O dinucleótido de nicotinamida e adenina (NAD+) é uma das moléculas mais fundamentais da biologia celular. Presente em todas as células vivas, o NAD+ atua como coenzima essencial nas reações de oxidação-redução, como substrato de enzimas de sinalização e como regulador central das vias metabólicas que governam a produção de energia, a reparação do ADN e a longevidade celular. O declínio dos níveis de NAD+ com a idade tornou-se uma das descobertas mais significativas da investigação sobre o envelhecimento nas últimas duas décadas, colocando o NAD+ no centro da ciência da longevidade.
A bioquímica do NAD+
O NAD+ existe em duas formas: a forma oxidada (NAD+) e a forma reduzida (NADH). Em conjunto, participam em mais de 500 reações enzimáticas nas células dos mamíferos, o que faz do par redox NAD+/NADH um dos sistemas de cofatores mais versáteis da biologia. O NAD+ aceita equivalentes de hidreto durante as reações catabólicas na glicólise, no ciclo de Krebs e na oxidação dos ácidos gordos, transferindo eletrões para a cadeia transportadora de eletrões mitocondrial com vista à geração de ATP.
Para além do seu papel como transportador redox, o NAD+ funciona como substrato consumido por três grandes classes de enzimas de sinalização: as sirtuínas (SIRT1-7), as poli(ADP-ribose) polimerases (PARP) e as ciclase-sintases de ADP-ribose cíclica (CD38/CD157). Este duplo papel — simultaneamente cofator metabólico e substrato de sinalização — coloca o NAD+ na interseção entre o metabolismo energético e a regulação celular.
NAD+ e sirtuínas: a ligação à longevidade
As sirtuínas são uma família de proteína-desacilases dependentes de NAD+ que regulam um vasto leque de processos celulares, incluindo a reparação do ADN, a biogénese mitocondrial, a inflamação e a resistência ao stresse. A descoberta de que as sirtuínas necessitam de NAD+ como cossubstrato estabeleceu a ligação direta entre os níveis celulares de NAD+ e a atividade das sirtuínas.
A SIRT1, a sirtuína de mamífero mais amplamente estudada, desacetila fatores de transcrição fundamentais, entre os quais o PGC-1alfa (regulador-mestre da biogénese mitocondrial), as proteínas FOXO (envolvidas na resistência ao stresse e na longevidade) e o NF-kB (mediador central da inflamação). Num estudo de referência de 2004, Guarente e colaboradores demonstraram que a restrição calórica, a intervenção mais robusta conhecida para prolongar a longevidade entre espécies, ativa a SIRT1 através do aumento da disponibilidade de NAD+ (Lin et al., Cell, 2000; 2004).
A SIRT3, localizada na matriz mitocondrial, regula o estado de acetilação das proteínas mitocondriais envolvidas na cadeia transportadora de eletrões e na oxidação dos ácidos gordos. A investigação de Hirschey et al. (2010, Nature) mostrou que a SIRT3 desacetila a desidrogenase de acil-CoA de cadeia longa, ligando diretamente os níveis de NAD+ ao metabolismo mitocondrial das gorduras. Os ratinhos com deleção de SIRT3 desenvolvem características de síndrome metabólica, incluindo obesidade e resistência à insulina.
A SIRT6 destacou-se como particularmente relevante para a investigação do envelhecimento. Kanfi et al. (2012, Nature) demonstraram que ratinhos machos com sobre-expressão de SIRT6 viveram cerca de 15% mais tempo do que os controlos de tipo selvagem. A SIRT6 regula a estabilidade genómica ao promover a reparação de quebras da dupla cadeia do ADN por desacetilação das histonas H3K9 e H3K56, e suprime a expressão de genes inflamatórios dependentes de NF-kB.
Declínio do NAD+ com a idade
Uma das descobertas mais determinantes da biologia do envelhecimento tem sido a documentação do declínio progressivo do NAD+ com a idade. Massudi et al. (2012, PLoS ONE) mediram os níveis de NAD+ em amostras de pele da região pélvica humana entre os 0 e os 77 anos e verificaram uma diminuição significativa dependente da idade. Zhu et al. (2015, Cell Metabolism) demonstraram que os níveis de NAD+ diminuem em múltiplos tecidos de ratinhos em envelhecimento, correlacionando-se com a redução da função mitocondrial e o aumento da suscetibilidade a doenças metabólicas.
As causas do declínio do NAD+ associado à idade são multifatoriais. O CD38, uma glico-hidrolase de NAD+, foi identificado como um dos principais consumidores de NAD+ nos tecidos em envelhecimento. Camacho-Pereira et al. (2016, Cell Metabolism) mostraram que a expressão de CD38 aumenta com a idade em múltiplos tecidos e que a inibição genética ou farmacológica do CD38 restabelece os níveis de NAD+ e melhora a função metabólica em ratinhos idosos. A inflamação crónica de baixo grau ("inflammaging") impulsiona a sobre-expressão de CD38 através da acumulação de células senescentes.
A acumulação de danos no ADN com a idade também esgota o NAD+ através da ativação das PARP. A PARP1, a enzima PARP mais abundante, consome NAD+ como substrato para sintetizar cadeias de poli(ADP-ribose) nos locais de dano do ADN. Embora este processo seja essencial para a reparação do ADN, a acumulação progressiva de danos no ADN com a idade conduz a uma hiperativação crónica das PARP e a um esgotamento substancial de NAD+. Fang et al. (2014, Cell Metabolism) demonstraram que a inibição das PARP conseguia resgatar o esgotamento de NAD+ e melhorar a função mitocondrial num modelo de envelhecimento acelerado em C. elegans.
Investigação sobre precursores do NAD+: NMN e NR
A descoberta do declínio do NAD+ associado à idade impulsionou uma investigação intensa sobre estratégias de reposição de NAD+. Dois precursores dominaram o panorama da investigação: o mononucleótido de nicotinamida (NMN) e o ribósido de nicotinamida (NR), ambos entrando na via de recuperação do NAD+.
Num estudo seminal de 2013, Yoshino et al. (Cell Metabolism) demonstraram que a administração de NMN restabeleceu os níveis de NAD+ em ratinhos idosos e reverteu o declínio fisiológico associado à idade, melhorando a sensibilidade à insulina, o metabolismo lipídico e a atividade física. Mills et al. (2016, Cell Metabolism) realizaram um estudo de suplementação prolongada com NMN em ratinhos, mostrando que 12 meses de administração de NMN atenuaram o declínio fisiológico associado à idade em múltiplos parâmetros, incluindo o peso corporal, o metabolismo energético, os lípidos sanguíneos, a sensibilidade à insulina, a função ocular, a função imunitária e a densidade óssea.
A investigação sobre o NR produziu resultados igualmente convincentes. Canto et al. (2012, Cell Metabolism) mostraram que a suplementação com NR potenciou o metabolismo oxidativo, protegeu contra as anomalias metabólicas induzidas por dieta rica em gordura e aumentou a resistência física em ratinhos. Zhang et al. (2016, Science) demonstraram que a suplementação com NR rejuvenesceu as células estaminais musculares em ratinhos idosos ao induzir a resposta mitocondrial a proteínas mal dobradas.
Investigação sobre suplementação direta de NAD+
Embora a suplementação com precursores tenha sido o foco principal das estratégias orais de reposição de NAD+, a suplementação direta de NAD+ por vias parenterais tem atraído considerável atenção da investigação pelo seu potencial de contornar as etapas de conversão enzimática limitantes. A administração direta de NAD+ evita o estrangulamento imposto pela NAMPT (nicotinamida fosforribosiltransferase), a enzima limitante da via de recuperação, que por sua vez diminui com a idade.
Os estudos que investigam a administração intravenosa e intraperitoneal de NAD+ em modelos animais demonstraram aumentos rápidos dos níveis teciduais de NAD+. A investigação de Braidy et al. (2019, Experimental Gerontology) documentou que a injeção direta de NAD+ em ratos idosos elevou significativamente as concentrações de NAD+ nos tecidos do fígado, rim e cérebro em poucas horas, com melhorias correspondentes na atividade dos complexos mitocondriais I e IV.
A farmacocinética da administração direta de NAD+ difere substancialmente da suplementação com precursores. Enquanto o NMN e o NR orais têm de atravessar o trato gastrointestinal e sofrer metabolismo hepático de primeira passagem, o NAD+ parenteral atinge uma distribuição tecidual mais previsível e rápida. A investigação sobre os mecanismos de captação celular do NAD+ exógeno identificou o transportador equilibrativo de nucleósidos ENT1 e o hemicanal de conexina 43 como potenciais vias de transporte de NAD+ através das membranas celulares (Bruzzone et al., 2001, FASEB Journal).
NAD+ e função mitocondrial
A disfunção mitocondrial é uma marca do envelhecimento, e o esgotamento de NAD+ foi identificado como um motor essencial deste declínio. A razão NAD+/NADH na matriz mitocondrial regula diretamente a atividade das desidrogenases do ciclo de Krebs e da cadeia transportadora de eletrões. Quando os níveis de NAD+ caem, a alteração resultante na razão NAD+/NADH compromete a respiração mitocondrial e a produção de ATP.
Gomes et al. (2013, Cell) identificaram um mecanismo específico dependente de NAD+ que liga a função nuclear à mitocondrial. Demonstraram que a diminuição dos níveis de NAD+ com a idade reduz a atividade da SIRT1, o que conduz à estabilização do HIF-1alfa, que por sua vez perturba a comunicação nuclear-mitocondrial essencial à homeostase mitocondrial. Notavelmente, apenas uma semana de tratamento com NMN em ratinhos de 22 meses (equivalentes a cerca de 60 anos humanos) restabeleceu os parâmetros mitocondriais para níveis comparáveis aos de ratinhos de 6 meses.
O NAD+ também regula a mitofagia, a autofagia seletiva das mitocôndrias danificadas. Fang et al. (2019, Nature Neuroscience) mostraram que a suplementação com NAD+ potenciou a mitofagia através da ativação da via de autofagia mediada pela SIRT1, eliminando mitocôndrias disfuncionais e melhorando a saúde neuronal em modelos de doença de Alzheimer.
NAD+ na investigação da neurodegeneração
O cérebro é particularmente vulnerável ao esgotamento de NAD+ devido às suas elevadas exigências metabólicas e à sua dependência da fosforilação oxidativa. A investigação sobre o NAD+ produziu resultados pré-clínicos convincentes em modelos de doenças neurodegenerativas. Hou et al. (2018, Proceedings of the National Academy of Sciences) demonstraram que a suplementação com NAD+ via NMN reduziu a produção de amiloide-beta, diminuiu a fosforilação da tau e melhorou a função cognitiva num modelo murino de doença de Alzheimer (ratinhos AD-Tg).
Na investigação da doença de Parkinson, Schondorf et al. (2018, Cell Reports) mostraram que o aumento de NAD+ resgatou defeitos mitocondriais em neurónios dopaminérgicos derivados de iPSC de doentes com mutações no gene GBA. O efeito protetor foi mediado por uma atividade acrescida da SIRT3 e por um melhor controlo da qualidade mitocondrial.
NAD+ e reparação do ADN
O NAD+ é consumido pelas enzimas PARP durante a reparação do ADN, estabelecendo uma ligação direta entre a disponibilidade de NAD+ e a estabilidade genómica. Li et al. (2017, Cell Metabolism) demonstraram que a suplementação com NAD+ via NMN melhorou a capacidade de reparação do ADN em ratinhos idosos, especificamente através de uma reparação por excisão de bases mediada pela PARP1 mais eficaz. Esta descoberta tem implicações para a radiobiologia e a investigação oncológica, pois sugere que o estado de NAD+ pode influenciar a resposta celular a agentes lesivos do ADN.
A síndrome de Werner, uma condição progeróide caracterizada por envelhecimento acelerado, apresenta um esgotamento pronunciado de NAD+. Fang et al. (2019, Cell Metabolism) mostraram que a reposição de NAD+ via suplementação com NR prolongou a longevidade de modelos de síndrome de Werner em C. elegans e melhorou a função das células estaminais em células humanas de síndrome de Werner.
Investigação clínica em humanos sobre o NAD+
Embora a maior parte da investigação sobre o NAD+ permaneça pré-clínica, foram iniciados vários estudos em humanos. Um primeiro ensaio clínico de NMN em humanos (Irie et al., 2020, Endocrine Journal) demonstrou segurança e estabeleceu que doses orais únicas de até 500 mg de NMN foram bem toleradas sem efeitos adversos significativos. O estudo confirmou que a administração de NMN aumentou os metabolitos plasmáticos de NAD+ de forma dependente da dose.
Martens et al. (2018, Nature Communications) relataram que 6 semanas de suplementação com NR (1000 mg/dia) em adultos saudáveis com excesso de peso aumentaram os níveis sanguíneos de NAD+ em cerca de 60% e mostraram tendências para a redução da pressão arterial e da rigidez aórtica. Dollerup et al. (2018, American Journal of Clinical Nutrition) verificaram que 12 semanas de suplementação com NR em homens obesos com resistência à insulina não alteraram significativamente a sensibilidade à insulina nem o metabolismo dos substratos, sublinhando a complexidade de traduzir os resultados pré-clínicos em resultados humanos.
Os protocolos de infusão intravenosa direta de NAD+ têm sido objeto de estudos observacionais em contextos clínicos, examinando sobretudo a tolerabilidade aguda e os efeitos metabólicos de curto prazo. Embora os dados de ensaios clínicos revistos por pares sobre o NAD+ liofilizado permaneçam limitados, a fundamentação mecanística da administração parenteral é sustentada pelas vantagens farmacocinéticas de contornar o metabolismo de primeira passagem e pelo declínio das enzimas da via de recuperação associado à idade.
Conservação e manuseamento do NAD+ para investigação
O NAD+ é fornecido em pó liofilizado para maximizar a estabilidade durante a conservação e o transporte. Na sua forma liofilizada, o NAD+ 500mg deve ser conservado a -20 graus Celsius para armazenamento prolongado (até 24 meses) ou a 2-8 graus Celsius para uso de curto prazo (até 3 meses). Após reconstituição com água bacteriostática ou soro fisiológico estéril, as soluções de NAD+ devem ser refrigeradas e utilizadas no prazo de 30 dias. Evitar ciclos repetidos de congelação-descongelação, que degradam a estrutura do dinucleótido.
Fronteiras atuais da investigação
A investigação sobre o NAD+ continua a avançar em várias frentes. A identificação de reservatórios de NAD+ específicos de cada tecido e da sua regulação independente revelou que o metabolismo do NAD+ em todo o organismo é mais complexo do que inicialmente se supunha. Liu et al. (2018, Cell Metabolism) desenvolveram uma abordagem de rastreio de fluxos usando precursores marcados isotopicamente para mapear as vias biossintéticas de NAD+ in vivo, verificando que o fígado é o principal local de síntese de NAD+ a partir de triptofano e NR, ao passo que outros tecidos dependem mais fortemente da via de recuperação a partir da nicotinamida.
A interação entre o metabolismo do NAD+ e o sistema imunitário representa outra área de investigação ativa. Os níveis de NAD+ influenciam a polarização dos macrófagos, a função das células T e o fenótipo inflamatório das células senescentes. Minhas et al. (2019, Nature Immunology) mostraram que a síntese de NAD+ nos macrófagos é especificamente redirecionada durante o envelhecimento, contribuindo para a disfunção imunitária associada à idade.
Estão a ser exploradas abordagens combinadas que associam a suplementação de NAD+ a inibidores de CD38, inibidores de PARP ou agentes senolíticos, com vista a uma restauração sinérgica do NAD+. Estas estratégias abordam tanto o lado da oferta como o da procura da homeostase do NAD+, oferecendo potencialmente intervenções mais eficazes do que a suplementação isolada.
Conclusão
O conjunto da investigação publicada sobre o NAD+ e o envelhecimento representa uma das narrativas mais convincentes da biologia moderna. Desde a bioquímica fundamental das sirtuínas e das PARP até à documentação do declínio do NAD+ associado à idade e aos efeitos rejuvenescedores notáveis da sua reposição em modelos animais, a literatura científica proporciona uma base sólida para a continuação da investigação. Embora os dados clínicos em humanos ainda estejam a emergir, a compreensão mecanística da biologia do NAD+ é hoje suficientemente detalhada para orientar um desenho experimental rigoroso tanto em contexto pré-clínico como clínico. Para fins de investigação, o NAD+ de elevada pureza com certificados de análise verificados continua a ser essencial para obter resultados experimentais reprodutíveis.
Toda a investigação citada neste artigo refere-se a estudos pré-clínicos e clínicos publicados. O NAD+ é vendido pela Pepspan exclusivamente para fins de investigação, não se destinando ao consumo humano nem a uso terapêutico.