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Was ist NMN?

Was ist NMN? Nicotinamid Mononukleotid

Wir Menschen versuchen bereits seit Jahrtausenden den Körper und dessen Vorgänge besser zu verstehen. Was sich früher auf mit dem freien Auge erkennbare Prozesse beschränkte hat sich in den letzten Jahrzehnten zunehmend in Richtung molekularer Ebene verschoben. Immer neue Moleküle tauchen am Substanzenhimmel auf. Die Wissenschaft versucht die Rolle ebendieser Moleküle in Biochemie und Biologie von Organismen zu begreifen und einzuordnen. Einer dieser neuen Sterne im Moleküluniversum ist Nicotinamid Mononukleotid (NMN). Seit Jahren wird weltweit mit zunehmender Intensität an den Effekten von NMN geforscht. Nun kann nicht jeder eine Expertin oder ein Experte auf diesem Gebiet sein. Die Wissenschaft mit ihren Abstrahierungen und Fachbegriffen macht es uns manchmal schwer in die Untiefen gewisser Themenbereiche vorzudringen. Trotzdem begeben wir uns jetzt auf eine möglichst verständliche und nachvollziehbare Reise durch die Biochemie und gehen ein Stück des Weges mit NMN, einem Kronprinzen im NAD-Kosmos.

Forschung an NMN
Suchergebnisse für “NMN” auf PubMed nach Kalenderjahr. Das Interesse an der Thematik steigt rasant.

Organismen aller Art sind ein unglaublich komplexes Wunder der Natur. Unzählige Prozesse laufen in Bruchteilen von Sekunden parallel ab. Die Basis dieser Prozesse ist Energie. Energie erhält der Organismus über die Nahrung, welche in immer kleinere Bestandteile gespalten und letztendlich aufgenommen wird. So wie bei Solarenergie die Wärme in Strom umgewandelt werden muss, müssen auch auf Zellebene die einzelnen Moleküle erst energetisch verwertbar gemacht werden. Dieser Vorgang passiert in den Mitochondrien, den Kraftwerken der Zelle. Hier wird von einem Enzym namens ATP-Synthase Adenosintriphosphat (kurz: ATP) produziert – der universelle und unmittelbar verfügbare Energieträger der Zelle und damit des Organismus. Die ATP-Synthase wird dabei von dem Molekül NAD+, einem Cofaktor, unterstützt. NMN ist ein Vorläufermolekül von NAD+. Bevor es hier weitergeht, richten wir unser Teleskop erstmal auf ein paar Begrifflichkeiten.

Was ist ein Enzym?

Enzyme werden wie Hormone und Antikörper aus Eiweißen (Proteinen), den Baustoffen des Lebens, hergestellt. Abertausende Enzyme arbeiten jede Sekunde als Biokatalysatoren für unterschiedlichste biologische Abläufe. Katalysatoren gibt es auch im Auto – die Funktion ist grundsätzlich analog: ein Stoff, der die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion beeinflussen kann, ohne dabei verbraucht zu werden. Vereinfacht sorgen Enzyme dafür, dass Reaktionen im Körper unter erleichterten Bedingungen stattfinden können. Wenn Enzyme Stoffe spalten, bezeichnet man das als Katabolismus: Abbau von Stoffwechselprodukten von komplexen zu einfachen Molekülen. Gleichwohl können Enzyme aber auch Stoffe aufbauen. Diesen Vorgang nennt man Anabolismus. Das beste Beispiel hierfür ist das uns bereits bekannte Enzym ATP-Synthase (Adenosintriphosphat-Synthase), das wie die meisten Enzyme auf -ase endet und an der Seite von NAD+ für die Energieversorgung im Organismus zuständig ist.

Was ist NAD+ und was ein Coenzym?

NAD+ ist die Kurzform für Nicotinamid Adenin Dinukleotid. Das „+“ bezeichnet eine überschüssige positive Ladung. Es handelt sich um ein Coenzym, welches man in fast jeder Zelle eines Organismus findet. Ein Coenzym ist ein kleines organisches Molekül, wie beispielsweise auch Vitamine, das mit einem Enzym zusammenarbeitet, um eine chemische Reaktion in Gang zu bringen. Klein, aber oho! Diese Teamleistung ist wichtig für unseren Körper und so können Moleküle wie NAD+ die Wirkung von Enzymen mitbestimmen. Auf diese Weise regulieren sie die Umwandlung von Nahrung in Energie, die Reparatur beschädigter DNA, die Stärkung der Abwehrsysteme der Zellen und beeinflussen die innere Uhr mit. NAD+ scheint also Multitasking par excellence zu beherrschen. Ausreichend hohe NAD+ Spiegel im Organismus sind also wichtig für die Integrität einer Menge zellulärer Funktionen. So weit, so gut. Jetzt kommt aber der Haken: Das NAD+ Level von Organismen nimmt über die Jahre ab. Hier ist weniger leider nicht mehr.

 

Der Vielseitigkeitsweltmeister kann allerdings kaum direkt über die Nahrung aufgenommen werden, sondern er muss im Organismus erst zusammengesetzt werden. Diese Herstellung erfolgt auf insgesamt drei verschiedenen Wegen über gewisse Vorläufermoleküle.

NAD Stoffwechselwege
Trp = Tryptophan; Na = Niacin; Nam = Nicotinamid; NR = Nicotinamid-Ribosid; NMN = Nicotinamid Mononukleotid

 

Mit Blick auf die folgende Grafik lassen sich die drei Wege nachvollziehen. Einmal gibt es den sogenannten „de novo pathway“ beginnend mit der Aminosäure Tryptophan als Ausgangsstoff, dann den sogenannten „Preiss-Handler pathway“ mit Niacin als Ausgangsstoff und den sogenannten „salvage pathway“, der dem Recycling von NAD im Organismus dient. „salvage“ kommt aus dem Englischen und bedeutet übersetzt so viel wie „bergen“ oder „retten“. Hier kommt nun Nikotinamid Mononukleotid (NMN) ins Spiel.

NMN setzt im salvage pathway an und ist das ultimative Vorläufermolekül von NAD. Das bedeutet, dass der Weg anderer Vorläufer wie Nicotinamid-Ribosid (NR) oder Nicotinamid (Nam) nur über NMN führt. NMN ist aus diesem Grund absolut essenziell und überlebenswichtig. Ohne NMN gibt es keine Bergung oder Rettung von verbrauchtem NAD im Körper. Schauen wir uns das Molekül einmal etwas genauer an.

Was ist NMN?

NMN ist ein Vitamin B3-Abkömmling, welcher in jedem Lebewesen in die Biosynthese von NAD+ eingebunden ist. Es kommt in nennenswerten Mengen in Edamame, Brokkoli, Gurke, Kohl und Avocado vor. Will man NMN chemisch erzeugen, ist man mit einem ausgeprochen aufwendigen und kostenintensiven Vorgang konfrontiert, der die bereits erwähnte, natürliche Umwandlung von NR (Nicotinamid Ribosid) in NMN (Nicotinamid Mononukleotid) nachahmt. Aus diesem Grund ist das Molekül, das derzeit ausschließlich für Forschungszwecke verwendet werden darf, noch vergleichsweise teuer.

Was macht NMN?

NMN ist, wie wir bereits wissen, der direkte Vorläufer von NAD+, welches bekanntlich an zahlreichen Stoffwechselvorgängen der Zelle beteiligt ist. Vor allem aber ist es unverzichtbar bei der Zellatmung. Ohne die Zellatmung, die in den Mitochondrien stattfindet, wäre das Leben wie wir es heute kennen nicht möglich. – Warum? Weil die Zellatmung für den Hauptteil der Energieversorgung von Organismen verantwortlich ist. Es existieren zwar einige „Backupmechanismen“, diese können über kurz oder lang allerdings nicht genug Energie liefern. Zusätzlich dazu interagiert NAD+ mit Genen, den Bauplänen für Proteine. Über diese Funktion aktiviert NAD+ Gene, die für die Produktion der Sirtuine verantwortlich sind. Sirtuine sind eine siebenköpfige Genfamilie, die aufgrund zahlreicher nachprüfbarer Studienergebnisse auch als Langlebigkeitsgene bezeichnet werden.

Woran wird aktuell geforscht?

NMN wird derzeit als Chemikalie für die Forschung im Life Science Bereich vertrieben. Damit Sie sich einen Überblick verschaffen können, finden Sie nachstehend eine Auswahl an aktuell laufenden und zugelassenen Studien, die mit NMN forschen. Weitere Informationen finden Sie bei Klick auf dem Link in englischer Sprache auf der jeweiligen Plattform. Die Studien sind gelistet im UMIN Clinical Trials Registry bzw. auf clinicaltrials.gov:

https://upload.umin.ac.jp/cgi-open-bin/ctr_e/ctr_view.cgi?recptno=R000047573
https://upload.umin.ac.jp/cgi-open-bin/ctr_e/ctr_view.cgi?recptno=R000040733
https://upload.umin.ac.jp/cgi-open-bin/ctr_e/ctr_view.cgi?recptno=R000029616
https://upload.umin.ac.jp/cgi-open-bin/ctr_e/ctr_view.cgi?recptno=R000024575
https://upload.umin.ac.jp/cgi-open-bin/ctr_e/ctr_view.cgi?recptno=R000034931
https://www.clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04664361?term=NMN&draw=2&rank=4
https://www.clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04571008?term=NMN&draw=2&rank=3
https://www.clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03151239?term=NMN&draw=2&rank=2

Wir dürfen auf die Ergebnisse dieser Studien gespannt sein und auch darauf, wie sich die Thematik rund um das Molekül-Universum weiterentwickelt. Da heißt es am Puls der Wissenschaft bleiben, um neue Erkenntnisse zu erfahren und möglicherweise auch alte zu verwerfen. So wie das auch in unserem Universum der Fall ist. Schließlich war Pluto mal ein Planet – das ist er jetzt nicht mehr. Die Vergangenheit wurde jedenfalls nicht müde in ihrem Bestreben nach Verständnis für grundlegende Vorgänge in Organismen – das wird in der Zukunft nicht anders sein!

Bei NMN (Nicotinamid Mononukleotid) handelt es sich nach deutschem und europäischem Recht um eine Chemikalie, die nicht für den menschlichen Verzehr bestimmt ist. Erfahren Sie mehr in unserem Sicherheitsdatenblatt 

Quellen

Pearson, K. J., Baur, J. A., Lewis, K. N., Peshkin, L., Price, N. L., Labinskyy, N., Swindell, W. R., Kamara, D., Minor, R. K., Perez, E., Jamieson, H. A., Zhang, Y., Dunn, S. R., Sharma, K., Pleshko, N., Woollett, L. A., Csiszar, A., Ikeno, Y., Le Couteur, D., Elliott, P. J., … de Cabo, R. (2008). Resveratrol delays age-related deterioration and mimics transcriptional aspects of dietary restriction without extending life span. Cell metabolism8(2), 157–168. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2008.06.011


Ramkumar Rajendran, Richa Garva, Marija Krstic-Demonacos, Constantinos Demonacos, “Sirtuins: Molecular Traffic Lights in the Crossroad of Oxidative Stress, Chromatin Remodeling, and Transcription”, BioMed Research International, vol. 2011, Article https://doi.org/10.1155/2011/368276


Wood, J., Rogina, B., Lavu, S. et al. Sirtuin activators mimic caloric restriction and delay ageing in metazoans. Nature 430686–689 (2004). https://doi.org/10.1038/nature02789


Imai, S., & Guarente, L. (2014). NAD+ and sirtuins in aging and disease. Trends in cell biology24(8), 464–471. https://doi.org/10.1016/j.tcb.2014.04.002


Yoshino, J., Mills, K. F., Yoon, M. J., & Imai, S. (2011). Nicotinamide mononucleotide, a key NAD(+) intermediate, treats the pathophysiology of diet- and age-induced diabetes in mice. Cell metabolism14(4), 528–536. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2011.08.014


Irie, J., Inagaki, E., Fujita, M., Nakaya, H., Mitsuishi, M., Yamaguchi, S., Yamashita, K., Shigaki, S., Ono, T., Yukioka, H., Okano, H., Nabeshima, Y. I., Imai, S. I., Yasui, M., Tsubota, K., & Itoh, H. (2020). Effect of oral administration of nicotinamide mononucleotide on clinical parameters and nicotinamide metabolite levels in healthy Japanese men. Endocrine journal67(2), 153–160. https://doi.org/10.1507/endocrj.EJ19-0313

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