Nikotinamid adenin dinukleotid predstavlja pomemben koencim v kontekstu presnova energije. Izhaja iz niacina (vitamin B3, nikotinska kislina amid). Pomanjkanje vitamin B3 povzroči simptome pelagre.
Kaj je nikotinamid adenin dinukleotid?
Nikotinamid adenin dinukleotid je koencim, ki prenaša hidridni ion (H-) kot del presnova energije. Prisoten je v vsaki celici, še posebej pa v mitohondriji. Nikotinamid adenin dinukleotid ali NAD je vedno prisoten v ravnovesju NAD + / NADH. Tu je NAD + oksidirana oblika, NADH pa reducirana oblika. V reakcijah oksidacije se NAD + zmanjša na NADH s sprejemom enega protona (H +) in dveh elektronov (2e-). Formalno je to prenos hidridnega iona (H-). NADH je zelo energičen in svojo energijo prenaša na ADP, da tvori ATP. Medtem ko je NAD + večinoma prisoten v citozolu, je NADH v glavnem v mitohondriji. NAD je sestavljen iz dveh nukleotidov. En nukleotid vsebuje dušik bazični adenin, medtem ko je v drugem nukleotidu nikotinamid glikozidno vezan na sladkorja. Riboza deluje kot sladkorja. Oba nukleotida sta povezana z fosfat skupin. Prstan dušik o nikotinska kislina amid ostanek je pozitivno nabit v oksidirani obliki. Ta oblika (NAD +) je zaradi aromatičnega obroča po energiji nižja od zmanjšane oblike (NADH).
Funkcija, delovanje in vloge
Nikotinamid adenin dinukleotid tvori redoks dvojico NAD + / NADH. V tem procesu je redoks potencial odvisen od razmerja obeh komponent. Če je razmerje NAD + / NADH veliko, obstaja velika oksidacijska sposobnost. Manjše je razmerje, večja je zmogljivost redukcije. Tako reakcije oksidacije kot reakcije redukcije se morajo v bioloških sistemih odvijati hkrati. Vendar pa en sam redoks par tega ne more zagotoviti. Zato posamezne reakcije z različnimi redoks kofaktorji potekajo ločeno. V citozolu je predvsem oksidirana oblika, medtem ko je v mitohondriji prevladuje zmanjšana oblika. Znotraj tega redoks sistema se vedno znova dogaja energijsko blaženje. NAD + hkrati absorbira energijo s hidridnim ionom (proton + 2 elektrona) za vmesno shranjevanje. Energija prihaja iz razgradnje energijsko bogatih substratov, kot so ogljikovi hidrati or maščobne kisline kot del dihalne verige. Ko se H- oksidira in sprosti, se energija prenese v ADP in tvori energijsko bogat ATP. ATP je najpomembnejša zaloga energije, ki s sproščanjem energije med tvorbo ADP stimulira bodisi energetsko porabne reakcije (ustvarjanje lastnih snovi v telesu) bodisi mehansko delo (mišično delo, gibanje notranjih organov) ali nastajanje toplote v telesu. S svojim redoks potencialom nikotinamid adenin dinukleotid zagotavlja veliko število redoks reakcije ki omogočajo urejeno proizvodnjo energije v dihalni verigi. Energija se večkrat začasno shrani in po potrebi sprosti selektivno.
Oblikovanje, pojav in lastnosti
Biosinteza NAD + izvira iz nikotinska kislina ali nikotinamid (niacin, vitamin B3), pa tudi iz aminokisline triptofan. Obe snovi mora telo absorbirati, ker med presnovo ne nastaneta. triptofan je esencialna aminokislina, niacin pa vitamin. Če te aktivne snovi v prehrana, se pojavijo simptomi pomanjkanja. Dnevna potreba po vitaminu B3 je odvisna od presnova energije telesa. Več ko telo potrebuje energije, več niacina je treba dobaviti. Perutnina, ribe, mlečni izdelki, gobe in jajca vsebujejo veliko niacina. A vitamin B3 najdemo tudi v kava, arašidi in stročnice. Simptomi pomanjkanja pa se redko pojavijo, ker aminokislina triptofan lahko tvorijo tudi NAD. Triptofan je v zadostnih količinah prisoten tudi v omenjenih živilih. Nikotinski D-ribonukleotid se lahko sintetizira iz obeh izhodnih snovi, kar je izhodišče za sintezo NAD +.
Bolezni in motnje
Ker ima nikotinamid adenin dinukleotid osrednjo vlogo pri presnovi energije, njegovo pomanjkanje vodi do resnih zdravje motnje. Poleg funkcije vmesne zaloge energije kot koencim 1 sodeluje v več kot 100 različnih encimskih reakcijah, poleg vpliva na proizvodnjo energije pa spodbuja tudi sintezo nevrotransmiterjev dopamin, adrenalin or serotonina. Tako deluje spodbudno v stresnih situacijah, živčnosti, utrujenost. Prav tako krepi imunski sistem, jetra funkcije, živčni sistem in deluje tudi kot antioksidant. S tvorbo nevrotransmiterjev se izboljša možganov funkcije. The spomin izvedba, koncentracija in miselne sposobnosti postanejo boljše. Pozitivne izkušnje so bile pridobljene tudi v Ljubljani Parkinsonova bolezen. Študije so pokazale, da se simptomi po NADH izboljšajo uprava. Čeprav je pomanjkanje NAD danes redko, se lahko pojavi v primeru izjemno neuravnotežene prehrane. Na primer, do začetka dvajsetega stoletja se je zlasti v Mehiki pojavljala skrivnostna bolezen, imenovana pelagra. S spremembo prehrana do koruzaje trpel velik del mehiškega prebivalstva koncentracija in motnje spanja, izguba apetita, razdražljivost, kožne spremembe z dermatitisom, driska, depresijain vnetje ustnih in prebavil sluznica. Razlog je bila široka ponudba koruza. v koruza, niacin in triptofan sta prisotna le v majhnih količinah. Posledično je bilo moteno tvorjenje NAD +. Po ugotovitvi vzroka, prehrana je bil spet spremenjen. Občasno preveliko odmerjanje vitamina B3 povzroči a koža vazodilatacijski učinek, ki je znan tudi kot splakovanje. Padec kri pritisk in omotica lahko tudi pojavijo. Ti simptomi so izraz povečane proizvodnje energije z NAD +. Vendar toksičnih učinkov niso opazili niti pri zelo velikih odmerkih.
