NAD+ je postal pomembno področje raziskav dolgoživosti zaradi svoje povezave s celičnim staranjem, presnovjo in izidi glede dolžine življenja, opazovanimi na živalskih modelih. Del teh raziskav ima pomemben znanstveni pomen, zlasti na mehanični in predklinični ravni. Vendar dokazi, ki kažejo, da NAD+ vpliva na poti, povezane s staranjem pri živalih, niso enaki dokazom, da uživanje prehranskih dopolnil z NAD+ obrača staranje pri ljudeh. V celotnem članku ohranjamo to razlikovanje in razpravljamo tudi o tem, kako se post vključuje v biologijo NAD+, saj sta post in kalorična restrikcija med najbolje opisanimi presnovnimi stanji, povezanimi s spremembami v poteh, odvisnih od NAD+.
Zakaj raven NAD+ s starostjo upada?
Upad raven NAD+, povezan s starostjo, je eden od dosledneje poročanih izidov na tem področju raziskav. Nižje ravni NAD+ so opazili v krvi in številnih tkivih z naraščajočo starostjo pri živalskih modelih, vedno pogosteje pa tudi v študijah na ljudeh [1]. K temu upadu lahko prispeva več med seboj povezanih mehanizmov.
Eden od predlaganih mehanizmov vključuje povečano porabo NAD+ s strani encima CD38. CD38 je encim, ki razgrajuje NAD+, njegova aktivnost pa se s starostjo očitno povečuje. To je lahko delno posledica kopičenja starajočih se celic (senescentnih celic), ki so prenehale deliti, vendar ostajajo presnovno aktivne in lahko prispevajo k vnetnemu signaliziranju, pa tudi povečanja števila imunskih celic, ki izražajo CD38.
Raziskave na miših brez gena CD38 so pokazale, da aktivnost CD38 bistveno prispeva k s staranjem povezani izgubi NAD+ in z njo povezanim motnjam delovanja mitohondrijev. Ti učinki vključujejo vsaj delno poti, povezane z mitohondrijskim encimom SIRT3, ki je odvisen od NAD+ [2].
Drugi mehanizem je povezan z naloženimi poškodbami DNA in povečano porabo NAD+ s strani encimov PARP. Poškodbe DNA sčasoma naraščajo, proteini PARP pa sodelujejo pri popravljanju DNA, pri čemer uporabljajo NAD+ kot substrat. Večja in dolgotrajnejša aktivnost popravljanja lahko zato poveča porabo NAD+ [1].
K temu procesu lahko prispevajo tudi s staranjem povezane spremembe v sintezi NAD+. Nekatere raziskave nakazujejo, da se lahko aktivnost poti reči orodja NAD+, vključno s potmi, ki jih uravnava encim NAMPT, z starostjo v nekaterih tkivih zmanjšuje. Če je tako, je lahko dostopnost NAD+ omejena z dveh strani: zaradi večje porabe in šibkejše regeneracije [1].
Skupaj ti mehanizmi opisujejo biološko situacijo, v kateri lahko starajoče se celice manj učinkovito proizvajajo ali ponovno pridobivajo NAD+ in ga hkrati več porabljajo. Takšna kombinacija lahko delno pojasni postopno upadanje ravni NAD+, ki ga opazujemo s starostjo.
Ali lahko jemanje prehranskih dopolnil z NAD+ resnično „obrne” nekatere označevalce staranja?
Izraz „vračanje staranja” je treba ločiti od bolj konkretnih in merljivih raziskovalnih rezultatov.
Široko zastavljeno preobračanje staranja, torej biološko pomlajevanje človeka v številnih Organskih sistemih in procesih, povezanih s staranjem, ni bilo dokazano v nadzorovanih kliničnih preskušanjih na ljudeh. Nobena objavljena študija na ljudeh ni pokazala, da bi dodatki NAD+ preobrnili staranje kot pojav, ki zajema celoten organizem.
Raziskave posameznih biomarkerjev in bioloških procesov, povezanih s staranjem, so bolj zapletene.
Raziskave na živalih so zagotovile pomembne rezultate. V eni vplivni študiji na miših je nikotinamid ribozid povečal raven NAD+ in aktiviral mitohondrijski odziv na napačno zvita beljakovine, kar je celični odzivni mehanizem na stres. Zdravljenje je bilo povezano tudi z izboljšanjem delovanja mitohondrijev in mišičnih matičnih celic ter s podaljšanjem življenjske dobe zdravljenih živali [3].
Ti rezultati so znatno povečali zanimanje za predhodnike NAD+ v biologiji staranja. Vendar pa izvirajo iz živalskega modela. Tovrstno podaljšanje življenjske dobe ni bilo dokazano pri ljudeh, študije, ki bi uporabljale človeško življenjsko dobo kot končno točko, pa bi zahtevale zelo dolga obdobja opazovanja.
Zgodnje študije na ljudeh so analizirale bolj specifične biološke in klinične parametre. V študiji I. faze pri bolnikih z Parkinsonovo boleznijo je peroralni nikotinamidni ribozid povečal raven NAD+ v možganih ter bil povezan z manjšimi kliničnimi spremembami in spremembami biomarkerjev, povezanih z vnetjem in procesi bolezni [4].
To predstavlja zgodnji signal iz raziskav na ljudeh v specifični populaciji z boleznijo. Vendar pa tega ne gre tolmačiti kot dokaz splošnega delovanja proti staranju pri zdravih posameznikih. Šlo je za študijo zgodnje faze, ki se je osredotočala predvsem na varnost, izvedljivost, biološko aktivnost in raziskovalne klinične rezultate ter ne na dokazovanje, da NR spreminja proces staranja ali odpravlja bolezen.
Najbolj nativno povzetek je torej tak, da je dodajanje NAD+ vplivalo na več molekularnih in celularnih procesov, povezanih s staranjem, v živalskih modelih, medtem ko so zgodnje študije na ljudeh pokazale biološke učinke v izbranih situacijah. Širše razumljena povrnitev mladosti pri ljudeh ni bila potrjena.
Post in NAD+: na čem je dejansko bistvo te povezave?
Povezava med postom in NAD+ ima biologijo verjetno in relativno dobro opredeljeno mehansko osnovo.
Eden od pomembnih poti je AMPK oziroma z AMP aktivirana protein kinaza. AMPK deluje kot celični energijski senzor in postane bolj aktiven, ko razpoložljivost energije v celici pade, med drugim med postom in kalorično restrikcijo.
Aktivacija AMPK lahko vpliva na NAMPT, pomemben encim poti ponovne sinteze NAD+. Povečana aktivnost NAMPT lahko prispeva k spremembam v razpoložljivosti NAD+ in razmerju NAD+/NADH, kar posledično lahko vpliva na encime, odvisne od NAD+, kot je SIRT1 [1].
To ustvarja povečano presnovno pot, ki vključuje celični energijski status, signalizacijo AMPK, obnovo NAD+ in aktivnost sirtuinov. Živalske študije o omejevanju vnosa kalorij so pokazale, da lahko te presnovne prilagoditve pomagajo ohranjati ali spreminjati poti, povezane z NAD+, ki se sicer s staranjem spremenijo [1].
Ta odvisnost ima zato močnejše mehanistične osnove kot številne posplošene trditve, da določen element življenjskega sloga „povečuje NAD+”.
Pri prenosa teh rezultatov na ljudi pa ostajajo pomembne negotovosti. Precejšen del podrobnih mehanističnih študij je bil izveden na živalih ali celičnih modelih. Študije na ljudeh, ki neposredno merijo spremembe NAD+ v krvi ali tkivih pred skrbno nadzorovanimi protokoli posta in po njih, ostajajo omejene.
Z tega razloga trenutni podatki ne omogočajo določitve natančne dolžine posta, njegove pogostosti ali stopnje kalorične omejitve, ki bi pri ljudeh ponovljivo povzročile določen porast NAD+. Smer biološke odvisnosti je precej dobro podprta, vendar sta velikost, časovni okvir in klinični pomen tega učinka pri ljudeh manj jasno opredeljena.
Sirtuini, omejevanje vnosov kalorij in NAD+ – kako so povezani?
Sirtuini predstavljajo pomembno mehansko povezavo med kalorično restrikcijo, postom in presnovo NAD+.
Sirtuini zahtevajo NAD+ kot substrat. Ker lahko post in kalorična restrikcija spremenita celične mehanizme zaznavanja energije in razmerje NAD+/NADH prek poti, ki vključujejo AMPK in NAMPT, lahko ta metabolna stanja vplivajo tudi na aktivnost sirtuinov [1].
Ta odvisnost je eden od razlogov, zakaj so sirtuine intenzivno preučevali v biologiji kalorične restrikcije. Pri mnogih živalskih modelih je bila kalorična restrikcija povezana z daljšim življenjem ali zapasnjenim razvojem nekaterih sprememb, povezanih s staranjem. Sirtuine so analizirali kot eno od možnih skupin mediatorjev, ki povezujejo spremenjeno dostopnost hranil s kasnejšim vplivom na delovanje mitohondrijev, odpornost proti stresu, presnovo in regulacijo genov.
Konceptualno se da to razmerje povzeti takole: kalorična omejitev vpliva na presnovo, povezano z NAD+, kar lahko posledično vpliva na aktivnost sirtuinov, odvisno od NAD+. Vendar pa te poti ne smemo razumeti kot preproste linearne verige, v kateri ena intervencija samodejno reproducira vse nadaljnje učinke druge.
Dodajanje predhodnikov NAD+ lahko v določenih pogojih poveča razpoložljivost substratov, povezanih z NAD+, vendar to ne pomeni, da obnavlja celotno fiziološko stanje, povezano s postom ali kalorično restrikcijo.
Post sproži obsežne metabolne in hormonske spremembe, ki vključujejo inzulin, glukagon, presnovo maščobnih kislin, nastajanje ketonskih teles, AMPK, signalizacijo mTOR, zaznavanje hranil in druge poti. Povečanje NAD+ s prehranskimi dopolnili vpliva le na del tega širšega biološkega omrežja.
Iz tega razloga prehranskih dopolnil s predhodniki NAD+ in posta ni treba obravnavati kot nadomestnih strategij. Njuni mehanizmi se delno prekrivajo, vendar biološko niso enakovredni.
Kako se NAD+ primerja z drugimi spojinami, ki se spodbujajo v kontekstu dolgoživosti?
Prekursorji NAD+ spadajo v več skupin spojin, o katerih se pogosto razpravlja v raziskavah staranja in dolgoživosti. Druge so resveratrol, pterostilben, metformin in rapamicin, čeprav te snovi delujejo prek različnih bioloških poti ter imajo zelo različne dokazne osnove in regulativni kontekst.
Resveratrol in pterostilben se pogosto omenjata skupaj s prekurzorji NAD+, saj so bile vse te spojine preučevane v kontekstu biologije sirtuinov. NAD+ je obvezen kot substrat za sirtuine, medtem ko sta bila resveratrol in sorodne spojine raziskovana glede njunega možnega vpliva na signalizacijo, povezano s sirtuini.
To mehansko prekrivanje poti je prispevalo k zanimanju za kombinacije prekurzorjev NAD+ s sorodnimi polifenoli. En primer je kombinacija nikotinamid ribozida s pterostilbenom, analizirana v študijah na ljudeh [5]. Vendar pa samo obstoj mehanske utemeljitve ali študije kombinacije še ne dokazuje, da takšne kombinacije podaljšujejo življenje ali nudijo širše učinke proti staranju pri ljudeh.
Druge spojine, ki se pogosto povezujejo z raziskavami dolgoživosti, delno vplivajo na druge poti. Metformin se pogosto obravnava v kontekstu AMPK in metabolnega signaliziranja, medtem ko rapamicin deluje predvsem prek inhibicije mTOR. Te poti se lahko križajo z biologijo NAD+ in sirtuinov, vendar jih ni mogoče obravnavati kot medsebojno zamenljive mehanizme.
V primerjavi s števnimi spojinami, o katerih se razpravlja v komercialnem kontekstu dolgoživosti, so peroralni predhodniki NAD+, kot sta NR in NMN, zbrali vedno večjo podlago randomiziranih, s placebom nadzorovanih študij na ljudi, ki kažejo, da lahko povečajo raven NAD+ ali z NAD+ povezanih metabolitov v krvi in so na splošno dobro prenašani v preučevanih kratkoročnih in srednjeročnih obdobjih [6].
Vendar pa dokazi, da te spojine povečujejo bioznačevalce NAD+, niso enakovredni dokazom, da podaljšujejo življenje, preprečujejo staranje ali zagotavljajo široke učinke proti staranju pri ljudeh.
To samo razlikovanje velja za druge spojine, povezane z dolgoživostjo. Nobene od tukaj obravnavanih snovi ne bi smeli opisati kot takšne, za katero je bilo na podlagi trenutno dostopnih kliničnih raziskav zanesljivo dokazano, da podaljšuje človeško življenje.
Ločeno področje raziskav so domače živali. V eni randomizirani, kontrolirani študiji so ocenjevali kombinacijo novega predhodnika NAD+ in senolitične spojine pri starejših psih z blagimi do zmernimi kognitivnimi motnjami. Študija je pokazala statistično značilno povezavo z izboljšanjem kognitivnih funkcij, kot so jih ocenili lastniki v primarni opazovani točki, ter širše spremembe v parametrih, kot so krhkost, aktivnost and poročana raven zadovoljstva, ki so bile manj statistično nedvoumne [7].
Ta ugotovitev ima translacijski pomen, ker je razmeroma malo nadzorovanih študij ocenjevalo intervencije z NAD+ konkretno pri starajočih se hišnih ljubljenčkih. Vendar pa je šlo za posamično študijo, ki je uporabljala kombinirano intervencijo in ne samo NAD+, izboljšanje pa je bilo zabeleženo v vseh zdravljenih skupinah. Raziskovalci so zato opozorili na možnost, da bi lahko na del prijavljenih sprememb vplivali učinki, podobni placebu, pričakovanja lastnikov, večja pozornost ali samo sodelovanje v študiji.
Česa je mogoče realno pričakovati in česa ne?
Na podlagi trenutnih dokazov lahko nekaj zaključkov štejemo za relativno dobro utemeljene.
Zdi se, da raven NAD+ z staranjem upada v številnih tkivih in bioloških stanjih, pri čemer je bilo predlaganih več mehanizmov, ki bi lahko pojasnili ta upad, vključno s povečano aktivnostjo CD38, večjo porabo NAD+ med popravljanjem DNK ter možnimi spremembami v sintezi in poteh obnove NAD+ [1,2].
Post in omejitev vnos kalorij imata tudi biološko verjetno in relativno dobro podprto povezavo z metabolizmom NAD+ prek poti, ki vključujejo AMPK, NAMPT, ravnovesje NAD+/NADH in sirtuine [1].
Klinične študije na ljudeh so večkrat pokazale, da lahko peroralni predhodniki NAD+, kot sta NR in NMN, v določenih pogojih raziskav povečajo raven krožečega NAD+ ali sorodnih metabolitov [6].
Raziskave na živalih so prav tako pokazale spremembe v delovanju mitohondrijev, aktivnosti matičnih celic, celičnih odzivih na stres in dolžnosti življenja po dajanju predhodnikov NAD+ v izbranihsetModelih [3]. Zgodnje raziskave na ljudeh so opredelile spremembe biomarkerjev NAD+ in raziskovalnih kliničnih parametrov v določenih populacijah z boleznimi [4].
Ti rezultati ne dokazujejo, da dodajanje NAD+ obrne staranje pri ljudeh.
Trenutni podatki prav tako ne kažejo, da dodajanje predhodnikov NAD+ podaljšuje človeško življenje ali obnavlja vse fiziološke učinke posta oziroma kalorične restrikcije.
Prav tako povečanje biološkega označevalca, povezanega z biologijo staranja, samo po sebi ne dokazuje izboljšanja zdravega pričakovanega življenjske dobe, znižanja biološke starosti, upočasnitve staranja ali podaljšanja preživetja.
To področje ostaja aktivna in pomembna smer znanstvenih raziskav, vendar trenutno najmočnejši dokazi veljajo za mehanizme, spremembe biomarkerjev in izbrane eksperimentalne rezultate ter ne za širok učinek proti staranju pri ljudeh.
Omejitve sedanjih dokazov
- Najmočnejši rezultati, ki povezujejo dodajanje NAD+ s podaljšanjem življenja, izboljšanjem delovanja mitohondrijev in spremembami v biologiji staranja, prihajajo predvsem iz raziskav na živalih, zlasti iz mišjih modelov. Študije na ljudeh so pokazale spremembe v biomarkerjih in podatke o varnosti v kratkem in srednjem roku, niso pa potrdile podaljšanja življenja ali celovitega delovanja proti staranju [3].
- Rezultatov glede dolgoživwości živali ni mogoče avtomatsko prenesti na ljudi, ker se vrste razlikujejo po presnovi, življenjski dobi, razvoju bolezni, biologiji NAD+, odmerjanju in poskusnih pogojih.
- Povezava med postom, kaloričnim vnosom in presnovo NAD+ ima mehansko podporo, vendar natančno razmerje med odmerkom in odzivom pri ljudeh ostaja slabo opredeljeno. Še vedno ni znano, kako dolg in kako pogost post ter kolikšna stopnja kalorične omejitve bi bili potrebni za sprožitev določene spremembe ravni NAD+ pri ljudeh [1].
- Klinične raziskave na ljudeh, ki bi neposredno merile NAD+ v specifičnih tkivih pred in po standardiziranih protokolih postanja, ostajajo omejene, zato mehaničnih zaključkov ne bi smeli pretvarjati v natančna priporočila glede postenja.
- Klinični dokazi o predkurzorjih NAD+ pri določenih boleznih, vključno s Parkinsonovo boleznijo, so še v zgodnji fazi in jih ne bi smeli tolmačiti kot dokaz o širokem delovanju proti staranju ali o bolezni spreminjajočem učinku [4].
- Zvišanje ravni NAD+ ali sorodnih biomarkerjev ne pomeni samodejno izboljšanja biološke starosti, zdrave pričakovane življenjske dobe, dolžine življenja, telesne pripravljenosti, kognitivnih funkcij ali tveganja za bolezni.
- Dodajanja predhodnikov NAD+ ne gre obravnavati kot biološko enakovrednega postu ali kalorični restrikciji, saj post sproži številne presnovne, hormonske in signalne spremembe, ki presegajo presnovo NAD+.
- Dokazi o kombinacijah, kot sta NR in pterostilben, ne potrjujejo, da prekurzorji NAD+, kombinirani z resveratrolom ali drugimi spojinami, povezanimi z dolgoživostjo, zagotavljajo aditivne ali močnejše učinke proti staranju [5].
- Primerjave z metforminom, rapamicinom, resveratrolom ali drugimi spojinami, povezanimi z dolgoživostjo, so mehanične narave in ne predstavljajo dokaza, da te intervencije zagotavljajo enakovredne ali medsebojno zamenljive učinke.
- Obravnavana študija o kognitivnih funkcijah pri psih je posamična nadzorovana študija, ki je uporabljala kombinirano intervencijo in ne zgolj NAD+. Izboljšanje so opazili tudi v različnih skupinah zdravljenja, kar zapleta razlago učinka, specifičnega za intervencijo [7].
- Dolgoročni podatki o varnosti in kliničnih izidih pri ljudeh ostajajo precej bolj omejeni kot kratkoročne študije biomarkerjev, zlasti kadar se predhodniki NAD+ uporabljajo leta in ne tedne ali mesece.
Zavrnitev odgovornosti
Članek je izključno izobraževalne narave in povzema znanstvene raziskave. Ne predstavlja medicinskega nasveta za ljudi ali veterinarskega nasveta za živali.
NAD+, prekursorski NAD+, post, omejevanje vira kalorij, resveratrol, pterostilben, metformin, rapamicin ali druge spojine, o katerih se govori v kontekstu dolgoživosti, ne smejo se obravnavati kot preverjene metode za zaustavitev staranja, podaljšanje človeškega življenja, preprečevanje bolezni ali zdravljenje stanj, razen če obstaja specifična odobrena indikacija in ustrezni klinični dokazi.
NAD+ in njegove prekursore ne bi smeli predstavljati kot s strani FDA ali EMA odobrene metode zdravljenja starjenja ali kot terapije, za katere je bilo dokazano, da podaljšujejo človeško življenje.
Post in omejevanje vnosov kalorij nista primerna za vsakogar in lahko pri nekaterih posameznikih predstavljata dodatna tveganja. Nosečnice ali doječe matere, osebe s sladkorno boleznijo, tistimi, ki jemljejo zdravila za zniževanje ravni glukoze, imajo v preteklosti motnje hranjenja, so pod težo, imajo nekatere kronične bolezni ali jemljejo zdravila, katerih delovanje je odvisno od vnosa hrane, morajo o postu ali občutljivem omejevanju kalorij razpravljati z usposobljenim zdravstvenim delavcem.
Pred začetkom uporabe novega prehranskega dopolnila, postnega režima, zdravila ali druge intervencije, ki naj bi vplivala na procese starjenja, se je treba posvetovati z usposobljenim zdravstvenim delavcem. Vprašanja v zvezi s hišnimi ljubljenčki je treba posvetovati z usposobljenim veterinarjem.
Reference
[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). Študija NADPARK: Randomizirano klinično preskušanje I. faze dodajanja nikotinamid ribozida pri Parkinsonovi bolezni. *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. in 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. in Kumbhar, V. (2022). Učinkovitost in varnost dodajanja β-nikotinamid mononukleotida (NMN) pri zdravih srednje starih odraslih: Randomizirano, multicentrično, dvojno slepo, s placebom nadzorovano, vzporedno klinično preskušanje z odvisnostjo od odmerka. *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