NAD+ (никотинамид аденин динуклеотид): польза, свойства, способ применения

Никотинамид аденин динуклеотид (НАД+) - одна из старейших молекул на планете, вырабатываемая естественным образом нашим телом. Это кофермент, участвующий практически во всех жизненно важных функциях организма. Во время энергопроизводящих катаболических химических реакций он участвует в экстракции и переносе ионов водорода (H+) и электронов, содержащихся в молекулярных субстратах.

Открытие NAD+ произошло в 1906 году британскими биохимиками Артуром Харденом и Уильямом Джоном Янгом во время исследования дрожжевого брожения. Это ознаменовало начало столетия исследований, раскрывающих центральную роль этого элемента в клеточном метаболизме и прочих биохимических процессах.

Значение NAD в биохимических процессах

NAD+ (НАД+) — важный кофермент, который содержится в каждой клетке нашего тела. Он играет решающую роль в различных биологических процессах, включая энергетический метаболизм, восстановление ДНК и передачу сигналов в клетках. Его роль простирается от преобразования питательных веществ в энергию до восстановления поврежденной ДНК, что делает NAD+ необходимым для поддержания здоровья клеток нашего организма.

Химическая структура NAD+

Химическая формула NAD+: C21H27N7O14P2.

Как следует из названия, NAD+ состоит из двух нуклеотидов: один с адениновым, другой с никотинамидным основанием, которые соединены между собой своими фосфатными группами. 

Формы NAD: NAD+ та NADH

НАД существует в двух формах:

► окисленной NAD+ – состояние, в котором молекула теряет электрон, т.е. играет роль окислителя в клеточном метаболизме;

► восстановленной NADH – когда молекула возвращает электрон, потерянный НАД+ и действует как метаболический восстановитель.

Обе формы составляют окислительно-восстановительную пару и играют центральную роль в создании энергии. Восстановление NAD+ необходимо для поддержания энергетического баланса и окислительно-восстановительного состояния клетки.

НАД+ присутствует почти в каждой живой клетке организма, включая сердце, мозг, мышцы и легкие. Участвуя во всех биохимических процессах, он помогает генерировать энергию в клетках, регулировать циркадный ритм, прямо и косвенно влияет на многие ключевые клеточные функции, включая метаболические пути, репарацию ДНК, ремоделирование хроматина, клеточное старение и функцию иммунных клеток. Эти клеточные процессы и функции имеют решающее значение для поддержания тканевого и метаболического гомеостаза, а также для здорового старения.

Роль NAD в организме:

• помогает поддерживать более длинные теломеры, необходимые для обновления клеток и долголетия
• поддерживает восстановление ДНК, уменьшая со временем повреждение клеток и возникновение заболеваний
• влияет на функцию иммунных клеток, что жизненно важно для крепкой иммунной системы
• улучшает выработку энергии и защищает от возрастных заболеваний
• способствует стабильности хромосом, тем самым снижая риск клеточного старения и рака
• действует как нейромедиатор, поддерживая здоровье мозга
• преобразуя питательные вещества, является ключевым игроком в производстве энергии и общей жизнеспособности.

Роль в окислительно-восстановительных реакциях

NAD+ является центральным элементом энергетического обмена. Вместе с другим важным внутриклеточным коферментом флавинадениндинуклеотидом (FAD +) он играет важную роль в клеточных окислительно-восстановительных реакциях и отвечает за принятие и перенос высокоэнергетических электронов для синтеза аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ является источником энергии, который обеспечивает мышечное сокращение, нормальное функционирование нервной системы и регулирует метаболические процессы.

NAD+ может фосфорилироваться с образованием NAdf +, который действует как акцептор гидрида с образованием FAdh-оксидазы и используется для защиты от окислительного стресса. Регулирование и поддержание надлежащего баланса соотношения NAD + /NAdf и FAdh2 / FAD + имеет решающее значение для нормальной функции и жизнеспособности клеток.

NAD+ также является важным кофактором для неокислительно-восстановительных NAD +-зависимых ферментов, включая сиртуины, CD38 и поли(АДФ-рибоза)-полимеразы.

✓ Белки сиртуины (SIRT), связанные с НАД+, называют еще «белками долголетия», поскольку они отвечают за здоровье клеток, включение и выключение генов, замедление старения, репарацию поврежденной ДНК и регулирование обмена веществ.

✓ Фермент CD38 экспрессируется в основном на иммунных и эндотелиальных клетках в ответ на эндотоксины и выброс цитокинов и интерферона. Он регулирует обмен веществ и играет важную роль при некоторых патологиях (ожирение, сахарный диабет, болезни сердца, бронхиальная астма).

✓ Поли АДФ-рибозополимераза (PARP) - третий вид ферментов, для нормального и эффективного функционирования которых важен уровень NAD+. Он ответственен за восстановление повреждений ДНК и экспрессию генов. При тяжелых повреждениях ДНК и нестабильности генома PARP потребляют значительное количество клеточного NAD+, что приводит к его истощению, снижению синтеза АТФ, нарушению метаболизма и гибели клеток.

Регулирование циркадного и метаболического ритма

НАД+ является важнейшим метаболитом и коферментом, участвующим в многочисленных метаболических путях и клеточных процессах. Он принимает участие в регулировании циркадного и метаболического ритма, поддерживает целостность и здоровье ДНК, а также выполняет функцию механизма контроля за качеством новых белков.

Впервые он был идентифицирован из-за влияния на скорость метаболизма в дрожжевых экстрактах, а затем как основной акцептор гидрида в окислительно-восстановительных реакциях. Способность NAD+ принимать гидрид-ион, образуя его восстановленную версию NADН, имеет решающее значение для метаболических реакций всех живых форм жизни и регулирует активность дегидрогеназ, участвующих в многочисленных катаболических путях, включая гликолиз, глутаминолиз и окисление жирных кислот.

Клеточное дыхание

NAD + является коферментом дегидрогеназы, которая используется для окисления этанола. Он играет незаменимую роль в гликолизе, глюконеогенезе, цикле трикарбоновых кислот и дыхательной цепи. А NADH является формой хранения электронов и энергии, которая используется в митохондриях для выработки АТФ посредством процесса, называемого окислительным фосфорилированием или клеточным дыханием.

Клетки получают энергию во время клеточного дыхания путем окисления молекул пищи, таких как глюкоза, аминокислоты, жирные кислоты. Большинство организмов используют глюкозу в качестве основного источника топлива, но должны расщеплять ее и накапливать энергию в АТФ, молекуле-хранилище энергии.

Внутриклеточное окисление глюкозы включает два этапа: анаэробный, т.е без участия кислорода, называемый гликолизом, и аэробный, проходящий в митохондриях с участием молекулярного кислорода.

Гликолиз происходит в цитоплазме и осуществляется путем отнятия двух атомов водорода и переноса их на NAD с образованием NADН. Выделяющаяся при этом энергия используется для присоединения фосфатного остатка к АДФ с образованием АТФ. Цикл Кребса является вторым важным этапом окислительного фосфорилирования и проходит в митохондриях. После того как гликолиз расщепляет глюкозу на более мелкие 3-углеродные молекулы (пируват), цикл Кребса передает энергию от этих молекул переносчикам электронов, которые будут использоваться в цепи переноса электронов для производства АТФ. Затем клетка использует этот АТФ для запуска различных клеточных реакций, таких как активация ферментов или транспортных белков.

Таким образом, НАД+ и митохондрии генерируют большую часть энергии, необходимой для биохимических реакций клетки. Без НАД гликолиз остановится, и клетка погибнет от недостатка энергии.

Антивозрастной эффект

В сентябре 2019 года австралийский ученый из Гарвардской медицинской школы Дэвид А. Синклер опубликовал книгу, в которой сообщил о новой сенсационной роли NAD+. В ходе исследования старения тканей и клеток было установлено, что этот процесс сопровождается постепенным снижением уровней НАД+. Как полагают ученые, именно это является причиной деградации ДНК и многочисленных возрастных заболеваний, включая ухудшение когнитивных функций, слабость, метаболические заболевания, саркопению, рак. В ходе эксперимента было обнаружено, что пероральное введение NAD+ стареющим лабораторным мышам, вызывает их омоложение.

Ученые полагают, что это связано со способностью NAD+ активизировать белковые молекулы сиртуины (SIRT), которые отвечают за поддержание длины основных теломер - колпачков, расположенных на концах хромосом. Каждый раз, когда клетка размножается, часть теломер удаляется, что приводит к клеточному старению и, в конечном итоге, к смерти. Как оказалось, НАД может стабилизировать концы теломер и предотвратить их укорочение, тем самым помогая замедлить процесс старения.

Синклер и его сторонники считают, если принимать НАД+ или его прекурсоры профилактически можно предупредить или даже обратить вспять диабет, рак и другие возрастные заболевания.

Поддержка митохондриальной функции

Участвуя в пируватдегидрогеназе, цикле Кребса (трикарбоновых кислот) и химическом процессе окислительного фосфорилирования NAD+ влияет на функцию митохондрий. Без НАД «электростанция клетки» (то есть митохондрии) не будет функционировать должным образом и способность клетки вырабатывать АТФ (энергию) ухудшается.

Внеклеточные функции NAD+

В последние годы было установлено значение NAD+ как сигнальной молекулы, участвующей в межклеточной коммуникации. Она выделяется нейросекреторными клетками и синаптосом мозга в кровеносные сосуды, мочевой пузырь, толстую кишку. Предполагается, что NAD+ является новым нейромедиатором, который передаёт информацию от нейронов к эффекторным клеткам в гладкомышечных органах. Дальнейшие исследования для выяснения механизмов внеклеточных действий NAD+ и их влияния на здоровье и болезни человека продолжаются.

Связь между уровнем НАД+ и здоровьем была установлена почти столетие назад. В 1937 году ученый Конрад Эльвехем обнаружил, что болезнь пеллагра (характеризующаяся дерматитом, диареей и слабоумием) вызвана дефицитом ниацина в рационе и приводит к низким уровням НАД+ и НАДФ+. Современные исследования показали, что низкие уровни НАД+ связаны с множеством болезненных состояний, включая метаболические и нейродегенеративные заболевания. В связи с этим восстановление уровней НАД+ имеет решающее значение для здоровья клеток и ключевых функций организма.

Биосинтез NAD в клетке происходит тремя независимыми путями:

1. Из никотиновой кислоты (путь Preiss-Handler). С помощью фермента фосфорибозилтрансферазы (NAPRT) никотиновая кислота, поступающая с пищей, преобразуется сначала в мононуклеатид никотиновой кислоты (NAMN), затем в аденин динуклеотид никотиновой кислоты (NAAD). Процесс завершается трансформациейNAAD в NAD+ с помощью NAD+-синтазы.

2. Из триптофана (кинурениновый путь). Триптофан преобразуется в N-формил кинуренин (N-формилкин) и далее через ряд промежуточных продуктов трансформируется в NAMN, после чего сходится с путем Preiss-Handler.

3. Из никотинамида. Наш организм способен вырабатывать NAD + из ингредиентов пищи, которую мы едим. В этом случае никотинамид перерабатывается в никотинамидмононуклеотид (NMN), а затем с помощью NA MN-трансфераз (NMNAT) преобразуется в NAD+.

Витаминные предшественники 

Все больше исследований показывают целесообразность использования предшественников и промежуточных продуктов НАД+ для повышения его уровня и ограничения процессов старения и нейродегенеративных процессов.

Витамины B3 и его дериваты, в том числе никотинамидирибозид (NR), никотинамид (NAM), ниацин (NA) и никотинамид-мононуклеотид (NMN), имеют уникальные характеристики и являются прекурсорами (предшественниками) NAD +. Они преобразуются в никотинамидадениндинуклеотид в результате различных процессов в организме, Таким образом, принимая, например, никотинамирибозид в качестве добавки или через определенные продукты можно повысить уровень NAD+. 

Какие продукты содержат NAD

Увеличение синтеза NAD+ может быть достигнуто из пищи, содержащей NR и NMN: мяса, яиц, молочных продуктов, а также некоторых овощей и цельнозерновых. 

Пищевые источники NAD (NMN) на 100 г:

● Авокадо – до 1,60 мг

● Брокколи — до 1,12 мг 

● Капуста белокочанная – до 0,9 мг

● Сырая говядина – до 0,42 мг

● Помидоры – до 0,30 мг.

NMN содержится в огурцах, сыре Эдама, рыбе, курице и коровьем молоке. Ниацин поступает в организм через употребление гречки, фасоли, орехов, яиц (желток), печени, лесных грибов и ржаного хлеба. Для удовлетворения основных потребностей синтеза NAD достаточно менее 20 мг ниацина.

Повысить НАД+ можно приемом ресвератрола, поскольку они действуют синергетически, усиливая влияние друг друга. Ресвератрол способствует долголетию, активируя белки-сиртуины, а для работы сиртуинов необходим кофермент NAD.

Физическая активность и уровень NAD

Энергетический стресс, создаваемый интенсивной физической активностью, заставляет клетки сжигать NADH для получения энергии, тем самым генерируя больше NAD+. Уровни NAMPT (фермента, имеющего решающее значение для синтеза NAD+) также повышаются при физических нагрузках. Интервальная тренировка и аэробные виды спорта (бег, езда на велосипеде, беговые лыжи и т. д.) помогают создать энергетический стресс и повысить уровень NAD+.

Ограничение калорий 

Установлено, что ограничение калорий и истощение углеводов приводит к снижению NADH и накоплению NAD+. Следовательно, периодическое голодание, питание интервальным способом и снижение калорий – еще один путь повышения NAD+ и активации сиртуинов.

Старение, несбалансированное питание, отсутствие физической активности и неправильный образ жизни могут привести ухудшению способности организма вырабатывать НАД+. Снижение общего пула НАД+ в клетках с возрастом объясняется плохой усвояемостью предшественников НАД+ из пищи (в частности, витамина В3), а также повышением активности ферментов, потребляющих НАД+.

Дефицит НАД+ может выражаться следующими симптомами:

✓ тремор

✓ депрессия

✓ хроническая усталость

✓ инсулинорезистетность

✓ артериальная ригидность

✓ дисбаланс циркадных ритмов

✓ синдром беспокойных ног

✓ саркопения

✓ кожные заболевания

Из-за дефицита NAD + усложняются процессы преобразование пищи в клеточную энергию, восстановления поврежденной ДНК. Происходит гормональный сбой, возникает мозговой туман, а слабость и усталость становятся хроническими. Иммунной системе не хватает энергии, чтобы реагировать на угрозы токсинов, свободных радикалов и факторов стресса, что способствует возникновению различных проблем со здоровьем, которые обычно возникают в позднем возрасте.

Одним из эффективных способов повысить уровень NAD+ — это принимать добавки, содержащие его источники (никотинамид рибозид, ниацин, никотинамидмононуклеотид).

► Никотинамид рибозид хлорид (NR). Считается наиболее исследованной, эффективной и безопасной формой витамина B3. К тому обладает высокой биодоступностью, т.е. организм может его лучше усваивать. Исследования показали, что никотинамидрибозид повышает уровень NAD+ в крови лабораторных животных в 2,7 раз. Экспериментально установлено, что прием людьми никотинамид рибозида даже в дозировке 1000-2000 мг в день не имел негативного действия. Несмотря на это, при приеме любых добавок нужно всегда придерживаться рекомендаций, установленных производителем.

► Никотинамид мононуклеотид (NMN). Также достаточно популярная диетическая добавка прекурсора НАД+. Однако, некоторые исследования показывают, что в отличие от NR, прием высоких доз NMN может вызывать нестабильность генома, уменьшать клеточные пулы метила и вызывать резистентность к инсулину.

► Ниацин. Во многих клинических исследованиях ниацин ассоциировался с легкими или умеренными приливами жара и покраснений лица.

NAD+ Macrobiosis Антивозрастной капсулы №60

650 грн.

Купить

В составе добавки антивозрастной букет ингредиентов, включая никотинамид рибозид, кверцетин, L-теанин, а-липоевую кислоту, экстракт ацеролы, коэнзим Q10 и биоперин. Прием препарата способствует общему укреплению организма, нормализации обмена веществ, улучшению кровообращения, оптимизации уровня сахара в крови.

Добавка потенцирует действие никотинамида рибозида, для предотвращения возрастных изменений, поддерживает когнитивные функции мозга, усиливает производство нейромедиаторов, химических веществ, помогающих коммуникации мозга, обладает антиоксидантными свойствами.

NAD+ Macrobiosis Долголетие капсулы №60

650 грн.

Купить

Добавка содержит 300 мг никотинамид рибозид хлорида – самого исследованного предшественника NAD+. Прием препарата способствует увеличению активности сиртуинов, поддерживает митохондриальную функцию и регенеративный потенциал стволовых клеток. Кроме того, что NR обладает высокой усвояемостью и безопасностью, он легче утилизируется организмом, чем другие предшественники NAD+.

Как принимать добавки с NAD+

Диетические добавки NAD считаются безопасными. Однако лучше всего придерживаться рекомендаций, установленных производителем и описанных в инструкции к препаратам. Рекомендуемая доза приема NMN составляет от 125 до 300 мг, а NR - 300 мг в день.

Среди побочных эффектов при передозировке: тошнота, усталость, слабость, бессонница, беспокойство, головная боль, диарея, расстройство желудка.

Никотинамидадениндинуклеотид (НАД+) - важнейший кофермент, присутствующий в каждой живой клетке и участвующий во множестве метаболических процессов, связанных с клеточной биоэнергетикой. По этой причине его изучают часто и много в контексте старения, рака, нейродегенеративных и метаболических нарушений. Установлено, что изменение соотношения NAD+/NADН может привести к нарушению работы биологической системы и способствовать различным нейродегенеративным нарушениям, старению и онкогенезу. Повреждение ДНК уменьшает пулы НАД+ из-за нарушений его биосинтеза или потребления ферментами. 

Однако, имеется еще много вопросов, которые касаются НАД+ и требуют дальнейшего изучения. Исследования показывают, что многие из заболеваний, связанных со старением, можно замедлить или даже обратить вспять, воздействуя на метаболизм NAD+ с помощью его предшественников, что может стать терапевтическим подходом к возрастным заболеваниям и увеличению продолжительности жизни людей. При этом, несмотря на пользу добавок-предшественников НАД+, их эффективность может быть ограничена из-за различной клеточной проницаемости, стабильности, дозировки и побочных эффектов.

Ученые обратили внимание на взаимодействие перорально вводимых промежуточных соединений НАД+ с микробиомом кишечника. Результаты предоставляют убедительные доказательства для будущих исследований по дальнейшему изучению участия микробиоты кишечника в метаболизме НАД+.

Соотношение NAD+/NADН сложно из-за его различного распределения в разных местах внутри клетки, а непосредственная роль нарушения НАД+-зависимых процессов у человека остается неустановленной. В связи с этим необходимы продольные исследования для количественной оценки NAD+ и родственных ему метаболитов при различных болезненных состояниях.

Кроме того, терапевтический потенциал использования предшественников НАД+ для лечения рака остается пока неубедительным. Необходимы дополнительные доклинические исследования, чтобы понять механизмы пополнения НАД+ при старении, а также нейродегенеративные и раковые модели, чтобы определить его вклад в эти заболевания.

Будущие исследования будут сосредоточены на измерении потоков по путям, связанным с синтезом и деградацией НАД+, чтобы получить более глубокое понимание молекулярных механизмов, того, как эффективно восстанавливать его уровни, безопасно ли это и будет ли оно иметь благоприятные последствия для стареющих людей.

Если Вас заинтересовала тема этой статьи, выскажите свое мнение, задайте вопросы или напишите отзыв.