Věda o NAD+: Co je nikotinamid adenin dinukleotid?

„NAD+ je nejpoužívanější zkratka pro nikotinamidadenindinukleotid, ale plný chemický název poskytuje užitečné informace o struktuře a složení této molekuly. Pochopení jednotlivých částí názvu pomáhá objasnit, z čeho se NAD+ skládá, čím se liší od úzce příbuzné molekuly NADP+ a proč se v odborné literatuře někdy upřesňuje biologicky aktivní forma β-NAD+.

Tento článek vysvětluje chemii nikotinamid adenin dinukleotidu, uspořádává nejčastěji používanou terminologii a rozebírá rozdíly, které mohou způsobit nedorozumění v odborných, komerčních nebo překladových materiálech. Článek rovněž objasňuje, zda jsou nikotinamid adenin dinukleotid a produkty prodávané jako „doplňky stravy s NAD+” totéž, a na co si dát při jejich posuzování pozor.

Co znamená „Dinukleotyd nikotynoamidoadeninový”?

Každá část názvu nikotinamid adenin dinukleotid popisuje významnou strukturní vlastnost NAD+.

Nikotinamid je amidová forma vitamínu B3, tedy niacinu. V molekule NAD+ plní nikotinamidová část funkci chemicky reaktivního fragmentu, který se účastní přenosu elektronů během oxidačních a redukčních reakcí. [1]

Adenin je dusíkatá báze, která se vyskytuje také v DNA a RNA. V NAD+ je adenin spojen s cukrem ribózou a tvoří tak strukturální prvek vázaný na adenosin.

Dinukleotid znamená, že NAD+ se skládá ze dvou nukleotidových jednotek spojených dohromady. Nukleotid obvykle obsahuje dusíkatou bázi, pětiuhlíkatý cukr, jako je ribóza, a jednu nebo více fosfátových skupin. NAD+ obsahuje nikotinamid–ribóza–fosfátovou jednotku a adenin–ribóza–fosfátovou jednotku spojené dohromady prostřednictvím fosfátových skupin. [1,2]

Zjednodušeně řečeno, nikotinamidadenindinukleotid se skládá ze dvou spojených nukleotidových fragmentů: jednoho obsahujícího nikotinamid a druhého obsahujícího adenin. Jejich spojení prostřednictvím fosfátových skupin vytváří charakteristickou dinukleotidovou strukturu NAD+. Tato organizace molekuly umožňuje NAD+ efektivně se účastnit reakcí přenosu elektronů katalyzovaných mnoha enzymy v celé buňce. [2]

Molekulární struktura NAD+: Adenin, ribóza a fosfát

Molekulární struktura NAD+ se stává srozumitelnější, když se její hlavní složky zkoumají zvlášť.

Dvě molekuly ribózy. NAD+ obsahuje dvě molekuly ribózy, což je pětiuhlíkatý cukr tvořící část strukturální kostry spojující dusíkaté báze s fosfátovými skupinami. Ribóza je také cukr nacházející se v RNA.

Dvě fosfátové skupiny. Dvě nukleotidové části NAD+ jsou spojeny prostřednictvím svých fosfátových skupin a tvoří tak v centru molekuly pyrofosfátovou vazbu. Toto spojení ovlivňuje chemické a strukturální vlastnosti NAD+.

Dvě prstencové struktury obsahující dusík. Adenin se nachází na jednom konci molekuly, zatímco nikotinamidový kruh na druhém. Adenin se vyskytuje také v tak biologicky významných molekulách, jako jsou ATP a nukleové kyseliny, zatímco nikotinamid pochází z vitaminu B3.

Nikotinamidový kruh má zvláštní význam pro roli NAD+ v redoxních reakcích. Když NAD+ přijímá elektrony, nikotinamidová část přijímá hydridový ekvivalent, čímž se oxidovaná forma NAD+ mění na redukovanou formu NADH. [1]

Tato struktura molekuly také vysvětluje, proč je metabolismus NAD+ úzce spojen jak s metabolismem vitamínů, tak s metabolismem nukleotidů. Buňky syntetizují a regenerují NAD+ za použití nukleotidových složek obsahujících adeninu a nikotinamidových prekurzorů pocházejících z vitamínu B3. Speciální biosyntetické a regenerační dráhy neustále produkují, spotřebovávají a regenerují NAD+ podle potřeb buňky. [2,7]

NAD+ a NADP+: Co znamená písmeno „P”?

NAD+ má úzce příbuznou molekulu zvanou NADP+, tedy nikotinamidadenindinukleotidfosfát. Po strukturální stránce se NADP+ od NAD+ liší především přítomností dodatečné fosfátové skupiny v poloze 2′ ribózy patřící k části molekuly obsahující adenin. [5,6]

Ačkoli je strukturální rozdíl relativně malý, umožňuje buňkám udržovat soustavy NAD+/NADH a NADP+/NADPH jako funkčně oddělené redoxní systémy. Toto oddělení je důležité, protože obě dvojice koenzymů se podílejí převážně na odlišných typech buněčných reakcí.

NAD+/NADH je široce využíván v katabolickém metabolismu, během kterého jsou živiny rozkládány za účelem uvolnění energie. Mezi nejdůležitější příklady patří glykolýza a cyklus kyseliny citronové. NADH vznikající v těchto reakcích může předávat elektrony do mitochondriálního dýchacího řetězce, čímž podporuje produkci ATP. [1,2]

Na druhé straně je NADP+/NADPH úzce spojen s anabolickými reakcemi podílejícími se na biosyntéze, včetně tvorby mastných kyselin a cholesterolu. NADPH také poskytuje redukční sílu pro hlavní antioxidační systémy, včetně drah závislých na glutathionu a thioredoxinu, které se podílejí na regulaci reaktivních forem kyslíku. [2]

Přeměna NAD+ na NADP+ je katalyzována NAD kinázou. Cytoplazmatická NADK a mitochondriální NADK2/MNADK přenášejí fosfátovou skupinu z ATP na NAD+. [5,6] Studie naznačují, že tento proces představuje významný bod metabolické regulace. Například v experimentálních studiích byla aktivita mitochondriální NADK2 spojena s náchylností k hromadění lipidů v játrech u zvířecích modelů, což naznačuje, že regulace produkce NADP+ může ovlivnit metabolismus tkání způsobem, který přesahuje jednotlivé biochemické reakce. [6]

Dalším termínem, který může způsobovat nedorozumění, je NADPH oxidáza, obvykle zkracovaná jako NOX. NADPH oxidázy jsou enzymové komplexy, nikoli formy NAD+. Spotřebovávají NADPH k řízené výrobě reaktivních forem kyslíku. Tato aktivita je obzvláště důležitá v imunitní obraně, kde se řízená produkce reaktivních forem kyslíku podílí na protimikrobní odpovědi.

To poukazuje na rozmanité funkce NADPH: některé dráhy využívají jeho redukční sílu k potlačení oxidačního stresu, zatímco jiné využívají tuto samou redukční schopnost k záměrné tvorbě reaktivních forem kyslíku pro specifické fyziologické funkce.

Co je to beta-nikotinoamidoadeninový dinukleotid (β-NAD+)?

V odborné i populárně-vědecké literatuře se NAD+ někdy označuje jako β-nikotinoamidoadeninový dinukleotid nebo β-NAD+. Označení „beta“ neoznačuje zcela jiný koenzym. Vyjadřuje stereochemickou konfiguraci přirozeně se vyskytujícího NAD+.

Nikotinamidová část NAD+ je spojena s ribózou glykosidovou vazbou. Teoreticky se tato vazba může vyskytovat v různých prostorových konfiguracích, které se označují jako alfa (α) a beta (β).

Přirozeně se vyskytující formou, kterou biologické enzymatické systémy rozpoznávají a využívají, je beta-konfigurace. Proto je β-NAD+ biologicky významnou formou přítomnou v živých buňkách, zatímco alfa konfigurace není obvykle využívána lidskými enzymy závislými na NAD+. Ve většině biologické literatury se termíny „NAD+” a „β-NAD+” tedy odkazují na stejnou fyziologicky významnou molekulu. Označení beta se častěji používá v případech, kdy má zvláštní význam přesná chemická identifikace, čistota reagencie nebo analytická přesnost. [10]

NAD+ se navíc neomezuje pouze na intracelulární prostředí. Studie naznačují, že β-NAD+ může být uvolňován do extracelulárního prostoru, mimo jiné za podmínek stresu nebo poškození buněk. Extracelulární NAD+ je rovněž zkoumán jako signální molekula v tkáních, jako je zažívací trakt a nervový systém, kde může interagovat se signálními drahami na povrchu buněk souvisejícími mimo jiné se zánětem a regulací hladkého svalstva. [10,11]

Tyto extracelulární funkce jsou stále mnohem méně charakterizované než dobře známé intracelulární role NAD+ v energetickém metabolismu a aktivitě enzymů.

Proč vědci používají jak „NAD+”, tak „nikotinamidadenindinukleotid”?

V odborných publikacích se často zaměnitelně používá zkratka NAD+, plný název nikotinamidadenindinukleotid a chemicky přesnější označení β-nikotinamidadenindinukleotid. Výběr obvykle závisí na kontextu, nikoli na rozdílu v samotné molekule.

V experimentálních metodách mohou vědci při identifikaci konkrétního činidla používat plný chemický název. To má mimořádný význam v analytické chemii, hmotnostní spektrometrii, biochemických testech a při objednávání činidel, kde je nutné NAD+ jasně odlišit od sloučenin, jako jsou NADH, NADP+, NADPH nebo syntetické analogie NAD. [8]

Přesná terminologie má rovněž význam při porovnávání měření NAD+ mezi laboratořemi. NAD+ a příbuzné metabolity lze stanovovat pomocí různých analytických technik, jako jsou enzymatické cyklické testy, vysokoúčinná kapalinová chromatografie spojená s hmotnostní spektrometrií a metody založené na nukleární magnetické rezonanci. Tyto metody neposkytují vždy totožné výsledky.

Metaanalýza z roku 2023 ukázala značnou variabilitu hlášených koncentrací NAD(P)(H) v závislosti na použité analytické metodě. To podtrhuje význam přesného určení jak měřené molekuly, tak metody použité k její stanovení při porovnávání výsledků různých studií. [8]

V abstraktech, diskusích, názvech a obecných vědeckých textech se častěji používá kratší termín „NAD+”, protože jeho význam je všeobecně známý.

Ve většině vzdělávacích a Všeobecně vědeckých materiálů označují NAD+ a nikotinamid adenin dinukleotid stejnou molekulu.

Je nikotinoamidoadeninový dinukleotid totéž jako doplněk NAD+?

Rozdíl mezi samotným NAD+ a produkty prodávanými jako „doplňky stravy s NAD+” je podstatný.

Nikotinamidadenindinukleotid je konkrétní molekula. Produkt označený jako doplněk NAD+ však nemusí obsahovat neporušený NAD+. Mnoho produktů místo toho obsahuje prekursory NAD+, což jsou menší molekuly, které mohou vstupovat do biosyntetických drah NAD+ v těle.

Dvěmi intenzivně zkoumanými prekurzory jsou nikotinamid-rybozid (NR) a nikotinamidmononukleotid (NMN). V klinických studiích na lidech byl po perorální suplementaci těmito prekurzory zaznamenán nárůst parametrů souvisejících s NAD+ v krvi. [12–14]

Jedním z důvodů velkého zájmu o prekurzory je skutečnost, že neporušený NAD+ je relativně velká a nabitá molekula, což může ztěžovat jeho konvenční perorální vstřebávání. Z tohoto důvodu se perorální přípravky obsahující NR nebo NMN staly běžnějšími než přípravky založené výhradně na neporušeném NAD+.

NAD+ se v některých zařízeních nabízí také ve formě intravenózní infuze nebo injekce, což umožňuje obejít zažívací trakt. Důkazová základna pro tyto způsoby podávání je však méně rozsáhlá než literatura týkající se perorálních prekurzorů NAD+.

V retrospektivní analýze srovnávající intravenózní podání NAD+ s intravenózním podáním nikotinamidribosidu bylo ve skupině s NAD+ zaznamenáno více gastrointestinálních a kardiálních příznaků. [16] Jelikož se nejednalo o randomizovanou kontrolovanou studii, je třeba výsledky interpretovat opatrně a nelze na jejich základě vyvozovat definitivní závěry o rozdílech v bezpečnosti mezi těmito intervencemi.

Studie s účastí lidí týkající se perorálního podávání NR a NMN obecně ukázaly přijatelnou krátkodobou snášenlivost během období trvajících od několika týdnů až po přibližně jeden rok. Hlášené nežádoucí účinky byly převážně mírné a zahrnovaly mimo jiné bolesti hlavy, nevolnost, únavu a gastrointestinální potíže. [15]

Přesto má dostupná klinická literatura stále několik významných omezení. Počet účastníků v mnoha studiích zaměřených na konkrétní zdravotní výsledky zůstává relativně malý a dlouhodobé údaje o bezpečnosti jsou stále nedostatečné pro úplné posouzení účinků dlouhodobé suplementace v různých populacích. [15]

Farmakokinetické studie a studie doplňování také analyzovaly, jak se biomarkery spojené s NAD+ mění v čase. Některé výsledky naznačují, že hladiny markerů NAD+ v krvi mohou při opakované suplementaci prekurzory stoupat a po určité době dosáhnout relativně stabilní úrovně. [17] Reakce se však může lišit v závislosti na typu prekurzoru, dávce, studované populaci, analytické metodě a analyzovaném biologickém vzorku.

Při hodnocení produktu označeného jako „NAD+ doplněk” je proto nutné prověřit jeho skutečné složení. V závislosti na formulaci může produkt obsahovat neporušený NAD+, NR, NMN, niacin, nikotinamid nebo kombinaci několika sloučenin souvisejících s NAD+. Tyto látky jsou chemicky a biologicky příbuzné, ale neměly by být automaticky považovány za rovnocenné, protože množství a kvalita klinických údajů se u nich liší.

Nejdůležitější termíny související s NAD+ v různých jazycích

Terminologie týkající se NAD+ se mezi jazyky liší, přestože samotné molekuly zůstávají chemicky totožné.

Tyto termíny označují stejné chemické sloučeniny, o nichž se pojednává v celém článku. Názvy se liší v závislosti na jazyku a konvencích pojmenování, ale molekulární struktury zůstávají stejné.

Omezení současných důkazů

Základní strukturální a biochemické vlastnosti NAD+, NADP+, NADH a NADPH jsou desítkami let biochemického výzkumu dobře doloženy. Některé novější oblasti biologie NAD+ jsou však nadále intenzivně zkoumány. To se týká mimo jiné extracelulární signalizace β-NAD+ a tkáňově specifické regulace drah NAD kinázy, pro které část dostupných důkazů stále pochází z buněčných a zvířecích modelů. [6,10,11]

Dalším omezením jsou samotná měření NAD+. Různé analytické techniky mohou vést k výrazně odlišným odhadům hladin NAD+ a souvisejících metabolitů, což ztěžuje přímé srovnání absolutních hodnot mezi jednotlivými studiemi. [8]

Neúplné jsou také důkazy srovnávající různé způsoby zvyšování hladiny NAD+. Zejména přímé údaje o bezpečnosti a farmakokinetice perorálních prekurzorů NAD+ ve srovnání s intravenózním NAD+ jsou omezené a dostupné retrospektivní údaje by neměly být považovány za rovnocenné s důkazy z randomizovaných kontrolovaných studií. [16]

Ačkoli NR a NMN byly zkoumány v klinických studiích na lidech, dlouhodobé údaje o jejich bezpečnosti a klinických účincích jsou stále omezené. [15] Prokázání zvýšení biomarkerů souvisejících s NAD+ je také nutné odlišovat od prokázání významného zlepšení konkrétního zdravotního výsledku.

Zastrzeżenie

Tento článek má výhradně vzdělávací a vědecko-informační charakter a neměl by být vykládán jako lékařská rada, diagnóza, doporučení týkající se léčby ani tvrzení o prevenci nebo léčbě nemocí. NAD+ je endogenní koenzym, zatímco produkty související s NAD+ mohou obsahovat různé sloučeniny, včetně nikotinamid ribosidu, nikotinamid mononukleotidu, nikotinamidu, niacinu nebo jiných formulací. Důkazy týkající se těchto sloučenin by proto měly být posuzovány individuálně, aniž by se předpokládalo, že výsledky pro jednu intervenci související s NAD+ platí pro všechny ostatní.

Uvedené vědecké důkazy zahrnují dobře podložené biochemické studie, předklinické studie a klinické studie s účastí lidí, které se liší počtem účastníků i délkou trvání. Ačkoli bylo u lidí hodnoceno několik prekurzorů NAD+, důkazy týkající se dlouhodobého užívání a mnoha navrhovaných zdravotních účinků zůstávají neúplné. Intravenózní a injekční podávání NAD+ má rovněž odlišnou a omezenější evidenční základnu než častěji zkoumané perorální prekurzory.

Odkazy

1. Yoshino, J., Baur, J. A., & Imai, S. (2018). Meziprodukty NAD+: biologie a terapeutický potenciál NMN a NR. Buněčný metabolismus, 27(3), 513–528. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2017.11.002
2. Covarrubias, A. J., Perrone, R., Grozio, A., & Verdin, E. (2021). Metabolismus NAD+ a jeho úloha v buněčných procesech během stárnutí. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 22(2), 119–141. https://doi.org/10.1038/s41580-020-00313-x
3. Rajman, L., Chwalek, K., & Sinclair, D. A. (2018). Terapeutický potenciál molekul zvyšujících hladinu NAD: důkazy z in vivo studií. Buněčný metabolismus, 27(3), 529–547. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2018.02.011
4. Girardi, E. a kol. (2020). Identifikace genu SLC25A51 jako regulátoru importu NAD do lidských mitochondrií na základě epistáze. Nature Communications, 11, 6145. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33262325/
5. Li, B.-B., et al. (2018). NAD kinázy: metabolické cíle řídící redoxní koenzymy a distribuci redukční síly při stresu a vývoji rostlin. Frontiers in Plant Science, 9, 379. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29662499/
6. Zhang, M., et al. (2018). Deficience mitochondriální NADK/MNADK zhoršuje jaterní steatózu vyvolanou stravou. Gastroenterologie. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28923496/
7. Liu, L. a kol. (2018). Kvantitativní analýza toků syntézy a odbourávání NAD. Buněčný metabolismus, 27(5), 1067–1080. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29685734/
8. Azouaoui, D. a kol. (2023). Metaanalýza metod používaných ke kvantifikaci NAD(P)(H): vysoká variabilita mezi jednotlivými metodami. Vědecké zprávy, 13, 3197. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36774401/
9. Camacho-Pereira, J., et al. (2016). CD38 určuje věkově podmíněný pokles NAD a mitochondriální dysfunkci prostřednictvím mechanismu závislého na SIRT3. Buněčný metabolismus, 23(6), 1127–1139. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27304511/
10. Durnin, L., Kurahashi, M., Sanders, K. M., & Mutafova-Yambolieva, V. N. (2020). Extracelulární metabolismus enterálního inhibičního neurotransmiteru β-nikotinamid adenin dinukleotu (β-NAD) v tlustém střevě myší. Journal of Physiology, 598(20), 4509–4521. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32735345/
11. Bu, F., et al. (2023). Extracelulární NAD uvolněný při poškození aktivuje střevní T buňky prostřednictvím P2X7R. Buněčná imunologie. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36746070/
12. Christen, S., a kol. (2026). NR a NMN zvyšují hladinu NAD+ v krevním oběhu ve srovnatelné míře; střevní mikrobiota přeměňuje NMN/NR na NA prostřednictvím Preiss-Handlerovy dráhy. Nature Metabolism. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41540253/
13. Conze, D., Brenner, C., & Kruger, C. L. (2019). Safety and metabolism of long-term administration of NIAGEN (nicotinamide riboside chloride) in a randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trial of healthy overweight adults. Vědecké zprávy, 9, 9772. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31278280/
14. Dellinger, R. W., et al. (2017). Opakovaná dávka NRPT (nikotinamid ribosid a pterostilben) bezpečně a udržitelně zvyšuje hladiny NAD+ u lidí: randomizovaná, dvojitě zaslepená, placebem kontrolovaná studie. NPJ Aging and Mechanisms of Disease, 3, 17. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29184669/
15. Freeberg, K. A., et al. (2023). Assessing the effects of nicotinamide riboside/nicotinamide mononucleotide supplementation: a comprehensive review. Journal of Gerontology: Series A. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37068054/
16. Reyna, S. M. a kol. (2026). Retrospektivní srovnání intravenózního podání NAD+ a nikotinamid ribosidu a souvisejících nežádoucích účinků. Frontiers in Aging. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41704678/
17. Berven, H., et al. (2026). Farmakokinetika podávání NR nebo NMN u lidí: dynamika NAD+ v krvi a mozku. iScience. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41858901/
18. Bagga, P. a kol. (2019/2020). Citlivost ³¹P MRS na změny koncentrace NAD+ v mozku v závislosti na věku. Magnetická rezonance v medicíně. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31502710/
19. Schwarzmann, L., Pliquett, R. U., Simm, A., & Bartling, B. (2021). Pohlavně podmíněné rozdíly v hladinách NAD+/NADH v lidské plazmě závisí na věku. Zprávy o biologických vědách, 41(1), BSR20200340. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33393613/