Nicotinamide adenina dinucleotide

Il Nicotinamide adenina dinucleotide è un coenzima importante nel contesto del metabolismo energetico, derivato dalla niacina (vitamina B3, ammide dell'acido nicotinico). Se manca la vitamina B3, si verificano i sintomi della pellagra.

Qual è la nicotinamide adenina dinucleotide?

La nicotinamide adenina dinucleotide è un coenzima che trasferisce uno ione idruro (H-) come parte del metabolismo energetico. È presente in ogni cellula e soprattutto nei mitocondri. La nicotinamide adenina dinucleotide o NAD è sempre nell'equilibrio NAD + / NADH.

NAD + è la forma ossidata e NADH la forma ridotta. Nelle reazioni di ossidazione, NAD + viene ridotto a NADH dall'assorbimento di un protone (H +) e due elettroni (2e-). Formalmente, questo è il trasferimento di uno ione idruro (H-). Il NADH è molto ricco di energia e trasferisce la sua energia all'ADP con la formazione di ATP. Mentre il NAD + si trova principalmente nel citosol, il NADH si trova principalmente nei mitocondri. NAD è composto da due nucleotidi.

Un nucleotide contiene la base azotata adenina, mentre l'altro nucleotide ammide dell'acido nicotinico è legato glicosidicamente allo zucchero. Il ribosio agisce come uno zucchero. I due nucleotidi sono collegati tra loro tramite i gruppi fosfato. L'azoto dell'anello sul residuo ammidico dell'acido nicotinico è caricato positivamente nella forma ossidata. Questa forma (NAD +) ha un'energia inferiore rispetto alla forma ridotta (NADH) a causa dell'anello aromatico.

Funzione, effetto e compiti

La nicotinamide adenina dinucleotide forma la coppia redox NAD + / NADH. Il potenziale redox dipende dal rapporto tra i due componenti. Quando il rapporto tra NAD + / NADH è elevato, la capacità ossidante è elevata. Minore è il rapporto, maggiore diventa il potere riducente.

Sia le reazioni di ossidazione che le reazioni di riduzione devono avvenire simultaneamente nei sistemi biologici. Tuttavia, questo non può essere garantito da una singola coppia redox. Questo è il motivo per cui le singole reazioni con diversi cofattori redox avvengono separatamente. La forma ossidata si trova principalmente nel citosol, mentre la forma ridotta predomina nei mitocondri. L'immagazzinamento intermedio di energia avviene ripetutamente all'interno di questo sistema redox. Con lo ione idruro (protone + 2 elettroni), NAD + assorbe anche simultaneamente energia per lo stoccaggio intermedio. L'energia proviene dalla scomposizione di substrati ricchi di energia come carboidrati o acidi grassi nella catena respiratoria.

Durante l'ossidazione e il rilascio di H-, l'energia viene trasferita all'ADP con la formazione di ATP ricchi di energia. L'ATP è la riserva di energia più importante, che rilasciando la sua energia con la regressione dell'ADP stimola le reazioni che consumano energia (accumulo di sostanze proprie del corpo) o il lavoro meccanico (lavoro muscolare, movimento degli organi interni) o la generazione di calore del corpo. Grazie al suo potenziale redox, la nicotinamide adenina dinucleotide assicura una moltitudine di reazioni redox che consentono una produzione ordinata di energia all'interno della catena respiratoria. L'energia viene ripetutamente immagazzinata temporaneamente e rilasciata in modo mirato quando necessario.

Istruzione, presenza e proprietà

La biosintesi del NAD + avviene dall'acido nicotinico o dall'ammide dell'acido nicotinico (niacina, vitamina B3) oltre che dall'amminoacido triptofano. Entrambe le sostanze devono essere assorbite dall'organismo perché non si formano nel metabolismo. Il triptofano è un amminoacido essenziale e la niacina è una vitamina.Se questi principi attivi mancano nella dieta, si verificano sintomi di carenza. Il fabbisogno giornaliero di vitamina B3 dipende dal dispendio energetico del corpo.

Più energia ha bisogno il corpo, più niacina deve essere fornita. Pollame, pesce, latticini, funghi e uova in particolare contengono molta niacina. La vitamina B3 si trova anche nel caffè, nelle arachidi e nei legumi. Tuttavia, i sintomi di carenza si verificano raramente perché anche l'aminoacido triptofano può formare NAD. Il triptofano si trova anche in quantità sufficienti negli alimenti di cui sopra. Il nicotinato-D-ribonucleotide può essere sintetizzato da entrambi i materiali di partenza, che è il punto di partenza per la sintesi di NAD +.

Malattie e disturbi

Poiché la nicotinamide adenina dinucleotide svolge un ruolo centrale nel metabolismo energetico, la sua carenza porta a gravi disturbi della salute. Oltre alla sua funzione di riserva energetica intermedia, partecipa come coenzima 1 a più di 100 diverse reazioni enzimatiche.

Oltre alla sua influenza sulla produzione di energia, stimola anche la sintesi dei neurotrasmettitori dopamina, adrenalina o serotonina. Ha un effetto stimolante in situazioni di stress, nervosismo e stanchezza. Rafforza anche il sistema immunitario, le funzioni epatiche, il sistema nervoso e agisce anche come antiossidante. Migliora le funzioni cerebrali attraverso la formazione di neurotrasmettitori. La memoria, la concentrazione e le capacità di pensiero migliorano. Sono state fatte esperienze positive anche con il morbo di Parkinson.

Gli studi hanno dimostrato che dopo la somministrazione di NADH si è verificato un miglioramento dei sintomi. Una carenza di NAD è rara oggi, ma può verificarsi con una dieta estremamente unilaterale.Ad esempio, fino all'inizio del ventesimo secolo, una misteriosa malattia chiamata pellagra si è verificata in particolare in Messico. Con il cambiamento della dieta al mais, gran parte della popolazione messicana ha sofferto di difficoltà di concentrazione e di sonno, perdita di appetito, irritabilità, alterazioni della pelle con dermatiti, diarrea, depressione e infiammazione della mucosa orale e gastrointestinale. Il motivo era la fornitura di mais a livello nazionale.

Sia la niacina che il triptofano si trovano solo in piccole quantità nel mais. Ciò ha interrotto la formazione di NAD +. Dopo aver identificato la causa, la dieta è stata nuovamente modificata. Occasionalmente, un sovradosaggio di vitamina B3 porta ad un effetto vasodilatatore, noto anche come flush. Potrebbe anche verificarsi un calo della pressione sanguigna e vertigini. Questi sintomi sono l'espressione di una maggiore produzione di energia da parte del NAD +. Tuttavia, non sono stati osservati effetti tossici anche a dosi molto elevate.