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NADH – Wirkung und mögliche Dosierung

Informationen aus der Naturheilpraxis von René Gräber

René Gräber

Nicotin(säure)amid-Adenin-Dinukleotid, abgekürzt NAD+, ist ein wichtiges Coenzym und Oxidationsmittel in allen lebenden Zellen.

Es besteht aus zwei Nukleotiden, einem Adenin und einem Nicotinamid, die über ihre Phosphatgruppen miteinander verbunden sind. Es ist an zahlreichen Redoxreaktionen der Zelle beteiligt, also Reaktionen, bei denen negativ geladene Elektronen oder positiv geladene Wasserstoffionen, auch Protonen genannt, übertragen werden.

NAD+ und seine reduzierte, also die „beladene“ Form, NADH, treten in diesen Reaktionen als Trägermolekül der geladenen Teilchen auf. Insgesamt nimmt ein Molekühl NAD+ zwei Elektronen und ein Proton auf. Damit wird es zur reduzierten und aktivierten Form NADH.

Als solches aktivierte Trägermolekül nimmt es an Biosynthese-Reaktionen teil, denen ohne NADH nicht genug Energie zur Verfügung stehen würde. NADH befördert die energiereichen Elektronen zu unterschiedlichen Zielen in der Zelle und gibt die Elektronen leicht ab, da es ohne sie wieder die energetisch bevorzugte Form annehmen kann. In der Zelle liegt der Stoff überwiegend in seiner oxidierten Form NAD+ vor.

NADH ist vor allem als Zwischenprodukt an katabolen Reaktionen beteiligt. Bei solchen Reaktionen wird durch Abbau von Nahrungsmolekülen chemische Energie in Form von ATP und NADH erzeugt. Eine gut bekannte Reaktion in den Zellen des Körpers ist der Abbau von Glukose aus der Nahrung.

Sie veranschaulicht die Bedeutung von NADH im Körper beispielhaft. Dabei wird Glukose in Pyruvat gespalten und es entsteht NADH. Durch den weiteren Abbau von Pyruvat, aber auch von Fettsäuren aus Nahrungsfetten, entstehen Zwischenprodukte, die in den Kraftwerken der Zelle, den Mitochondrien, weiter verwertet werden. Hier findet der sogenannte Zitronensäurezyklus statt, bei dem wieder große Mengen NADH entstehen.

In den Mitochondrien gibt NADH seine energiereichen Elektronen in die Elektronentransportkette der Mitochondrien-Membran. Unter Verbrauch von Sauerstoff entsteht so die Energiespeicherform der Zelle, ATP, ein weiteres, aktiviertes Trägermolekül. Die Reduktionskraft des bei der Verdauung von Glukose entstandenen NADH treibt die ATP-Produktion an.

Da bei der Zucker-Verdauung NAD+ Elektronen der Glukose aufnimmt, kommt es zur Oxidation, obwohl kein Sauerstoff beteiligt ist. Es entsteht NADH. In den Mitochondrien werden die Elektronen und ein Proton wieder abgegeben und unter Sauerstoffverbrauch entstehen Wasser und NAD+.

Unter anaeroben Bedingungen steht kein Sauerstoff für diese Reaktionen bereit. In Muskelzellen kann es durch erhöhte Anstrengung zu dieser Situation kommen. Dennoch muss Energie in der Zelle bereit gestellt werden und die Muskelzellen schalten auf anaeroben Stoffwechsel um. In diesem Fall bleiben Pyruvat und NADH im Cytosol der Zelle statt in die Mitochondrien transportiert zu werden.

Pyruvat wird dann zu Lactat, einer Form der Milchsäure, fermentiert, wobei NAD+ entsteht. Diese Reaktion wird auch als Milchsäure-Gärung bezeichnet. Pyruvat wird dabei nur deshalb zu Lactat fermentiert, da der Körper Lactat ausscheiden kann und damit NAD+ für den Glukoseverdau regeneriert wird. ATP entsteht unter anaeroben Bedingungen nur während der Aufspaltung von Glukose in Pyruvat. Daher entsteht bei Sauerstoffmangel weniger Energie in Form von ATP.

Der Abbau von Glukose ist ein Paradebeispiel für Energiespeicherung und die Kopplung von Reaktionen in der Zelle. Bei der Oxidation organischer Substanzen wird NAD+ reduziert und Reduktionskraft in Form von NADH gespeichert. Diese Energie steht damit anderen Reaktionen zur Verfügung. Die Beteiligung am energieerzeugendem Abbau von Zucker und Fett im Körper ist eine der wichtigsten Funktionen von NAD+/NADH im menschlichen Körper.(1) 

NADH ist dabei maßgeblich an enzymatisch gesteuerten Reaktionen beteiligt, meist ohne selbst verbraucht zu werden. Da es selbst kein Enzym ist und nicht fest mit einem Enzym verbunden funktioniert, erfüllt es die Funktion eines Coenzyms. Allein sind Coenzyme nicht katalytisch aktiv. Die Funktion von NADH ist die Übertragung von Teilchen in bestimmten Reaktionen, die sonst nicht stattfinden könnten. Reduziert wird dabei am NADH das Nicotinsäureamid. Dieser Bestandteil von NADH kann vom Körper nicht synthetisiert werden und muss mit der Nahrung aufgenommen werden. Damit zählt das Nicotinsäureamid zu den Vitaminen.(2) 

Es wird auch als Vitamin B3 oder Niacin bezeichnet.
NADH ist außerdem an vielen Signaltransduktionsprozessen beteiligt, wie erst vor wenigen Jahren entdeckt wurde (3), sowie an Regulationsmechanismen, Protein- oder DNA-Modifikation (4) und Abwehrreaktionen der Zelle.

Bei der Signaltransduktion kommt es zur Spaltung oder Modifikation von NAD+, das Vorstufe wichtiger Botenstoffe ist. Freiwerdendes Nicotinamid wird recycelt. Für die Neubildung von NADH sind damit zwei Synthesewege bekannt. In einem Syntheseweg wird Nicotinamid von der Zelle zur NAD-Bildung wiederverwertet. Daneben ist beim Menschen die Aminosäure Tryptophan wichtiges Ausgangssubstrat für NAD(H).(5) 

Durch Phosphorylierung von NADH entsteht ein weiteres wichtiges Molekül in tierischen Zellen, das NADPH. Die Anbindung von Phosphat wird durch NAD-Kinasen bewerkstelligt, Enzyme, die sich als bedeutsame Faktoren im Überleben der Zelle erwiesen haben.
Experimente, den Level an NAD durch eine erhöhte Produktion der Enzyme, die an der NAD-Biosynthese beteiligt sind, zu erhöhen, sind fehlgeschlagen. Bei Hefezellen verlängerte sich aber durch den erhöhten Enzym-Level die Lebenserwartung um 60 Prozent.(6)

Der tägliche Bedarf an Nicotinamid (Niacin, Vitamin B3) für einen gesunden NAD+/NADH-Level wird auf etwa 5 Milligramm bei Kindern bis zu 20 Milligramm bei Erwachsenen geschätzt. In Industrienationen treten Mangelerscheinungen in der Regel nicht auf. Eine schlechte Ernährung, Alkoholsucht, Aids oder andere Krankheiten können jedoch einen Mangel hervorrufen, der zu Pellagra führen kann, zu deren Symptomen Dermatitis, Demenz und Durchfall gehören.(7) 

Zudem erhöht sich der oxidative Stress der Zellen sowie das Risiko, an Krebs zu erkranken, wie im Tiermodell und durch statistische Analysen von Patientendaten gezeigt wurde.(8)

Das Verhältnis von NAD+ zu NADH und NADP+ zu NADPH bezeichnet den Reduktionszustand, redox state, der Zelle, der bereits in den 1960er Jahren beschrieben wurde.(9) 

Dieser Quotient beeinflusst direkt den Metabolismus, die Signaltransduktion sowie die DNA-Transkription und andere wichtige Prozesse. Eine Verschiebung dieses Gleichgewichts wird auch als oxidativer Stress bezeichnet. Die Widerstandskraft der Zelle gegen freie Radikale wird vermindert.

Oxidativer Stress ist gesundheitsschädlich, lässt den Körper altern und ist an Entzündungsreaktionen und Krankheiten bis hin zu Alzheimer beteiligt.(10; 11) Neben dem Verhältnis von NAD+/NADH ist zudem der Gesamtlevel an NAD+ kritisch für die Lebenserwartung und einige Krankheiten.(12) 

Neuere Forschungsergebnisse weisen auf eine protektive Wirkung von NAD+ bei neurodegenerativen Erkrankungen und Infektionen hin, die möglicherweise therapeutisch genutzt werden kann.(13) 

NAD+ wird derzeit jedoch noch nicht als Arznei eingesetzt und der Einsatz von NADH in einer 1998 veröffentlichten klinischen Studie an Patienten mit der Parkinson’schen Krankheit war wirkungslos.(14)

Die umfassende biologische Bedeutung von NAD(H) macht den Stoff und seinen Metabolismus dennoch zu einem interessanten und intensiv erforschtem Angriffpunkt für pharmazeutische Wirkstoffe. So wird ein Enzym des Recycling-Syntheseweges derzeit in klinischen Studien für den Einsatz gegen Krebs erforscht, während sich ein Zwischenprodukt dieses Syntheseweges im Tiermodell effektiv gegen Multiple Sklerose gezeigt hat.(15) 

Ebenso wirkte einer Studie aus dem Jahr 2006 zufolge die Gabe von Nicotinamid im Mausmodell lindernd auf Symptome der Multiplen Sklerose.(16) Auch Stoffe, die den NAD-Metabolismus gezielt hemmen, haben eine Anti-Krebs-Wirkung, erhöhen die Effektivität von Chemotherapeutika und lösen den Zelltod von Krebszellen aus. Sie befinden sich derzeit in der frühen klinischen Phase ihrer Erforschung.(17)

NADH ist auch für Mikroorganismen lebenswichtig. Daher ist es Angriffspunkt für die Entwicklung neuer Antibiotika. Da es für den Menschen ebenso lebensnotwendig ist, müssen dazu jedoch die genauen Unterschiede im NADH-Metabolismus von Mensch und Mikrobe erkannt werden. Dazu sind bereits einige vielversprechende Studien veröffentlicht worden. So kann bei grampositiven Bakterien ein Enzym der NADH-Synthese ausgeschaltet werden, auf das der Mensch verzichten kann. Die Bakterien sterben daraufhin ab.(18) 

Auch der therapeutische Wirkstoff Isoniazid, der den grampositiven Erreger der Tuberkulose, Mycobacterium tuberculosis, bekämpft, wirkt über den NAD(H)-Metabolismus.(19)

Zudem wird über NADH-bezogene Anti Aging-Wirkstoffe (20), Antidiabetika (21) und mehr geforscht. Wirkstoffe, die verhindern, dass NAD(H) als Elektronenträger bestimmte Enzyme mit Energie versorgt, haben antivirale und Antitumor-Eigenschaften gezeigt.(22) 

Solche Stoffe können es an Effektivität mit etablierten Wirkstoffen gegen Hepatitis C und Immunsuppressiva aufnehmen.(23) Die Forschung über das 1906 entdeckte NADH wird daher weiterhin intensiv betrieben und unser Wissen über das Coenzym in Zukunft bereichern sowie neue Wirkstoffe hervorbringen.

Nach: Alberts et al. Lehrbuch der Molekularen Zellbiologie. Wiley-VCH; 2. korrigierte Auflage. 2001

  1. Nach: Mortimer, Charles. Chemie. 6. Auflage. Georg Thieme Verlag Stuttgart -  New York. 1996
  2. Berger et al. The new life of a centenarian: signalling functions of NAD(P). Trends Biochem Sci. 2004 Mar;29(3):111-8. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15003268
  3. Takamura-Enya et al. Mono(ADP-ribosyl)ation of 2'-deoxyguanosine residue in DNA by an apoptosis-inducing protein, pierisin-1, from cabbage butterfly. Proceedings of the National Academy of Sciences of the U S A. 2001 Oct 23;98(22):12414-9. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11592983
  4. Magni et al. Enzymology of NAD+ homeostasis in man. Cellular and Molecular Life Sciences. 2004 Jan;61(1):19-34. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14704851
  5. Anderson et al. Manipulation of a nuclear NAD+ salvage pathway delays aging without altering steady-state NAD+ levels. The Journal of Biological Chemistry. 2002 May 24;277(21):18881-90. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11884393
  6. Graham. Starvation in the modern world. The New England Journal of Medicine. 1993. 328: 1058–1061. http://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJM199304083281429
  7. Kirkland. Niacin and carcinogenesis. Nutrition and Cancer 2003. 46: 110–118. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14690785
  8. Williamson et al. The redox state of free nicotinamide-adenine dinucleotide in the cytoplasm and mitochondria of rat liver. The Biochemical Journal. 1967 May;103(2):514-27. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/4291787
  9. Finkel & Holbrook. Oxidants, oxidative stress and the biology of ageing. Nature. 2000 Nov 9;408(6809):239-47. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11089981
  10. Zhu et al. Oxidative imbalance in Alzheimer's disease. Molecular Neurobiology. 2005;31(1-3):205-17. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15953822
  11. Lin & Guarente. Nicotinamide adenine dinucleotide, a metabolic regulator of transcription, longevity and disease. Current Opinion in Cell Biology. 2003 Apr;15(2):241-6. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12648681
  12. Belenky et al. NAD+ metabolism in health and disease. Trends in Biochemical Sciences. 2007 Jan;32(1):12-9. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17161604
  13. Swerdlow. Is NADH effective in the treatment of Parkinson's disease? Drugs & Aging. 1998 Oct;13(4):263-8. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9805207
  14. Khan et al. Nicotinamide adenine dinucleotide metabolism as an attractive target for drug discovery. Expert Opinions on Therapeutic Targets. 2007 May;11(5):695-705. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17465726
  15. Kaneko et al. Protecting axonal degeneration by increasing nicotinamide adenine dinucleotide levels in experimental autoimmune encephalomyelitis models. The Journal of Neuroscience. 2006 Sep 20;26(38):9794-804. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16988050
  16. Pogrebniak et al. Chemopotentiating effects of a novel NAD biosynthesis inhibitor, FK866, in combination with antineoplastic agents. European Journal of Medical Research. 2006. 11: 313–321. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17052966
  17. Velu et al. Tethered dimers as NAD synthetase inhibitors with antibacterial activity. Journal of Medicinal Chemistry. 2003. 46: 3371–3381. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12852767
  18. Timmins & Deretic. Mechanisms of action of isoniazid. Molecular Microbiology. 2006. 62 (5): 1220–7. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17074073
  19. Valenzano et al. Resveratrol prolongs lifespan and retards the onset of age-related markers in a short-lived vertebrate. Current Biology. 2006. 16 (3): 296–300. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16461283
  20. Sauve. NAD+ and vitamin B3: from metabolism to therapies. The Journal of pharmacology and experimental therapeutics. 2008. 324 (3): 883–93. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18165311
  21. Franchetti & Grifantini. Nucleoside and non-nucleoside IMP dehydrogenase inhibitors as antitumor and antiviral agents. Current Medicinal Chemistry. 1999 Jul;6(7):599-614. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10390603
  22. Pankiewicz et al. Cofactor mimics as selective inhibitors of NAD-dependent inosine monophosphate dehydrogenase (IMPDH)--the major therapeutic target. Curr Med Chem. 2004 Apr;11(7):887-900. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15083807