Nauka o NAD+: Czym Jest Dinukleotyd Nikotynoamidoadeninowy?

„NAD+” to najczęściej używany skrót od dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego, ale pełna nazwa chemiczna dostarcza przydatnych informacji o budowie i składzie tej cząsteczki. Zrozumienie poszczególnych części nazwy pomaga wyjaśnić, z czego zbudowany jest NAD+, czym różni się od blisko spokrewnionej cząsteczki NADP+ oraz dlaczego w literaturze naukowej czasami precyzuje się biologicznie aktywną formę β-NAD+.

W tym artykule wyjaśniono chemię dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego, uporządkowano najczęściej stosowaną terminologię oraz omówiono różnice, które mogą powodować nieporozumienia w materiałach naukowych, komercyjnych lub tłumaczeniach. Artykuł wyjaśnia również, czy dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy i produkty sprzedawane jako „suplementy NAD+” są tym samym oraz na co zwracać uwagę przy ich ocenie.

Co Oznacza „Dinukleotyd Nikotynoamidoadeninowy”?

Każdy człon nazwy dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy opisuje istotną cechę strukturalną NAD+.

Nikotynamid jest amidową formą witaminy B3, czyli niacyny. W cząsteczce NAD+ część nikotynamidowa pełni funkcję chemicznie reaktywnego fragmentu uczestniczącego w przenoszeniu elektronów podczas reakcji utleniania i redukcji. [1]

Adenina jest zasadą azotową występującą również w DNA i RNA. W NAD+ adenina jest połączona z cukrem rybozą, tworząc element strukturalny związany z adenozyną.

Dinukleotyd oznacza, że NAD+ składa się z dwóch jednostek nukleotydowych połączonych ze sobą. Nukleotyd zwykle zawiera zasadę azotową, cukier pięciowęglowy, taki jak ryboza, oraz jedną lub więcej grup fosforanowych. NAD+ zawiera jednostkę nikotynamid–ryboza–fosforan oraz jednostkę adenina–ryboza–fosforan połączone ze sobą poprzez grupy fosforanowe. [1,2]

Mówiąc prościej, dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy składa się z dwóch połączonych fragmentów nukleotydowych: jednego zawierającego nikotynamid i drugiego zawierającego adeninę. Ich połączenie poprzez grupy fosforanowe tworzy charakterystyczną strukturę dinukleotydową NAD+. Taka organizacja cząsteczki umożliwia NAD+ sprawne uczestnictwo w reakcjach przenoszenia elektronów katalizowanych przez liczne enzymy w całej komórce. [2]

Struktura Cząsteczkowa NAD+: Adenina, Ryboza i Fosforan

Struktura cząsteczkowa NAD+ staje się łatwiejsza do zrozumienia, gdy jej główne składniki rozpatruje się osobno.

Dwie cząsteczki rybozy. NAD+ zawiera dwie cząsteczki rybozy, czyli pięciowęglowego cukru tworzącego część szkieletu strukturalnego łączącego zasady azotowe z grupami fosforanowymi. Ryboza jest również cukrem występującym w RNA.

Dwie grupy fosforanowe. Dwie części nukleotydowe NAD+ są połączone poprzez swoje grupy fosforanowe, tworząc w centrum cząsteczki wiązanie pirofosforanowe. Połączenie to wpływa na właściwości chemiczne i strukturalne NAD+.

Dwie struktury pierścieniowe zawierające azot. Adenina znajduje się na jednym końcu cząsteczki, natomiast pierścień nikotynamidowy na drugim. Adenina występuje również w tak istotnych biologicznie cząsteczkach jak ATP i kwasy nukleinowe, podczas gdy nikotynamid pochodzi z witaminy B3.

Pierścień nikotynamidowy ma szczególne znaczenie dla roli NAD+ w reakcjach redoks. Gdy NAD+ przyjmuje elektrony, część nikotynamidowa przyjmuje równoważnik wodorkowy, przekształcając utlenioną formę NAD+ w zredukowaną formę NADH. [1]

Taka organizacja cząsteczki wyjaśnia również, dlaczego metabolizm NAD+ jest ściśle związany zarówno z metabolizmem witamin, jak i nukleotydów. Komórki syntetyzują i odzyskują NAD+ z wykorzystaniem składników nukleotydowych zawierających adeninę oraz prekursorów nikotynamidowych pochodzących z witaminy B3. Specjalne szlaki biosyntezy i odzysku stale wytwarzają, zużywają i regenerują NAD+ zgodnie z potrzebami komórki. [2,7]

NAD+ a NADP+: Co Oznacza Litera „P”?

NAD+ ma blisko spokrewnioną cząsteczkę określaną jako NADP+, czyli fosforan dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego. Pod względem strukturalnym NADP+ różni się od NAD+ przede wszystkim obecnością dodatkowej grupy fosforanowej przy pozycji 2′ rybozy należącej do części cząsteczki zawierającej adeninę. [5,6]

Choć różnica strukturalna jest stosunkowo niewielka, pozwala komórkom utrzymywać układy NAD+/NADH i NADP+/NADPH jako funkcjonalnie odrębne systemy redoks. Rozdzielenie to jest istotne, ponieważ obie pary koenzymów uczestniczą głównie w innych typach reakcji komórkowych.

NAD+/NADH jest szeroko wykorzystywany w metabolizmie katabolicznym, podczas którego składniki odżywcze są rozkładane w celu uwolnienia energii. Do najważniejszych przykładów należą glikoliza i cykl kwasu cytrynowego. NADH powstający w tych reakcjach może przekazywać elektrony do mitochondrialnego układu oddechowego, wspierając produkcję ATP. [1,2]

Z kolei NADP+/NADPH jest silnie związany z reakcjami anabolicznymi uczestniczącymi w biosyntezie, w tym w produkcji kwasów tłuszczowych i cholesterolu. NADPH dostarcza również siły redukcyjnej dla głównych systemów antyoksydacyjnych, w tym szlaków zależnych od glutationu i tioredoksyny, które biorą udział w kontroli reaktywnych form tlenu. [2]

Przekształcanie NAD+ do NADP+ jest katalizowane przez kinazę NAD. Cytoplazmatyczna NADK i mitochondrialna NADK2/MNADK przenoszą grupę fosforanową z ATP na NAD+. [5,6] Badania wskazują, że proces ten stanowi istotny punkt regulacji metabolicznej. Na przykład w badaniach eksperymentalnych aktywność mitochondrialnej NADK2 była powiązana z podatnością na gromadzenie lipidów w wątrobie w modelach zwierzęcych, co sugeruje, że regulacja produkcji NADP+ może wpływać na metabolizm tkanek w sposób wykraczający poza pojedyncze reakcje biochemiczne. [6]

Innym terminem mogącym powodować nieporozumienia jest oksydaza NADPH, zwykle skracana jako NOX. Oksydazy NADPH są kompleksami enzymatycznymi, a nie formami NAD+. Zużywają NADPH w celu kontrolowanego wytwarzania reaktywnych form tlenu. Aktywność ta jest szczególnie ważna w obronie immunologicznej, gdzie kontrolowana produkcja reaktywnych form tlenu uczestniczy w odpowiedzi przeciwdrobnoustrojowej.

Pokazuje to zróżnicowane funkcje NADPH: niektóre szlaki wykorzystują jego siłę redukcyjną do przeciwdziałania stresowi oksydacyjnemu, podczas gdy inne wykorzystują tę samą zdolność redukcyjną do celowego wytwarzania reaktywnych form tlenu dla określonych funkcji fizjologicznych.

Czym Jest Beta-Dinukleotyd Nikotynoamidoadeninowy (β-NAD+)?

W literaturze naukowej i komercyjnej NAD+ bywa określany jako β-dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy lub β-NAD+. Oznaczenie beta nie opisuje całkowicie innego koenzymu. Określa ono stereochemiczną konfigurację naturalnie występującego NAD+.

Część nikotynamidowa NAD+ jest połączona z rybozą wiązaniem glikozydowym. Teoretycznie połączenie to może występować w różnych konfiguracjach przestrzennych określanych jako alfa (α) i beta (β).

Naturalnie występującą formą rozpoznawaną i wykorzystywaną przez biologiczne układy enzymatyczne jest konfiguracja beta. Dlatego β-NAD+ jest biologicznie istotną formą obecną w żywych komórkach, natomiast konfiguracja alfa nie jest zwykle wykorzystywana przez ludzkie enzymy zależne od NAD+. W większości literatury biologicznej terminy „NAD+” i „β-NAD+” odnoszą się więc do tej samej fizjologicznie istotnej cząsteczki. Oznaczenie beta częściej pojawia się wtedy, gdy szczególne znaczenie ma dokładna identyfikacja chemiczna, czystość odczynnika lub precyzja analityczna. [10]

NAD+ nie jest również ograniczony wyłącznie do środowiska wewnątrzkomórkowego. Badania wskazują, że β-NAD+ może być uwalniany do przestrzeni zewnątrzkomórkowej, między innymi w warunkach stresu lub uszkodzenia komórek. Zewnątrzkomórkowy NAD+ jest również badany jako cząsteczka sygnałowa w takich tkankach jak przewód pokarmowy i układ nerwowy, gdzie może oddziaływać ze szlakami sygnałowymi na powierzchni komórek związanymi między innymi ze stanem zapalnym i regulacją mięśni gładkich. [10,11]

Te funkcje zewnątrzkomórkowe są nadal znacznie słabiej scharakteryzowane niż dobrze ustalone wewnątrzkomórkowe role NAD+ w metabolizmie energetycznym i aktywności enzymów.

Dlaczego Badacze Używają Zarówno „NAD+”, jak i „Dinukleotyd Nikotynoamidoadeninowy”?

W publikacjach naukowych często stosuje się zamiennie skrót NAD+, pełną nazwę dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy oraz bardziej precyzyjne chemicznie określenie β-dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy. Wybór zwykle zależy od kontekstu, a nie od różnicy w samej cząsteczce.

W metodach eksperymentalnych badacze mogą używać pełnej nazwy chemicznej przy identyfikowaniu konkretnego odczynnika. Ma to szczególne znaczenie w chemii analitycznej, spektrometrii mas, testach biochemicznych i zamawianiu odczynników, gdzie NAD+ musi być wyraźnie odróżniony od takich związków jak NADH, NADP+, NADPH czy syntetyczne analogi NAD. [8]

Precyzyjna terminologia ma również znaczenie przy porównywaniu pomiarów NAD+ pomiędzy laboratoriami. NAD+ i pokrewne metabolity można oznaczać za pomocą różnych technik analitycznych, takich jak enzymatyczne testy cykliczne, chromatografia cieczowa sprzężona ze spektrometrią mas oraz metody oparte na magnetycznym rezonansie jądrowym. Metody te nie zawsze dają identyczne wyniki.

Metaanaliza z 2023 roku wykazała znaczną zmienność raportowanych stężeń NAD(P)(H) w zależności od zastosowanej metody analitycznej. Podkreśla to znaczenie dokładnego określenia zarówno mierzonej cząsteczki, jak i metody użytej do jej oznaczenia podczas porównywania wyników różnych badań. [8]

W abstraktach, dyskusjach, tytułach i ogólnych tekstach naukowych częściej stosuje się krótszy termin „NAD+”, ponieważ jego znaczenie jest powszechnie rozumiane.

W większości materiałów edukacyjnych i ogólnonaukowych NAD+ i dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy oznaczają tę samą cząsteczkę.

Czy Dinukleotyd Nikotynoamidoadeninowy Jest Tym Samym co Suplement NAD+?

Rozróżnienie pomiędzy samym NAD+ a produktami sprzedawanymi jako „suplementy NAD+” jest istotne.

Dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy jest konkretną cząsteczką. Produkt określany jako suplement NAD+ nie musi jednak zawierać nienaruszonego NAD+. Wiele produktów zawiera zamiast tego prekursory NAD+, czyli mniejsze cząsteczki mogące wchodzić do szlaków biosyntezy NAD+ w organizmie.

Dwa intensywnie badane prekursory to rybozyd nikotynamidu (NR) i mononukleotyd nikotynamidowy (NMN). W badaniach klinicznych z udziałem ludzi obserwowano wzrost parametrów związanych z NAD+ we krwi po doustnej suplementacji tymi prekursorami. [12–14]

Jednym z powodów dużego zainteresowania prekursorami jest fakt, że nienaruszony NAD+ jest stosunkowo dużą i naładowaną cząsteczką, co może utrudniać jego konwencjonalne wchłanianie doustne. Z tego względu doustne produkty zawierające NR lub NMN stały się bardziej powszechne niż preparaty bazujące wyłącznie na nienaruszonym NAD+.

NAD+ jest również oferowany w niektórych miejscach w formie dożylnej infuzji lub iniekcji, co pozwala ominąć przewód pokarmowy. Baza dowodów dla tych dróg podania jest jednak mniej rozbudowana niż literatura dotycząca doustnych prekursorów NAD+.

W retrospektywnej analizie porównującej dożylny NAD+ z dożylnym rybozydem nikotynamidu odnotowano więcej objawów żołądkowo-jelitowych i sercowych w grupie NAD+. [16] Ponieważ nie było to randomizowane kontrolowane porównanie, wyniki należy interpretować ostrożnie i nie można na ich podstawie wyciągać definitywnych wniosków o różnicach bezpieczeństwa pomiędzy tymi interwencjami.

Badania z udziałem ludzi dotyczące doustnego NR i NMN ogólnie wskazywały na akceptowalną krótkoterminową tolerancję podczas okresów od kilku tygodni do około jednego roku. Zgłaszane działania niepożądane były przeważnie łagodne i obejmowały między innymi ból głowy, nudności, zmęczenie oraz dolegliwości żołądkowo-jelitowe. [15]

Mimo to dostępna literatura kliniczna nadal ma kilka istotnych ograniczeń. Liczba uczestników w wielu badaniach dotyczących konkretnych wyników zdrowotnych pozostaje stosunkowo niewielka, a wieloletnie dane dotyczące bezpieczeństwa są nadal niewystarczające do pełnej oceny skutków długotrwałej suplementacji w różnych populacjach. [15]

Badania farmakokinetyczne i suplementacyjne analizowały również, jak biomarkery związane z NAD+ zmieniają się w czasie. Niektóre wyniki wskazują, że krążące poziomy wskaźników NAD+ mogą wzrastać podczas powtarzanej suplementacji prekursorami i po pewnym czasie osiągać względnie stabilny poziom. [17] Odpowiedź może jednak różnić się zależnie od rodzaju prekursora, dawki, badanej populacji, metody analitycznej oraz analizowanego przedziału biologicznego.

Przy ocenie produktu określanego jako „suplement NAD+” należy więc sprawdzić jego rzeczywisty skład. W zależności od formulacji produkt może zawierać nienaruszony NAD+, NR, NMN, niacynę, nikotynamid lub kombinacje kilku związków związanych z NAD+. Substancje te są chemicznie i biologicznie powiązane, ale nie powinny być automatycznie traktowane jako równoważne, ponieważ ilość i jakość danych klinicznych różnią się między nimi.

Najważniejsze Terminy związane z NAD+ w Różnych Językach

Terminologia dotycząca NAD+ różni się między językami, mimo że same cząsteczki pozostają chemicznie identyczne.

Terminy te opisują te same związki chemiczne omawiane w całym artykule. Nazewnictwo zmienia się zależnie od języka i konwencji nazewniczych, ale struktury cząsteczkowe pozostają takie same.

Ograniczenia Obecnych Dowodów

Podstawowe właściwości strukturalne i biochemiczne NAD+, NADP+, NADH i NADPH są dobrze potwierdzone przez dziesięciolecia badań biochemicznych. Niektóre nowsze obszary biologii NAD+ nadal są jednak intensywnie badane. Dotyczy to między innymi zewnątrzkomórkowej sygnalizacji β-NAD+ oraz tkankowo specyficznej regulacji szlaków kinazy NAD, dla których część dostępnych dowodów nadal pochodzi z modeli komórkowych i zwierzęcych. [6,10,11]

Kolejnym ograniczeniem są same pomiary NAD+. Różne techniki analityczne mogą prowadzić do istotnie różnych oszacowań NAD+ i powiązanych metabolitów, co utrudnia bezpośrednie porównywanie wartości bezwzględnych pomiędzy badaniami. [8]

Niepełne są również dowody porównujące różne sposoby zwiększania NAD+. W szczególności bezpośrednie dane dotyczące bezpieczeństwa i farmakokinetyki doustnych prekursorów NAD+ w porównaniu z dożylnym NAD+ są ograniczone, a dostępnych danych retrospektywnych nie należy traktować jako równoważnych z dowodami z randomizowanych badań kontrolowanych. [16]

Wreszcie, choć NR i NMN były badane w próbach klinicznych z udziałem ludzi, nadal ograniczone są wieloletnie dane dotyczące ich bezpieczeństwa i efektów klinicznych. [15] Wykazanie wzrostu biomarkerów związanych z NAD+ należy również odróżniać od wykazania istotnej poprawy konkretnego wyniku zdrowotnego.

Zastrzeżenie

Niniejszy artykuł ma wyłącznie charakter edukacyjny i naukowo-informacyjny i nie powinien być interpretowany jako porada medyczna, diagnoza, zalecenie dotyczące leczenia ani twierdzenie o zapobieganiu lub leczeniu chorób. NAD+ jest endogennym koenzymem, natomiast produkty związane z NAD+ mogą zawierać różne związki, w tym rybozyd nikotynamidu, mononukleotyd nikotynamidowy, nikotynamid, niacynę lub inne formulacje. Dowody dotyczące tych związków powinny być więc oceniane indywidualnie, bez zakładania, że wyniki dla jednej interwencji związanej z NAD+ odnoszą się do wszystkich pozostałych.

Omówione dowody naukowe obejmują dobrze ugruntowane badania biochemiczne, badania przedkliniczne oraz badania kliniczne z udziałem ludzi o różnej liczebności i czasie trwania. Chociaż kilka prekursorów NAD+ zostało ocenionych u ludzi, dowody dotyczące długotrwałego stosowania i wielu proponowanych efektów zdrowotnych pozostają niepełne. Dożylne i iniekcyjne interwencje z NAD+ mają również inną i bardziej ograniczoną bazę dowodów niż częściej badane prekursory doustne.

References

1. Yoshino, J., Baur, J. A., & Imai, S. (2018). NAD+ intermediates: the biology and therapeutic potential of NMN and NR. Cell Metabolism, 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). 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
3. Rajman, L., Chwalek, K., & Sinclair, D. A. (2018). Therapeutic potential of NAD-boosting molecules: the in vivo evidence. Cell Metabolism, 27(3), 529–547. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2018.02.011
4. Girardi, E., et al. (2020). Epistasis-driven identification of SLC25A51 as a regulator of human mitochondrial NAD import. Nature Communications, 11, 6145. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33262325/
5. Li, B.-B., et al. (2018). NAD kinases: metabolic targets controlling redox co-enzymes and reducing power partitioning in plant stress and development. Frontiers in Plant Science, 9, 379. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29662499/
6. Zhang, M., et al. (2018). Mitochondrial NADK/MNADK deficiency exacerbates diet-induced hepatic steatosis. Gastroenterology. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28923496/
7. Liu, L., et al. (2018). Quantitative analysis of NAD synthesis-breakdown fluxes. Cell Metabolism, 27(5), 1067–1080. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29685734/
8. Azouaoui, D., et al. (2023). Meta-analysis of methods used to quantify NAD(P)(H): high inter-method variability. Scientific Reports, 13, 3197. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36774401/
9. Camacho-Pereira, J., et al. (2016). CD38 dictates age-related NAD decline and mitochondrial dysfunction through a SIRT3-dependent mechanism. Cell Metabolism, 23(6), 1127–1139. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27304511/
10. Durnin, L., Kurahashi, M., Sanders, K. M., & Mutafova-Yambolieva, V. N. (2020). Extracellular metabolism of the enteric inhibitory neurotransmitter β-nicotinamide adenine dinucleotide (β-NAD) in the murine colon. Journal of Physiology, 598(20), 4509–4521. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32735345/
11. Bu, F., et al. (2023). Damage-released extracellular NAD activates intestinal T cells via P2X7R. Cellular Immunology. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36746070/
12. Christen, S., et al. (2026). NR and NMN comparably increase circulatory NAD+; gut microbiota converts NMN/NR to NA via the Preiss-Handler pathway. 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. Scientific Reports, 9, 9772. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31278280/
14. Dellinger, R. W., et al. (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://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., et al. (2026). Retrospective comparison of intravenous NAD+ and intravenous nicotinamide riboside administration and associated adverse events. Frontiers in Aging. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41704678/
17. Berven, H., et al. (2026). Pharmacokinetics of NR or NMN administration in humans: blood and cerebral NAD+ dynamics. iScience. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41858901/
18. Bagga, P., et al. (2019/2020). Sensitivity of ³¹P MRS to changes in brain NAD+ concentration with age. Magnetic Resonance in Medicine. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31502710/
19. Schwarzmann, L., Pliquett, R. U., Simm, A., & Bartling, B. (2021). Sex-related differences in human plasma NAD+/NADH levels depend on age. Bioscience Reports, 41(1), BSR20200340. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33393613/