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NAD + und NADH: Wie kann man sich voneinander unterscheiden?

NAD + und NADH sind die beiden Formen von Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid. Obwohl sie chemische Ähnlichkeiten aufweisen, sind sie nicht gleich, und es gibt einen Weg, sie zu unterscheiden. Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid (NAD +) ist ein Coenzym, das in allen lebenden Zellen enthalten ist. Meist wird es in der Umgangssprache ohne Berücksichtigung des Pluszeichens als NAD bezeichnet. Es kann jedoch zu Missverständnissen führen, da sich NAD auf alle Formen von NAD einschließlich NAD + und NADH bezieht.

NAD + und NADH H+ als verschiedene Seiten einer Medaille

NAD + und NADH sind die beiden Formen von NAD, die als „Redoxpaar“ (eine reduzierte („rote“) und oxidierte („ox“) Form eines Moleküls oder Atoms) betrachtet werden. Die Redoxreaktion (Oxidations-Reduktions-Reaktion) basiert auf der Übertragung von Elektronen. Sie wird als oxidiert bezeichnet, wenn sie Elektronen verliert, und als reduziert, wenn sie Elektronen gewinnt. Der Ausdruck „oxidiert“ ist während einiger Forschungen am Ende des achtzehnten Jahrhunderts entstanden und wurde danach verwendet. Redoxreaktionen umfassen nicht nur die Formen von NAD, sie sind tatsächlich sehr vielfältig.

NAD und NADH Strukturformel

Sobald NAD + in NADH umgewandelt wird, erhält es sowohl ein positiv geladenes Wasserstoffmolekül (H +) als auch zwei Elektronen. Da die Elektronen negative Ladungen haben, während sie sich mit positiv geladenem NAD + und H + verbinden, neutralisieren sie das Molekül NADH. Es gibt also kein “ + “ neben NADH. In der Tat beschreibt die Ladung eines Moleküls einige Eigenschaften des Moleküls. Aus diesem Grund haben NAD + und NADH unterschiedliche Funktionen.

NAD und NADH Wirkung

NAD + und NADH sind sehr ähnlich, sie weisen nur einige leichte Unterschiede auf. Dennoch sind ihre Zahlen nicht gleich. In den letzten Jahren haben Wissenschaftler einige Untersuchungen angestellt, um das ideale Verhältnis von NAD + und NADH herauszufinden und, falls es gestört werden sollte, wie das Ergebnis aussehen wird.

Die primären biologischen Prozesse erfordern NAD +, und da die Werte von NAD + mit zunehmendem Alter abnehmen, ist seine Menge im Körper begrenzt. Außerdem ist NAD + für die Funktion der Sirtuine unerlässlich, einer Proteinkette, die in wichtige zelluläre Prozesse wie die Produktion von Zellenergie und die Unterstützung eines gesunden Stoffwechsels eingebunden ist. NAD + funktioniert nur dann wie erforderlich, wenn die Sirtuine keinen Zugang dazu haben.

Dennoch gibt es einige Wissenschaftler, die der Frage des Verhältnisses von NAD + und NADH mehr Bedeutung beimessen als der Verfügbarkeit von NAD +, da auf der Grundlage des Verhältnisses der Wirkungsgrad der Zelle bei der Produktion von ATP klar sein wird. ATP (Adenosintriphosphat) ist der Energieträger in der Zelle.

Welche Rolle spielen NAD + und NADH bei der Produktion von Zellenergie?

Während des Prozesses der Zellatmung haben die Transformationen zwischen NAD + und NADH ihre wichtige Rolle bei der Produktion von ATP. Es gibt drei Stufen, die die verzehrte Nahrung durchläuft, um Energie zu erzeugen: die Glykolyse, den Krebszyklus und die Elektronentransportkette.

Moleküle von NAD + und NADH werden in den ersten beiden Phasen, der Glykolyse und dem Krebszyklus, gebildet. Währenddessen werden die Moleküle von NADH in der dritten Phase danach in NAD + geteilt, wodurch H + und einige wenige Elektronen entstehen. Das H + ist für die Erzeugung von viel Energie wie ATP unerlässlich, denn H + ist wie eine treibende Kraft für die „Pumpe“ auf der inneren Membran der Mitochondrien. Sobald das gesamte H + durch die Membran gepumpt ist, verbindet es sich mit den Elektronen und einem Sauerstoffmolekül, wodurch Wasser entsteht. ATP entsteht in allen drei Phasen, wobei die meiste Energie in der Phase der Elektronentransportkette gebildet wird.

Neben der Bildung von ATP werden NAD + und NADH von der Zelle auch für einige andere Reaktionen verwendet. Zum Beispiel wird NAD + in Leberzellen von den Enzymen ALDH (Aldehyd-Dehydrogenase) und ADH (Alkohol-Dehydrogenase) als Oxidationsmittel verwendet, um Ethanol in Acetat zu spalten, das weniger giftig ist. Für jede dieser Reaktionen nimmt NAD + ein H + und zwei Elektronen aus dem Ethanol, um NADH zu erzeugen.

Das Verhältnis zwischen NAD + und NADH

Je nach Bedarf des Körpers variiert das Verhältnis NAD + / NADH, was sich unterschiedlich auf biologische Prozesse und die Zellgesundheit auswirkt. Bei einem zu hohen Alkoholkonsum zum Beispiel wird das Verhältnis zwischen NAD + und NADH im Zytoplasma wahrscheinlich abnehmen. Der Grund dafür ist, dass zu viel NAD + in NADH umgewandelt wird, um den Alkohol zu oxidieren.

Enzyme, die NAD + konsumieren, wie Sirtuine, benötigen ebenfalls NAD + für ein einwandfreies Funktionieren. Da es sich nicht um Redoxreaktionen handelt, findet keine Umwandlung von NAD + in NADH statt, wie bei Zellatmungsreaktionen oder Alkoholdehydrogenase. Außerdem wird bei diesen enzymatischen Reaktionen aus NAD + als Nebenprodukt Nicotinamid gebildet. Nicotinamid ist eine Form von Vitamin B3, und entlang der Bergungspfade wird es recycelt, um NAD + zu reproduzieren. Falls weniger NAD + vorhanden ist und das Verhältnis von NAD + und NADH verringert wird, können die Enzyme unangemessen funktionieren.

Tatsächlich ist das Verhältnis von NAD + und NADH ziemlich schwierig zu definieren, da es in den verschiedenen Teilen der Zelle erheblich variiert. Im Jahr 1967 führte Krebs einige Experimente an Ratten durch, um die Veränderungen zwischen Zytoplasma und Mitochondrien zu sehen. Die Schlussfolgerung war, dass das Mitochondrienverhältnis Stressfaktoren, die von außen kommen, wie Hunger, zurückhielt und das Zytoplasmaverhältnis stark reduziert war. (Allerdings gibt es bisher keinen Beweis dafür, dass die Studien an Hetztierbissen den Menschen verallgemeinern). Selbst wenn das zytoplasmatische NAD+-Verhältnis im Zytoplasma stark reduziert ist, bleibt das mitochondriale NAD+-Verhältnis für etwa drei Tage stabil. Der vermutliche Grund dafür ist, dass NAD + nicht in der Lage ist, die Mitochondrienmembran zu passieren, so dass es definitiv keine Möglichkeit für die Mitochondrien gibt, von den Veränderungen des zytoplasmatischen NAD + / NADH-Verhältnisses betroffen zu sein. Der einzige Fall, in dem das mitochondriale NAD + / NADH-Verhältnis verschwindet, ist, wenn ein echter Bedarf der Zelle besteht und das „Tor“ zu den Mitochondrien beschädigt ist.

NAD und NADH Dosierung

Obwohl die Regulation des Verhältnisses durch die Mitochondrien sachdienlich ist, sind die Wissenschaftler zu dem Schluss gekommen, dass durch diese Entdeckung mehr Interesse für das Verhältnis geweckt wird. Im Jahr 2012 gab es ein Dokument über die dynamische Regulation von NAD + in den Mitochondrien, aus dem die Wissenschaftler zu dem Schluss kamen, dass es in Anbetracht des verfügbaren Wissens keine Antworten auf viele Fragen gibt.

Dennoch wird bei einem höheren NAD + / NADH-Verhältnis mehr Energie produziert. Außerdem ging aus den neuesten Untersuchungen hervor, dass NAD + mit zunehmendem Alter abnimmt und NADH zunimmt. Dies führt zu einer Verringerung des Verhältnisses zwischen NAD + und NADH. Folglich verwerten die Zellen NAD + unterschiedlich, weil das Verhältnis nicht ausgeglichen ist. Es gibt einige Möglichkeiten, NAD + ansteigen zu lassen, z.B. die Zugabe von NAD + Vorläufern, wie Nikotinamidribosid (NR). Diese Techniken haben große Neugierde geweckt, da sie als sehr wichtig angesehen werden. Es wurde gezeigt, dass NAD + durch die Supplementation beim Menschen erhöht wird. Zweifellos sind sowohl NAD + als auch NADH sehr wichtig für die ATP-Produktion und einige andere biologische Prozesse, so dass keiner von ihnen einen geringeren Wert hat als der andere.

Kann man NAD und NADH kaufen?

Ja es gibt verschiedene Stellen, beispielsweise Online Apotheken und Shops in denen diese Produkte erhältlich sind.