Wenn Zellen NAD⁺ verlieren: Eine neue Studie zeigt eine überraschende virusähnliche Reaktion

Eine aktuelle Studie, die in der Zeitschrift Aging Cell 2025 veröffentlicht wurde, gibt einen detaillierten Einblick in das, was passiert, wenn Zellen ihre Versorgung mit NAD⁺, einem der wichtigsten Moleküle des Körpers für Energie und Reparatur, verlieren.

Die Forscher fanden unter anderem heraus, dass Zellen, die NAD⁺ verlieren, nicht nur langsamer werden, sondern auch einen Abwehrmechanismus aktivieren, der eine Virusinfektion imitiert, auch wenn kein Virus vorhanden ist.

Wie die Forscher den NAD⁺-Verlust erforschten

Um diesen Prozess zu untersuchen, züchteten die Wissenschaftler Fibroblastenzellen, eine häufige Art von Bindegewebszellen, 14 Tage lang in einer Umgebung ohne Nicotinamid.

Während des gesamten Experiments haben sie gemessen:

• Mitochondriale Energieproduktion
• Oxidativer Stress und antioxidative Aktivität
• Genexpression im Zusammenhang mit der Immunität
• Veränderungen der Lage der mitochondrialen DNA (mtDNA) in der Zelle.

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Der Zweck der Studie

Das Ziel war es, zu verstehen, wie sich Zellen bei chronischem NAD⁺-Mangel anpassen - oder eben nicht anpassen. Die Forscher wollten herausfinden, wie sich der Verlust dieses lebenswichtigen Moleküls auf die Energieproduktion, die Stressreaktion und die Kommunikation zwischen den Mitochondrien und dem Rest der Zelle auswirkt.

Schauen wir uns genauer an, was sie entdeckten, als die Zellen anfingen, zu wenig NAD⁺ zu haben.

Zellen überlebten - aber mit minimaler Energie

Nach nur zwei Tagen ohne Nikotinamid sank der NAD⁺-Spiegel der Zellen auf weniger als 5% des Normalwerts. Trotzdem starben die Zellen nicht - sie überlebten und teilten sich weiter, aber viel langsamer. Das zeigt, dass Fibroblastenzellen mit sehr niedrigem NAD⁺-Wert am Leben bleiben können, aber sie verlieren ihre Fähigkeit, sich anzupassen und effizient Energie zu produzieren.

Mitochondrien haben ihre Flexibilität verloren

Die Mitochondrien - die Teile der Zelle, die für die Energieproduktion zuständig sind - konnten zwar noch eine Grundmenge an Energie erzeugen, aber sie verloren die Fähigkeit, die Produktion zu erhöhen, wenn die Zelle mehr brauchte. Mit anderen Worten: Ihre "Energiereserve" war fast aufgebraucht. Sowohl ihre zusätzliche Kapazität als auch ihre maximale Leistung sanken drastisch. Als Nicotinamid wieder hinzugefügt wurde, erholten sich die Mitochondrien schnell wieder, was zeigt, dass NAD⁺ für den effizienten Betrieb des Energiesystems der Zelle unerlässlich ist.

Steigender oxidativer Stress

Zellen mit wenig NAD⁺ zeigten deutliche Anzeichen von oxidativem Stress - ein Zustand, in dem sich schädliche Moleküle schneller ansammeln, als die Zelle sie entfernen kann. Dies führt zu einer inneren Belastung und schädigt langsam wichtige Zellbestandteile.

Die Forscher fanden heraus, dass die Anzeichen für Schäden zunahmen, während das natürliche Abwehrsystem der Zellen schwächer wurde. Normalerweise würden schützende Enzyme aktiver werden, um Stress zu neutralisieren, aber in diesem Fall blieben sie inaktiv.

Mitochondriale DNA ist ins Zytoplasma entwichen

Eine der auffälligsten Entdeckungen war, dass die Mitochondrien ihre eigene DNA in das umgebende Zytoplasma entweichen ließen.

Normalerweise bleibt die mitochondriale DNA sicher in den Mitochondrien eingeschlossen. Aber als der NAD⁺-Spiegel sank, traten kleine Fragmente in die Zelle aus. Die Zelle hielt dies fälschlicherweise für ein Zeichen einer Infektion und aktivierte ihr internes Alarmsystem, den so genannten cGAS-STING-Weg.

Normalerweise reagiert dieses System auf Viren, indem es Immungene aktiviert, die schützende Moleküle namens Interferone produzieren. In diesem Fall war jedoch kein Virus vorhanden. Die Zellen reagierten einfach auf ihre eigene entkommene DNA und lösten eine virusähnliche Entzündungsreaktion aus, ohne dass es zu einer Infektion kam.

VDAC1: Das Tor, das die DNA herauslässt

Das Protein VDAC1 sitzt in der äußeren Schicht der Mitochondrien und funktioniert wie ein winziges Tor, das kontrolliert, was rein- und rausgeht. Wenn der NAD⁺-Spiegel sank, öffnete sich dieses Tor und ließ kleine Teile der mitochondrialen DNA in den Rest der Zelle entweichen.
Als die Wissenschaftler das Tor mit einer Substanz namens VBIT-4 blockierten, hörten sowohl der DNA-Austritt als auch die Immunreaktion auf.

Dies zeigt, dass VDAC1 das entscheidende Bindeglied zwischen niedrigem NAD⁺, instabilen Mitochondrien und Entzündungen ist.

Die Reaktion könnte rückgängig gemacht werden

Als die Wissenschaftler NAD⁺ durch die Zugabe von Nikotinamid (NAM), NMN oder Nikotinamidribosid (NR) wiederherstellten, kamen die Zellen wieder ins Gleichgewicht. Die Mitochondrien stabilisierten sich, der oxidative Stress nahm ab und die antivirale Immunaktivierung verschwand. Der Effekt war vollständig reversibel und direkt von der NAD⁺-Verfügbarkeit abhängig.

Übersicht

Was diese Ergebnisse bedeuten

Die Studie zeigt, dass die Zellen ihre Aktivität nicht nur verlangsamen, wenn der NAD⁺-Spiegel sinkt, sondern dass sie einen falschen Alarm auslösen. Die Mitochondrien beginnen, kleine DNA-Stücke durch ein Gate-Protein namens VDAC1 auslaufen zu lassen, was die Zelle glauben lässt, dass sie von einem Virus angegriffen wird. Dadurch wird eine unnötige Immunreaktion ausgelöst. Als die Wissenschaftler entweder NAD⁺ wiederherstellten oder das Gate blockierten, hörte diese Reaktion auf und die Zellen kehrten zur Normalität zurück.

Obwohl die Forschung an Zellkulturen durchgeführt wurde, bietet sie eine mögliche Erklärung dafür, warum der NAD⁺-Spiegel mit dem Alter abnimmt und wie dies zu den langsamen, chronischen Entzündungen beitragen könnte, die häufig in alterndem Gewebe zu beobachten sind. Die Ergebnisse zeigen, wie eng unser Energiestoffwechsel, die Stabilität der Mitochondrien und das Gleichgewicht des Immunsystems miteinander verbunden sind.

Unterstützendes NAD⁺ für das zelluläre Gleichgewicht

Als der NAD⁺-Spiegel wiederhergestellt war, ließen alle schädlichen Reaktionen nach - was zeigt, wie wichtig ein gesunder NAD⁺-Stoffwechsel für die Stabilität der Zellen ist. Der NAD⁺-Spiegel kann durch Ernährung, körperliche Aktivität und Vorstufen wie NMN oder NR unterstützt werden, die der Körper wieder in NAD⁺ umwandelt.

Angesichts dieser Studie geht es bei der Aufrechterhaltung von NAD⁺ durch intelligente Nahrungsergänzung nicht nur darum, die Energie zu steigern, sondern auch darum, dass die Zellen widerstandsfähig, ausgeglichen und geschützt bleiben, wenn wir altern.

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