Nicotinamide adenine dinucleotide

De Nicotinamide adenine dinucleotide is een belangrijk co-enzym in de context van het energiemetabolisme en is afgeleid van niacine (vitamine B3, nicotinezuuramide). Als er een tekort is aan vitamine B3, treden de symptomen van pellagra op.

Wat is het nicotinamide-adenine-dinucleotide?

Nicotinamide adenine dinucleotide is een co-enzym dat een hydride-ion (H-) overbrengt als onderdeel van het energiemetabolisme. Het is aanwezig in elke cel en vooral in de mitochondriën. Nicotinamide adenine dinucleotide of NAD bevindt zich altijd in de NAD + / NADH-balans.

NAD + is de geoxideerde en NADH de gereduceerde vorm. Bij oxidatiereacties wordt NAD + gereduceerd tot NADH door de opname van een proton (H +) en twee elektronen (2e-). Formeel is dit de overdracht van een hydride-ion (H-). NADH is zeer hoog in energie en draagt ​​zijn energie over aan ADP met de vorming van ATP. Hoewel NAD + vooral in het cytosol wordt aangetroffen, wordt NADH voornamelijk in de mitochondriën aangetroffen. NAD is samengesteld uit twee nucleotiden.

Een nucleotide bevat de stikstofbase adenine, terwijl het andere nucleotide nicotinezuuramide glycosidisch aan de suiker is gebonden. Ribose werkt als suiker. De twee nucleotiden zijn met elkaar verbonden via de fosfaatgroepen. De ringstikstof op het nicotinezuuramideresidu is positief geladen in de geoxideerde vorm. Deze vorm (NAD +) heeft een lager energieverbruik dan de gereduceerde vorm (NADH) vanwege de aromatische ring.

Functie, effect en taken

Nicotinamide adenine dinucleotide vormt het redoxkoppel NAD + / NADH. De redoxpotentiaal is afhankelijk van de verhouding van de twee componenten. Wanneer de verhouding NAD + / NADH groot is, is het oxiderende vermogen hoog. Hoe kleiner de verhouding, hoe hoger het reducerende vermogen wordt.

Zowel oxidatiereacties als reductiereacties moeten gelijktijdig plaatsvinden in biologische systemen. Dit kan echter niet worden gegarandeerd door een enkel redoxkoppel. Daarom vinden de individuele reacties met verschillende redoxcofactoren afzonderlijk plaats. De geoxideerde vorm komt voornamelijk voor in het cytosol, terwijl de gereduceerde vorm overheerst in de mitochondriën. Binnen dit redoxsysteem vindt steeds weer tussentijdse energieopslag plaats. Met het hydride-ion (proton + 2 elektronen) absorbeert NAD + tegelijkertijd ook energie voor tussenopslag. De energie is afkomstig van de afbraak van energierijke substraten zoals koolhydraten of vetzuren in de ademhalingsketen.

Tijdens de oxidatie en afgifte van H- wordt de energie overgedragen naar ADP onder vorming van energierijke ATP's. ATP is de belangrijkste energieopslagplaats, die door zijn energie vrij te geven met de regressie van ADP ofwel energieverbruikende reacties (opbouw van lichaamseigen stoffen) of mechanische arbeid (spierarbeid, beweging van inwendige organen) of de opwekking van lichaamswarmte stimuleert. Dankzij zijn redoxpotentieel zorgt het nicotinamide-adenine-dinucleotide voor een veelvoud aan redoxreacties die een geordende productie van energie binnen de ademhalingsketen mogelijk maken. De energie wordt herhaaldelijk tijdelijk opgeslagen en indien nodig gericht afgegeven.

Opleiding, voorkomen en eigenschappen

NAD + wordt gebiosynthetiseerd uit nicotinezuur of nicotinezuuramide (niacine, vitamine B3) en uit het aminozuur tryptofaan. Beide stoffen moeten door het lichaam worden opgenomen omdat ze niet in de stofwisseling worden gevormd. Tryptofaan is een essentieel aminozuur en niacine is een vitamine Als deze actieve ingrediënten ontbreken in de voeding treden deficiëntieverschijnselen op. De dagelijkse behoefte aan vitamine B3 is afhankelijk van het energieverbruik van het lichaam.

Hoe meer energie het lichaam nodig heeft, hoe meer niacine er geleverd moet worden. Met name gevogelte, vis, zuivelproducten, champignons en eieren bevatten veel niacine. Vitamine B3 komt ook voor in koffie, pinda's en peulvruchten. Gebreksymptomen komen echter zelden voor omdat het aminozuur tryptofaan ook NAD kan vormen. Tryptofaan wordt ook in voldoende hoeveelheden aangetroffen in de bovengenoemde voedingsmiddelen. Nicotinaat D-ribonucleotide kan worden gesynthetiseerd uit beide uitgangsmaterialen, wat het startpunt is voor de synthese van NAD +.

Ziekten en aandoeningen

Omdat nicotinamide adenine dinucleotide een centrale rol speelt in het energiemetabolisme, leidt het tekort tot ernstige gezondheidsproblemen. Naast zijn functie als tussenliggende energieopslag, neemt het als co-enzym 1 deel aan meer dan 100 verschillende enzymatische reacties.

Naast zijn invloed op de energieproductie, stimuleert het ook de synthese van de neurotransmitters dopamine, adrenaline of serotonine. Het heeft een stimulerende werking bij stressvolle situaties, nervositeit en vermoeidheid. Het versterkt ook het immuunsysteem, de leverfuncties, het zenuwstelsel en werkt ook als een antioxidant. Het verbetert de hersenfuncties door de vorming van neurotransmitters. Geheugen, concentratie en denkvaardigheden verbeteren. Ook met de ziekte van Parkinson zijn positieve ervaringen opgedaan.

Studies hebben aangetoond dat er na toediening van NADH een verbetering van de symptomen was. Een tekort aan NAD is tegenwoordig zeldzaam, maar kan optreden bij een extreem eenzijdig dieet.Aan het begin van de twintigste eeuw verscheen bijvoorbeeld een mysterieuze ziekte die bekend staat als pellagra, vooral in Mexico. Door de omschakeling van het dieet op maïs kreeg een groot deel van de Mexicaanse bevolking moeite met concentreren en slapen, verminderde eetlust, prikkelbaarheid, huidveranderingen met dermatitis, diarree, depressie en ontsteking van het mond- en maagdarmslijmvlies. De reden was de landelijke aanvoer van maïs.

Zowel niacine als tryptofaan komen slechts in kleine hoeveelheden voor in maïs. Dit verstoorde de vorming van NAD +. Na het ontdekken van de oorzaak werd het dieet weer aangepast. Af en toe leidt een overdosis vitamine B3 tot een vaatverwijdend effect, ook wel flush genoemd. U kunt ook last krijgen van een daling van de bloeddruk en duizeligheid. Deze symptomen zijn de uitdrukking van een verhoogde energieproductie door NAD +. Er werden echter geen toxische effecten waargenomen, zelfs niet bij zeer hoge doses.