Никотинамидадениндинуклеотид NAD, NAD+ и NADH

Содержание

• Что такое NAD, NAD+ и NADH

• Пути биосинтеза NAD+

• Ферменты и NAD+

• Функции

• NAD+ и старение

• NAD+ и возраст-ассоциированные заболевания

• Как увеличить NAD+

• Краткие выводы

NAD+ (никотинамидадениндинуклеотид) — природный нуклеотид, который участвует в работе всех клеток человеческого тела. Он активирует процессы, производящие более 90% энергетических молекул и необходим для поддержания ключевых функций организма.

Расшифровка названия подчеркивает его химическую структуру: «никотинамидаденин» и «динуклеотид». «Никотинамидаденин» указывает на присутствие никотинамида и аденина, двух важных молекул, в составе NAD+, а «динуклеотид» обозначает, что это соединение состоит из двух нуклеотидов.

С возрастом уровень NAD+ в организме человека естественно снижается. Это увеличивает вероятность развития нейродегенеративных расстройств, метаболического синдрома, кардиоваскулярной патологии и других проблем со здоровьем.

Что такое NAD, NAD+ и NADH

NAD, NAD+ и NADH — это важные коферменты, которые обеспечивают функционирование фундаментальных механизмов организма. Благодаря своему участию в поддержании биологических задач, в последнее время NAD+ привлек большое внимание исследователей.

Впервые никотинамиддинуклеотид (NAD) был обнаружен в 1906 году учеными-биохимиками Харденом и Янгом. До этого открытия никто не мог объяснить, как живые клетки добывают энергетический ресурс из пищи. Теперь известно, что молекула задействована в процессах, связанных с переносом электронов. Биохимия этих превращений довольна сложна. К ним относится обмен глюкозы, цикл трикарбоновых кислот, β-окисление жирных кислот, выработка холестерина и стероидных гормонов.

NAD представлен в разных вариациях — NAD+ и NADH. Главное отличие между ними заключается в том, что NADN имеет два дополнительных электрона по сравнению с NAD+. Обе формы играют ключевую роль в клеточном дыхании.

Организм получает материал для выработки NAD+ из пищи. Основные источники — аминокислота триптофан и различные видоизменения витамина B3: никотинамид (NAM), никотиновая кислота (NA), никотинамидмононуклеотид (NMN) и никотинамид рибозид (NR). Эти вещества требуются для сохранения запасов NAD+, так как молекула постоянно разрушается в процессе активности ферментов.

Самым часто встречающимся предшественником NAD+ в теле человека считается никотинамид. Благодаря ферменту никотинамидфосфорибозилтрансферазе (NAMPT) он может превращаться в никотинамидмононуклеотид. Однако активность этого фермента снижается по мере старения, а также при переедании. Это провоцирует уменьшение выработки NAD+.

Пути биосинтеза NAD+

Сохранение уровня NAD+ осуществляется посредством трех независимых путей:

1. Путь Preiss-Handler (назван в честь ученых, его открывших) начинает процесс с преобразования никотиновой кислоты, полученной из пищи, с участием NAPRT (фосфорибозилтрансфераза никотиновой кислоты). Этот фермент генерирует мононуклеатид никотиновой кислоты (NAMN), который позже превращается в аденин динуклеотид никотиновой кислоты (NAAD) при участии NMNAT (NAMN-трансферазы). Заканчивается путь образованием NAD+ под влиянием NAD+-синтазы.
2. Кинурениновый путь превращает триптофан в NAD+ через несколько этапов. Важным шагом биохимии этого процесса является преобразование триптофана в N-формил кинуренин при помощи ферментов IDO или TDO, после чего он проходит ряд реакций, которые приводят к образованию NAMN. Затем происходит слияние с первым путем.
3. Путь утилизации NAD+ использует никотинамид, образуемый в качестве побочного продукта ферментативных процессов. Никотинамид преобразуется в никотинамидмононуклеотид (NMN) при участии NAMPT (никотинамидфосфорибозилтрансфераза). Далее NMN трансформируется в NAD+ при содействии NMNAT.

Ферменты и NAD+

В утилизации NAD+ участвует множество ферментов. Они обеспечивают его расщепление и сохранение энергетического баланса. К основным веществам, ответственным за этот процесс, относят CD38, поли-АДФ-рибоза-полимеразы (PARP), сиртуины (SIRT) и SARM1.

CD38 является важным ферментом, который экспрессируется преимущественно на иммунных и эндотелиальных клетках в результате воздействия эндотоксинов, цитокинов и интерферонов. Он контролирует множество физиологических реакций и влияет на появление некоторых патологий, например, избыточной массы тела, нарушений углеводного обмена, болезней сердца и сосудов, бронхиальной астмы. Интересно, что паралог CD38 — белок BST-1 (антиген стромальных клеток костного мозга, CD157) — также расщепляет NR (никотинамид рибозид) на NAM (никотинамид), что способствует трансформации получаемого с пищей NR в NAD+ как in vitro, так и in vivo.

Поли-АДФ-рибоза-полимеразы (PARP) — это ферменты, которые участвуют в регенерации неисправной ДНК и регулируют экспрессию генов. Когда происходят серьезные нарушения ДНК и геном становится нестабильным, PARP используют много NAD+, что приводит к его дефициту в клетке. Это снижает синтез АТФ, нарушает обмен веществ и может спровоцировать гибель клеток.

Сиртуины (SIRT) представляют собой еще один класс ферментов, использующих NAD+. Эти белки важны для сохранения здоровья клеток за счет регулирования экспрессии генов, влияющих на приостановление старения, регенерацию ДНК и метаболические процессы. Активация сиртуинов тесно связана с увеличением срока жизни и защитой от возрастных изменений. Однако для их нормального функционирования требуется постоянное наличие NAD+, который во время своей работы превращается в НАДН.

SARM1 — это белок, который содержит альфа-мотив и мотив TIR/toll-интерлейкин-1. Он выполняет функцию NAD+азы в нервной ткани и активно участвует в нейрональной деградации. В нейронах SARM1 разрушает молекулу NAD+, образуя NAM и другие продукты, аналогично CD38. SARM1-опосредованная деградация NAD+ в нервных клетках наблюдается при аксональной дегенерации.

Таким образом, метаболизм NAD+ — это цепочка сложных биохимический превращений, от эффективности которых зависит общее состояние здоровья. Поддержание баланса NAD+ в клетках требуется для нормальной деятельности организма и профилактики заболеваний.

Функции

NADH представляет собой форму электронного и энергетического хранения, играющую ключевую роль в производстве АТФ в митохондриях через процесс, известный как окислительное фосфорилирование или клеточное дыхание. Эта цепь реакций обеспечивает организм необходимой энергией.

Помимо трансформации поступаемых с пищей веществ в АТФ, NAD+ сотрудничает с разными белками для активации и поддержания нескольких важных процессов:

1. Трансляция кальциевых сигналов. Кальций выступает в роли вторичного посредника, который регулирует множество функций, включая образование веществ, оплодотворение, клеточную миграцию и нейротрансмиссию.
2. Репарация ДНК. Этот процесс позволяет клеткам обнаруживать и регенерировать нарушенные структуры ДНК, тем самым поддерживая энергетическое производство в митохондриях.
3. Экспрессия генов. Данный механизм отвечает за преобразование генетической информации, заложенной в ДНК, в функциональные продукты, такие как белки. Эпигенетические модификации, связанные с экспрессией генов, могут привести к стабильным изменениям в работе клеток без соответствующих перемен в первоначальной структуре ДНК.
4. Поддержание хромосомной целостности. Включает в себя процессы, обеспечивающие правильное функционирование и сохранность хромосом в организме, которые несут важную генетическую информацию.
5. Посттрансляционные модификации белковых молекул, такие как АДФ-рибозилирование. Эти модификации задействованы в сигнальной функции клеток. Например, они участвуют в трансформации прогормонов в активные гормоны.

Одними из важнейших белков, участвующих в вышеуказанных процессах, являются сиртуины (SIRT). Поскольку они ответственны за поддержание клеточного здоровья, регуляцию генов, контролирующих естественное увядание, регенерацию неисправной ДНК и управление обменными процессами, их активация рассматривается как один из способов увеличения продолжительности жизни.

В то время как NAD+ необходим для обмена энергии и контроля метаболизма, НАДФН (никотинамидадениндинуклеотид-фосфат) задействован в синтетических превращениях и антиоксидантной защите клеток. НАДФН поддерживает образование полезных жиров, а также охраняет клетки от поражения свободными радикалами.

NAD+ и старение

В медицине исследуется влияние содержания NAD+ на состояние здоровья, скорость и особенности протекания естественного старения. Международные публикации подтверждают эту взаимосвязь, возможную за счет влияния NAD+ на образование энергии, регенерацию ДНК и трансляцию генетической информации. Исследования демонстрируют снижение количества NAD+ на 65% в возрасте от 30 до 70 лет. Ко второй половине жизни ферменты, расходующие NAD+, становятся более активными. Это нужно для защиты от нарастающих повреждений молекул ДНК и увеличивающегося разрушения клеток свободными радикалами.

Уровень NAD+ уменьшается при повышении сахара крови, алкогольной зависимости, гипоксии в клетках и разрушении ДНК. Избыточная калорийность рациона снижает NAD+ и его выработку. Недостаток молекулы ухудшает работу SIRT1 и провоцирует функциональные проблемы в митохондриях.

В статье ученые особенно подчеркивают связь между уменьшением NAD+ и возрастными изменениями и изучают обратную взаимосвязь: влияет ли увеличение NAD+ на «оздоровление» старения. Исследования на животных доказали: повышение содержания NAD+ может замедлить появление первых признаков увядания организма и снизить вероятность развития хронической патологии.

NAD+ и возраст-ассоциированные заболевания

Возрастное уменьшение содержания NAD+ составляет от 10 до 50% и происходит в кожных покровах, головном мозге, сердечной мышце, печени и других органах. Это снижение ассоциируется со старением и связанным с ним заболеваниями, что делает NAD+ важной составляющей здорового и активного долголетия. Многие исследования указывают на то, что подъем уровня NAD+ нормализует чувствительность клеток к инсулину, улучшает работу митохондрий и увеличивает продолжительность жизни.

Рассмотрим главные особенности никотинамидадениндинуклеотида (NAD+), выявленные учеными:

1. Борьба с хронической усталостью. Научные испытания демонстрируют улучшение физической выносливости и уменьшение негативного действия свободных радикалов у пожилых на фоне добавления NAD+. Кроме того, NAD+ эффективно помогает при фибромиалгии, купируя симптомы хронической усталости.
2. Защита сердца и сосудов. NAD+ участвует в работе энергетического центра клеток. Снижение уровня NAD+ в кардиомиоцитах может негативно сказаться на состоянии сердечной мышцы. Увеличение NAD+ нормализует баланс энергии и защищает сердце и сосуды, особенно в паре с модификацией образа жизни.

Нормализация количества NAD+ положительно действует на нарушения обмена веществ и вызванных ими болезней. Недостаток NAD+, обусловленный разрушением ДНК, способен усилить сердечную дисфункцию. Ученые доказывают, что подъем NAD+ уменьшает вероятность проблем с сердцем и сосудами, приводит в норму давление в аорте и улучшает деятельность митохондрий в кардиомиоцитах.

Клиническое испытание терапии ниацином продемонстрировало снижение показателей липидограммы и частоты сердечных приступов и уменьшение смертельных исходов на 11%. В других исследованиях достаточное содержание триптофана ассоциировалось с меньшей вероятностью развития кардиоваскулярных заболеваний. Однако не все научные изыскания подтверждают, что лечение ниацином существенно снижает риск фатальных событий (инфаркт миокарда, острое нарушение мозгового кровообращения) у людей с уже имеющимися кардиоваскулярными проблемами или высокой вероятностью их развития. В частности, 12-недельное исследование употребления никотинамида рибозида не продемонстрировало улучшений в чувствительности к инсулину у мужчин с лишним весом и инсулинорезистентностью.

Другие преимущества:

1. Предотвращение ожирения. NAD+ контролирует обмен и гликолиз — преобразование сахаров в энергию. Сиртуины, активируемые NAD+, усиливают окисление жирных кислот и биогенез митохондрий, что помогает предупреждать избыточную массу тела, связанную с высокой калорийность рациона.
2. Профилактика онкологических заболеваний. Достаточное количество NAD+ защищает клетки от разрушения ДНК и окислительного стресса, способствующих развитию рака.
3. Поддержка мышечной массы. NAD+ участвует в обеспечении мышц энергией, необходимой для сокращения и восстановления после физических нагрузок.
4. Поддержка когнитивного здоровья. Для полноценного функционирования мозгу необходимо много энергии, поэтому в нейронах находится большое количество митохондрий. Нарушение их работы может спровоцировать развитие психических и нейродегенеративных заболеваний. Поддержание уровня NAD+ снижает воспалительные процессы и разрушение ДНК в мозге, что помогает сохранить когнитивные способности с возрастом. Клинические опыты на животных доказали пользу увеличения NAD+ при рассеянном склерозе и других нейродегенеративных патологиях.
5. Регуляция иммунной системы.Подъем NAD+ оказывает иммуномодулирующий и противовоспалительный эффекты, что помогает бороться с воспалениями и аутоиммунными болезнями. Сиртуины, активируемые NAD+, также участвуют в регулировании иммунного ответа.
6. Улучшение здоровья глаз. Сетчатка глаза, как и мозг, требует много энергии. Недостаток NAD+ провоцирует заболевания зрительного аппарата. Исследования доказали, что поддержание уровня NAD+ сохраняет здоровье сетчатки и уменьшает возрастные проблемы.
7. Защита от экологических стрессоров. Ежедневное воздействие экзогенных факторов, таких как грязный воздух и табакокурение, запускает окислительный стресс, снижает уровень NAD+ и ухудшает работоспособность митохондрий. NAD+ защищает клетки от этого влияния и предотвращает его негативные последствия.
8. Помощь в метаболизме алкогольсодержащих напитков. Обмен этанолового спирта в организме нуждается в значительном количестве энергии. NAD+ помогает расщеплять алкоголь до ацетата, что делает его необходимым для эффективной детоксикации.
9. Реабилитация после передозировки ультрафиолета. Избыточная доза солнечного света может повредить ДНК клеток кожи. NAD+ помогает восстановить неисправные участки ДНК, способствуя клеточной регенерации.
10. Нормализация биоритмов. Сбой циркадных ритмов провоцирует инсомнию и хронический недосып. NAD+ помогает регулировать биологические ритмы, поддерживая обмен энергии, эндокринную регуляцию и температурный режим.

NAD+ играет ключевую роль в сохранении здоровья, включая энергетику клеток, метаболизм, работу сердца и сосудов, мышечную массу, когнитивные функции и иммунный ответ. Поддержание уровня NAD+ и предотвращение его снижения помогут продлить активное долголетие, снизят вероятность возникновения хронических болезней и улучшат качество жизни.

Как увеличить NAD+

Существуют следующие способы подъема содержания NAD+ в клетках:

Добавки

Наиболее эффективным способом увеличения уровня NAD+ является использование специально разработанной биодобавки PRO NAD IPH Peptides - это молекулярно-пептидный комплекс на основе молекул NAD (никотинамидадениндинуклеотид). Насыщает ей организм за 3 этапа 3-х месячного курса. Полный курс в 90 дней обеспечивает последовательное и долгосрочное насыщение организма NAD+, что позволяет максимизировать его преимущества для здоровья. Каждый этап (NR, NAD, NMN) дополняет предыдущий, создавая синергетический эффект для оптимизации уровней NAD+ и поддержания здоровья на клеточном уровне. Упаковка представляет набор из 3-х препаратов на полный курс, состав препаратов:

• PRO NAD PRECURSOR-NR IPH AVN (1-й этап, месяц)
• PRO NAD NADH IPH AVN (2-й этап, месяц)
• PRO NAD SUPPORT-NMN IPH AVN (3-й этап, месяц)

Антивозрастная и энергетическая программа комплекса препаратов ПРО НАД способствует запуску цикла Кребса, восстанавливает энергетический обмен, улучшая синтез АТФ, снижает уровень митохондриальной дисфункции. Увеличивает энергию и поддерживает здоровье во всем теле. Является мощным anti-age. Применяется превентивно с 30 лет и как сопутствующая терапия в более старшем возрасте. Продукт, действие которого подтверждено клиническими испытаниями.

Рацион питания и снижение калорийности

Для обеспечения базовых нужд в никотинамидадениндинуклеотиде (NAD+) можно употреблять меньше 20 мг ниацина ежедневно. Однако, если цель — существенно поднять содержание NAD+, лучше использовать такие промежуточные вещества, как никотинамид рибозид (NR) и никотинамидмононуклеотид (NMN). Эти соединения можно найти в продуктах, таких как мясо, молочные изделия, а также в овощах и блюдах из цельного зерна.

Также ученые предполагают, что низкая калорийность рациона стимулирует синтез NAD+ за счет активации сигнальных путей, связанных с энергетическим гомеостазом. Когда организм испытывает энергетический дефицит, активируются адаптивные механизмы, направленные на повышение эффективности использования энергии. Эти механизмы, в свою очередь, стимулируют экспрессию генов, кодирующих ферменты, участвующие в синтезе NAD+.

Снижение калорийности и голод увеличивают активность NAD+ и сиртуинов, требуемых для качественного протекания обменных реакций в клетках.

Физическая активность

Физические нагрузки создают энергетический стресс, который побуждает клетки использовать НАДХ для выработки энергии, что увеличивает содержание NAD+. Фермент NAMPT, важный для выработки NAD+, активируется при выполнении упражнений. Интервальные тренировки являются оптимальным способом создания такого стресса, однако аэробные упражнения, такие как бег, велоспорт и беговые лыжи, также эффективно поддерживают высокий уровень NAD+ в течение длительного времени.

Следует отметить влияние физических нагрузок на снижение окислительного стресса. Свободные радикалы, образующиеся в результате нормального метаболизма, разрушают клетки и истощают запасы NAD+. Физическая активность активирует антиоксидантную защиту организма. Результаты исследований свидетельствуют о том, что постоянные тренировки значительно повышают содержание NAD+ в различных тканях и улучшают физиологические функции.

Польза сауны

Сауна — это не только способ расслабления, но и мощный инструмент для повышения уровня никотинамидадениндинуклеотида (NAD+). Периодическое использование сауны активизирует процессы, улучшающие состояние здоровья на клеточном уровне.

Во время нахождения в сауне тело подвергается термическому стрессу, что запускает ряд физиологических реакций. Усиливается выработка белков теплового шока, таких как HSP (heat shock proteins), которые способствуют восстановлению и обновлению клеток.

Исследования показывают, что тепловое воздействие может также стимулировать процессы аутофагии — механизм, при котором клетки очищаются от поврежденных или ненужных компонентов. Аутофагия помогает поддерживать баланс между производством и распадом клеточных компонентов, что необходимо для нормальной жизнедеятельности клеток. Также использование сауны активирует сиртуины, необходимые для регулирования метаболизма, старения и стресса.

Краткие выводы

NAD+ играет ключевую роль в поддержании жизнедеятельности клеток, участвует в ключевых процессах организма, необходимых для выработки до 90% энергии. Однако с возрастом содержание этой молекулы снижается, что провоцирует ускоренное старение и возникновение хронических патологий.

Увеличение уровня NAD+ способствует улучшению физической выносливости, метаболизма, функций сердца, а также профилактике нейродегенеративных болезней и дегенеративных изменений сетчатки. Для повышения содержания этой молекулы ученые рекомендуют регулярные физические нагрузки, правильное питание, соблюдение голодания, а также применение специальных БАДов с никотинамидом рибозидом и никотинамидом.

Оптимальное число NAD+ играет значимую роль для сохранения здоровья и качества жизни, особенно при старении. Восполнение дефицита профилактирует появление ассоциированных с пожилым возрастом проблем и увеличивает продолжительности жизни.