NAD+ (нікотинамід аденін динуклеотид): користь, властивості, спосіб застосування

Нікотінамід аденін динуклеотид ( НАД+) - одна з найстаріших молекул на планеті, що виробляється природним чином нашим тілом. Це кофермент, що бере участь практично у всіх життєво важливих функціях організму. Під час енерговиробних катаболічних хімічних реакцій він бере участь в екстракції та перенесенні іонів водню (H+) та електронів, що містяться у молекулярних субстратах.

Відкриття NAD+ відбулося у 1906 році британськими біохіміками Артуром Харденом та Вільямом Джоном Янгом під час дослідження дріжджового бродіння. Це ознаменувало початок століття досліджень, які розкривають центральну роль цього елемента у клітинному метаболізмі та інших біохімічних процесах.

Значення NAD у біохімічних процесах

NAD+ (НАД+) — важливий кофермент, який міститься у кожній клітині нашого тіла. Він відіграє вирішальну роль у різних біологічних процесах, включаючи енергетичний метаболізм, відновлення ДНК та передачу сигналів у клітинах. Його роль простягається від перетворення поживних речовин в енергію до відновлення пошкодженої ДНК, що робить NAD+ необхідним підтримки здоров'я клітин нашого організму.

Хімічна структура NAD+

Хімічна формула NAD+: C21H27N7O14P2.

Як випливає з назви, NAD+ складається з двох нуклеотидів: один з аденіновим, інший з нікотинамідною основою, які з'єднані між собою своїми фосфатними групами.

Форми NAD: NAD+ та NADH

НАД існує у двох формах:

► окисленої NAD+ – стан, у якому молекула втрачає електрон, тобто грає роль окислювача у клітинному метаболізмі;

► відновленої NADH – коли молекула повертає електрон, втрачений НАД+ і діє як метаболічний відновник.

Обидві форми складають окисно-відновну пару і відіграють центральну роль у створенні енергії. Відновлення NAD+ необхідно для підтримки енергетичного балансу та окисно-відновного стану клітини.

НАД+ присутній майже в кожній живій клітині організму, включаючи серце, мозок, м'язи та легені. Беручи участь у всіх біохімічних процесах, він допомагає генерувати енергію в клітинах, регулювати циркадний ритм, прямо та опосередковано впливає на багато ключових клітинних функцій, включаючи метаболічні шляхи, репарацію ДНК, ремоделювання хроматину, клітинне старіння та функцію імунних клітин. Ці клітинні процеси та функції мають вирішальне значення для підтримки тканинного та метаболічного гомеостазу, а також для здорового старіння.

Роль NAD в організмі:

• допомагає підтримувати більш довгі теломери, необхідні для оновлення клітин та довголіття
• підтримує відновлення ДНК, зменшуючи згодом пошкодження клітин та виникнення захворювань
• впливає на функцію імунних клітин, що життєво важливо для міцної імунної системи
• покращує вироблення енергії та захищає від вікових захворювань
• сприяє стабільності хромосом, тим самим знижуючи ризик клітинного старіння та раку
• діє як нейромедіатор, підтримуючи здоров'я мозку
• перетворюючи поживні речовини, є ключовим гравцем у виробництві енергії та загальної життєздатності.

Роль в окисно-відновних реакціях

NAD є центральним елементом енергетичного обміну. Разом з іншим важливим внутрішньоклітинним коферментом флавінаденіндинуклеотидом (FAD+) він відіграє важливу роль у клітинних окисно-відновних реакціях і відповідає за прийняття та перенесення високоенергетичних електронів для синтезу аденозинтрифосфату (АТФ). АТФ є джерелом енергії, яке забезпечує м'язове скорочення, нормальне функціонування нервової системи та регулює метаболічні процеси.

NAD+ може фосфорилуватися з утворенням NAdf+, який діє як акцептор гідриду з утворенням FAdh-оксидази та використовується для захисту від окислювального стресу. Регулювання та підтримання належного балансу співвідношення NAD+/NAdf та FAdh2/FAD+ має вирішальне значення для нормальної функції та життєздатності клітин.

NAD+ також є важливим кофактором для неокислювально-відновних NAD+-залежних ферментів, включаючи сиртуїни, CD38 та полі(АДФ-рибоза)-полімерази.

✓ Білки сиртуїни (SIRT), пов'язані з НАД+, називають ще «білками довголіття», оскільки вони відповідають за здоров'я клітин, включення та виключення генів, уповільнення старіння, репарацію пошкодженої ДНК та регулювання обміну речовин.

✓ Фермент CD38 експресується в основному на імунних та ендотеліальних клітинах у відповідь на ендотоксини та викид цитокінів та інтерферону. Він регулює обмін речовин та відіграє важливу роль при деяких патологіях (ожиріння, цукровий діабет, хвороби серця, бронхіальна астма).

✓ Полі АДФ-рибозополімераза (PARP) - третій вид ферментів, для нормального та ефективного функціонування яких важливий рівень NAD+. Він відповідальний за відновлення пошкоджень ДНК та експресію генів. При тяжких ушкодженнях ДНК та нестабільності геному PARP споживають значну кількість клітинного NAD+, що призводить до його виснаження, зниження синтезу АТФ, порушення метаболізму та загибелі клітин.

Регулювання циркадного та метаболічного ритму

НАД+ є найважливішим метаболітом та коферментом, що впливає на численні метаболічні шляхи та клітинні процеси. Він бере участь у регулюванні циркадного та метаболічного ритму, підтримує цілісність та здоров'я ДНК, а також виконує функцію механізму контролю за якістю нових білків.

Вперше він був ідентифікований через вплив на швидкість метаболізму в дріжджових екстрактах, а потім як основний акцептор гідриду в окисно-відновних реакціях. Здатність NAD+ приймати гідрид-іон, утворюючи його відновлену версію NADH, має вирішальне значення для метаболічних реакцій усіх живих форм життя та регулює активність дегідрогеназу, що беруть участь у численних катаболічних шляхах, включаючи гліколіз, глутаміноліз та окислення жирних кислот.

Клітинне дихання

NAD є коферментом дегідрогенази, яка використовується для окислення етанолу. Він відіграє незамінну роль у гліколізі, глюконеогенезі, циклі трикарбонових кислот та дихального ланцюга. А NADH є формою зберігання електронів та енергії, яка використовується в мітохондріях для вироблення АТФ за допомогою процесу, що називається окислювальним фосфорилуванням або клітинним диханням.

Клітини отримують енергію під час клітинного дихання шляхом окислення молекул їжі, таких як глюкоза, амінокислоти, жирні кислоти. Більшість організмів використовують глюкозу як основне джерело палива, але повинні розщеплювати її та накопичувати енергію в АТФ, молекулі-сховищі енергії.

Внутрішньоклітинне окислення глюкози включає два етапи: анаеробний, тобто без участі кисню, званий гліколізом, і аеробний, що проходить у мітохондріях за участю молекулярного кисню.

Гліколіз відбувається в цитоплазмі та здійснюється шляхом відібрання двох атомів водню і перенесення їх на NAD з утворенням NADН. Енергія, що виділяється при цьому, використовується для приєднання фосфатного залишку до АДФ з утворенням АТФ. Цикл Кребса є другим важливим етапом окисного фосфорилювання та проходить у мітохондріях. Після того як гліколіз розщеплює глюкозу на дрібніші 3-вуглецеві молекули (піруват), цикл Кребса передає енергію від цих молекул переносникам електронів, які будуть використані в ланцюзі перенесення електронів для АТФ. Потім клітина використовує цей АТФ для запуску різних реакцій клітин, таких як активація ферментів або транспортних білків.

Таким чином, НАД+ та мітохондрії генерують більшу частину енергії, необхідної для біохімічних реакцій клітини. Без НАД гліколіз зупиниться і клітина загине від нестачі енергії.

Антивіковий ефект

У вересні 2019 року австралійський учений із Гарвардської медичної школи Девід А. Сінклер опублікував книгу, в якій повідомив про нову сенсаційну роль NAD+. У ході дослідження старіння тканин та клітин було встановлено, що цей процес супроводжується поступовим зниженням рівнів НАД+. Як вважають вчені, саме це є причиною деградації ДНК та численних вікових захворювань, включаючи погіршення когнітивних функцій, слабкість, метаболічні захворювання, саркопенію, рак. В ході експерименту було виявлено, що пероральне введення NAD+ лабораторним мишам, що старіють, викликає їх омолодження.

Вчені вважають, що це пов'язано зі здатністю NAD+ активізувати білкові молекули сиртуїни (SIRT), які відповідають за підтримку довжини основних теломерів - ковпачків, розташованих на кінцях хромосом. Щоразу, коли клітина розмножується, частина теломер видаляється, що призводить до клітинного старіння і, зрештою, смерті. Як виявилося, НАД може стабілізувати кінці теломер і запобігти їх укорочення, тим самим допомагаючи уповільнити процес старіння.

Сінклер та його прихильники вважають, якщо приймати НАД+ або його прекурсори профілактично можна попередити або навіть повернути назад діабет, рак та інші вікові захворювання.

Підтримка мітохондріальної функції

Беручи участь у піруватдегідрогеназі, циклі Кребса (трикарбонових кислот) та хімічному процесі окисного фосфорилювання NAD+ впливає на функцію мітохондрій. Без НАД «електростанція клітини» (тобто мітохондрії) не функціонуватиме належним чином і здатність клітини виробляти АТФ (енергію) погіршується.

Позаклітинні функції NAD+

Останніми роками було встановлено значення NAD+ як сигнальної молекули, що бере участь у міжклітинній комунікації. Вона виділяється нейросекреторними клітинами та синаптосом мозку у кровоносні судини, сечовий міхур, товсту кишку. Передбачається, що NAD+ є новим нейромедіатором, який передає інформацію від нейронів до ефекторних клітин у гладком'язових органах. Подальші дослідження для з'ясування механізмів позаклітинних дій NAD+ та їхнього впливу на здоров'я та хвороби людини продовжуються.

Зв'язок між рівнем НАД+ та здоров'ям було встановлено майже сторіччя тому. У 1937 році вчений Конрад Ельвехем виявив, що хвороба пелагра (що характеризується дерматитом, діареєю та недоумством) викликана дефіцитом ніацину в раціоні та призводить до низьких рівнів НАД+ та НАДФ+. Сучасні дослідження показали, що низькі рівні НАД+ пов'язані з безліччю хворобливих станів, включаючи метаболічні та нейродегенеративні захворювання. У зв'язку з цим відновлення рівнів НАД має вирішальне значення для здоров'я клітин і ключових функцій організму.

Біосинтез NAD у клітці відбувається трьома незалежними шляхами:

1. З нікотинової кислоти (шлях Preiss-Handler). За допомогою ферменту фосфорибозилтрансферази (NAPRT) нікотинова кислота, що надходить з їжею, перетворюється спочатку в мононуклеатид нікотинової кислоти (NAMN), потім в аденін динуклеотид нікотинової кислоти. Процес завершується трансформацією NAAD в NAD+ за допомогою NAD+-синтази.

2. З триптофану (кінуреніновий шлях). Триптофан перетворюється на N-форміл кінуренін (N-формілкін) і далі через ряд проміжних продуктів трансформується в NAMN, після чого сходиться зі шляхом Preiss-Handler.

3. З нікотинаміду. Наш організм здатний виробляти NAD+ з інгредієнтів їжі, яку ми їмо. У цьому випадку нікотинамід переробляється в нікотинамідмононуклеотид (NMN), а потім за допомогою NA MN-трансфераз (NMNAT) перетворюється на NAD+.

Вітамінні попередники 

Все більше досліджень показують доцільність використання попередників та проміжних продуктів НАД+ для підвищення його рівня та обмеження процесів старіння та нейродегенеративних процесів.

Вітаміни B3 та його деривати, у тому числі нікотинамідирибозид (NR), нікотинамід (NAM), ніацин (NA) та нікотинамід-мононуклеотид (NMN), мають унікальні характеристики та є прекурсорами (попередниками) NAD+. Вони перетворюються на нікотинамідаденіндінуклеотид в результаті різних процесів в організмі. Таким чином, приймаючи, наприклад, нікотинамірибозид як добавку або через певні продукти можна підвищити рівень NAD+.

Які продукти містять NAD

Збільшення синтезу NAD+ може бути досягнуто з їжі, що містить NR і NMN: м'яса, яєць, молочних продуктів, а також деяких овочів і цільнозернових.

Харчові джерела NAD (NMN) на 100 г:

● Авокадо - до 1,60 мг

● Брокколі - до 1,12 мг 

● Капуста білокачанна – до 0,9 мг

● Сира яловичина – до 0,42 мг

● Помідори – до 0,30 мг.

NMN міститься в огірках, сирі Едам, рибі, курці та коров'ячому молоці. Ніацин надходить в організм через вживання гречки, квасолі, горіхів, яєць (жовток), печінки, лісових грибів та житнього хліба. Для задоволення основних потреб синтезу NAD достатньо менш як 20 мг ніацину.

Підвищити НАД+ можна прийомом ресвератролу, оскільки вони діють синергетично, посилюючи вплив один одного. Ресвератрол сприяє довголіттю, активуючи білки-сиртуїни, а для роботи сиртуїнів необхідний кофермент NAD.

Фізична активність та рівень NAD

Енергетичний стрес, що створюється інтенсивною фізичною активністю, змушує клітини спалювати NADH для отримання енергії, тим самим генеруючи більше NAD+. Рівні NAMPT (ферменту, що має вирішальне значення для синтезу NAD+) також підвищуються при фізичних навантаженнях. Інтервальне тренування та аеробні види спорту (біг, їзда на велосипеді, бігові лижі тощо) допомагають створити енергетичний стрес та підвищити рівень NAD+.

Обмеження калорій

Встановлено, що обмеження калорій та виснаження вуглеводів призводить до зниження NADH та накопичення NAD+. Отже, періодичне голодування, харчування інтервальним способом та зниження калорій – ще один шлях підвищення NAD+ та активації сиртуїнів.

Старіння, незбалансоване харчування, відсутність фізичної активності та неправильний спосіб життя можуть призвести до погіршення здатності організму виробляти НАД+. Зниження загального пулу НАД+ у клітинах з віком пояснюється поганою засвоюваністю попередників НАД+ з їжі (зокрема вітаміну В3), а також підвищенням активності ферментів, які споживають НАД+.

Дефіцит НАД+ може виражатися такими симптомами:

✓ тремор

✓ депресія

✓ хронічна втома

✓ інсулінорезистентність

✓ артеріальна ригідність

✓ дисбаланс циркадних ритмів

✓ синдром неспокійних ніг

✓ саркопенія

✓ шкірні захворювання

Через дефіцит NAD+ ускладнюються процеси перетворення їжі в клітинну енергію, відновлення пошкодженої ДНК. Відбувається гормональний збій, виникає мозковий туман, а слабкість та втома стають хронічними. Імунній системі не вистачає енергії, щоб реагувати на загрози токсинів, вільних радикалів та факторів стресу, що сприяє виникненню різноманітних проблем зі здоров'ям, які зазвичай виникають у пізньому віці.

Одним з ефективних способів підвищити рівень NAD+ — приймати добавки, що містять його джерела (нікотинамід рибозид, ніацин, нікотинамідмононуклеотид).

► Нікотінамід рибозид хлорид (NR). Вважається найбільш дослідженою, ефективною та безпечною формою вітаміну B3. До того ж має високу біодоступність, тобто організм може його краще засвоювати. Дослідження показали, що нікотинамідрибозид підвищує рівень NAD+ у крові лабораторних тварин у 2,7 раза. Експериментально встановлено, що прийом людьми нікотинамід рибозиду навіть у дозуванні 1000-2000 мг на день не мав негативної дії. Попри це, при прийомі будь-яких добавок потрібно завжди дотримуватися рекомендацій, встановлених виробником.

► Нікотинамід мононуклеотид (NMN). Також досить популярна дієтична добавка прекурсора НАД+. Однак, деякі дослідження показують, що на відміну від NR, прийом високих доз NMN може викликати нестабільність геному, зменшувати клітинні пули метилу і викликати резистентність до інсуліну.

► Ніацин. У багатьох клінічних дослідженнях ніацин асоціювався з легкими або помірними припливами жару та почервоніння обличчя.

NAD+ Macrobiosis Антивікової капсули №60

650 грн.

Купити

У складі добавки антивіковий букет інгредієнтів, включаючи нікотинамід рибозид, кверцетин, L-теанін, а-ліпоєву кислоту, екстракт ацероли, коензим Q10 та біоперин. Прийом препарату сприяє загальному зміцненню організму, нормалізації обміну речовин, поліпшенню кровообігу, оптимізації рівня цукру на крові.

Добавка потенціює дію нікотинаміду рибозиду, для запобігання віковим змінам, підтримує когнітивні функції мозку, посилює виробництво нейромедіаторів, хімічних речовин, що допомагають комунікації мозку, має антиоксидантні властивості.

NAD+ Macrobiosis Довголіття капсули

650 грн.

Купити

Добавка містить 300 мг нікотинамід рибозид хлориду – найдослідженішого попередника NAD+. Прийом препарату сприяє збільшенню активності сиртуїнів, підтримує мітохондріальну функцію та регенеративний потенціал стовбурових клітин. Крім того, що NR має високу засвоюваність і безпеку, він легше утилізується організмом, ніж інші попередники NAD+.

Як приймати добавки з NAD+

Дієтичні добавки NAD вважаються безпечними. Однак найкраще дотримуватись рекомендацій, встановлених виробником та описаних в інструкції до препаратів. Рекомендована доза NMN становить від 125 до 300 мг, а NR - 300 мг на день.

Серед побічних ефектів при передозуванні: нудота, втома, слабкість, безсоння, неспокій, головний біль, діарея, розлад шлунка.

Нікотинамідаденіндинуклеотид (НАД+) - найважливіший кофермент, що присутній у кожній живій клітині та бере участь у багатьох метаболічних процесах, пов'язаних з клітинною біоенергетикою. З цієї причини його вивчають часто і багато в контексті старіння, раку, нейродегенеративних та метаболічних порушень. Встановлено, що зміна співвідношення NAD+/NADН  може призвести до порушення роботи біологічної системи та сприяти різним нейродегенеративним порушенням, старінню та онкогенезу. Пошкодження ДНК зменшує пули NAD+ через порушення його біосинтезу чи споживання ферментами.

Однак, є ще багато питань, що стосуються НАД+ і вимагають подальшого вивчення. Дослідження показують, що захворювання, пов'язані зі старінням, можна сповільнити або навіть повернути назад, впливаючи на метаболізм НАД+ за допомогою його попередників, що може стати терапевтичним підходом до вікових захворювань та збільшення тривалості життя людей. При цьому, попри користь добавок-попередників НАД+, їх ефективність може бути обмежена через різну клітинну проникність, стабільність, дозування та побічні ефекти.

Вчені звернули увагу на взаємодію перорально введених проміжних сполук НАД+ з мікробіомом кишківника. Результати надають переконливі докази для майбутніх досліджень щодо подальшого вивчення участі мікробіоти кишківника в метаболізмі НАД+.

Співвідношення NAD+/NADН складно через його різний розподіл у різних місцях усередині клітини, а безпосередня роль порушення NAD+-залежних процесів у людини залишається невстановленою. У зв'язку з цим необхідні подальші дослідження для кількісної оцінки NAD+ та споріднених до нього метаболітів при різних хворобливих станах.

Крім того, терапевтичний потенціал використання попередників НАД+ для лікування раку залишається поки що непереконливим. Необхідні додаткові доклінічні дослідження, щоб зрозуміти механізми його поповнення при старінні, а також нейродегенеративні та ракові моделі, щоб визначити внесок NAD+ у ці захворювання.

Майбутні дослідження будуть зосереджені на вимірюванні потоків по шляхах, пов'язаних із синтезом та деградацією НАД+, щоб отримати глибше розуміння молекулярних механізмів, того, як ефективно відновлювати його рівні, чи безпечно це, і чи воно матиме сприятливі наслідки для людей похилого віку.

Якщо Вас зацікавила тема цієї статті, висловите свою думку, запитайте чи напишіть відгук.