NAD+: mitä tutkimus kertoo ikääntymisestä ja solujen energiasta?

NAD+ lyhyesti: NAD+ eli nikotiiniamidiadeniinidinukleotidi on koentsyymi, jota on kaikissa elävissä soluissa. Se kuljettaa elektroneja solun energia-aineenvaihdunnan reaktioissa ja toimii lisäksi raaka-aineena entsyymeille, kuten sirtuiineille ja PARP-entsyymeille, jotka kuluttavat sitä. Koska NAD+:n määrä kudoksissa muuttuu iän mukana eläinmalleissa, se on yksi ikääntymistutkimuksen tutkituimmista molekyyleistä.

NAD+ on noussut viime vuosina myös yleiseen keskusteluun, ja siitä kirjoitetaan paljon epätarkasti. Tässä artikkelissa selitetään selkokielellä, mikä NAD+ on, mitä se tekee solussa, mitä ikääntymistutkimus siitä on havainnut ja miten tutkimusmateriaalia käsitellään laboratoriossa.

Mikä NAD+ on?

NAD+ on dinukleotidi, eli se koostuu kahdesta nukleotidista, jotka on liitetty toisiinsa pyrofosfaattisillalla. Toinen nukleotidi sisältää adeniinia, toinen nikotiiniamidia. Molekyylikaava on C21H27N7O14P2 ja molekyylipaino 663,43 g/mol.

Plusmerkki nimessä kertoo, että kyseessä on hapettunut muoto. Kun NAD+ ottaa vastaan elektroneja, siitä tulee pelkistynyt NADH. Kun NADH luovuttaa elektronit eteenpäin, se palaa NAD+:ksi. Tämä kierto on solun energia-aineenvaihdunnan perusta.

NAD+ on luonnollinen, elimistön oma yhdiste, jota solut valmistavat itse useampaa reittiä pitkin. Tutkimusmateriaalina se toimitetaan kuivana jauheena.

Mitä NAD+ tekee solussa?

NAD+:lla on solussa kaksi päätehtävää, ja niiden erottaminen auttaa ymmärtämään, miksi siitä tutkitaan niin paljon.

1. Elektronien kuljettaja energia-aineenvaihdunnassa

NAD+ kuljettaa elektroneja hapetus-pelkistysreaktioissa glykolyysissä, sitruunahappokierrossa ja oksidatiivisessa fosforylaatiossa. Näissä vaiheissa solu purkaa ravintoaineita ja tuottaa energiaa. NAD+ ei kulu tässä tehtävässä, vaan se kiertää hapettuneen ja pelkistyneen muodon välillä.

2. Kuluva raaka-aine entsyymeille

Osa entsyymeistä käyttää NAD+:aa raaka-aineena ja kuluttaa sen. Tärkeimmät ovat:

• Sirtuiinit: entsyymiperhe, joka liittyy geenien säätelyyn ja solun aineenvaihduntaan.
• PARP-entsyymit: liittyvät DNA:n korjausmekanismeihin.
• CD38: entsyymi, joka myös kuluttaa NAD+:aa.

Koska NAD+ sekä kiertää että kuluu, solun NAD+-taso on tasapaino valmistuksen ja kulutuksen välillä. Siksi NAD+-pitoisuus on aineenvaihdunta- ja ikääntymistutkimuksessa usein mitattava suure.

Miksi NAD+ on niin tutkittu molekyyli?

NAD+:n biokemiaa on tutkittu vuosikymmenten ajan, ja viime vuosina rinnalle on tullut laaja ikääntymis- ja aineenvaihduntatutkimus. Kiinnostus selittyy sillä, että NAD+ on mukana kahdessa keskeisessä asiassa samaan aikaan: energian tuotannossa ja entsyymeissä, jotka säätelevät solun toimintaa. Kun yksi molekyyli yhdistää nämä, sen pitoisuudesta tulee hyödyllinen mittari monessa koeasetelmassa.

Miten NAD+ liittyy mitokondrioihin?

Mitokondriot ovat solun energiantuotannon keskuksia. Sitruunahappokierrossa syntyvä NADH luovuttaa elektroninsa mitokondrion elektroninsiirtoketjulle, joka käyttää niitä energian tuottamiseen. Samalla NADH hapettuu takaisin NAD+:ksi, ja kierto voi jatkua.

Tästä syystä NAD+ esiintyy usein samoissa tutkimuksissa kuin mitokondrioiden toiminta. Muita mitokondrioihin liittyviä tutkimusyhdisteitä käsitellään artikkeleissa Metyleenisininen: mitä tutkimus kertoo? ja Mitokondriaaliset peptidit: MOTS-c, SS-31 ja Humanin.

Mitä NAD+-tutkimus kertoo ikääntymisestä?

NAD+:sta on valtava kirjallisuus biokemiasta solubiologiaan ja eläinkokeisiin. Ikääntymistutkimuksen prekliinisiä tutkimusalueita ovat esimerkiksi:

• kudosten NAD+-pitoisuuden muutokset iän myötä, mitattuna eri elimistä jyrsijämalleissa
• mitokondrioiden oksidatiivinen aineenvaihdunta ja geenien ilmentyminen ikääntyneiden hiirten luustolihaksessa ja maksassa
• sirtuiinien ja PARP-entsyymien aktiivisuus, joka riippuu NAD+:n saatavuudesta
• energia-aineenvaihdunta, insuliiniherkkyys ja veren rasva-arvot jyrsijämalleissa, joille on annettu NAD+:n esiasteita, kuten nikotiiniamidimononukleotidia (NMN)
• hermostoa rappeuttavien sairauksien mallit, joissa järjestelmälliset katsaukset ovat koonneet NAD+:n esiasteita koskevia hiiritutkimuksia.

Kaikki edellä mainitut ovat solu- ja eläinkokeita. Ne kertovat siitä, miten NAD+ ja sen esiasteet käyttäytyvät tietyssä mallissa, eivätkä tulokset siirry ihmisiin.

Miten NAD+-tutkimuksia kannattaa lukea?

NAD+-kirjallisuutta lukiessa kannattaa kiinnittää huomiota kolmeen asiaan. Ensinnäkin moni tutkimus ei käytä NAD+:aa itseään, vaan sen esiastetta, kuten NMN:ää. Esiasteen ja itse koentsyymin tuloksia ei pidä sekoittaa keskenään.

Toiseksi on tärkeää katsoa, mitä tarkalleen mitattiin: kudosten NAD+-pitoisuutta, entsyymiaktiivisuutta vai jotain aineenvaihdunnan merkkiainetta. Kolmanneksi on tarkistettava malli. Hiirellä tehty tutkimus kertoo hiirestä tietyissä olosuhteissa, ei ihmisestä.

Mistä NAD+ syntyy solussa?

Solut valmistavat NAD+:aa useampaa reittiä. Tutkimuksen kannalta tärkeä on niin sanottu pelastusreitti, jossa nikotiiniamidi kierrätetään takaisin NAD+:ksi. Nikotiiniamidi on siis NAD+:n esiaste.

Samaan kohtaan liittyy entsyymi NNMT eli nikotiiniamidi-N-metyylitransferaasi, joka metyloi nikotiiniamidia ja ohjaa sitä pois pelastusreitiltä. NNMT:n estäjiä, kuten 5-amino-1MQ:ta, tutkitaan juuri tästä syystä. Kahden yhdisteen eroja käsitellään artikkelissa NAD+ vai 5-amino-1MQ: mitä tutkimus vertaa?

Onko NAD+ ravintolisä?

Nikotiiniamidi ja siihen liittyvät B3-vitamiinin muodot tunnetaan ravintolisistä, ja siksi NAD+ yhdistetään usein niihin. Tutkimuslaatuinen NAD+ on kuitenkin eri asia. Sitä ei valmisteta, testata eikä merkitä ravintolisänä, eikä sitä ole tarkoitettu ihmisille tai eläimille. PureChemsin NAD+ on laboratoriotutkimuksen reagenssi.

Miten NAD+ toimitetaan ja säilytetään?

NAD+-jauhe on hygroskooppista eli se imee kosteutta ilmasta. Siksi pullo pidetään suljettuna, kuivana ja kylmässä. Vesiliuoksena NAD+ on epävakaampi kuin kuivana, joten liuos valmistetaan yleensä vasta juuri ennen mittausta eikä sitä säilytetä pitkään.

• Avaa pullo vasta, kun liuos tarvitaan.
• Jaa liuos pieniin eriin, jos sitä ei käytetä kerralla.
• Vältä toistuvia jäädytys- ja sulatuskertoja.
• Merkitse jokaiseen erään pitoisuus, liuotin ja päivämäärä.

Miten NAD+-liuos valmistetaan?

1. Anna suljetun pullon lämmetä huoneenlämpöön ennen avaamista, jotta kosteutta ei tiivisty jauheeseen.
2. Lisää mitattu määrä kokeeseen sopivaa liuotinta.
3. Sekoita varovasti, kunnes jauhe on liuennut.
4. Käytä liuos mahdollisimman pian tai jaa se pieniin eriin ja säilytä kylmässä.

Liuottimista kerrotaan artikkelissa Bakteriostaattinen vesi vai etikkahappo, ja säilytyksen yleisperiaatteista artikkelissa Peptidien säilytys laboratoriossa.

Miten NAD+:n laatu varmistetaan?

Jokainen erä testataan riippumattomassa kolmannen osapuolen laboratoriossa HPLC-analyysillä ja massaspektrometrialla. Puhtaus on vähintään 99 %, ja jokaisesta erästä on saatavilla analyysitodistus (COA). Valmistus tehdään valvotussa puhdastilassa. Ostamiseen liittyvät asiat on koottu artikkeliin NAD+ osta: mitä tutkimustuotteelta kannattaa vaatia.

Sanasto

• Koentsyymi: pieni molekyyli, jota entsyymi tarvitsee toimiakseen.
• Hapettunut ja pelkistynyt muoto: NAD+ on hapettunut, NADH pelkistynyt. Ero on elektroneissa.
• Sirtuiinit: NAD+:aa kuluttava entsyymiperhe, joka liittyy geenien säätelyyn.
• PARP: NAD+:aa kuluttava entsyymiperhe, joka liittyy DNA:n korjaukseen.
• Esiaste: molekyyli, josta solu valmistaa toisen molekyylin. NMN ja nikotiiniamidi ovat NAD+:n esiasteita.
• Hygroskooppinen: imee kosteutta ilmasta.

Tärkeimmät asiat

• NAD+ on kaikissa soluissa oleva koentsyymi.
• Se kuljettaa elektroneja energia-aineenvaihdunnassa ja kuluu sirtuiinien ja PARP-entsyymien raaka-aineena.
• Ikääntymistutkimuksen havainnot on tehty pääosin jyrsijämalleissa.
• NAD+-jauhe imee kosteutta, ja liuos valmistetaan juuri ennen käyttöä.

Usein kysytyt kysymykset

Mikä NAD+ on yhdellä lauseella?

Kaikissa soluissa oleva koentsyymi, joka kuljettaa elektroneja energia-aineenvaihdunnassa ja toimii raaka-aineena sirtuiineille ja PARP-entsyymeille.

Mitä NAD plus tarkoittaa?

Se on sama asia kuin NAD+. Plusmerkki luetaan usein sanana plus, ja se kertoo, että kyseessä on molekyylin hapettunut muoto.

Mitä eroa on NAD+:lla ja NADH:lla?

NAD+ on hapettunut muoto ja NADH pelkistynyt muoto. Ne muuttuvat toisikseen, kun elektroneja siirtyy reaktioissa.

Miksi NAD+ liittyy ikääntymistutkimukseen?

Koska jyrsijämalleissa kudosten NAD+-pitoisuus muuttuu iän myötä ja koska iän kannalta kiinnostavat entsyymit, kuten sirtuiinit, tarvitsevat NAD+:aa.

Mikä on NMN?

Nikotiiniamidimononukleotidi on NAD+:n esiaste, jota on käytetty eläinmalleissa tutkittaessa NAD+-tason muutoksia.

Onko PureChemsin NAD+ ravintolisä tai lääke?

Ei. Se on tutkimusreagenssi, eikä sitä ole tarkoitettu ihmisille tai eläimille.

Miten NAD+ säilytetään?

Kuivana jauheena suljetussa pullossa 2–8 °C:ssa ja valolta suojattuna. Liuos valmistetaan juuri ennen käyttöä.

Vain tutkimuskäyttöön. Ei tarkoitettu ihmisten tai eläinten nautittavaksi.