Коферменты типа NAD+/NADH — переносчики электронов, обеспечивающие связь окислительно-восстановительных реакций между катаболизмом, анаболизмом и дыхательной цепью. Они принимают и отдают электроны, позволяя превращать энергию субстратов в восстановительную эквивалентную форму (NADH) и далее в АТФ через ОФЭ/дыхание или возвращать окислительную форму (NAD+) для дальнейших окислительных реакций.
Ключевые примеры (в сыром KaTeX):
- GAPDH (гликолиз): $\text{GAP}+{\text{NAD}}^{+}+{\text{P}}_i\to 1,3\text{-BPG}+\text{NADH}+{\text{H}}^{+}$.
- LDH (ферментация): $\text{Pyruvate}+\text{NADH}+{\text{H}}^{+}\rightleftharpoons \text{Lactate}+{\text{NAD}}^{+}$.
- Транспорт на ОФЭ (обобщённо): $\text{NADH}+{\text{H}}^{+}+\frac{1}{2}{\text{O}}_2\to {\text{NAD}}^{+}+{\text{H}}_2\text{O}$.
Механизмы регенерации NAD+:
- дыхательная цепь (митохондрии),
- ферментативная регенерация (LDH при анаэробии),
- шунты переносчиков (малат‑аспартатный, глицерол‑3‑фосфатный).
Последствия дисбаланса NAD+/NADH
- Снижение ${\text{NAD}}^{+}$ (избыточный NADH) → торможение NAD+-зависимых дегидрогеназ (например GAPDH), замедление гликолиза и ТЦК, снижение синтеза АТФ; компенсаторный переход к ферментации и накопление лактата (лактатацидоз).
- Избыточный NADH → повышённая нагрузка на дыхательную цепь, потенциальное увеличение образования реактивных форм кислорода (особенно при обратном транспорте электронов), окислительный стресс и повреждение митохондрий.
- Низкое ${\text{NAD}}^{+}$ → нарушение NAD+-зависимых сигнальных путей (сиртуины, регуляция ацетилирования белков), ухудшение репарации ДНК при активации PARP (PARP расходует NAD+), изменение транскрипции и метаболического переключения.
- Сдвиг в отношении восстановительных эквивалентов (включая связь с NADPH) → снижение способности к восстановлению глутатиона и защите от ОВК, нарушение синтеза липидов и других восстановительных процессов.
- Патологические проявления: ишемия/гипоксия (накопление NADH, лактат), метаболические синдромы и диабет (нарушение окислительного метаболизма), опухоли (переключение на аэробный гликолиз — Warburg), старение (снижение NAD+ и ухудшение регуляции через сиртуины).
Кратко: поддержание высокого соотношения ${\text{NAD}}^{+}/\text{NADH}$ важно для катаболических окислительных путей и нормального энергетического обмена; его смещение в любую сторону нарушает поток электронов, энергетический баланс, усиливает оксидативный или редуктивный стресс и меняет клеточные сигнальные и репарационные процессы.