NAD+ se stalo významnou oblastí výzkumu dlouhověkosti kvůli své spojitosti s buněčným stárnutím, metabolismem a výsledky délky života pozorovanými na zvířecích modelech. Část tohoto výzkumu má zásadní vědecký význam, zejména na mechanistické a předklinické úrovni. Důkazy naznačující, že NAD+ ovlivňuje dráhy spojené se stárnutím u zvířat, však nejsou totéž co důkazy, že suplementace NAD+ u lidí stárnutí zvrací. V celém článku toto rozlišení zachováváme a rovněž diskutujeme o tom, jak půst zapadá do biologie NAD+, protože půst a kalorická restrikce patří k nejlépe popsaným metabolickým stavům spojeným se změnami v drahou závislých na NAD+.
Proč hladina NAD+ s věkem klesá?
Věkově podmíněný pokles hladiny NAD+ je jedním z nejkonzistentněji uváděných poznatků v této oblasti výzkumu. Nižší hladiny NAD+ byly pozorovány v krvi a v mnoha tkáních s postupujícím věkem u zvířecích modelů a stále častěji také v lidských studiích [1]. K tomuto poklesu může přispívat několik vzájemně souvisejících mechanismů.
Jedním z navrhovaných mechanizmů je zvýšená spotřeba NAD+ prostřednictvím CD38. CD38 je enzym, který rozkládá NAD+, a jeho aktivita se s věkem zdá být vyšší. To může být částečně způsobeno hromaděním senescentních buněk, které se přestaly dělit, ale zůstávají metabolicky aktivní a mohou přispívat k zánětlivé signální dráze, a také nárůstem počtu imunitních buněk vykazujících expresi CD38.
Studie na myších bez genu CD38 ukázaly, že aktivita CD38 významně přispívá k věkově podmíněnému poklesu NAD+ a s ním souvisejícím poruchám mitochondriální funkce. Tyto účinky se zdají zahrnovat, alespoň částečně, dráhy spojené s mitochondriálním enzymem SIRT3 závislým na NAD+ [2].
Druhý mechanismus souvisí s kumulující se poškozením DNA a zvýšenou spotřebou NAD+ enzymy PARP. Poškození DNA časem narůstá a proteiny PARP se účastní opravy DNA, přičemž využívají NAD+ jako substrát. Větší a trvalejší opravná aktivita tak může zvyšovat spotřebu NAD+ [1].
K tomuto procesu mohou přispívat také věkově související změny v syntéze NAD+. Některé studie naznačují, že aktivita záchranné dráhy NAD+, včetně drah regulovaných enzymem NAMPT, se může s věkem v některých tkáních snižovat. Pokud tomu tak je, dostupnost NAD+ může být omezována ze dvou stran: větší spotřebou a slabší regenerací [1].
Tyto mechanizmy dohromady popisují biologickou situaci, v níž stárnoucí buňky mohou produkovat nebo získávat NAD+ méně efektivně a zároveň ho více spotřebovávat. Taková kombinace může částečně vysvětlovat postupný pokles hladiny NAD+, který je pozorován s věkem.
Může suplementace NAD+ skutečně „vrátit zpět” některé markery stárnutí?
Pojem „vracení stárnutí” je třeba oddělit od konkrétnějších a měřitelnějších výsledků výzkumu.
Široce pojaté odvrácení stárnutí, tedy biologické omlazení člověka v mnoha orgánových soustavách a procesech souvisejících se stárnutím, nebylo prokázáno v kontrolovaných klinických studiích na lidech. Žádná publikovaná studie s účastí lidí neprokázala, že suplementace NAD+ odvrací stárnutí jako jev zahrnující celý organismus.
Výzkum zaměřený na jednotlivé biomarkery a biologické procesy spojené se stárnutím je složitější.
Testy na zvířatech poskytly významné výsledky. V jedné vlivné studii na myších zvyšoval nikotinamidribosid hladinu NAD+ a aktivoval mitochondriální odpověď na nesprávně sbalené bílkoviny, což je buněčná dráha stresové odpovědi. Léčba byla rovněž spojena se zlepšením mitochondriální funkce a funkce svalových kmenových buněk a s prodloužením života léčených zvířat [3].
Tyto výsledky významně zvýšily zájem o prekursory NAD+ v biologii stárnutí. Pocházejí však ze zvířecího modelu. Takové prodloužení života nebylo u lidí prokázáno a studie využívající délku lidského života jako koncový bod by vyžadovaly velmi dlouhá období sledování.
Časné studie na lidech analyzovaly konkrétnější biologické a klinické parametry. Ve studii fáze I zahrnující osoby s Parkinsonovou chorobou zvyšoval perorální nikotinamidribosid hladinu NAD+ v mozku a byl spojen s malými klinickými změnami a změnami biomarkerů souvisejících se zánětem a chorobnými procesy [4].
To představuje časný signál z klinických studií na lidech v konkrétní populaci s onemocněním. Nemělo by to však být vykládáno jako důkaz celkového protistárnoucího účinku u zdravých jedinců. Šlo o studii včasné fáze, zaměřenou především na bezpečnost, proveditelnost, biologickou aktivitu a explorativní klinické výsledky, nikoli na prokázání toho, že NR ovlivňuje proces stárnutí nebo vrací nemoc zpět.
Nejpřesnější shrnutí tedy je, že doplňování NAD+ ovlivnilo několik molekulárních a buněčných procesů spojených se stárnutím u zvířecích modelů, zatímco rané studie na lidech ukázaly biologické účinky v určitých situacích. Široce pojaté vrácení stárnutí u lidí nebylo potvrzeno.
Půst a NAD+: o čem tento vztah vlastně je?
Vztah mezi pùstem a NAD+ má biologicky uvěřitelný a poměrně dobře popsaný mechanistický základ.
Jednou z významných drah je AMPK, tedy proteinkináza aktivovaná AMP. AMPK funguje jako buněčný energetický senzor a stává se aktivnější, když dostupnost energie v buňce klesá, mimo jiné během půstu a omezení kalorií.
Aktivace AMPK může ovlivňovat NAMPT, důležitý enzym záchranné dráhy NAD+. Zvýšená aktivita NAMPT může přispívat ke změnám v dostupnosti NAD+ a poměru NAD+/NADH, což zase může ovlivňovat enzymy závislé na NAD+, jako je SIRT1 [1].
To vytváří propojenou metabolickou dráhu zahrnující buněčný energetický stav, signalizaci AMPK, obnovu NAD+ a aktivitu sirtuinů. Studie na zvířatech týkající se kalorické restrikce ukázaly, že tyto metabolické adaptace mohou pomoci zachovat nebo modifikovat dráhy spojené s NAD+, které se jinak s věkem mění [1].
Tato závislost má tedy silnější mechanistické základy než mnohá zobecněná tvrzení, že určitý prvek životního stylu „zvyšuje NAD+”.
Při přenosu těchto výsledků na lidi však zůstávají významné nejistoty. Značná část podrobných mechanistických studií byla provedena na zvířatech nebo v buněčných modelech. Studie na lidech přímo měřící změny NAD+ v krvi nebo tkáních před a po pečlivě kontrolovaných protokolech půstu zůstávají omezené.
V důsledku toho současná data neumožňují určit přesnou délku půstu, jeho frekvenci ani míru omezení kalorií, které by u lidí opakovaně vedly ke konkrétnímu zvýšení NAD+. Směr biologické závislosti je podpořen poměrně dobře, avšak velikost, načasování a klinický význam tohoto účinku u lidí jsou definovány méně jasně.
Sirtuiny, kalorické omezení a NAD+ – jak spolu souvisejí?
Sirtuiny představují důležité mechanistické propojení mezi kalorickou restrikcí, hladověním a metabolismem NAD+.
Sirtuiny vyžadují NAD+ jako substrát. Vzhledem k tomu, že půst a kalorická restrikce mohou měnit buněčné mechanismy vnímání energie a poměr NAD+/NADH prostřednictvím dráhy zahrnující AMPK a NAMPT, mohou tyto metabolické stavy ovlivňovat také aktivitu sirtuinů [1].
Tato závislost je jedním z důvodů, proč byly sirtuiny intenzivně studovány v biologii kalorické restrikce. U mnoha zvířecích modelů byla kalorická restrikce spojena s delším životem nebo oddálením nástupu některých změn souvisejících s věkem. Sirtuiny byly analyzovány jako jedna z možných skupin mediátorů spojujících změněnou dostupnost živin s následným vlivem na mitochondriální funkce, stresovou odolnost, metabolismus a regulaci genů.
Koncepčně lze tuto závislost shrnout následovně: kalorické omezení ovlivňuje metabolismus spojený s NAD+, což může následně působit na aktivitu sirtuinů závislou na NAD+. Tuto dráhu však nelze interpretovat jako jednoduchou lineární posloupnost, ve které jedna intervence automaticky reprodukuje všechny další účinky jiné.
Suplementace prekurzory NAD+ může za určitých podmínek zvyšovat dostupnost substrátů spojených s NAD+, ale to neznamená, že obnovuje celý fyziologický stav spojený s půstem nebo kalorickým omezením.
Půst vyvolává široké metabolické a hormonální změny zahrnující inzulín, glukagon, metabolismus mastných kyselin, tvorbu ketonových látek, AMPK, signalizaci mTOR, detekci živin a další dráhy. Zvýšení NAD+ pomocí suplementace ovlivňuje pouze část této širší biologické sítě.
Z tohoto důvodu by suplementace prekurzory NAD+ a půst neměly být považovány za zaměnitelné strategie. Jejich mechanizmy se částečně překrývají, ale nejsou biologicky rovnocenné.
Jak si NAD+ stojí v porovnání s jinými sloučeninami propagovanými v kontextu dlouhověkosti?
Prekursory NAD+ patří do několika skupin sloučenin často probíraných v bádání o stárnutí a dlouhověkosti. Mezi další patří resveratrol, pterostilben, metformin a rapamycin, ačkoliv tyto látky působí prostřednictvím odlišných biologických drah a mají velmi odlišné důkazní základy a regulační kontext.
Resveratrol a pterostilben se často probíhají společně s prekurzory NAD+, protože všechny tyto sloučeniny byly zkoumány v kontextu biologie sirtuinů. NAD+ je vyžadován jako substrát pro sirtuiny, zatímco resveratrol a příbuzné sloučeniny byly zkoumány s ohledem na jejich možný vliv na signalizaci spojenou se sirtuiny.
Toto mechanické překrývání drah přispělo k zájmu o kombinace prekurzorů NAD+ s příbuznými polyfenoly. Jedním z příkladů je kombinace nikotinamid ribosidu s pterostilbenem, která byla analyzována v klinických studiích na lidech [5]. Samotná existence mechanistického odůvodnění nebo studie kombinace však nedokazuje, že takové kombinace prodlužují život nebo poskytují širší účinky proti stárnutí u lidí.
Jiné sloučeniny běžně spojované s výzkumem dlouhověkosti ovlivňují částečně jiné dráhy. Metformin se často probírá v kontextu AMPK a metabolické signalizace, zatímco rapamycin působí hlavně prostřednictvím inhibice mTOR. Tyto dráhy se mohou křížit s biologií NAD+ a sirtuinů, ale neměly by být považovány za zaměnitelné mechanismy.
Ve srovnání s mnoha látkami diskutovanými v komerčním kontextu dlouhověkosti shromáždily perorální prekursory NAD+, jako jsou NR a NMN, rostoucí základnu randomizovaných, placebo kontrolovaných studií na lidech, které naznačují, že mohou zvyšovat hladinu NAD+ nebo metabolitů souvisejících s NAD+ v krvi a jsou obecně dobře snášeny v testovaných krátkodobých a střednědobých obdobích [6].
Důkazy, že tyto sloučeniny zvyšují hladiny biomarkerů NAD+, však nejsou totožné s důkazy, že prodlužují život, zabraňují stárnutí nebo poskytují široké účinky proti stárnutí u lidí.
Samo toto rozlišení platí i pro jiné sloučeniny spojované s dlouhověkostí. Žádnou z here diskutovaných látek nelze na základě současných dostupných klinických studií označit za takovou, u které by bylo definitivně prokázáno prodloužení lidského života.
Samostatnou oblast výzkumu představují společenská zvířata. V jedné randomizované kontrolované studii byla hodnocena kombinace nového prekurzoru NAD+ a senolytické sloučeniny u starších psů s mírnou až středně závažnou kognitivní poruchou. Studie prokázala statisticky významnou souvislost se zlepšením kognitivních funkcí hodnocených majiteli v primárním sledovaném ukazateli a rovněž širší změny v parametrech, jako je křehkost, aktivita a uváděná míra spokojenosti, které byly méně statisticky jednoznačné [7].
Tento výsledek má translační význam, protože poměrně málo kontrolovaných studií hodnotilo intervence související s NAD+ specificky u stárnoucích společenských zvířat. Jednalo se však o jedinou studii využívající kombinovanou intervenci, a nikoli samotný NAD+, přičemž zlepšení bylo zaznamenáno ve všech léčebných skupinách. Vědci proto poukázali na možnost, že část uváděných změn mohla být ovlivněna účinky podobnými placebu, očekáváními majitelů, zvýšenou pozorností nebo samotnou účastí ve studii.
Co lze realisticky očekávat a co ne?
Na základě současných důkazů lze několik závěrů považovat za poměrně dobře podložené.
Hladiny NAD+ se zdají s věkem snižovat v mnoha tkáních a za různých biologických podmínek a bylo navrženo několik mechanismů, které by tento pokles mohly vysvětlit, včetně zvýšené aktivity CD38, větší spotřeby NAD+ během opravy DNA a možných změn v syntéze a záchranných drahách NAD+ [1,2].
Půst a kalorická restrikce mají rovněž biologicky věrohodnou a poměrně dobře doloženou souvislost s metabolismem NAD+ prostřednictvím drah zahrnujících AMPK, NAMPT, rovnováhu NAD+/NADH a sirtuiny [1].
Studie na lidech opakovaně ukázaly, že perorální prekurzory NAD+, jako jsou NR a NMN, mohou za určitých výzkumných podmínek zvýšit hladinu cirkulujícího NAD+ nebo příbuzných metabolitů [6].
Pokusy na zvířatech rovněž ukázaly změny v mitochondriální funkci, aktivitě kmenových buněk, buněčných stresových odpovědích a délce života po podání prekurzorů NAD+ u vybraných modelů [3]. Časné studie na lidech identifikovaly změny biomarkerů NAD+ a exploračních klinických parametrů u specifických populací s onemocněními [4].
Tyto výsledky nedokazují, že suplementace NAD+ u lidí zvrátí stárnutí.
Obecná data rovněž neprokazují, že suplementace prekursory NAD+ prodlužuje lidský život, ani že obnovuje všechny fyziologické účinky půstu nebo kalorické restrikce.
Podobně zvýšení biomarkeru spojeného s biologií stárnutí samo o sobě nedokazuje zlepšení délky života ve zdraví, snížení biologického věku, zpomalení stárnutí ani prodloužení přežití.
Tato oblast zůstává aktivním a významným směrem vědeckého výzkumu, ale v současné době se nejsilnější důkazy týkají mechanismů, změn biomarkerů a vybraných experimentálních výsledků, nikoli širokého protistárnoucího účinku u lidí.
Omezení současných důkazů
- Nejsilnější výsledky spojující doplňování NAD+ s prodloužením života, zlepšením mitochondriální funkce a změnami v biologii stárnutí pocházejí hlavně z výzkumu na zvířatech, zejména z myších modelů. Studie na lidech prokázaly změny biomarkerů a údaje o bezpečnosti v krátkodobém až střednědobém horizontu, ale nepotvrdily prodloužení života ani komplexní protistárnoucí účinek [3].
- Výsledky týkající se délky života zvířat nelze automaticky přenášet na lidi, protože druhy se liší metabolismem, délkou života, rozvojem nemocí, biologií NAD+, dávkováním a experimentálními podmínkami.
- Vztah mezi postem, kalorickou restrikcí a metabolismem NAD+ má mechanistickou podporu, ale přesná závislost dávka–odpověď u lidí zůstává slabě definována. Dosud není známo, jak dlouhý a jak častý post ani jaký stupeň kalorické restrikce by byl potřebný k vyvolání určité změny hladiny NAD+ u lidí [1].
- Studie na lidech přímo měřící NAD+ v konkrétních tkáních před a po standardizovaných protokolech půstu zůstávají omezené, proto by mechanistické závěry neměly být transformovány v přesná doporučení týkající se půstu.
- Důkazy z klinických studií na lidech týkající se prekurzorů NAD+ u specifických onemocnění, včetně Parkinsonovy choroby, zůstávají v počáteční fázi a neměly by být interpretovány jako důkaz širšího účinku proti stárnutí nebo modifikujícího průběh onemocnění [4].
- Zvýšení hladiny NAD+ nebo souvisejících biomarkerů automaticky neznamená zlepšení biologického věku, délky života v zdraví, délky života, fyzické zdatnosti, kognitivních funkcí ani rizika onemocnění.
- Suplementaci prekurzory NAD+ by neměla být považována za biologicky ekvivalentní půstu nebo kalorické restrikci, protože půst vyvolává četné metabolické, hormonální a signální změny, které přesahují rámec metabolismu NAD+.
- Důkazy týkající se kombinací, jako je NR s pterostilbenem, nepotvrzují, že prekurzory NAD+ kombinované s resveratrolem nebo jinými sloučeninami spojovanými s dlouhověkostí poskytují aditivní nebo silnější účinky proti stárnutí [5].
- Porovnání s metforminem, rapamycinem, resveratrolem nebo jinými sloučeninami spojovanými s dlouhověkostí mají mechanistický charakter a nepředstavují důkaz, že tyto intervence poskytují rovnocenné nebo vzájemně zaměnitelné účinky.
- Diskutovaná studie kognitivních funkcí u psů představuje jediné kontrolované vyšetření využívající kombinovanou intervenci, nikoliv samotný NAD+. Zlepšení bylo rovněž zaznamenáno v různých léčebných skupinách, což komplikuje interpretaci specifického účinku intervence [7].
- Dlouhodobá data týkající se bezpečnosti a klinických výsledků u lidí zůstávají výrazně omezenější než krátkodobé studie biomarkerů, zejména pokud jsou prekursory NAD+ užívány roky, a ne týdny nebo měsíce.
Zastrzeżenie
Článek má výhradně vzdělávací charakter a shrnuje vědecký výzkum. Nepředstavuje lékařskou radu pro lidi ani veterinární radu týkající se zvířat.
NAD+, prekursory NAD+, půst, omezení kalorií, resveratrol, pterostilben, metformin, rapamycin ani jiné sloučeniny diskutované v kontextu dlouhověkosti by neměly být vykládány jako ověřené metody zvrácení stárnutí, prodloužení lidského života, prevence nemocí nebo léčby chorob, pokud neexistuje konkrétní schválená indikace a odpovídající klinické důkazy.
NAD+ ani jeho prekurzory by neměly být prezentovány jako FDA nebo EMA schválené metody léčby stárnutí ani jako terapie, u nichž bylo prokázáno prodloužení lidského života.
Půst a omezování kalorií nejsou vhodné pro každého a u některých lidí mohou představovat další rizika. Těhotné nebo kojící ženy, osoby s cukrzycou, osoby užívající léká na snížení hladiny glukózy, osoby s poruchami příjmu potravy v anamnéze, podváhou, určitými chronickými onemocněními nebo užívající léká, jejichž účinek závisí na příjmu potravy, by měly půst nebo výrazné omezování kalorií konzultovat s kvalifikovaným zdravotníkem.
Před zahájením užívání nového doplňku stravy, postního plánu, léků nebo jiné intervence zaměřené na ovlivnění procesů souvisejících se stárnutím byste se měli poradit s kvalifikovaným zdravotnickým pracovníkem. Otázky týkající se domácích mazlíčků byste měli konzultovat s kvalifikovaným veterinárním lékařem.
Odkazy
[1] Covarrubias, A. J., Perrone, R., Grozio, A., & Verdin, E. (2021). NAD+ metabolism and its roles in cellular processes during ageing. *Nature Reviews Molecular Cell Biology*, 22(2), 119–141. https://doi.org/10.1038/s41580-020-00313-x
[2] Camacho-Pereira, J., Tarragó, M. G., Chini, C. C. S., Nin, V., Escande, C., Warner, G. M., Puranik, A. S., Schoon, R. A., Reid, J. M., Galina, A., & Chini, E. N. (2016). CD38 dictates age-related NAD decline and mitochondrial dysfunction through a SIRT3-dependent mechanism. *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., Schoonjans, K., Menzies, K. J., & Auwerx, J. (2016). NAD+ repletion improves mitochondrial and stem cell function and enhances life span in mice. *Science*, 352(6292), 1436–1443. https://doi.org/10.1126/science.aaf2693
[4] Brakedal, B., Dölle, C., Riemer, F., Ma, Y., Nido, G. S., Skeie, G. O., Craven, A. R., Schwarzlmüller, T., Brekke, N., Diab, J., Sverkeli, L., Skjeie, V., Varhaug, K., Tysnes, O.-B., Peng, S., Haugarvoll, K., Ziegler, M., Grüner, R., Eidelberg, D., & Tzoulis, C. (2022). The NADPARK study: A randomized phase I trial of nicotinamide riboside supplementation in Parkinson’s disease. *Cell Metabolism*, 34(3), 396–407.e6. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2022.02.001
[5] Dellinger, R. W., Santos, S. R., Morris, M., Evans, M., Alminana, D., Guarente, L., & Marcotulli, E. (2017). Opakované podávání NRPT (nikotinamid ribosidu a pterostilbenu) bezpečně a udržitelně zvyšuje hladiny NAD+ u lidí: Randomizovaná, dvojitě zaslepená studie kontrolovaná placebem. *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). Účinnost a bezpečnost užívání doplňků stravy s β-nikotinamid mononukleotidem (NMN) u zdravých dospělých středního věku: Randomizovaná, multicentrická, dvojitě zaslepená, placebem kontrolovaná, paralelní klinická studie závislá na dávce. *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., Gruen, M. E., & Olby, N. J. (2024). A randomized, controlled clinical trial demonstrates improved owner-assessed cognitive function in senior dogs receiving a senolytic and NAD+ precursor combination. *Scientific Reports*, 14, 12399. https://doi.org/10.1038/s41598-024-63031-w