NAD+ stało się ważnym obszarem badań nad długowiecznością ze względu na jego związki ze starzeniem komórkowym, metabolizmem oraz wynikami dotyczącymi długości życia obserwowanymi w modelach zwierzęcych. Część tych badań ma istotne znaczenie naukowe, szczególnie na poziomie mechanistycznym i przedklinicznym. Dowody wskazujące, że NAD+ wpływa na szlaki związane ze starzeniem u zwierząt, nie są jednak tym samym co dowody, że suplementacja NAD+ odwraca starzenie u ludzi. W całym artykule zachowujemy to rozróżnienie, a także omawiamy, jak post wpisuje się w biologię NAD+, ponieważ post i ograniczenie kaloryczne należą do najlepiej scharakteryzowanych stanów metabolicznych związanych ze zmianami w szlakach zależnych od NAD+.
Dlaczego poziom NAD+ spada wraz z wiekiem?
Spadek poziomu NAD+ związany z wiekiem jest jednym z bardziej konsekwentnie raportowanych wyników w tym obszarze badań. Niższe poziomy NAD+ obserwowano we krwi i w wielu tkankach wraz z postępującym wiekiem w modelach zwierzęcych, a coraz częściej także w badaniach na ludziach [1]. Do tego spadku może przyczyniać się kilka powiązanych ze sobą mechanizmów.
Jeden z proponowanych mechanizmów obejmuje zwiększone zużycie NAD+ przez CD38. CD38 jest enzymem rozkładającym NAD+, a jego aktywność wydaje się wzrastać z wiekiem. Może to częściowo wynikać z nagromadzenia komórek senescentnych, które przestały się dzielić, ale pozostają metabolicznie aktywne i mogą przyczyniać się do sygnalizacji zapalnej, a także ze wzrostu liczby komórek odpornościowych wykazujących ekspresję CD38.
Badania na myszach pozbawionych genu CD38 wykazały, że aktywność CD38 znacząco przyczynia się do związanej z wiekiem utraty NAD+ oraz towarzyszących jej zaburzeń funkcji mitochondriów. Efekty te wydają się obejmować przynajmniej częściowo szlaki związane z zależnym od NAD+ mitochondrialnym enzymem SIRT3 [2].
Drugi mechanizm wiąże się z kumulującymi się uszkodzeniami DNA oraz zwiększonym zużyciem NAD+ przez enzymy PARP. Uszkodzenia DNA narastają z czasem, a białka PARP uczestniczą w naprawie DNA, wykorzystując NAD+ jako substrat. Większa i bardziej utrzymująca się aktywność naprawcza może więc zwiększać zużycie NAD+ [1].
Do tego procesu mogą również przyczyniać się związane z wiekiem zmiany w syntezie NAD+. Niektóre badania sugerują, że aktywność szlaku odzyskiwania NAD+, w tym szlaków regulowanych przez enzym NAMPT, może z wiekiem zmniejszać się w niektórych tkankach. Jeśli tak się dzieje, dostępność NAD+ może być ograniczana z dwóch stron: przez większe zużycie i słabszą regenerację [1].
Łącznie mechanizmy te opisują sytuację biologiczną, w której starzejące się komórki mogą wytwarzać lub odzyskiwać NAD+ mniej efektywnie, a jednocześnie zużywać go więcej. Taka kombinacja może częściowo wyjaśniać stopniowy spadek poziomu NAD+ obserwowany wraz z wiekiem.
Czy suplementacja NAD+ rzeczywiście może „odwracać” niektóre markery starzenia?
Określenie „odwracanie starzenia” należy oddzielić od bardziej konkretnych i mierzalnych wyników badań.
Szeroko rozumiane odwrócenie starzenia, czyli biologiczne odmłodzenie człowieka w wielu układach narządowych i procesach związanych ze starzeniem, nie zostało wykazane w kontrolowanych badaniach klinicznych na ludziach. Żadne opublikowane badanie z udziałem ludzi nie wykazało, że suplementacja NAD+ odwraca starzenie jako zjawisko obejmujące cały organizm.
Badania dotyczące pojedynczych biomarkerów i procesów biologicznych związanych ze starzeniem są bardziej złożone.
Badania na zwierzętach dostarczyły istotnych wyników. W jednym wpływowym badaniu na myszach rybozyd nikotynamidu zwiększał poziom NAD+ i aktywował mitochondrialną odpowiedź na nieprawidłowo sfałdowane białka, czyli komórkowy szlak odpowiedzi na stres. Leczenie wiązało się również z poprawą funkcji mitochondriów i komórek macierzystych mięśni oraz z wydłużeniem życia leczonych zwierząt [3].
Wyniki te znacząco zwiększyły zainteresowanie prekursorami NAD+ w biologii starzenia. Pochodzą jednak z modelu zwierzęcego. Tego rodzaju wydłużenie życia nie zostało wykazane u ludzi, a badania wykorzystujące długość życia człowieka jako punkt końcowy wymagałyby bardzo długich okresów obserwacji.
Wczesne badania na ludziach analizowały bardziej konkretne parametry biologiczne i kliniczne. W badaniu fazy I obejmującym osoby z chorobą Parkinsona doustny rybozyd nikotynamidu zwiększał poziom NAD+ w mózgu i był związany z niewielkimi zmianami klinicznymi oraz zmianami biomarkerów związanych ze stanem zapalnym i procesami chorobowymi [4].
Stanowi to wczesny sygnał z badań na ludziach w konkretnej populacji z chorobą. Nie powinien być jednak interpretowany jako dowód ogólnego działania przeciwstarzeniowego u zdrowych osób. Było to badanie wczesnej fazy, koncentrujące się przede wszystkim na bezpieczeństwie, wykonalności, aktywności biologicznej i eksploracyjnych wynikach klinicznych, a nie na udowodnieniu, że NR modyfikuje proces starzenia lub odwraca chorobę.
Najbardziej precyzyjne podsumowanie jest więc takie, że uzupełnianie NAD+ wpływało na kilka molekularnych i komórkowych procesów związanych ze starzeniem w modelach zwierzęcych, natomiast wczesne badania na ludziach wykazały efekty biologiczne w wybranych sytuacjach. Szeroko rozumiane odwrócenie starzenia u ludzi nie zostało potwierdzone.
Post i NAD+: na czym rzeczywiście polega ten związek?
Związek między postem a NAD+ ma biologicznie wiarygodne i stosunkowo dobrze scharakteryzowane podstawy mechanistyczne.
Jednym z ważnych szlaków jest AMPK, czyli kinaza białkowa aktywowana przez AMP. AMPK działa jako komórkowy czujnik energii i staje się bardziej aktywna, gdy dostępność energii w komórce spada, między innymi podczas postu i ograniczenia kalorycznego.
Aktywacja AMPK może wpływać na NAMPT, ważny enzym szlaku odzyskiwania NAD+. Zwiększona aktywność NAMPT może przyczyniać się do zmian w dostępności NAD+ i stosunku NAD+/NADH, co z kolei może wpływać na enzymy zależne od NAD+, takie jak SIRT1 [1].
Tworzy to powiązany szlak metaboliczny obejmujący stan energetyczny komórki, sygnalizację AMPK, odzyskiwanie NAD+ oraz aktywność sirtuin. Badania na zwierzętach dotyczące ograniczenia kalorycznego wykazały, że te adaptacje metaboliczne mogą pomagać zachować lub modyfikować szlaki związane z NAD+, które w przeciwnym razie zmieniają się wraz z wiekiem [1].
Zależność ta ma więc silniejsze podstawy mechanistyczne niż wiele uogólnionych twierdzeń, że określony element stylu życia „zwiększa NAD+”.
Przy przenoszeniu tych wyników na ludzi pozostają jednak istotne niepewności. Znaczna część szczegółowych badań mechanistycznych została przeprowadzona na zwierzętach lub w modelach komórkowych. Badania na ludziach bezpośrednio mierzące zmiany NAD+ we krwi lub tkankach przed i po dokładnie kontrolowanych protokołach postu pozostają ograniczone.
W rezultacie obecne dane nie pozwalają ustalić dokładnej długości postu, jego częstotliwości ani stopnia ograniczenia kalorii, które w sposób powtarzalny powodowałyby określony wzrost NAD+ u ludzi. Kierunek zależności biologicznej jest dość dobrze wspierany, ale wielkość, czas i znaczenie kliniczne tego efektu u ludzi są mniej jasno określone.
Sirtuiny, ograniczenie kaloryczne i NAD+ — jak są ze sobą powiązane?
Sirtuiny stanowią ważne mechanistyczne połączenie między ograniczeniem kalorycznym, postem i metabolizmem NAD+.
Sirtuiny wymagają NAD+ jako substratu. Ponieważ post i ograniczenie kaloryczne mogą zmieniać komórkowe mechanizmy wykrywania energii oraz stosunek NAD+/NADH poprzez szlaki obejmujące AMPK i NAMPT, te stany metaboliczne mogą również wpływać na aktywność sirtuin [1].
Zależność ta jest jednym z powodów, dla których sirtuiny były intensywnie badane w biologii ograniczenia kalorycznego. W wielu modelach zwierzęcych ograniczenie kalorii wiązało się z dłuższym życiem lub opóźnionym rozwojem niektórych zmian związanych z wiekiem. Sirtuiny analizowano jako jedną z możliwych grup mediatorów łączących zmienioną dostępność składników odżywczych z późniejszym wpływem na funkcje mitochondriów, odporność na stres, metabolizm i regulację genów.
Koncepcyjnie zależność można podsumować w ten sposób: ograniczenie kaloryczne wpływa na metabolizm związany z NAD+, co z kolei może oddziaływać na zależną od NAD+ aktywność sirtuin. Szlaku tego nie należy jednak interpretować jako prostego liniowego ciągu, w którym jedna interwencja automatycznie odtwarza wszystkie dalsze efekty innej.
Suplementacja prekursorami NAD+ może w określonych warunkach zwiększać dostępność substratów związanych z NAD+, ale nie oznacza to, że odtwarza cały stan fizjologiczny związany z postem lub ograniczeniem kalorycznym.
Post wywołuje szerokie zmiany metaboliczne i hormonalne obejmujące insulinę, glukagon, metabolizm kwasów tłuszczowych, produkcję ciał ketonowych, AMPK, sygnalizację mTOR, wykrywanie składników odżywczych oraz inne szlaki. Zwiększenie NAD+ poprzez suplementację wpływa jedynie na część tej szerszej sieci biologicznej.
Z tego powodu suplementacji prekursorami NAD+ i postu nie należy traktować jako strategii zamiennych. Ich mechanizmy częściowo się pokrywają, ale nie są biologicznie równoważne.
Jak NAD+ wypada w porównaniu z innymi związkami promowanymi w kontekście długowieczności?
Prekursory NAD+ należą do kilku grup związków często omawianych w badaniach nad starzeniem i długowiecznością. Inne to resweratrol, pterostilben, metformina i rapamycyna, chociaż substancje te działają poprzez różne szlaki biologiczne i mają bardzo różne podstawy dowodowe oraz kontekst regulacyjny.
Resweratrol i pterostilben są często omawiane razem z prekursorami NAD+, ponieważ wszystkie te związki badano w kontekście biologii sirtuin. NAD+ jest wymagane jako substrat dla sirtuin, natomiast resweratrol i związki pokrewne badano pod kątem ich możliwego wpływu na sygnalizację związaną z sirtuinami.
To mechanistyczne nakładanie się szlaków przyczyniło się do zainteresowania połączeniami prekursorów NAD+ z powiązanymi polifenolami. Jednym z przykładów jest połączenie rybozydu nikotynamidu z pterostilbenem analizowane w badaniach na ludziach [5]. Samo istnienie uzasadnienia mechanistycznego lub badania kombinacji nie dowodzi jednak, że takie połączenia wydłużają życie lub zapewniają szersze działanie przeciwstarzeniowe u ludzi.
Inne związki powszechnie kojarzone z badaniami nad długowiecznością wpływają częściowo na inne szlaki. Metformina jest często omawiana w kontekście AMPK i sygnalizacji metabolicznej, natomiast rapamycyna działa głównie poprzez hamowanie mTOR. Szlaki te mogą krzyżować się z biologią NAD+ i sirtuin, ale nie należy traktować ich jako mechanizmów wymiennych.
W porównaniu z wieloma związkami omawianymi w komercyjnym kontekście długowieczności doustne prekursory NAD+, takie jak NR i NMN, zgromadziły rosnącą bazę randomizowanych, kontrolowanych placebo badań na ludziach wskazujących, że mogą zwiększać poziom NAD+ lub metabolitów związanych z NAD+ we krwi i są ogólnie dobrze tolerowane w badanych okresach krótkoterminowych i średnioterminowych [6].
Dowody, że związki te zwiększają biomarkery NAD+, nie są jednak równoważne dowodom, że wydłużają życie, zapobiegają starzeniu lub zapewniają szerokie działanie przeciwstarzeniowe u ludzi.
To samo rozróżnienie dotyczy innych związków kojarzonych z długowiecznością. Żadnej z omawianych tutaj substancji nie należy opisywać jako takiej, która definitywnie wykazała wydłużenie życia człowieka na podstawie obecnie dostępnych badań klinicznych.
Odrębnym obszarem badań są zwierzęta towarzyszące. W jednym randomizowanym, kontrolowanym badaniu oceniano połączenie nowego prekursora NAD+ i związku senolitycznego u starszych psów z łagodnymi do umiarkowanych zaburzeniami poznawczymi. W badaniu wykazano statystycznie istotny związek z poprawą funkcji poznawczych ocenianych przez właścicieli w głównym punkcie końcowym, a także szersze zmiany w takich parametrach jak kruchość, aktywność i zgłaszany poziom zadowolenia, które były mniej statystycznie jednoznaczne [7].
Wynik ten ma znaczenie translacyjne, ponieważ stosunkowo niewiele kontrolowanych badań oceniało interwencje związane z NAD+ konkretnie u starzejących się zwierząt towarzyszących. Było to jednak pojedyncze badanie, wykorzystujące interwencję skojarzoną, a nie samo NAD+, a poprawę odnotowano we wszystkich grupach leczenia. Badacze wskazali więc możliwość, że na część zgłaszanych zmian mogły wpływać efekty podobne do placebo, oczekiwania właścicieli, zwiększona uwaga lub sam udział w badaniu.
Czego można realistycznie oczekiwać, a czego nie?
Na podstawie obecnych dowodów kilka wniosków można uznać za stosunkowo dobrze uzasadnione.
Poziom NAD+ wydaje się spadać z wiekiem w wielu tkankach i warunkach biologicznych, a zaproponowano kilka mechanizmów mogących wyjaśniać ten spadek, w tym zwiększoną aktywność CD38, większe zużycie NAD+ podczas naprawy DNA oraz możliwe zmiany w syntezie i szlakach odzyskiwania NAD+ [1,2].
Post i ograniczenie kaloryczne mają również biologicznie wiarygodny i stosunkowo dobrze wspierany związek z metabolizmem NAD+ poprzez szlaki obejmujące AMPK, NAMPT, równowagę NAD+/NADH i sirtuiny [1].
Badania na ludziach wielokrotnie wykazały, że doustne prekursory NAD+, takie jak NR i NMN, mogą zwiększać poziom krążącego NAD+ lub powiązanych metabolitów w określonych warunkach badawczych [6].
Badania na zwierzętach wykazały również zmiany funkcji mitochondriów, aktywności komórek macierzystych, odpowiedzi komórkowych na stres oraz długości życia po podawaniu prekursorów NAD+ w wybranych modelach [3]. Wczesne badania na ludziach zidentyfikowały zmiany biomarkerów NAD+ i eksploracyjnych parametrów klinicznych w określonych populacjach z chorobami [4].
Wyniki te nie dowodzą, że suplementacja NAD+ odwraca starzenie u ludzi.
Obecne dane nie wykazują również, że suplementacja prekursorami NAD+ wydłuża życie człowieka ani że odtwarza wszystkie fizjologiczne efekty postu lub ograniczenia kalorycznego.
Podobnie zwiększenie biomarkera powiązanego z biologią starzenia samo w sobie nie dowodzi poprawy okresu życia w zdrowiu, obniżenia wieku biologicznego, spowolnienia starzenia ani wydłużenia przeżycia.
Obszar ten pozostaje aktywnym i istotnym kierunkiem badań naukowych, ale obecnie najsilniejsze dowody dotyczą mechanizmów, zmian biomarkerów oraz wybranych wyników eksperymentalnych, a nie szerokiego działania przeciwstarzeniowego u ludzi.
Ograniczenia obecnych dowodów
- Najsilniejsze wyniki łączące uzupełnianie NAD+ z wydłużeniem życia, poprawą funkcji mitochondriów i zmianami w biologii starzenia pochodzą głównie z badań na zwierzętach, szczególnie z modeli mysich. Badania na ludziach wykazały zmiany biomarkerów i dane dotyczące bezpieczeństwa w krótkim i średnim okresie, ale nie potwierdziły wydłużenia życia ani kompleksowego działania przeciwstarzeniowego [3].
- Wyników dotyczących długości życia zwierząt nie można automatycznie przenosić na ludzi, ponieważ gatunki różnią się metabolizmem, długością życia, rozwojem chorób, biologią NAD+, dawkowaniem i warunkami eksperymentalnymi.
- Związek między postem, ograniczeniem kalorycznym i metabolizmem NAD+ ma wsparcie mechanistyczne, ale dokładna zależność dawka–odpowiedź u ludzi pozostaje słabo określona. Nie wiadomo jeszcze, jak długi i jak częsty post ani jaki stopień ograniczenia kalorycznego byłyby potrzebne, aby wywołać określoną zmianę poziomu NAD+ u ludzi [1].
- Badania na ludziach bezpośrednio mierzące NAD+ w konkretnych tkankach przed i po standaryzowanych protokołach postu pozostają ograniczone, dlatego wniosków mechanistycznych nie należy przekształcać w precyzyjne zalecenia dotyczące postu.
- Dowody z badań na ludziach dotyczące prekursorów NAD+ w określonych chorobach, w tym w chorobie Parkinsona, pozostają na wczesnym etapie i nie powinny być interpretowane jako dowód szerokiego działania przeciwstarzeniowego ani modyfikującego przebieg choroby [4].
- Zwiększenie poziomu NAD+ lub powiązanych biomarkerów nie oznacza automatycznie poprawy wieku biologicznego, okresu życia w zdrowiu, długości życia, sprawności fizycznej, funkcji poznawczych ani ryzyka chorób.
- Suplementacji prekursorami NAD+ nie należy traktować jako biologicznie równoważnej postowi lub ograniczeniu kalorycznemu, ponieważ post wywołuje liczne zmiany metaboliczne, hormonalne i sygnałowe wykraczające poza metabolizm NAD+.
- Dowody dotyczące połączeń, takich jak NR z pterostilbenem, nie potwierdzają, że prekursory NAD+ połączone z resweratrolem lub innymi związkami kojarzonymi z długowiecznością zapewniają addytywne lub silniejsze działanie przeciwstarzeniowe [5].
- Porównania z metforminą, rapamycyną, resweratrolem lub innymi związkami kojarzonymi z długowiecznością mają charakter mechanistyczny i nie stanowią dowodu, że interwencje te zapewniają równoważne lub wzajemnie wymienne efekty.
- Omówione badanie dotyczące funkcji poznawczych u psów jest pojedynczym kontrolowanym badaniem wykorzystującym interwencję skojarzoną, a nie samo NAD+. Poprawę odnotowano również w różnych grupach leczenia, co komplikuje interpretację efektu specyficznego dla interwencji [7].
- Długoterminowe dane dotyczące bezpieczeństwa i klinicznych wyników u ludzi pozostają znacznie bardziej ograniczone niż krótkoterminowe badania biomarkerów, szczególnie gdy prekursory NAD+ są stosowane przez lata, a nie przez tygodnie lub miesiące.
Zastrzeżenie
Artykuł ma wyłącznie charakter edukacyjny i podsumowujący badania naukowe. Nie stanowi porady medycznej dla ludzi ani porady weterynaryjnej dotyczącej zwierząt.
NAD+, prekursory NAD+, post, ograniczenie kaloryczne, resweratrol, pterostilben, metformina, rapamycyna ani inne związki omawiane w kontekście długowieczności nie powinny być interpretowane jako sprawdzone metody odwracania starzenia, wydłużania życia człowieka, zapobiegania chorobom lub leczenia schorzeń, chyba że istnieje konkretne zatwierdzone wskazanie i odpowiednie dowody kliniczne.
NAD+ i jego prekursory nie powinny być przedstawiane jako zatwierdzone przez FDA lub EMA metody leczenia starzenia ani jako terapie, dla których wykazano wydłużenie życia człowieka.
Post i ograniczenie kaloryczne nie są odpowiednie dla każdego i mogą wiązać się z dodatkowymi zagrożeniami u niektórych osób. Osoby w ciąży lub karmiące piersią, osoby z cukrzycą, stosujące leki obniżające poziom glukozy, mające w wywiadzie zaburzenia odżywiania, niedowagę, niektóre choroby przewlekłe lub przyjmujące leki, których działanie zależy od spożycia pokarmu, powinny omówić post lub znaczące ograniczenie kalorii z wykwalifikowanym pracownikiem ochrony zdrowia.
Przed rozpoczęciem stosowania nowego suplementu, schematu postu, leku lub innej interwencji mającej wpływać na procesy związane ze starzeniem należy skonsultować się z wykwalifikowanym pracownikiem ochrony zdrowia. Pytania dotyczące zwierząt domowych należy konsultować z wykwalifikowanym lekarzem weterynarii.
References
[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). Repeat dose NRPT (nicotinamide riboside and pterostilbene) increases NAD+ levels in humans safely and sustainably: A randomized, double-blind, placebo-controlled study. *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). The efficacy and safety of β-nicotinamide mononucleotide (NMN) supplementation in healthy middle-aged adults: A randomized, multicenter, double-blind, placebo-controlled, parallel-group, dose-dependent clinical trial. *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