NAD+ ist ein Coenzym, das in jeder lebenden Zelle vorkommt und eine Schlüsselrolle im Energiestoffwechsel spielt. Wer sich fragt, was NAD+ genau ist und worauf die NAD+ Wirkung beruht, stößt auf ein Molekül, das Elektronen transportiert und gleichzeitig als Substrat für Enzyme dient, die an DNA-Reparatur und Genregulation beteiligt sind. Da der NAD+-Spiegel in Geweben mit dem Alter zu sinken scheint, steht die Substanz im Mittelpunkt der Forschung zur Zellalterung. Dieser Artikel beschreibt die Struktur, den Wirkmechanismus, die Forschungsgebiete und die Handhabung im Labor.
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Die wissenschaftliche Definition von NAD+
NAD+ steht für Nicotinamidadenindinukleotid in der oxidierten Form. Das Molekül besteht aus zwei Nukleotiden, die über ihre Phosphatgruppen miteinander verbunden sind. Das eine enthält Nicotinamid als Base, das andere Adenin. Die CAS-Nummer der oxidierten Form lautet 53-84-9.
In der Zelle wechselt NAD+ ständig zwischen der oxidierten Form NAD+ und der reduzierten Form NADH. Außerdem kann das Enzym NAD-Kinase NAD+ in NADP+ umwandeln. NADP+ spielt zusammen mit seiner reduzierten Form NADPH eine eigene Rolle in der Biosynthese und in der antioxidativen Abwehr.
Zellen bilden NAD+ aus der Aminosäure Tryptophan, aus Nicotinsäure über den Preiss-Handler-Weg und über den sogenannten Salvage-Weg aus Nicotinamid. Bekannte Vorstufen in der Forschung sind Nicotinamid-Ribosid (NR) und Nicotinamid-Mononukleotid (NMN). Reines NAD+ für die Forschung ist als gefriergetrocknetes Pulver erhältlich.
NAD+ Wirkung in der Zelle
Die bekannteste Funktion von NAD+ ist die als Elektronenträger. Während der Glykolyse und des Citratzyklus nimmt NAD+ Elektronen auf und wird zu NADH. NADH gibt diese Elektronen an Komplex I der Elektronentransportkette in den Mitochondrien ab. Diese Kette treibt letztlich die Produktion von ATP an.
Darüber hinaus dient NAD+ als Substrat für Enzyme, die das Molekül verbrauchen, statt es nur zu oxidieren und zu reduzieren. Sirtuine nutzen NAD+, um Acetylgruppen von Proteinen zu entfernen, und beeinflussen so unter anderem die Genexpression und die mitochondriale Funktion. PARP-Enzyme nutzen NAD+ bei der Erkennung und Reparatur von DNA-Schäden.
Eine dritte Gruppe von Verbrauchern bilden CD38 und verwandte Enzyme, die NAD+ bei Signalprozessen abbauen, unter anderem im Immunsystem. Da all diese Prozesse auf dasselbe Molekül zurückgreifen, ist die Verfügbarkeit von NAD+ in der Forschung eine wichtige Größe im Gleichgewicht zwischen Energiestoffwechsel, Reparatur und Signalgebung.
Forschungsgebiete und Studien zu NAD+
NAD+ wird in der Forschung eingesetzt, um die mitochondriale Funktion, die ATP-Produktion und DNA-Reparaturwege zu untersuchen. In Zellmodellen und Gewebepräparaten dient es als Referenzsubstanz und als Ausgangspunkt für Messungen des NAD+/NADH-Verhältnisses.
Ein großes Forschungsfeld befasst sich mit dem Altern. In Tiermodellen und in menschlichen Gewebeproben wurde beobachtet, dass NAD+-Spiegel mit dem Alter sinken. Präklinische Studien untersuchen, ob die Wiederherstellung dieser Spiegel metabolische und mitochondriale Parameter beeinflusst. Übersichtsarbeiten betonen, dass bei der Übertragung auf den Menschen noch viele Fragen offen sind.
Klinische Studien am Menschen haben sich bisher vor allem auf Vorstufen wie NR und NMN konzentriert. Dabei wurde unter anderem untersucht, ob diese den NAD+-Spiegel im Blut erhöhen. Zu Effekten auf klinische Endpunkte ist die Evidenz noch begrenzt. Auch metabolischer Stress, Neurodegeneration und Entzündungsprozesse sind Themen, bei denen der NAD+-Stoffwechsel erforscht wird.
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NAD+ im Vergleich mit MOTS-c
NAD+ und MOTS-c werden beide im Bereich der Stoffwechsel- und Mitochondrienforschung untersucht, sind aber grundlegend verschiedene Substanzen. NAD+ ist ein Coenzym, das in allen Zellen vorhanden ist und direkt an einer Vielzahl von Redoxreaktionen teilnimmt.
MOTS-c ist ein Peptid aus sechzehn Aminosäuren, das von der mitochondrialen DNA kodiert wird. Es gilt als Signalmolekül, das in präklinischen Modellen unter anderem über den AMPK-Signalweg den Energiestoffwechsel beeinflusst. Es wirkt also eher als Botenstoff und weniger als Baustein des Energiehaushalts.
Durch diesen Unterschied ergänzen sich die beiden Substanzen in der Forschung. NAD+ wird genutzt, um die biochemische Kapazität der Zelle zu untersuchen, während MOTS-c Einblicke gibt, wie Mitochondrien mit dem Rest der Zelle kommunizieren.
NAD+ als Forschungssubstanz und als Nahrungsergänzung
Auf dem Verbrauchermarkt werden Produkte verkauft, die als NAD+-Supplement bezeichnet werden. Oft enthalten sie gar kein NAD+, sondern Vorstufen wie NR oder NMN, die die Zelle umwandeln kann. Dieser Unterschied ist relevant, weil NAD+ als großes und geladenes Molekül Zellmembranen nicht ohne Weiteres passiert.
Die Forschungsvariante von BRO Peptides ist reines oxidiertes NAD+ in einem Vial. Sie ist weder ein Nahrungsergänzungsmittel noch ein Arzneimittel und ausschließlich für die Laborforschung bestimmt. Damit eignet sich die Substanz als definierte Referenz in In-vitro-Versuchsaufbauten.
Beim Lesen der Literatur ist es deshalb wichtig zu prüfen, welche Form untersucht wurde. Ergebnisse mit NR, NMN oder Nicotinamid lassen sich nicht ohne Weiteres auf NAD+ selbst übertragen, und umgekehrt. Auch der Verabreichungsweg in Studien, oral oder intravenös, bestimmt mit, welche Schlussfolgerungen über Gewebespiegel möglich sind.
Rekonstitution, Handhabung und Lagerung
NAD+ wird als gefriergetrocknetes Pulver geliefert. Für die Verwendung im Labor wird es unter sterilen Bedingungen gelöst, meist in bakteriostatischem Wasser. Das Lösungsmittel wird an der Innenwand des Vials entlang zugegeben, danach wird das Vial vorsichtig geschwenkt statt geschüttelt. Die Konzentration nach dem Lösen lässt sich mit dem Peptid-Rechner berechnen.
NAD+ ist lichtempfindlich und in Lösung weniger stabil als in trockener Form. Eine rekonstituierte Lösung wird deshalb dunkel und gekühlt aufbewahrt und innerhalb kurzer Zeit verwendet. Das trockene Pulver bleibt an einem kühlen, trockenen und dunklen Ort am stabilsten.
Steriles Arbeiten ist bei jedem Schritt unerlässlich. Saubere Materialien, ein desinfiziertes Septum und eine saubere Arbeitsfläche verringern das Risiko einer Kontamination. Jede Charge wird mit einem Analysezertifikat (CoA) geliefert, sodass Identität und Reinheit nachvollziehbar sind.
Häufige Fragen zu NAD+
Was ist NAD kurz erklärt?
NAD, ausgeschrieben Nicotinamidadenindinukleotid, ist ein Coenzym in allen lebenden Zellen. Die Bezeichnung NAD+ bezieht sich auf die oxidierte Form, NADH auf die reduzierte Form. Zusammen bilden sie ein Redoxpaar, das im Zentrum des Energiestoffwechsels steht.
Worauf beruht die NAD+ Wirkung?
NAD+ wirkt auf zwei Ebenen. Es transportiert als Elektronenträger Elektronen im Energiestoffwechsel und dient als Substrat für Enzyme wie Sirtuine, PARP und CD38, die es bei Signal- und Reparaturprozessen verbrauchen.
Ist dieses NAD+ dasselbe wie ein NAD+-Supplement?
Nein. Es handelt sich um eine reine Forschungssubstanz in einem Vial, die für den Laborgebrauch bestimmt ist. Sie ist kein Nahrungsergänzungsmittel und nicht zum Verzehr bestimmt.
Warum sinkt NAD+ mit dem Alter?
Die genauen Ursachen werden noch erforscht. Als mögliche Erklärungen gelten unter anderem ein erhöhter Verbrauch durch Enzyme wie CD38 und PARP sowie eine verringerte Bildung über den Salvage-Weg. Wie stark jeder Mechanismus ins Gewicht fällt, unterscheidet sich je nach Gewebe und Modell.
Was ist der Unterschied zwischen NAD+ und NADH?
NAD+ ist die oxidierte Form, die Elektronen aufnehmen kann. NADH ist die reduzierte Form, die Elektronen aufgenommen hat und wieder abgeben kann. Das Verhältnis zwischen beiden ist ein häufig verwendetes Maß für den Redoxzustand einer Zelle.
Wo ist NAD+ für die Forschung erhältlich?
NAD+ für die Laborforschung ist bei BRO Peptides erhältlich. Wir versenden aus eigenem Lager in den Niederlanden nach Deutschland und Österreich, und jede Charge wird mit einem Analysezertifikat (CoA) geliefert. Es ist ausschließlich für Forschungszwecke bestimmt und nicht für den menschlichen Verzehr.
Wissenschaftliche Quellen
Diese Informationen dienen ausschließlich Forschungs- und Bildungszwecken und basieren auf wissenschaftlicher Literatur mit Peer-Review. Ausschließlich für Labor- und Forschungszwecke bestimmt. Nicht für den menschlichen oder tierischen Gebrauch. Es werden keine medizinischen Aussagen getroffen.
- Rajman L, Chwalek K, Sinclair DA. Therapeutic potential of NAD-boosting molecules. Cell Metab. 2018;27(3):529-547. doi:10.1016/j.cmet.2018.02.011
- Covarrubias AJ et al. NAD+ metabolism and its roles in cellular processes during ageing. Nat Rev Mol Cell Biol. 2021;22:119-141. doi:10.1038/s41580-020-00313-x
