Ponad dwa wieki temu hiszpański lekarz Gasper Casal opisał chorobę ubogich rolników, których dieta była uboga w mięso i zależała głównie od kukurydzy. Choroba ta charakteryzowała się zapaleniem skóry, biegunką, otępieniem i śmiercią oraz została później nazwana pelagrą. Pelagra była niebezpieczeństwem wśród niedożywionych populacji w południowej Europie przez ponad dwieście lat i stała się epidemią w południowych stanach USA na początku XX wieku. W 1914 roku Joseph Goldberger powiązał pelagrę z niedoborem składników odżywczych związanym z dietą opartą na kukurydzy. Później w latach dwudziestych XX wieku zasugerował, że niedobór określonego aminokwasu spowodował pelagrę i zidentyfikował substancję rozpuszczalną w wodzie jako „czynnik zapobiegający pelagrze”. Zalecił również stosowanie suszonych drożdży jako taniego źródła pożywienia w celu zapobiegania chorobie. W 1937 roku Conrad Elvehjem odkrył, że kwas nikotynowy i nikotynamid, alternatywnie, leczą „czarny język”, chorobę powiązaną z pelagrą u psów. Kwas nikotynowy i nikotynamid są obecnie wspólnie uznawane za witaminę B3. Współcześnie jest jasne, że przyczyną pelagry jest chroniczny brak witaminy B3 w diecie i aminokwasu tryptofanu, prekursorów dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego (NAD+).
NAD+ pełni wiele kluczowych funkcji w szlakach sygnalizacji komórkowej, w tym reakcjach rybozylacji ADP i aktywności sirtuin. Co ciekawe, homeostaza NAD+ jest ważna nie tylko w zapobieganiu pelagrze, ale jest również związana z wydłużeniem życia, zwiększoną odpornością na choroby zakaźne i zapalne oraz prawdopodobnie jest bardzo ważna w przeciwdziałaniu wielu innym procesom chorobowym takim jak choroby układu krążenia, zespół metaboliczny, choroby neurodegeneracyjne, a nawet rak. NAD+ jest ważnym koenzymem dla enzymów przenoszących wodorek, niezbędnych do wielu procesów metabolicznych, w tym glikolizy. Enzymy wykorzystujące NAD+ w transferze wodorków są znane jako dehydrogenazy lub oksydoreduktazy, które katalizują redukcję NAD+ do NADH. Mitochondrialny NADH jest następnie wykorzystywany przez łańcuch transportu elektronów i uczestniczy w nim jako substrat w mitochondrialnym wytwarzaniu ATP poprzez fosforylację oksydacyjną.
Ciężki niedobór niacyny występuje u ludzi jako choroba pelagra, która charakteryzuje się zapaleniem skóry, demencją, biegunką oraz śmiercią. Zapalenie skóry jest wyjątkowe, ponieważ jest wynikiem ekspozycji na słońce, co sugeruje defekt naprawy DNA. Obecnie uważa się, że defekt ten jest spowodowany upośledzoną syntezą ADP-rybozy w odpowiedzi na uszkodzenie DNA wywołane promieniowaniem UV. Demencja jest również wyjątkowa, ponieważ objawia się jak schizofrenia z halucynacjami i urojeniami i reaguje w ciągu kilku godzin po terapii niacyną. Uważa się, że objawy te są spowodowane upośledzonym tworzeniem cADP-rybozy i ADP kwasu nikotynowego, co prowadzi do zmienionej neuronalnej sygnalizacji wapniowej. Pelagra została w większości wyeliminowana w krajach rozwiniętych przez wzbogacanie mąki niacyną, ale utrzymują się subkliniczne niedobory niacyny, a ich związek z podatnością na choroby jest niedostatecznie zbadany. Korzyści z suplementacji niacyną zaobserwowano w eksperymentalnych badaniach dotyczących raka, chorób układu krążenia, zdrowia skóry, zdrowia psychicznego i oksydacyjnego uszkodzenia płuc.
Aktualne badania koncentrują się również na podstawowej roli niacyny w procesach związanych ze starzeniem się. Uzasadnienie tych badań opiera się na ścisłym związku między spożyciem niacyny w diecie a wynikającymi z tego stężeniami NAD+. Obserwacja, że stężenia NAD+ spadają wraz z wiekiem, doprowadziła do przekonania, że niższe stężenia NAD+ przyczyniają się do patologii związanych ze starzeniem się człowieka lub powodują je poprzez upośledzenie funkcji jądrowych i mitochondrialnych zależnych od NAD+. Niedawno eksperymenty biologiczne na komórkach wykazały, że zmniejszone wewnątrzkomórkowe stężenia NAD wywoływały starzenie na poziomie komórkowym. Mediatorami takich patologii związanych ze starzeniem są enzymy zależne od NAD+, np. polimeraza poli (ADP-rybozy) – (PARP) i białka sirtuiny. Aktywność PARP jest wymagana do naprawy uszkodzeń DNA i zwykle zapewnia ciągłą ochronę genomu. Zmniejszona aktywność PARP, która może wystąpić przy niewystarczających stężeniach NAD+, powoduje wzrost reaktywnych form tlenu i zapadalność na raka. Natomiast wady aktywności sirtuiny u zwierząt laboratoryjnych były związane z przedwczesnym starzeniem się i związanymi z wiekiem zaburzeniami neurologicznymi, takimi jak choroba Parkinsona, choroba Huntingtona i Alzheimera. Wyniki te wskazują, że terapeutyczny wzrost stężenia NAD+ może zapobiegać pogorszeniu stanu zdrowia związanego z wiekiem, a suplementacja diety w niacynę jako główny prekursor odżywczy NAD+ może spowolnić proces starzenia.
Autorka: Małgorzata Jasek
Źródła:
1.Vitamin B3 metabolome. Mikhail V. Makarov, Samuel A.J. Trammell, Marie E. Migaud. Biochem Soc Trans. 2019 Feb 28; 47(1): 131–147