NAD+/NADH: Kleine Moleküle mit großer Bedeutung

NAD+ spielt im Körper eine wichtige Rolle.

Nicotinamidadenindinukleotid, besser bekannt als NAD, ist ein Coenzym, welches an zahlreichen Redox­reaktionen des Stoff­wechsels der Zelle beteiligt ist. Eine wichtige Rolle spielt es bei der Energie­gewinnung der Zelle. Im Zitrat­zyklus wird NAD in seine reduzierte Form NADH umgewandelt. Mit diesem NADH können Mito­chondrien in der Atmungs­kette das ATP bilden, welches jeder Zelle die Energie zum Leben zur Verfügung stellt.

NAD+ ist auch Substrat für einige Enzyme. Hier sind besonders die Sirtuine erwähnenswert, die eine essentielle Rolle bei der Regulierung des Energie­metabo­lismus und mitochon­drialer Funktionen spielen (Houtkooper et al. 2012). NAD+ wird auch für die Aktivität der Poly(ADP-Ribose)-Polymerasen (PARP) benötigt, die entscheidend für die Aufrecht­erhaltung der gene­tischen Stabilität und Funktions­fähigkeit der Zellen sind (Liu 2018).

Ein NAD+ Mangel ist mit Alterungs­prozessen und verschiedenen Krankheitsbildern assoziiert.

Da NAD+ für viele Stoffwechselprozesse benötigt wird und wichtig für Reparatur­prozesse an der DNA ist, können unter einem NAD+-Mangel essentielle Zellfunktionen eingeschränkt sein.

Dies kann wiederum die Alterung beschleunigen und das Risiko für altersbedingte Krankheiten erhöhen. Daher wird angenommen, dass die Aufrecht­erhaltung eines ausrei­chenden NAD+-Spiegels eine Rolle bei der Verlangsamung des Alterungs­prozesses spielen kann (Covarrubias et al.2021).

Der Zusammenhang von einem NAD+-Mangel mit Krankheiten konnte in verschiedenen Studien gezeigt werden. Dazu gehören neuro­degenerative Erkran­kungen wie Morbus Alzheimer und Parkinson. Aber auch metabo­lische Erkrankungen wie Diabetes Typ 2 und Myopathien gehören zu den Krankheits­bildern, die mit einer Vermin­derung von NAD+ einhergehen können. Verminderte Spiegel an NAD+ sind zudem in Zusammen­hang mit CE/MFS und Long Covid beobachtet worden.

Die Bildung von NAD+ geschieht über verschiedene Wege

 NAD+ kann über verschiedene Wege synthetisiert werden. Über den Kynurenin-Weg, der einzige Weg zur de-novo-Synthese, wird NAD+ aus Tryptophan gebildet. Eine Synthese aus Niacin (NA = Vitamin B3) ist über den Preiss-Handler-Weg möglich. Der sogenannte Salvage-Pathway stellt den bedeutendsten Weg zur Gewinnung von NAD+ dar und ermöglicht die Bildung und das Recycling aus Nicotinamid (NAM), Nicotinamid Ribosid (NR) bzw. Nicotinamid-Mononukleotid (NMN).

Ursachen für einen NAD+ Mangel

Grundsätzlich kann ein NAD+ Mangel durch eine verminderte Neu­bildung oder einen erhöhten Verbrauch an NAD+ entstehen.

Zu den Faktoren, die den NAD+-Spiegel negativ beeinflussen, zählen DNA-Schäden, chronische Entzün­dungen und oxidativer Stress, da die damit verbundenen Aktivierungs- und Reparatur­prozesse in den Zellen NAD+ verbrauchen. (Gomes et al. 2013).

Welche Therapiemöglichkeiten gibt es?

Zur Supplementierung stehen verschiedene NAD+Vorläufersubstanzen zur Verfügung.

Niacin (NA) konnte als effizienter NAD+-Booster identifiziert werden (Pirinen et al. 2020). Die Einnahme von Niacin zeigt in Studien eine Verbesserung der Symptome bei Patienten mit mitochon­drialen Myopathien und steigert die mito­chondriale Biogenese.

Nicotinamid-Ribosid (NR) ist ein weiter NAD+-Booster. Die Wirksamkeit einer NR Supple­mentierung konnte in verschiedenen Studien gezeigt werden.

Eine Einnahme von 1000 mg NR pro Tag konnte in Patienten mit Morbus Parkinson die NAD+-Konzen­tration in den Gehirn­zellen der Patienten erhöhen, die Mitochon­drien­funktion und Regene­rations­fähigkeit der Zellen verbessern und die Konzen­tration an zirkulierenden entzündungs­fördernden Zytokinen senken. (NADPARK Studie, Brakedal et al. 2022).

Im Fall des Krankheitsbildes CE/MFS zeigte eine Kombination aus NADH und Coenzym Q10 eine Verbesse­rung der mito­chon­drialen Funktion und Verbesserung der Symptomatik. (Castro-Marrero et al., 2021).

Warum sollte der NAD+ und NADH Spiegel gemessen werden?

Mit einer Messung des NAD+ und NADH im Vollblut lassen sich NAD+-Mangelzustände nachweisen und ziel­gerichtet Patienten identifizieren, für die eine Supplementierung mit NAD+-Vorläufersubstanzen erfolgversprechend erscheint. Eine Behandlung mit NAD+-Vorläufer­substanzen wirkt individuell sehr unterschiedlich. Mit der Messung der NAD- und NADH-Spiegel lässt sich die Wirk­samkeit einer Therapie mit Vorläufer­substanzen überwachen und gegebenenfalls die Dosierung anpassen.

Die gleichzeitige Messung von NADH ist wichtig. Eine Konzentration von NADH über dem Norm­bereich, und damit eine verminderter NAD+/NADH Ratio, sollte unter Therapie vermieden werden. Dergleichen wirkt hemmend auf NADH-bildende Stoffwechsel­wege und könnte langfristig ungünstige meta­bolische Entwicklungen bedingen. Aus diesem Grund sollte zudem bei Patienten mit eingangs erhöhtem NADH keine NAD-Therapie begonnen werden.  

Präanalytik und Kosten

• Probentransport gekühlt in Kühlelementen, nicht gefroren
• Transport nicht über Feiertage und WE
• GOÄ 1-fach 60,61 Euro

 

Literatur:

Brakedal B, Dölle C, Riemer F, Ma Y, Nido GS, Skeie GO, Craven AR, Schwarzlmüller T, Brekke N, Diab J, Sverkeli L, Skjeie V, Varhaug K, Tysnes OB, Peng S, Haugarvoll K, Ziegler M, Grüner R, Eidelberg D, Tzoulis C. The NADPARK study: A randomized phase I trial of nicotinamide riboside supplementation in Parkinson's disease. Cell Metab. 2022 Mar 1;34(3):396-407.e6. doi: 10.1016/j.cmet.2022.02.001. PMID: 35235774.

Canto , C., Menzies, K.J., and Auwerx, J. (2015). NAD+ metabolism and the control of energy homeostasis: a balancing act between mitochondria and the nucleus. Cell Metab. 22, 31–53.

Castro-Marrero, J.; Segundo, M.J.; Lacasa, M.; Martinez-Martinez, A.; Sentañes, R.S.; Alegre-Martin, J. Effect of Dietary Coenzyme Q10 Plus NADH Supplementation on Fatigue Perception and Health-Related Quality of Life in Individuals with Myalgic Encephalomyelitis/Chronic Fatigue Syndrome: A Prospective, Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Trial. Nutrients 2021, 13, 2658. https://doi.org/10.3390/nu13082658

J. Covarrubias, R. Perrone, A. Grozio, E. Verdin, NAD+ metabolism and its roles in cellular processes during ageing, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 22 (2) (2021) 119–141, https://doi.org/10.1038/s41580-020-00313-x.

P. Gomes, N.L. Price, A.J.Y. Ling, J.J. Moslehi, M.K. Montgomery, L. Rajman, et al., Declining NAD induces a pseudohypoxic state disrupting nuclear-mitochondrial communication during aging, Cell 155 (7) (2013) 1624–1638, https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.11.037.

Houtkooper RH, Pirinen E, Auwerx J (2012) Sirtuins as regulators of metabolism and healthspan. Nat Rev Mol Cell Biol 13: 225–238

Pirinen E, Auranen M, Khan NA, Brilhante V, Urho N, Pessia A, Hakkarainen A, Kuula J, Heinonen U, Schmidt MS, Haimilahti K, Piirilä P, Lundbom N, Taskinen MR, Brenner C, Velagapudi V, Pietiläinen KH, Suomalainen A. Niacin Cures Systemic NAD⁺Deficiency and Improves Muscle Performance in Adult-Onset Mitochondrial Myopathy. Cell Metab. 2020 Jun 2;31(6):1078-1090.e5. doi: 10.1016/j.cmet.2020.04.008. Epub 2020 May 7. Erratum in: Cell Metab. 2020 Jul 7;32(1):144. PMID: 32386566.