NAD+: molekula z kvasiniek, ktorú dnes skúmajú pri starnutí

Molekulu, ktorú dnes vedci skúmajú v súvislosti so starnutím, objavili pred viac ako sto rokmi pri obyčajnom kvasení cukru v kvasinkách. Volá sa NAD+ a bez nej by žiadna bunka vášho tela nedokázala získavať energiu. V tomto článku sa pozrieme na jej príbeh, na to, prečo jej s vekom ubúda, a na štúdie s jej stavebným kameňom NMN.

Objav v kvasinkách

V roku 1906 skúmali britskí biochemici Arthur Harden a William John Young, ako kvasinková šťava premieňa cukor na alkohol. Zistili, že kvasenie potrebuje okrem enzýmov aj malú, teplom nezničiteľnú zložku. Nazvali ju „kozymáza“. Neskôr sa ukázalo, že jej kľúčovou súčasťou je práve nikotínamid adenín dinukleotid, teda NAD. Harden spolu s Hansom von Euler-Chelpinom, ktorý objasnil jej stavbu, dostali v roku 1929 Nobelovu cenu za chémiu.

Taxík na elektróny

NAD+ je koenzým, ktorý sa nachádza v každej bunke. Jeho najznámejšou úlohou je prenášať elektróny. Pri rozklade živín ich prijme (a zmení sa na NADH) a v mitochondriách ich odovzdá dýchaciemu reťazcu. Tam ich energia poháňa tvorbu ATP, univerzálnej „energetickej meny“ bunky. Potom sa NAD+ vráti a môže viezť ďalšie elektróny.

Okrem toho NAD+ slúži ako „palivo“ pre enzýmy, ktoré ho priamo spotrebúvajú. Patria k nim sirtuíny zapojené do regulácie génov a metabolizmu a PARP, ktoré pomáhajú opravovať poškodenú DNA.

S vekom ubúda

Viacero prác ukazuje, že hladina NAD+ v tkanivách s vekom klesá. Austrálska štúdia (Massudi a kol., PLoS One, 2012) merala NAD+ vo vzorkách ľudskej kože od 49 ľudí vo veku od novorodencov po 77 rokov. Medzi vekom a hladinou NAD+ našla silnú negatívnu súvislosť u mužov aj u žien. S vekom zároveň pribúdalo poškodenie DNA a rástla aktivita enzýmu PARP, ktorý NAD+ spotrebúva.

Ďalší vinník sa ukázal v roku 2016. Camacho-Pereira a kol. (Cell Metabolism) zistili, že s vekom stúpa množstvo a aktivita enzýmu CD38, ktorý NAD+ rozkladá. U myší bez CD38 hladina NAD+ s vekom neklesala a mitochondrie fungovali lepšie.

Stavebný kameň NMN

Telo si NAD+ vyrába z menších molekúl. Jednou z nich je nikotínamid mononukleotid (NMN), priamy predchodca NAD+. V známej štúdii Millsa a kol. (Cell Metabolism, 2016) dostávali myši NMN v pitnej vode celých 12 mesiacov. Starnúce myši menej priberali, mali vyšší energetický výdaj, viac sa hýbali, lepšie reagovali na inzulín a mali priaznivejšie hladiny tukov v krvi.

V roku 2021 vyšla v časopise Science randomizovaná, placebom kontrolovaná štúdia u ľudí (Yoshino a kol.). Ženy po menopauze s prediabetom a nadváhou užívali NMN 10 týždňov. U nich sa zlepšila citlivosť svalov na inzulín aj inzulínová signalizácia vo svaloch. V skupine s placebom sa tieto ukazovatele nezmenili.

Prehľad

Frequently asked questions

Čo znamená skratka NAD+?

Nikotínamid adenín dinukleotid. Znamienko plus označuje jeho oxidovanú formu, ktorá je pripravená prijať elektróny. Po ich prijatí vzniká NADH.

Je NAD+ peptid?

Nie, je to koenzým zložený z dvoch nukleotidov. Často sa však spomína spolu s peptidmi vo výskume starnutia a metabolizmu.

Aký je rozdiel medzi NAD+ a NMN?

NMN je jeden zo stavebných kameňov, z ktorých si bunka NAD+ vyrába. Je to jeho priamy predchodca.

Zdroje

1. Harden A., Young W. J. The alcoholic ferment of yeast-juice. Proc R Soc Lond B, 1906. Nobelova cena za chémiu 1929: nobelprize.org
2. Massudi H. a kol. Age-associated changes in oxidative stress and NAD+ metabolism in human tissue. PLoS One, 2012. PubMed 22848760
3. Camacho-Pereira J. a kol. CD38 Dictates Age-Related NAD Decline and Mitochondrial Dysfunction through an SIRT3-Dependent Mechanism. Cell Metab, 2016. PubMed 27304511
4. Mills K. F. a kol. Long-Term Administration of Nicotinamide Mononucleotide Mitigates Age-Associated Physiological Decline in Mice. Cell Metab, 2016. PubMed 28068222
5. Yoshino M. a kol. Nicotinamide mononucleotide increases muscle insulin sensitivity in prediabetic women. Science, 2021. PubMed 33888596