นิโคตินาไมด์อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ เป็นโคเอนไซม์ที่สำคัญในบริบทของการเผาผลาญพลังงานมาจากไนอาซิน (วิตามินบี 3 กรดนิโคตินิกเอไมด์) หากขาดวิตามินบี 3 จะเกิดอาการเพลลาครา
Nicotinamide adenine dinucleotide คืออะไร?
Nicotinamide adenine dinucleotide เป็นโคเอนไซม์ที่ถ่ายโอนไฮไดรด์ไอออน (H-) เป็นส่วนหนึ่งของการเผาผลาญพลังงาน มีอยู่ในทุกเซลล์และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในไมโทคอนเดรีย Nicotinamide adenine dinucleotide หรือ NAD อยู่ในสมดุล NAD + / NADH เสมอ
NAD + คือออกซิไดซ์และ NADH เป็นรูปแบบที่ลดลง ในปฏิกิริยาออกซิเดชั่น NAD + จะลดลงเป็น NADH โดยการดูดซับโปรตอน (H +) และอิเล็กตรอนสองตัว (2e-) ตามปกตินี่คือการถ่ายโอนของไฮไดรด์ไอออน (H-) NADH มีพลังงานสูงมากและถ่ายโอนพลังงานไปยัง ADP ด้วยการก่อตัวของ ATP ในขณะที่ NAD + ส่วนใหญ่พบใน cytosol แต่ NADH ส่วนใหญ่พบในไมโตคอนเดรีย NAD ประกอบด้วยสองนิวคลีโอไทด์
นิวคลีโอไทด์หนึ่งตัวประกอบด้วยอะดีนีนที่เป็นไนโตรเจนในขณะที่กรดนิโคตินนิโคตินอีกตัวหนึ่งจะจับกับน้ำตาล ไรโบสทำหน้าที่แทนน้ำตาล นิวคลีโอไทด์ทั้งสองเชื่อมต่อกันผ่านกลุ่มฟอสเฟต ไนโตรเจนวงแหวนบนสารตกค้างของกรดนิโคตินเอไมด์มีประจุบวกในรูปออกซิไดซ์ แบบฟอร์มนี้ (NAD +) มีพลังงานต่ำกว่ารูปแบบที่ลดลง (NADH) เนื่องจากวงแหวนอะโรมาติก
ฟังก์ชันเอฟเฟกต์และงาน
Nicotinamide adenine dinucleotide สร้างคู่รีดอกซ์ NAD + / NADH ศักยภาพในการรีดอกซ์ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของส่วนประกอบทั้งสอง เมื่ออัตราส่วนของ NAD + / NADH มีขนาดใหญ่ความสามารถในการออกซิไดซ์จะสูง อัตราส่วนที่น้อยกว่ากำลังลดก็จะยิ่งสูงขึ้น
ทั้งปฏิกิริยาออกซิเดชั่นและปฏิกิริยารีดักชันต้องเกิดขึ้นพร้อมกันในระบบชีวภาพ อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ไม่สามารถรับประกันได้โดยคู่รีดอกซ์คู่เดียว นั่นคือเหตุผลที่ปฏิกิริยาของแต่ละบุคคลกับปัจจัยร่วมของรีดอกซ์ที่แตกต่างกันจึงเกิดขึ้นแยกกัน รูปแบบออกซิไดซ์ส่วนใหญ่พบในไซโตซอลในขณะที่รูปแบบที่ลดลงมีผลเหนือกว่าในไมโทคอนเดรีย การจัดเก็บพลังงานระดับกลางจะเกิดขึ้นครั้งแล้วครั้งเล่าภายในระบบรีดอกซ์นี้ ด้วยไฮไดรด์ไอออน (โปรตอน + 2 อิเล็กตรอน) NAD + ยังดูดซับพลังงานสำหรับการจัดเก็บระดับกลางพร้อมกัน พลังงานมาจากการสลายสารตั้งต้นที่ให้พลังงานเช่นคาร์โบไฮเดรตหรือกรดไขมันในห่วงโซ่ทางเดินหายใจ
ในระหว่างการออกซิเดชั่นและการปลดปล่อย H- พลังงานจะถูกถ่ายโอนไปยัง ADP ด้วยการก่อตัวของ ATP ที่อุดมด้วยพลังงาน ATP เป็นแหล่งเก็บพลังงานที่สำคัญที่สุดซึ่งการปลดปล่อยพลังงานออกมาพร้อมกับการถดถอยของ ADP จะกระตุ้นปฏิกิริยาที่ใช้พลังงาน (การสร้างสารในร่างกายขึ้นเอง) หรือการทำงานของกลไก (การทำงานของกล้ามเนื้อการเคลื่อนไหวของอวัยวะภายใน) หรือการสร้างความร้อนของร่างกาย เนื่องจากศักยภาพในการรีดอกซ์ทำให้นิโคตินาไมด์อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์ช่วยให้มั่นใจได้ว่าเกิดปฏิกิริยารีดอกซ์จำนวนมากซึ่งทำให้สามารถผลิตพลังงานได้อย่างเป็นระเบียบภายในห่วงโซ่ทางเดินหายใจ พลังงานจะถูกเก็บไว้ชั่วคราวซ้ำ ๆ และปล่อยออกมาในลักษณะที่กำหนดเป้าหมายเมื่อจำเป็น
การศึกษาการเกิดขึ้นและคุณสมบัติ
NAD + ถูกสังเคราะห์ทางชีวภาพจากกรดนิโคตินหรือกรดนิโคตินเอไมด์ (ไนอาซินวิตามินบี 3) และจากกรดอะมิโนทริปโตเฟน สารทั้งสองต้องถูกดูดซึมโดยร่างกายเนื่องจากไม่ได้เกิดขึ้นในกระบวนการเผาผลาญ ทริปโตเฟนเป็นกรดอะมิโนที่จำเป็นและไนอาซินเป็นวิตามินหากสารออกฤทธิ์เหล่านี้ขาดหายไปในอาหารอาการขาดจะเกิดขึ้น ความต้องการวิตามินบี 3 ในแต่ละวันขึ้นอยู่กับการใช้พลังงานของร่างกาย
ยิ่งร่างกายต้องการพลังงานมากเท่าไรก็ยิ่งต้องให้ไนอะซินมากขึ้นเท่านั้น สัตว์ปีกปลาผลิตภัณฑ์จากนมเห็ดและไข่โดยเฉพาะมีไนอาซินเป็นจำนวนมาก วิตามินบี 3 ยังพบในกาแฟถั่วลิสงและพืชตระกูลถั่ว อย่างไรก็ตามอาการขาดสารอาหารมักไม่ค่อยเกิดขึ้นเนื่องจากกรดอะมิโนทริปโตเฟนสามารถสร้าง NAD ได้ ทริปโตเฟนยังพบได้ในปริมาณที่เพียงพอในอาหารดังกล่าว Nicotinate D-ribonucleotide สามารถสังเคราะห์ได้จากวัสดุเริ่มต้นทั้งสองซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการสังเคราะห์ NAD +
โรคและความผิดปกติ
เนื่องจากนิโคตินาไมด์อะดีนีนไดนิวคลีโอไทด์มีบทบาทสำคัญในการเผาผลาญพลังงานการขาดสารนี้จึงนำไปสู่ความผิดปกติของสุขภาพที่ร้ายแรง นอกเหนือจากการทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บพลังงานระดับกลางแล้วยังมีส่วนร่วมเป็นโคเอนไซม์ 1 ในปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่แตกต่างกันมากกว่า 100 ปฏิกิริยา
นอกจากอิทธิพลต่อการผลิตพลังงานแล้วยังกระตุ้นการสังเคราะห์สารสื่อประสาทโดปามีนอะดรีนาลีนหรือเซโรโทนิน มีผลกระตุ้นในสถานการณ์ที่เครียดความกังวลใจและความเหนื่อยล้า นอกจากนี้ยังเสริมสร้างระบบภูมิคุ้มกันการทำงานของตับระบบประสาทและยังทำหน้าที่เป็นสารต้านอนุมูลอิสระ การสร้างสารสื่อประสาทจะช่วยเพิ่มการทำงานของสมอง ทักษะความจำสมาธิและการคิดดีขึ้น นอกจากนี้ยังมีประสบการณ์เชิงบวกกับโรคพาร์คินสัน
การศึกษาพบว่าหลังการให้ NADH มีอาการดีขึ้น การขาด NAD ในปัจจุบันหายาก แต่อาจเกิดขึ้นได้จากการรับประทานอาหารเพียงด้านเดียวตัวอย่างเช่นเมื่อต้นศตวรรษที่ยี่สิบโรคลึกลับที่เรียกว่าเพลลากราโดยเฉพาะในเม็กซิโกปรากฏขึ้น ด้วยการเปลี่ยนอาหารเป็นข้าวโพดประชากรเม็กซิกันส่วนใหญ่ต้องทนทุกข์ทรมานจากความยากลำบากในการจดจ่อและนอนหลับเบื่ออาหารหงุดหงิดผิวหนังเปลี่ยนแปลงเป็นโรคผิวหนังท้องเสียซึมเศร้าและการอักเสบของเยื่อบุช่องปากและทางเดินอาหาร สาเหตุมาจากอุปทานข้าวโพดทั่วประเทศ
ทั้งไนอาซินและทริปโตเฟนพบได้เพียงเล็กน้อยในข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ สิ่งนี้ทำให้การสร้าง NAD + หยุดชะงัก หลังจากค้นพบสาเหตุก็เปลี่ยนการรับประทานอาหารอีกครั้ง ในบางครั้งการให้วิตามินบี 3 เกินขนาดจะทำให้มีฤทธิ์ขยายหลอดเลือดซึ่งเรียกอีกอย่างว่าฟลัช คุณอาจพบความดันโลหิตลดลงและเวียนศีรษะ อาการเหล่านี้เป็นการแสดงออกของการผลิตพลังงานที่เพิ่มขึ้นโดย NAD + อย่างไรก็ตามไม่พบผลกระทบที่เป็นพิษแม้ในปริมาณที่สูงมาก
