NAD+ се превърна във важна област на изследванията в областта на дълголетието поради връзките му с клетъчното стареене, метаболизма и резултатите относно продължителността на живота, наблюдавани при животински модели. Част от тези изследвания има значителен научен принос, особено на механистично и предклинично ниво. Доказателствата, че NAD+ влияе върху пътищата, свързани със стареенето при животните, обаче не са равнозначни на доказателства, че приемането на NAD+ като добавка обръща процеса на стареене при хората. В цялата статия запазваме това разграничение, както и обсъждаме как гладуването се вписва в биологията на NAD+, тъй като гладуването и ограничаването на калориите са сред най-добре характеризираните метаболитни състояния, свързани с промени в пътищата, зависещи от NAD+.
Защо нивото на NAD+ спада с възрастта?
Свързаното с възрастта понижение на нивото на NAD+ е един от най-последователно отчитаните резултати в тази област на изследванията. По-ниски нива на NAD+ са наблюдавани в кръвта и в много тъкани с напредването на възрастта при животински модели, а все по-често и при проучвания с хора [1]. Към този спад могат да допринесат няколко взаимосвързани механизми.
Един от предложените механизми включва повишено потребление на NAD+ от CD38. CD38 е ензим, който разгражда NAD+, а неговата активност изглежда се увеличава с възрастта. Това може отчасти да се дължи на натрупването на сенилесцентни клетки, които са престанали да се делят, но остават метаболитно активни и могат да допринасят за възпалителната сигнализация, както и на увеличаването на броя на имунните клетки, изразяващи CD38.
Изследвания върху мишки, лишени от гена CD38, показаха, че активността на CD38 допринася значително за свързаната с възрастта загуба на NAD+ и съпътстващите я нарушения във функционирането на митохондриите. Тези ефекти изглежда обхващат, поне частично, пътища, свързани с зависимия от NAD+ митохондриален ензим SIRT3 [2].
Вторият механизъм е свързан с натрупващите се увреждания на ДНК и повишеното потребление на NAD+ от PARP ензимите. Уврежданията на ДНК се натрупват с времето, а PARP протеините участват в репарацията на ДНК, като използват NAD+ като субстрат. По-голямата и по-продължителна репаративна активност може следователно да увеличи консумацията на NAD+ [1].
Към този процес могат да допринесат и свързаните с възрастта промени в синтеза на NAD+. Някои проучвания сочат, че активността на пътя за възстановяване на NAD+, включително пътищата, регулирани от ензима NAMPT, може да намалява с възрастта в някои тъкани. Ако това се случва, наличността на NAD+ може да бъде ограничена от две страни: чрез по-голямо потребление и по-слаба регенерация [1].
Като цяло тези механизми описват биологична ситуация, при която стареещите клетки могат да произвеждат или възстановяват NAD+ по-неефективно, като в същото време го изразходват в по-големи количества. Тази комбинация може отчасти да обясни постепенния спад в нивото на NAD+, наблюдаван с напредването на възрастта.
Дали приемането на NAD+ наистина може да „обърне” някои показатели за стареене?
Терминът „обръщане на стареенето” трябва да се разграничава от по-конкретните и измерими резултати от изследванията.
Общоприетото обръщане на процеса на стареене, т.е. биологичното подмладяване на човека в много органи и системи, както и в процесите, свързани със стареенето, не е доказано в контролирани клинични проучвания върху хора. Нито едно публикувано проучване с участието на хора не е доказало, че приемането на NAD+ като хранителна добавка обръща процеса на стареене като явление, засягащо целия организъм.
Изследванията, свързани с отделни биомаркери и биологични процеси, свързани със стареенето, са по-сложни.
Изследванията върху животни дадоха значими резултати. В едно влиятелно проучване върху мишки рибозид-никотинамид повиши нивото на NAD+ и активира митохондриалния отговор към неправилно сгънати протеини, т.е. клетъчния път за реакция при стрес. Лечението е било свързано също така с подобрение на функциите на митохондриите и мускулните стволови клетки, както и с удължаване на живота на лекуваните животни [3].
Тези резултати значително засилиха интереса към прекурсорите на NAD+ в биологията на стареенето. Те обаче са получени от животински модел. Подобно удължаване на живота не е доказано при хората, а проучванията, които използват продължителността на човешкия живот като крайна точка, биха изисквали много дълги периоди на наблюдение.
Ранните проучвания при хора анализираха по-конкретни биологични и клинични показатели. В проучване от фаза I, включващо пациенти с болестта на Паркинсон, пероралният рибозид никотинамид повиши нивото на NAD+ в мозъка и беше свързан с незначителни клинични промени, както и с промени в биомаркерите, свързани с възпалението и патологичните процеси [4].
Това представлява ранен сигнал от проучвания върху хора в конкретна популация с заболяване. Не трябва обаче да се тълкува като доказателство за общо антистареещо действие при здрави хора. Това беше проучване в ранен етап, фокусирано предимно върху безопасността, приложимостта, биологичната активност и експлоративните клинични резултати, а не върху доказването, че NR променя процеса на стареене или обръща хода на заболяването.
Най-точното обобщение е, че добавката на NAD+ е повлияла на няколко молекулярни и клетъчни процеси, свързани със стареенето, в животински модели, докато ранните проучвания при хора са показали биологични ефекти в определени ситуации. Широко разбираното обратно развитие на стареенето при хората не е потвърдено.
Постът и NAD+: в какво всъщност се състои тази връзка?
Връзката между гладуването и NAD+ има биологично достоверни и сравнително добре охарактеризирани механизми.
Един от важните пътища е AMPK, или AMP-активираната протеинкиназа. AMPK действа като клетъчен сензор за енергия и става по-активна, когато наличността на енергия в клетката намалее, между другото по време на пост и калорично ограничение.
Активирането на AMPK може да повлияе на NAMPT – важен ензим от метаболитния път за възстановяване на NAD+. Повишената активност на NAMPT може да допринесе за промени в наличността на NAD+ и съотношението NAD+/NADH, което от своя страна може да повлияе на NAD+-зависимите ензими, като SIRT1 [1].
Това създава свързан метаболитен път, обхващащ енергийния статус на клетката, AMPK-сигнализацията, възстановяването на NAD+ и активността на сиртуините. Изследвания върху животни, свързани с калоричното ограничаване, показаха, че тези метаболитни адаптации могат да спомогнат за поддържането или модифицирането на пътищата, свързани с NAD+, които в противен случай се променят с възрастта [1].
Тази връзка има по-солидни механистични основи, отколкото много от обобщените твърдения, че даден елемент от начина на живот „повишава нивото на NAD+”.
При пренасянето на тези резултати към хората обаче остават значителни несигурности. Значителна част от подробните механистични изследвания са проведени върху животни или в клетъчни модели. Изследванията върху хора, които директно измерват промените в нивата на NAD+ в кръвта или тъканите преди и след строго контролирани протоколи за гладуване, остават ограничени.
В резултат на това наличните данни не позволяват да се определи точната продължителност на поста, честотата му или степента на ограничаване на калориите, които биха довели до повторяемо увеличение на NAD+ при хората. Посоката на биологичната зависимост е доста добре подкрепена, но степента, времето и клиничното значение на този ефект при хората са по-малко ясно определени.
Сиртуините, ограничаването на калориите и NAD+ — как са свързани помежду си?
Сиртуините представляват важна механистична връзка между ограничаването на калориите, гладуването и метаболизма на NAD+.
Сиртуините се нуждаят от NAD+ като субстрат. Тъй като постът и ограничаването на калориите могат да променят клетъчните механизми за откриване на енергия, както и съотношението NAD+/NADH чрез пътища, включващи AMPK и NAMPT, тези метаболитни състояния могат също да повлияят на активността на сиртуините [1].
Тази зависимост е една от причините, поради които сиртуините са били интензивно изследвани в областта на биологията на калорийното ограничение. В много животински модели калорийното ограничение е било свързано с по-дълъг живот или забавено развитие на някои свързани с възрастта промени. Сиртуините са анализирани като една от възможните групи медиатори, свързващи променената наличност на хранителни вещества с последващото влияние върху функциите на митохондриите, устойчивостта към стрес, метаболизма и генната регулация.
От концептуална гледна точка тази връзка може да се обобщи по следния начин: калоричното ограничение влияе върху метаболизма, свързан с NAD+, което от своя страна може да повлияе на зависимата от NAD+ активност на сиртуините. Този път обаче не трябва да се тълкува като проста линейна верига, в която една интервенция автоматично предизвиква всички последващи ефекти на друга.
Приемането на добавки с прекурсори на NAD+ може при определени условия да повиши наличността на субстратите, свързани с NAD+, но това не означава, че възстановява изцяло физиологичното състояние, свързано с поста или ограничаването на калориите.
Постенето предизвиква широкомащабни метаболитни и хормонални промени, засягащи инсулина, глюкагона, метаболизма на мастните киселини, производството на кетони, AMPK, mTOR сигнализацията, разпознаването на хранителни вещества и други пътища. Повишаването на NAD+ чрез приемане на добавки засяга само част от тази по-широка биологична мрежа.
Поради тази причина приемането на добавки с прекурсори на NAD+ и гладуването не трябва да се разглеждат като взаимозаменяеми стратегии. Механизмите им частично се припокриват, но те не са биологично равностойни.
Как се представя NAD+ в сравнение с други съединения, които се препоръчват с оглед на дълголетието?
Прекурсорите на NAD+ принадлежат към няколко групи съединения, които често се разглеждат в изследванията върху стареенето и дълголетието. Други са ресвератролът, птеростилбенът, метформинът и рапамицинът, въпреки че тези вещества действат чрез различни биологични пътища и имат много различна доказателствена база и регулаторен контекст.
Ресвератролът и птеростилбенът често се разглеждат заедно с прекурсорите на NAD+, тъй като всички тези съединения са изследвани в контекста на биологията на сиртуините. NAD+ е необходим като субстрат за сиртуините, докато ресвератролът и сродните му съединения са изследвани по отношение на възможното им въздействие върху сигнализацията, свързана със сиртуините.
Това механистично припокриване на пътищата допринесе за интереса към комбинациите от прекурсори на NAD+ със свързани с тях полифеноли. Един от примерите е комбинацията от никотинамид рибозид и птеростилбен, анализирана в проучвания върху хора [5]. Самото наличие на механистична обосновка или проучване на комбинации обаче не доказва, че такива комбинации удължават живота или осигуряват по-широко антистареещо действие при хората.
Други съединения, които обикновено се свързват с изследванията върху дълголетието, оказват частично въздействие върху други пътища. Метформин често се обсъжда в контекста на AMPK и метаболитната сигнализация, докато рапамицин действа главно чрез инхибиране на mTOR. Тези пътища могат да се пресичат с биологията на NAD+ и сиртуините, но не трябва да се разглеждат като взаимозаменяеми механизми.
В сравнение с много от съединенията, които се обсъждат в търговския контекст на дълголетието, пероралните прекурсори на NAD+, като NR и NMN, са натрупали все по-голям брой рандомизирани, плацебо-контролирани проучвания при хора, които показват, че те могат да повишат нивата на NAD+ или на метаболитите, свързани с NAD+ в кръвта, и като цяло се понасят добре при краткосрочни и средносрочни периоди на проучване [6].
Доказателствата, че тези съединения повишават нивата на биомаркерите на NAD+, обаче не са равнозначни на доказателства, че те удължават живота, предотвратяват стареенето или осигуряват широкоспектърно противостареещо действие при хората.
Същото разграничение важи и за други съединения, свързвани с дълголетието. Никое от разглежданите тук вещества не трябва да се описва като такова, което категорично е доказало удължаване на човешкия живот въз основа на наличните към момента клинични проучвания.
Отделна област на изследванията са домашните любимци. В едно рандомизирано, контролирано проучване бе оценена комбинацията от нов прекурсор на NAD+ и сенолитично съединение при възрастни кучета с леки до умерени когнитивни нарушения. Проучването показа статистически значима връзка с подобрение на когнитивните функции, оценени от собствениците при основната крайна точка, както и по-широки промени в параметри като крехкост, активност и отчетено ниво на удовлетвореност, които бяха по-малко статистически еднозначни [7].
Този резултат има клинично значение, тъй като сравнително малко контролирани проучвания са оценявали интервенции, свързани с NAD+, конкретно при застаряващи домашни любимци. Това обаче беше единично проучване, в което се използваше комбинирана интервенция, а не само NAD+, като подобрение беше отбелязано във всички групи на лечение. Следователно изследователите посочиха възможността част от отчетените промени да са били повлияни от плацебо-подобни ефекти, очакванията на собствениците, повишеното внимание или самото участие в проучването.
Какво може реалистично да се очаква и какво не?
Въз основа на наличните доказателства няколко извода могат да се считат за относително добре обосновани.
Нивото на NAD+ изглежда намалява с възрастта в много тъкани и биологични условия, като са предложени няколко механизма, които биха могли да обяснят този спад, включително повишена активност на CD38, повишено изразходване на NAD+ по време на репарацията на ДНК, както и възможни промени в синтеза и пътищата за възстановяване на NAD+ [1,2].
Постенето и ограничаването на калориите също имат биологично достоверна и сравнително добре подкрепена връзка с метаболизма на NAD+ чрез пътища, включващи AMPK, NAMPT, баланса NAD+/NADH и сиртуините [1].
Изследванията върху хора многократно са показали, че пероралните прекурсори на NAD+, като NR и NMN, могат да повишат нивото на циркулиращия NAD+ или свързаните с него метаболити при определени изследователски условия [6].
Изследвания върху животни също са показали промени в митохондриалната функция, активността на стволовите клетки, клетъчните реакции към стрес и продължителността на живота след прилагане на прекурсори на NAD+ в избрани модели [3]. Ранни проучвания при хора са установили промени в биомаркерите на NAD+ и в експлоративните клинични параметри при определени популации с заболявания [4].
Тези резултати не доказват, че приемането на NAD+ като хранителна добавка обраща процеса на стареене при хората.
Наличните данни също така не показват, че приемането на прекурсори на NAD+ удължава човешкия живот, нито че възпроизвежда всички физиологични ефекти на поста или калорийното ограничение.
По същия начин повишаването на биомаркер, свързан с биологията на стареенето, само по себе си не доказва подобрение на продължителността на живота в добро здраве, намаляване на биологичната възраст, забавяне на стареенето или удължаване на преживяемостта.
Тази област остава активна и важна насока в научните изследвания, но към момента най-солидните доказателства се отнасят до механизмите, промените в биомаркерите и избрани експериментални резултати, а не до широкообхватно противостареещо действие при хората.
Ограничения на наличните доказателства
- Най-убедителните резултати, свързващи приема на NAD+ с удължаване на живота, подобряване на митохондриалната функция и промени в биологията на стареенето, произтичат главно от изследвания върху животни, особено от модели с мишки. Изследванията при хора са показали промени в биомаркерите и данни за безопасността в краткосрочен и средносрочен план, но не са потвърдили удължаване на живота, нито комплексно противостареещо действие [3].
- Резултатите, отнасящи се до продължителността на живота на животните, не могат автоматично да се пренесат към хората, тъй като видовете се различават по метаболизъм, продължителност на живота, развитие на заболявания, биология на NAD+, дозиране и експериментални условия.
- Връзката между поста, ограничаването на калориите и метаболизма на NAD+ има механистична основа, но точната зависимост „доза–реакция“ при хората остава слабо определена. Все още не е ясно колко дълго и колко често трябва да се пости, нито какъв степен на калорично ограничение би бил необходим, за да се предизвика определена промяна в нивото на NAD+ при хората [1].
- Изследванията върху хора, които директно измерват нивата на NAD+ в конкретни тъкани преди и след стандартизирани протоколи за гладуване, все още са ограничени, поради което механистичните заключения не трябва да се превръщат в точни препоръки относно гладуването.
- Данните от проучвания върху хора относно прекурсорите на NAD+ при определени заболявания, включително болестта на Паркинсон, все още са в ранен етап и не трябва да се тълкуват като доказателство за широко противостареещо действие или за промяна в хода на заболяването [4].
- Повишаването на нивото на NAD+ или на свързаните с него биомаркери не означава автоматично подобрение на биологичната възраст, периода на здравословен живот, продължителността на живота, физическата работоспособност, когнитивните функции или риска от заболявания.
- Приемането на добавки с прекурсори на NAD+ не трябва да се разглежда като биологично равностойно на гладуване или ограничаване на калориите, тъй като гладуването предизвиква множество метаболитни, хормонални и сигнални промени, които излизат извън рамките на метаболизма на NAD+.
- Доказателствата за комбинации като NR с птеростилбен не потвърждават, че прекурсорите на NAD+, комбинирани с ресвератрол или други съединения, свързани с дълголетието, осигуряват аддитивно или по-силно противостареещо действие [5].
- Сравненията с метформин, рапамицин, ресвератрол или други съединения, свързани с дълголетието, са от механистичен характер и не представляват доказателство, че тези интервенции осигуряват равностойни или взаимозаменяеми ефекти.
- Разгледаното проучване относно когнитивните функции при кучета е единично контролирано проучване, в което се използва комбинирана интервенция, а не само NAD+. Подобрение е отбелязано и в различните групи на лечение, което затруднява интерпретацията на ефекта, специфичен за интервенцията [7].
- Дългосрочните данни относно безопасността и клиничните резултати при хора остават значително по-ограничени в сравнение с краткосрочните проучвания на биомаркерите, особено когато прекурсорите на NAD+ се прилагат в продължение на години, а не на седмици или месеци.
Забележка
Статията има изцяло образователен характер и обобщава научни изследвания. Тя не представлява медицински съвет за хора, нито ветеринарен съвет за животни.
NAD+, прекурсори на NAD+, пост, калорично ограничение, ресвератрол, птеростилбен, метформин, рапамицин или други съединения, обсъждани в контекста на дълголетието, не трябва да се тълкуват като доказани методи за обратно развитие на стареенето, удължаване на човешкия живот, предотвратяване на заболявания или лечение на заболявания, освен ако не съществува конкретно одобрено показание и съответни клинични доказателства.
NAD+ и неговите прекурсори не трябва да се представят като одобрени от FDA или EMA методи за лечение на стареенето, нито като терапии, за които е доказано, че удължават човешкия живот.
Постът и ограничаването на калориите не са подходящи за всеки и могат да представляват допълнителен риск за някои хора. Бременните или кърмещите жени, хората с диабет, тези, които приемат лекарства за понижаване на нивото на глюкозата, хората с анамнеза за хранителни разстройства, поднормено тегло, някои хронични заболявания или приемащи лекарства, чието действие зависи от приема на храна, трябва да обсъдят поста или значителното ограничаване на калориите с квалифициран медицински специалист.
Преди да започнете да приемате нова хранителна добавка, да следвате режим на гладуване, да приемате лекарство или да прилагате друга интервенция, която има за цел да повлияе на процесите, свързани със стареенето, трябва да се консултирате с квалифициран медицински специалист. Въпросите, свързани с домашните любимци, трябва да се обсъждат с квалифициран ветеринарен лекар.
Препратки
[1] Covarrubias, A. J., Perrone, R., Grozio, A., & Verdin, E. (2021). Метаболизмът на NAD+ и неговата роля в клетъчните процеси по време на стареенето. *Nature Reviews Molecular Cell Biology*, 22(2), 119–141. https://doi.org/10.1038/s41580-020-00313-x
[2] Камачо-Перейра, Дж., Тараго, М. Г., Чини, С. С. С., Нин, В., Есканде, С., Уорнър, Г. М., Пураник, А. С., Скун, Р. А., Рийд, Дж. М., Галина, А., & Чини, Е. Н. (2016). CD38 определя свързания с възрастта спад на NAD и митохондриалната дисфункция чрез SIRT3-зависим механизъм. *Cell Metabolism*, 23(6), 1127–1139. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2016.05.006
[3] Zhang, H., Ryu, D., Wu, Y., Gariani, K., Wang, X., Luan, P., D’Amico, D., Ropelle, E. R., Lutolf, M. P., Aebersold, R., Скунжанс, К., Мензис, К. Дж., & Ауверкс, Дж. (2016). Възстановяването на NAD+ подобрява функцията на митохондриите и стволовите клетки и удължава продължителността на живота при мишки. *Science*, 352(6292), 1436–1443. https://doi.org/10.1126/science.aaf2693
[4] Бракдал, Б., Дьоле, К., Ример, Ф., Ма, Й., Нидо, Г. С., Скейе, Г. О., Крейвън, А. Р., Шварцлмюлер, Т., Бреке, Н., Диаб, Дж., Сверкели, Л., Скейе, В., Вархауг, К., Тиснес, О.-Б., Пенг, С., Хаугарвол, К., Циглер, М., Грюнер, Р., Айделберг, Д., & Цулис, К. (2022). Проучването NADPARK: Рандомизирано проучване от фаза I за приема на добавки с никотинамид рибозид при болестта на Паркинсон. *Cell Metabolism*, 34(3), 396–407.e6. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2022.02.001
[5] Делинджър, Р. У., Сантос, С. Р., Морис, М., Еванс, М., Алминана, Д., Гуаренте, Л. и Маркотули, Е. (2017). Повтарящите се дози NRPT (никотинамид рибозид и птеростилбен) повишават нивата на NAD+ при хората по безопасен и устойчив начин: рандомизирано, двойно-сляпо, плацебо-контролирано проучване. *npj Aging and Mechanisms of Disease*, 3, 17. https://doi.org/10.1038/s41514-017-0016-9
[6] Yi, L., Maier, A. B., Tao, R., Lin, Z., Vaidya, A., Pendse, S., Thasma, S., Andhalkar, N., Avhad, G., & Kumbhar, V. (2022). Ефикасността и безопасността на приема на β-никотинамид мононуклеотид (NMN) при здрави възрастни хора на средна възраст: рандомизирано, мултицентрово, двойно-сляпо, плацебо-контролирано, паралелногрупово, дозозависимо клинично проучване. *GeroScience*, 45, 29–43. https://doi.org/10.1007/s11357-022-00705-1
[7] Simon, K. E., Russell, K., Mondino, A., Yang, C.-C., Case, B. C., Anderson, Z., Whitley, C., Griffith, E., Грюн, М. Е., и Олби, Н. Дж. (2024). Рандомизирано, контролирано клинично проучване показва подобрение на когнитивните функции, оценени от собствениците, при възрастни кучета, получаващи комбинация от сенолитик и прекурсор на NAD+. *Scientific Reports*, 14, 12399. https://doi.org/10.1038/s41598-024-63031-w