ניקוטינאמיד אדנין דינוקלוטיד

ה ניקוטינאמיד אדנין דינוקלוטיד הוא קו אנזים חשוב בהקשר של חילוף חומרים אנרגטי. הוא נגזר מניאצין (ויטמין B3, amide חומצה ניקוטינית). אם יש מחסור בוויטמין B3, מופיעים הסימפטומים של פלגרה.

מהו הניקוטינאמיד אדנין דינוקלוטיד?

ניקוטין-אדנין דינוקלוטיד הוא קו-אנזים המעביר יון הידרידי (H-) כחלק ממטבוליזם האנרגיה. הוא קיים בכל תא ובעיקר במיטוכונדריה. ניקוטין-אדנין דינוקלוטיד או NAD נמצאים תמיד במאזן NAD + / NADH.

NAD + הוא המחומצן ו- NADH הצורה המופחתת. בתגובות חמצון, NAD + מצטמצם ל- NADH על ידי ספיגת פרוטון (H +) ושני אלקטרונים (2e-). באופן רשמי, זהו העברת יון הידרידי (H-). NADH הוא בעל אנרגיה גבוהה מאוד ומעביר את האנרגיה שלו ל- ADP עם היווצרות ATP. בעוד NAD + נמצא בעיקר בציטוזול, NADH נמצא בעיקר במיטוכונדריה. NAD מורכב משני נוקליאוטידים.

נוקלאוטיד אחד מכיל את הבסיס החנקני אדנין, ואילו הנוקליאוטידית האחרת חומצה ניקוטין אמידית נקשרת גליקוזידית לסוכר. ריבוז משמש כסוכר. שני הנוקלאוטידים מחוברים זה לזה דרך קבוצות הפוספט. חנקן הטבעת בשאריות חומצת ניקוטין אמיד טעון באופן חיובי בצורה המחומצנת. צורה זו (NAD +) נמוכה יותר באנרגיה מהצורה המופחתת (NADH) בגלל הטבעת הארומטית.

פונקציה, אפקט ומשימות

ניקוטינאמיד אדנין דינוקלוטייד מהווה את הזוג הרדוקס NAD + / NADH. פוטנציאל ה- redox תלוי ביחס של שני המרכיבים. כאשר היחס בין NAD + / NADH הוא גדול, יכולת החמצון גבוהה. ככל שהיחס קטן יותר, כך הופך כוח ההפחתה גבוה יותר.

גם תגובות חמצון וגם תגובות הפחתה צריכות להתקיים במקביל במערכות ביולוגיות. עם זאת, לא ניתן להבטיח זאת על ידי זוג רדוקס יחיד. זו הסיבה שהתגובות הפרטניות עם קופקטורים שונים של רדוקס מתרחשות בנפרד. הצורה המחומצנת נמצאת בעיקר בציטוזול, ואילו הצורה המופחתת שולטת במיטוכונדריה. אחסון אנרגיה ביניים מתרחש שוב ושוב בתוך מערכת ה- redox הזו. בעזרת יון ההידריד (פרוטון + 2 אלקטרונים), NAD + סופג בו זמנית אנרגיה לאחסון ביניים. האנרגיה מגיעה מהתמוטטות מצעים עשירים באנרגיה כמו פחמימות או חומצות שומן בשרשרת הנשימה.

במהלך חמצון ושחרור H- מועברת האנרגיה ל- ADP עם היווצרות ATPs עשירים באנרגיה. ATP הוא מאגר האנרגיה החשוב ביותר, אשר על ידי שחרור האנרגיה שלו עם הרגרסיה של ADP מגרה תגובות צריכת אנרגיה (הצטברות חומרים של הגוף עצמו) או עבודה מכנית (עבודת שרירים, תנועה של איברים פנימיים) או ייצור החום של הגוף. הודות לפוטנציאל הרדוקס שלו, ניקוטינאמיד אדנין דינוקלוטיד מבטיח ריבוי של תגובות redox המאפשרות ייצור אנרגיה מסודר בשרשרת הנשימה. האנרגיה נשמרת שוב ושוב באופן זמני ומחולקת באופן ממוקד כשנדרש.

חינוך, אירועים ונכסים

NAD + מיוצרת ביוסינתזה מחומצה ניקוטינית או מחומצה ניקוטין אמיד (ניאצין, ויטמין B3) וכן מחומצה אמינית טריפטופן. שני החומרים חייבים להיספג בגוף מכיוון שהם לא נוצרים בחילוף החומרים. טריפטופן הוא חומצת אמינו חיונית וניאצין הוא ויטמין, במידה וחומרים פעילים אלה חסרים בתזונה, מופיעים תסמיני מחסור. הדרישה היומית לוויטמין B3 תלויה בהוצאות האנרגיה של הגוף.

ככל שהגוף זקוק לאנרגיה רבה יותר, כך יש לספק יותר ניאצין. עופות, דגים, מוצרי חלב, פטריות וביצים במיוחד מכילים הרבה ניאצין. ויטמין B3 נמצא גם בקפה, בוטנים וקטניות. עם זאת, לעתים נדירות מופיעים תסמיני מחסור מכיוון שחומצת האמינו טריפטופן יכולה להיווצר גם NAD. טריפטופן נמצא גם בכמויות מספיקות במזונות האמורים. ניתן לסנתז ניקוטין D-ribonucleotide משני חומרי ההתחלה, המהווה נקודת המוצא לסינתזה של NAD +.

מחלות והפרעות

מכיוון שהניקוטינמיד אדנין דינוקלוטייד ממלא תפקיד מרכזי בחילוף החומרים האנרגטי, מחסורו מוביל להפרעות בריאותיות חמורות. בנוסף לתפקידה כמאגר אנרגיה ביניים, הוא משתתף כקואנזים 1 בלמעלה ממאה תגובות אנזימטיות שונות.

בנוסף להשפעתו על ייצור האנרגיה, הוא גם ממריץ את הסינתזה של המועברים העצביים דופמין, אדרנלין או סרוטונין. יש לו השפעה מעוררת במצבי לחץ, עצבנות ועייפות. זה גם מחזק את מערכת החיסון, תפקודי הכבד, מערכת העצבים וגם פועל כנוגד חמצון. זה משפר את תפקודי המוח באמצעות היווצרות של מעבירים עצביים. כישורי הזיכרון, הריכוז וחשיבה משתפרים. חוויות חיוביות נעשו גם עם מחלת פרקינסון.

מחקרים הראו כי לאחר מתן NADH חל שיפור בתסמינים. מחסור ב- NAD הוא נדיר כיום, אך הוא יכול להופיע בתזונה חד צדדית במיוחד.לדוגמא, בראשית המאה העשרים הופיעה מחלה מסתורית המכונה פלגרה, בעיקר במקסיקו. עם השינוי בתזונה לתירס, חלק גדול מהאוכלוסייה המקסיקנית סבל מקושי בריכוז ושינה, מאובדן תיאבון, עצבנות, שינויים בעור עם דרמטיטיס, שלשול, דיכאון ודלקת ברירית הפה והמעיים. הסיבה הייתה היצע התירס הארצי.

גם ניאצין וגם טריפטופן נמצאים רק בכמויות קטנות בתירס. זה שיבש את היווצרות NAD +. לאחר שגילתה את הסיבה, התזונה שונתה שוב. לעיתים, מנת יתר של ויטמין B3 מובילה להשפעה של התרחשות הדם, המכונה גם סומק. יתכן שתחווה ירידה בלחץ הדם וסחרחורת. תסמינים אלה הם ביטוי לייצור אנרגיה מוגבר על ידי NAD +. עם זאת, לא נצפו השפעות רעילות אפילו במינונים גבוהים מאוד.