Während die Rolle des zirkadianen Rhythmus und die Anti-Aging-Vorteile von NAD+ bereits bekannt sind, liefert eine neue bahnbrechende Studie, die erst vor einer Woche veröffentlicht wurde, neue Einblicke in:[i]

- Inwieweit kann NAD+ die Genexpression des zirkadianen Rhythmus verändern?
- Wie NAD+ mit Hilfe von SIRT1 die BMAL1-Aktivität durch Unterdrückung von PER2 stabilisiert und wie dies die zirkadiane Transkription steigert.
- Wie eine NAD+-Supplementierung den zirkadianen Rhythmus verändert und die unterdrückte BMAL1-Bindung, Zellschwingungen, Atmungsrhythmen und Aktivitätsrhythmen wieder auf ein jugendliches Niveau bringt.

Was ist der zirkadiane Rhythmus?

Der zirkadiane Rhythmus wird manchmal auch als die innere Uhr Ihres Körpers bezeichnet, die Schläfrigkeit und Wachheit den ganzen Tag über reguliert. Der zirkadiane Rhythmus wird von einer Region im Gehirn gesteuert, die stark auf Lichtveränderungen reagiert. Deshalb sind wir besonders wachsam, wenn die Sonne scheint, und werden müde, wenn es dunkel wird.

Was ist NAD+?

NAD+ ist ein essentielles Molekül, das im gesamten Körper vorkommt. Es ist eine Schlüsselkomponente für rund 500 verschiedene enzymatische Reaktionen, die in unserem Körper ablaufen [ii]. NAD+ kann durch Vorläufer wie NMN (Nicotinamid-Mononukleotid) und NR (Nicotinamid-Ribosid) [iii] ergänzt werden.

Was ist derzeit über den circadianen Rhythmus und NAD+ bekannt?

Mit zunehmendem Alter beginnt sich unser Tagesrhythmus zu verschlechtern – wir fühlen uns weniger wach, wenn wir Sonnenlicht ausgesetzt sind, und weniger schläfrig, wenn es dunkel ist. Im Wesentlichen wird die innere Uhr unseres Körpers gedämpft [i]. Mit dem Rückgang des zirkadianen Rhythmus nimmt auch der NAD+-Spiegel mit zunehmendem Alter ab. Daher waren Wissenschaftler natürlich neugierig, ob es einen wechselseitigen Zusammenhang zwischen dem NAD+-Spiegel und dem zirkadianen Rhythmus gibt.

In-vivo- und In-vitro-Studien haben gezeigt, dass eine NMN-Supplementierung (die den NAD+-Spiegel erhöht) die Lebensdauer von Organismen wie Mäusen [ii] und Würmern und Mikroorganismen wie Hefe [iii] verlängert. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass eine NMN-Ergänzung vor körperlichem Verfall schützt, der auf das Alter zurückzuführen ist, wie zum Beispiel Muskelregeneration, nachlassende körperliche Fitness, mitochondriale Dysfunktion, nachlassende Sehkraft, Insulinresistenz, arterielle Dysfunktion und mehr [iv].

Eine am 4. Mai 2020 veröffentlichte Studie liefert uns neue Erkenntnisse darüber, wie NAD+ den zirkadianen Rhythmus beeinflusst.

In dieser In-vivo-Studie wurde die Nahrungsergänzung mit NR (Nicotinamid-Ribosid) (400 mg/kg/Tag) bei Mäusen über einen Zeitraum von vier Monaten untersucht und mit einer Kontrollgruppe von Mäusen verglichen, die stattdessen klares Wasser erhielten. NR ist ein weiterer NAD+-Vorläufer, genau wie das oben erwähnte NMN. Nach vier Monaten wurden die Gene der Mäuse untersucht; Ihre Genexpression veränderte sich drastisch. Etwa 50 % der Gene der Mäuse zeigten eine signifikante Veränderung in der Expression. Einige Gene:

1. Zeigte einen Verlust der zirkadianen Rhythmusschwingung
2. Zeigte eine Zunahme der Schwankungen des zirkadianen Rhythmus
3. Zeigte eine Verschiebung im Ausdruck des zirkadianen Rhythmus
4. Waren nicht betroffen (etwa 50 %)

Obwohl dies bemerkenswerte Erkenntnisse waren, stellte sich eine wichtigere Frage. Wie erreicht NAD+ diese Veränderungen?
 

Die Studie begann mit der Untersuchung der Rolle von BMAL1, einem Protein, das an der Transkription verschiedener Gene beteiligt ist, die die zirkadianen Uhrmechanismen aller Säugetiere, einschließlich des Menschen, beeinflussen. Die Mäuse wurden in zwei Gruppen eingeteilt. Eine von ihnen wies normale NAD+- und BMAL1-Werte auf, während die zweite Gruppe aus Mäusen bestand, denen BMAL1 fehlte. Beiden Gruppen wurden 500 mg/kg NMN (NAD+-Vorläufer) injiziert und vier Stunden später wurden DNA-Proben entnommen. Nach der Untersuchung der BMAL1-Bindungen in den Proben kam man zu dem Schluss, dass NAD+ die zirkadiane Transkription steigert, indem es BMAL1 stabilisiert

Damit NAD+ jedoch die BMAL1-Bindungen wirksam stabilisieren kann, ist die Anwesenheit von SIRT1 erforderlich. SIRT1 ist ein Sirtuin, eine Gruppe von NAD+-abhängigen Proteinen. SIRT1 ist ebenfalls eine Proteindeacetylase. Proteindeacetylasen sind Enzyme, die Acetylgruppen aus Lysin (einer häufigen Aminosäure/einem häufig vorkommenden Protein) entfernen. Durch die Untersuchung von Zellen, die kein SIRT1 enthalten, stellten sie erhöhte PER2-Spiegel im Zellkern dieser Zellen fest. PER2 ist ein Protein, von dem bekannt ist, dass es die BMAL1-Aktivität unterdrückt.

Basierend auf diesen Erkenntnissen kamen sie zu dem Schluss, dass: SIRT1 die Acetylgruppe von PER2-Proteinen entfernt, was PER2 verändert und so dessen Wirksamkeit bei der Unterdrückung der BMAL1-Aktivität verringert. Die BMAL1-Aktivität kann stabil bleiben und somit dazu beitragen, die zirkadiane Funktion neu zu programmieren.

Obwohl nun bekannt ist, wie sich NAD+ auf den zirkadianen Rhythmus auswirkt, wollten die Forscher herausfinden, ob dies tatsächlich die Hauptursache für die bekannten gesundheitlichen Vorteile von NAD+ ist

Um dies zu untersuchen, wurde zwei Gruppen von Mäusen zwei Monate lang NR verabreicht. Eine Gruppe bestand aus jungen, zehn Monate alten Mäusen mit hohen NAD+-Werten, die andere Gruppe bestand aus älteren, 22 Monate alten Mäusen mit niedrigen NAD+-Werten. Beide Gruppen erhielten sechs Monate lang NR. Nach diesen sechs Monaten stellten sie fest, dass die unterdrückte BMAL1-Bindung, die Zellschwingungen, der Atmungsrhythmus und der Aktivitätsrhythmus der alten Mäuse wieder auf ein jugendliches Niveau zurückgekehrt waren, das mit dem der jüngeren Kontrollgruppe vergleichbar war.

Verweise:

[i] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5272178/

[ii] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5668137/

[iii] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4112140/

[iv] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5795269/

[i] https://www.nigms.nih.gov/education/fact-sheets/Pages/circadian-rhythms.aspx

[ii] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6342515/

[i] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1097276520302367