enzymy, które naprawiają uszkodzone DNA.

NAD⁺ jest niezbędny do zachowania prawidłowej pracy mitochondriów. [2] Niestety jego poziom naturalnie maleją z wiekiem, a niedobór NAD⁺ obserwuje się podczas zmęczenia i niektórych chorób. Dowiedz się jak zwiększyć jego poziom TUTAJ.

NAD⁺ a mitochondria

Produkcja ATP w mitochondriach wymaga kofaktora NAD+ dinukleotydu nikotynamidoadeninowego [2].

Mitochondrialny NADH ulega utlenieniu po oddaniu swoich elektronów kompleksowi I (NADH: oksoredoreduktaza ubichinonowa) ETC. Te elektrony są kolejno przekazywane z kompleksu I do ubichinonu (koenzym Q10), kompleksu III (oksydoreduktaza koenzymu Q-cytochromu c), cytochromu c i kompleksu IV (oksydaza cytochromu c), co powoduje redukcję tlenu do wody [2].

Ostatnie badania wykazały, że poziomy NAD są niezwykle ważne dla zachowania prawidłowych funkcji mitochondriów [3, 4]. Wykazano, że biosynteza, lokalizacja w komórce oraz transport NAD i jego związków pośrednich odgrywają ważną rolę w regulacji procesów biologicznych, co ma znaczący wpływ na funkcjonalność mitochondriów [5, 6, 7].

NAD+ aktywuje sirtuinę 3, która następnie przeprowadza zmiany w mitochondriach:

• aktywuje SOD2, mitochondrialne enzymu przeciwutleniający.
• aktywuje enzymy mitochondrialne odpowiedzialne za rozkład kwasów tłuszczowych i węglowodanów na energię.
• Dezaktywuje HIF-1alfa, białka wytwarzanego przy niskim poziomie tlenu.

Produkcja NAD⁺ w organizmie

1. Fosforylacja oksydacyjna w mitochondriach

Przekształcanie węglowodanów i tłuszczy w naszych komórkach pozwala na wytworzenie z nich energii, która następnie jest magazynowana poprzez tworzenie ATP i NADH.

Energia zmagazynowana w elektronach NADH może być następnie przekształcona w ATP w procesie zwanym „fosforylacją oksydacyjną” lub „oddychaniem komórkowym” w mitochondriach.

W procesie fosforylacji oksydacyjnej następuje przekształcenie NADH w NAD⁺. Z jednej cząsteczki NADH powstają 3 cząsteczki ATP.

Komórki w naszym ciele pobierają energię z pożywienia dzięki zawartym w nim elektronom. Podczas dostatecznego dostępu do pokarmu nasze komórki metabolizują więcej węglowodanów i tłuszczów, wtedy poziom NADH wzrasta, podczas gdy poziom NAD⁺ maleją.

Kiedy elektrony przechodzą przez mitochondrialny łańcuch oddechowy, wytwarzana jest energia. NADH jest najważniejszym nośnikiem tych elektronów i zostaje przekształcony w NAD⁺, kiedy oddaje elektrony.

Niedobór składników pokarmowych do wytwarzania elektronów osłabia komórki, co może skutkować osłabieniem i rozwojem chorób.

Z czego powstaje NAD⁺?

Prekursory – substancje budujące NAD⁺:

• Kwas nikotynowy (PP., niacyna),
• Rybozyd nikotynamidowy (witamina B3),
• Aminokwas tryptofan (L-Trp),
• Nikotynamid (amid witaminy B3),
• Mononukleotyd nikotynamidowy (NMN).

Zasadniczo suplementacja prekursorami NAD⁺ w szlakach metabolicznych np. rybozydu nikotynamidu i NMN, jest bardziej skuteczna w zwiększaniu poziomów komórkowych NAD⁺ niż suplementacja samego NAD⁺ [8, 9].

W komórkach zachodzą następujące przemiany prekursorów do NAD⁺:

• Tryptofan do NAD+: w komórkach wątroby, neuronalnych i immunologicznych.
• Nikotynamid w kwas nikotynowy: przeprowadzany przez bakterie jelitowe.
• Kwas nikotynowy (B3) do NAD +: w komórkach wątroby, nerek, serca i jelit.

Konwersja powyższych prekursorów do NAD⁺ nie jest możliwa stale, ponieważ te substancje są potrzebne także do innych procesów w komórkach [10, 11].

Dlatego wspieranie każdego z tych szlaków może zwiększać NAD+ szczególnie w tych w zależności od czynników, takich jak poziom stresu, stan zapalny i rytmu okołodobowy.

Mechanizmy działania NAD⁺

NAD⁺ to koenzym, który aktywuje enzymy wspierające reakcje redoks (przenoszenie elektronów) w organizmie. Enzymy te obejmują sirtuiny, polimerazy poli-ADP-rybozy (PARP) i CD38 [12]. Te enzymy potrzebują NAD⁺ do działania.

Sirtuiny a NAD⁺

Sirtuiny to grupa białek aktywowanych przez NAD⁺. Naukowcy często określają sirtuiny jako „strażników genomu” ze względu na ich rolę w regulowaniu homeostazy (równowagi) komórkowej.

Sirtuiny „wyłączają” niektóre geny sprzyjające starzeniu się, takie jak te związane ze stanem zapalnym, syntezą
i magazynowaniem tłuszczu oraz regulujące poziom cukru we krwi.

Im wyższy poziom NAD⁺, tym silniej aktywowane są sirtuiny [13].

NAD⁺ aktywuje Sirtuinę 1, która następnie aktywuje:

• PPAR – gamma, która zwiększa wrażliwość na insulinę i jej wydzielanie [14].
• PGC-1alfa [15], który stymuluje biogenezę mitochondriów (tworzenie nowych mitochondriów) i zwiększone utlenianie kwasów tłuszczowych.
• FOXO1 [16], część szlaku sygnalizacji insuliny. Aktywacja FOXO1 zmniejsza adipogenezę (wytwarzanie nowych komórek tłuszczowych) poprzez hamowanie PPAR-gamma.
• Geny kontrolujące rytm dobowy [17, 18].

Aktywacja PARP, enzymu, który naprawia uszkodzone DNA

NAD⁺ jest potrzebny do aktywności PARP (polimerazy rybozowej poli ADP). PARP jest enzymem, który naprawia DNA w odpowiedzi na uszkodzenie lub stres komórkowy.

Aktywność PARP koreluje z maksymalną długość życia u 13 gatunków ssaków. Na przykład ludzie mają 5 razy wyższą aktywność PARP niż szczury. Ludzie, którzy dożywają wieku 100 lat, mają również wyższą aktywność PARP.

Gdy w komórce występuje znaczna ilość uszkodzeń DNA, hamowanie PARP może spowodować apoptozę komórek. Dlatego inhibitory PARP są testowane jako terapia przeciwnowotworowa [19].

Zarówno PPAR, jak i sirtuiny wymagają obecności NAD⁺ do działania [20].

Konsekwencje niskiego poziomu NAD⁺

1. Stres oksydacyjny

SOD2 jest ważnym czynnikiem zmniejszającym komórkowy stres oksydacyjny.

NAD⁺ zwiększa aktywność enzymu przeciwutleniającego SOD2 poprzez Sirt3 [21].

2. Proces starzenia się

W mitochondriach ludzi młodych NADH może z łatwością przekazać swoje elektrony w celu wytworzenia NAD⁺. Podczas procesu starzenia zwiększone uszkodzenie DNA zmniejsza NAD⁺, co prowadzi do zmniejszenia aktywności SIRT1 i zmniejszenia funkcji mitochondriów [22].

Poziomy NAD⁺ maleją wraz z wiekiem i podczas nasilenia stresu oksydacyjnego [23]. Im bardziej wzrasta poziom NAD⁺, tym bardziej aktywny jest SIRT1 [24]. Niski poziom NAD⁺ zmniejsza aktywność SIRT1, a niska aktywność SIRT1 wiąże się ze starzeniem. Ponadto w trakcie starzenia spadek funkcji genów kontrolujących rytm dobowy może obniżyć poziomy NAD+ [25].

Reklama

Witamina B3 MSE Sprawdź

B-Kompleks Intercell® Sprawdź

B-Komplex MSE Sprawdź

Witamina B12 MSE MAX Sprawdź

3. Niedotlenienie

W przypadku niedotlenienia  (niski poziom tlenu), mitochondria działają mniej wydajnie. Tlen jest potrzebny, aby przyjmować elektrony w mitochondriach. Niski poziom tlenu powoduje, że elektrony nie są przyjmowane, więc automatycznie funkcje mitochondriów ulegają spowolnieniu.  

Niedotlenienie powoduje spowolnioną konwersję NADH do NAD⁺, nagromadzenie NADH i redukcję NAD⁺.

Niski NAD⁺ nazywa się „pseudohipoksją”, ponieważ wywołuje te same reakcje jak podczas niedotlenienia mimo odpowiedniego poziomu tlenu [26].

Niski poziom tlenu w komórkach powoduje również wyższy NADH i niższy NAD⁺. Niski NAD⁺ zmniejsza SIRT1, co następnie powoduje podwyższenie czynnika indukowanego hipoksją [27].

4. Oparzenie słoneczne i uszkodzenie skóry

NAD⁺ i NADH chronią przed uszkodzeniem / poparzeniem skóry na słońcu i rakiem skóry [28, 29].

NAD⁺ pochłania głównie widmo UVB, a NADH pochłania głównie widmo UVA.

5. Zmęczenie

Zmęczenie, niski poziom energii fizycznej i psychicznej są również oznakami niższego poziomu NAD⁺ / SIRT1.

Poziomy NAD⁺ w dużej mierze kontrolują „potencjał redoks”, ponieważ NAD⁺ ma zdolność do pozyskiwania elektronów.

Im wyższy potencjał redoks komórki, tym lepiej działają mitochondria i komórki.

Suplementacja NADH, NAD⁺ lub jego kofaktorów pomaga w zespole chronicznego zmęczenia i fibromialgii [30, 31].

6. Zespół metaboliczny

Aktywacja NAD⁺ i sirtuin aktywuje geny, które poprawiają metabolizm, pomagają w odchudzaniu i obniżają poziom cholesterolu LDL.

W badaniu na myszach suplementacja rybozydem nikotynamidowym (prekursorem NAD⁺) chroniła je przed otyłością spowodowaną dietą [32]. Zwierzęta te mogą również lepiej spalać tłuszcz i więcej kalorii oraz stać się bardziej wrażliwe na insulinę.

Sirtuiny poprawiają poziom i gospodarkę glukozy poprzez zwiększenie poziomu insuliny [33].

Zespół metaboliczny jest silnie powiązany z depresją. Niska aktywność sirtuiny wraz z obniżonym poziomem NAD⁺ i obniżoną dostępnością tryptofanu może nasilać depresję [34].

7. Choroby sercowo-naczyniowe

Mięsień sercowy wymaga intensywnej dostawy energii ATP, którą gwarantują sprawne mitochondria i aktywne sirtuiny [35].

Niski poziom NAD+, zwykle spowodowany uszkodzeniem DNA np. w niewydolnych sercach, może przyspieszyć rozwój choroby serca u zwierząt doświadczalnych [36].

Poziom NAD+ ulega obniżeniu również w przypadku uszkodzenia niedokrwienno- reperfuzyjnego (uszkodzenie serca z powodu braku przepływu krwi) [37].

Dlatego zaproponowano sposoby zwiększenia NAD+ i aktywacji Sirtuin jako leczenia lub leczenia uzupełniającego w chorobach serca [38, 39].

8. Stwardnienie rozsiane

Podczas przewlekłego stanu zapalnego układu nerwowego aktywacja cytokin może zmniejszyć dostępne NAD+ poza komórkami [40].

U pacjentów ze stwardnieniem rozsianym NAD+ wzrasta się w układzie odpornościowym i maleje w układzie nerwowym, powodując jego niedobór w neuronach [40].

Neurony z niedoborem NAD+ są bardziej podatne na uszkodzenia podczas choroby [41].

W zwierzęcych modelach stwardnienia rozsianego poziomy NAD+ są podwyższone w ośrodkowym układzie nerwowym z powodu zmian w układzie odpornościowym [40].

Zwiększenie NAD+ poprzez suplementację prekursorami NAD + lub post może pomóc w stwardnieniu rozsianym u zwierząt [42], ale wydaje się, że podawanie tryptofanu zwiększa liczbę limfocytów i nasila chorobę [43, 44].

9. Funkcje mózgu

Mózg ma wysokie zapotrzebowanie na energię, dlatego w neuronach znajdują się duże ilości mitochondriów.

Podawanie NADH poprawia funkcje poznawcze pacjentów z chorobą Alzheimera [45].

W mysim modelu choroby Alzheimera zwiększenie poziomu NAD+ przywraca funkcje poznawcze [46].

NADH może zwiększać biodostępność lewodopy, leku na chorobę Parkinsona [47, 48].

Podawanie NAD+ szczurom może zmniejszać uszkodzenie mózgu spowodowane brakiem tlenu (np. w wyniku udaru mózgu) [49].

10. Funkcja odpornościowa i zapalenie

W badaniach na modelu modelach zwierzęcym zwiększenie NAD+ odwraca chorobę autoimmunologiczną, co pokazuje, że niski NAD+ jest jedną z przyczyn rozregulowanego układu odpornościowego.

NAD+ odwraca autoimmunizację poprzez zwiększenie przeciwzapalnej różnorodności komórek Th1 i Th17 [50].

SIRT1 / NAD+ pomaga w częściowym usuwaniu patogenów poprzez aktywację MHC II i jest ważny dla układu odpornościowego. Niedotlenienie lub niski poziom tlenu zapobiegają aktywacji MHC II przez zmniejszenie aktywności SIRT1 (utleniony LDL również zmniejsza SIRT1 w makrofagach) [51].