Nicotinamid adenin dinukleotid

Nicotinamid adenin dinukleotid je důležitým koenzymem v souvislosti s energetickým metabolismem. Je odvozen od niacinu (vitamín B3, amid kyseliny nikotinové). Pokud je nedostatek vitaminu B3, objeví se příznaky pellagra.

Co je nikotinamid adenin dinukleotid?

Nicotinamid adenin dinukleotid je koenzym, který přenáší hydridový ion (H-) jako součást energetického metabolismu. Je přítomen v každé buňce a zejména v mitochondriích. Nicotinamid adenin dinukleotid nebo NAD je vždy v rovnováze NAD + / NADH.

NAD + je oxidovaná a NADH redukovaná forma. Při oxidačních reakcích se NAD + redukuje na NADH vychytáváním protonu (H +) a dvou elektronů (2e-). Formálně se jedná o přenos hydridového iontu (H-). NADH má velmi vysokou energii a přenáší svou energii na ADP s vytvářením ATP. Zatímco NAD + se většinou nachází v cytosolu, NADH se nachází hlavně v mitochondriích. NAD se skládá ze dvou nukleotidů.

Jeden nukleotid obsahuje adenin dusíkové báze, zatímco druhý nukleotid amid kyseliny nikotinové je glykosidicky vázán na cukr. Ribóza působí jako cukr. Oba nukleotidy jsou vzájemně propojeny prostřednictvím fosfátových skupin. Kruhový dusík na zbytku amidu kyseliny nikotinové je kladně nabitý v oxidované formě. Tato forma (NAD +) má nižší energii než redukovaná forma (NADH) díky aromatickému kruhu.

Funkce, efekt a úkoly

Nicotinamid adenin dinukleotid tvoří redoxní pár NAD + / NADH. Redoxní potenciál závisí na poměru obou složek. Když je poměr NAD + / NADH velký, je oxidační schopnost vysoká. Čím menší je poměr, tím vyšší je redukční síla.

Oxidační reakce i redukční reakce musí probíhat současně v biologických systémech. To však nemůže zaručit jediný redoxní pár. Proto jednotlivé reakce s různými redoxními kofaktory probíhají samostatně. Oxidovaná forma se nachází hlavně v cytosolu, zatímco redukovaná forma převládá v mitochondriích. V tomto redoxním systému dochází znovu a znovu k meziskladu energie. S hydridovým iontem (proton + 2 elektrony) NAD + současně pohlcuje energii pro mezisklad. Energie pochází z rozkladu substrátů bohatých na energii, jako jsou uhlohydráty nebo mastné kyseliny v dýchacím řetězci.

Během oxidace a uvolňování H- je energie přenášena na ADP za vzniku energeticky bohatých ATP. ATP je nejdůležitější zásoba energie, která uvolňováním své energie s regresí ADP buď stimuluje energeticky náročné reakce (hromadění vlastních tělních látek) nebo mechanickou práci (práce svalů, pohyb vnitřních orgánů) nebo vytváření tělesného tepla. Díky redoxnímu potenciálu zajišťuje nikotinamid adeninový dinukleotid množství redoxních reakcí, které umožňují řádnou produkci energie v dýchacím řetězci. Energie je opakovaně dočasně uložena a v případě potřeby cíleně vydávána.

Vzdělávání, výskyt a vlastnosti

Biosyntéza NAD + probíhá z kyseliny nikotinové nebo amidu kyseliny nikotinové (niacin, vitamín B3) a také z aminokyseliny tryptofanu. Obě látky musí být v těle absorbovány, protože se netvoří v metabolismu. Tryptofan je esenciální aminokyselina a niacin je vitamin, a pokud tyto účinné látky ve stravě chybí, projevují se příznaky nedostatku. Denní potřeba vitamínu B3 závisí na výdajích energie na těle.

Čím více energie tělo potřebuje, tím více niacinu je třeba dodat. Zejména drůbež, ryby, mléčné výrobky, houby a vejce obsahují hodně niacínu. Vitamin B3 se také nachází v kávě, arašídech a luštěninách. Příznaky nedostatku se však vyskytují jen zřídka, protože aminokyselina tryptofan může také tvořit NAD. Tryptofan se také nachází ve výše uvedených potravinách v dostatečném množství. Nicotinate-D-ribonukleotid může být syntetizován z obou výchozích materiálů, což je výchozí bod pro syntézu NAD +.

Nemoci a poruchy

Jelikož nikotinamid adenin dinukleotid hraje ústřední roli v energetickém metabolismu, jeho nedostatek vede k vážným zdravotním poruchám. Kromě své funkce jako meziskladu energie se podílí jako koenzym 1 na více než 100 různých enzymatických reakcích.

Kromě svého vlivu na produkci energie stimuluje také syntézu neurotransmiterů dopaminu, adrenalinu nebo serotoninu. Má stimulační účinek ve stresových situacích, nervozitě a únavě. Posiluje také imunitní systém, funkce jater, nervový systém a působí také jako antioxidant. Zlepšuje mozkové funkce vytvářením neurotransmiterů. Zlepšují se paměť, koncentrace a myšlení. Pozitivní zkušenosti byly získány také s Parkinsonovou chorobou.

Studie prokázaly, že po podání NADH došlo ke zlepšení příznaků. Nedostatek NAD je dnes vzácný, ale může se vyskytnout při extrémně jednostranné stravě.Například na počátku dvacátého století se objevila záhadná nemoc známá jako pellagra, zejména v Mexiku. Se změnou stravy na kukuřici trpěla velká část mexické populace obtížnými koncentracemi a spánkem, ztrátou chuti k jídlu, podrážděností, kožními změnami s dermatitidou, průjmem, depresí a zánětem ústní a gastrointestinální sliznice. Důvodem byla celonárodní zásoba kukuřice.

Jak niacin, tak tryptofan se vyskytují v kukuřici pouze v malém množství. To narušilo vznik NAD +. Po zjištění příčiny byla strava opět změněna. Předávkování vitamínem B3 občas vede k vazodilatačnímu účinku, který se také nazývá návaly. Můžete také zaznamenat pokles krevního tlaku a závratě. Tyto příznaky jsou projevem zvýšené produkce energie pomocí NAD +. Žádné toxické účinky však nebyly pozorovány ani při velmi vysokých dávkách.