Niacyna | Witamina B3

1.1. Historia i pochodzenie

Niacyna została otrzymana w laboratorium po raz pierwszy już w latach 60. XIX wieku – otrzymano ją w wyniku utleniania nikotyny. Odkrycie to przeszło jednak bez echa, gdyż nie doceniono wówczas jego wartości. Stosowano go jednak w fotografii. Dopiero na początku XX wieku naukowcy zainteresowali się witaminami. Kazimierz Funk szukał wówczas leku na chorobę beri-beri. Wyizolował niacynę w roku 1912, ponieważ jednak to nie jej niedobór powodował badaną przez niego chorobę, porzucił ją i zajął się innymi związkami. Niemniej jednak to właśnie do opisania niacyny użył on po raz pierwszy terminu “witamina”, pochodzącego od łacińskich słów vitae (życie) i amina (związek chemiczny zawierający grupę aminową).

Dopiero w 1937 udowodniono, że niacyna, nazywana już wówczas witaminą B3, stanowi poszukiwany czynnik przeciwpelagryczny. Pelagrę opisano w XVIII wieku. Choroba ta pojawiła się w Europie, gdy zaczęto sprowadzać z Nowego Świata i uprawiać kukurydzę. Początkowo występowała w Hiszpanii, następnie w północnych Włoszech (gdzie wybudowano nawet specjalny szpital wyłącznie dla jej ofiar). Stopniowo donoszono o jej pojawianiu się także w innych krajach: Francji, Rumunii czy Egipcie, a na początku XX wieku także w Stanach Zjednoczonych. Jej objawy to szorstkość i zaczerwienienie skóry w miejscach wystawionych na działanie światła słonecznego, ucisk i otarcia, pęcherze, wrzody, przebarwienia, stan zapalny języka i jamy ustnej, a w późniejszych stadiach także biegunki, zapalenia nerwów i zaburzenia psychiczne. Dopiero lata badań pozwoliły znaleźć jej przyczynę – była nią zmiana diety ludzi najniżej sytuowanych i wprowadzenie do niej znacznej ilości ziarna kukurydzy. Zawiera ono wprawdzie pewne ilości kwasu nikotynowego, ale w formie nieprzyswajalnej dla ludzkiego organizmu. Można go uwolnić poprzez obróbkę termiczną ziarna w wodzie wapiennej, jednak tego najbiedniejsi mieszkańcy Europy i USA nie wiedzieli.

Witamina B3 to właściwie dwa związki chemiczne: kwas nikotynowy i nikotynamid. Jej niedobór w diecie skutkuje, oprócz pelagry, także spowolnieniem przemian metabolicznych, zmniejszeniem tolerancji na zimno, obrzękiem błon śluzowych, zaburzeniami pracy przewodu pokarmowego, obniżeniem nastroju, a nawet objawami depresji. Wyniki badań naukowych świadczą również o tym, że może on przyczyniać się do powstawania mutacji lub niestabilności chromosomów. W krajach wysoko rozwiniętych niedobór niacyny występuje rzadko. Szczególnie narażone są nań osoby nadużywające alkoholu.

Uczeni z Pennsylvania State University wykryli obecność niacyny jako jednego ze związków organicznych w materiale pochodzącym z meteorytów, co wskazuje na jej występowanie także poza Ziemią.

1.2. Klasyfikacja

Niacyna należy do witamin – związków niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania organizmu, które muszą być dostarczane z pokarmem. Stanowi niezwykle ważny koenzym w wielu reakcjach enzymatycznych. Bierze udział w produkcji i metabolizmie węglowodanów, aminokwasów i kwasów tłuszczowych, a także w neutralizacji wolnych rodników. Wspomaga pracę układu krążenia, rozszerzając naczynia krwionośne i regulując poziom cholesterolu we krwi. Jest również niezbędna do prawidłowego funkcjonowania układu nerwowego. Ponadto wpływa korzystnie na stan skóry i włosów.

1.3. Występowanie

Niacyna może być wytwarzana w ludzkim organizmie z tryptofanu, jednakże produkcja jej jednej cząsteczki wymaga obecności aż 60 cząsteczek tego aminokwasu. Dlatego też bardzo ważne jest dostarczanie tej witaminy wraz z pokarmem. Jej dobrymi źródłami są:

• mięso (indyk, wołowina, jagnięcina)
• ryby (tuńczyk, sardynki, łosoś)
• owoce morza (np. krewetki)
• warzywa (szparagi, papryka, ziemniaki)
• rośliny strączkowe (groch, fasola, soja)
• nasiona słonecznika
• orzeszki ziemne
• produkty z pełnego ziarna

2.1. Wpływ na układ nerwowy

2.1.1. Działanie neuroprotekcyjne

2.1.1.1. Udar

Po wchłonięciu w jelitach kwas nikotynowy przekształcany jest w wątrobie do postaci nikotynamidu. Ten zaś stanowi prekursor do produkcji dinukleotydu beta-nikotynamidoadeninowego (NAD+) – koenzymu niezbędnego dla prawidłowego przebiegu licznych reakcji związanych z metabolizmem komórkowym neuronów. Zaobserwowano, iż stężenie tego związku jest znacząco obniżone w sytuacji niedokrwienia mózgu, co prowadzi do nasilenia apoptozy neuronów. Badania z wykorzystaniem modelu zwierzęcego wykazały, że podanie nikotynamidu w czasie 1-2 godzin od wystąpienia udaru mózgu pozwala zapobiec zbyt szybkiemu wyczerpywaniu się energii, poprawia mikrokrążenie i wspomaga funkcje mitochondriów. Dzięki temu chroni komórki nerwowe przed obumieraniem wskutek niedotlenienia. Efekt ten widoczny był zarówno u zwierząt zdrowych, jak i z nadciśnieniem oraz z hiperglikemią. Podczas innych analiz udowodniono, że suplementacja niacyny w ciągu 28 dni po wystąpieniu udaru może również być korzystna. U szczurów wspomagała bowiem szybkość przebudowy połączeń nerwowych oraz naczyń krwionośnych, zniszczonych podczas epizodu niedokrwienia.

2.1.1.2. Stwardnienie rozsiane

Niacyna odgrywa także istotną rolę w procesie mielinizacji włókien nerwowych, szczególnie w syntezie cerebrozydów. W przebiegu stwardnienia rozsianego – przewlekłej choroby zapalnej, w której niszczone są osłonki mielinowe – cytokiny zapalne pochodzące z limfocytów T wpływają na modyfikację stężenia NAD w ośrodkowym układzie nerwowym. Zaobserwowano, że u myszy, u których eksperymentalnie wywołano autoimmunologiczne zapalenie mózgu i rdzenia kręgowego, podawanie niacyny pozwala na znaczne zmniejszenie nacieków zapalnych oraz obszarów objętych demielinizacją. Witamina ta stymulowała również oligodendrogenezę i regenerację aksonów. Efekty terapii były tym lepsze, im wcześniej została ona rozpoczęta. Również wyniki innych badań pozwoliły na potwierdzenie faktu, iż niacyna zapobiega uszkadzaniu demielinizowanych aksonów i chroni przed utratą zdolności poznawczych, co udowodniono w testach behawioralnych.

2.1.1.3. Choroba Alzheimera

Witamina B3 uważana jest za element profilaktyki choroby Alzheimera. Podczas trwającego niemal 10 lat badania z udziałem ponad 6 tys. ochotników zaobserwowano, że jej spożycie wraz z pokarmem było odwrotnie proporcjonalne do ryzyka rozwoju tego schorzenia. Może to być związane ze zdolnością niacyny do kontrolowania poziomu cholesterolu we krwi. Wysokie stężenie tego związku, a szczególnie jego frakcji LDL, wpływa bowiem na podwyższenie ilości apolipoproteiny E obecnej w mózgu. Odgrywa ona ważną rolę w akumulacji beta-amyloidu wewnątrz komórek nerwowych. Wewnątrzkomórkowy cholesterol jest również modulatorem wzrostu aksonów i dendrytów, a także polaryzacji neuronów. Zaburzenia homeostazy tego związku mogą skutkować podniesieniem poziomu beta-amyloidu, który z kolei zmienia dynamikę cholesterolu w neuronach, co w konsekwencji prowadzi do powstawania patologicznych białek tau. Wyniki badań przeprowadzonych z wykorzystaniem zwierzęcego modelu choroby Alzheimera pozwoliły stwierdzić, że suplementacja tej witaminy wpływa na poprawę funkcjonowania ośrodkowego układu nerwowego w tym schorzeniu.

2.1.2. Wspomaganie zdolności poznawczych

Wyniki licznych badań naukowych wskazują na to, że nikotynamid wspomaga produkcję dopaminy w neuronach. Stanowi on bowiem prekursor dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego, bez którego nie może zajść reakcja wytwarzania tetrahydrobiopteryny. Ta zaś jest kofaktorem hydroksylazy fenyloalaninowej – enzymu katalizującego przekształcanie fenyloalaniny do tyrozyny oraz hydroksylazy tyrozynowej, która przekształca drugi z tych aminokwasów do L-DOPA, bezpośredniego prekursora dopaminy. Badania z wykorzystaniem szczurów udowodniły, iż niedobór niacyny wiąże się ze zmniejszeniem stężenia neuroprzekaźnika pobudzającego w ośrodkowym układzie nerwowym.

NAD+ odgrywa również ważną rolę w regulacji pobudzenia komórek nerwowych. Jest on bowiem substratem do produkcji cyklicznej ADP-rybozy, wewnętrznej cząsteczki sygnałowej biorącej udział w inicjacji wypływu jonów wapnia z magazynów wewnątrzkomórkowych. Związek ten pełni niezwykle istotną funkcję w plastyczności synaptycznej, szczególnie w obrębie hipokampa. Struktura ta jest odpowiedzialna za zapamiętywanie informacji i przechowywanie ich w pamięci długotrwałej, a także za orientację w przestrzeni. Plastyczność synaptyczna jest więc wymagana m.in. dla prawidłowego przebiegu procesu uczenia się.

Niacyna wpływa również na wzrost poziomu neurotroficznego czynnika pochodzenia mózgowego (BDNF, ang. brain-derived neurotrophic factor). W dojrzałym ośrodkowym układzie nerwowym wpływa on na migrację młodych neuronów i ich różnicowanie morfologiczne, a także stymuluje wzrost aksonów tworzenie nowych połączeń nerwowych. Wykazano również, że nikotynamid wspomaga wydłużanie mikrotubul tworzących cytoszkielet neuronów i biorących udział w wewnątrzkomórkowym przekazywaniu sygnałów. Korzystny wpływ na zdolności poznawcze ma także zdolność tej witaminy do ograniczania umieralności komórek nerwowych, szczególnie w warunkach zaburzonej homeostazy spowodowanych zmniejszoną dostępnością tlenu i substancji odżywczych.

2.1.3. Wspomaganie dobrego nastroju

Wyniki badań naukowych wskazują na potencjał witaminy B3 jako środka łagodzącego zaburzenia lękowe i wpływającego na poprawę nastroju. Może to być związane z jej zdolnością do przyłączania się do receptora GABAA w miejscu zwanym receptorem benzodiazepinowym. Agonistami tego ostatniego są np. diazepam, lorazepam czy alprazolam, często stosowane w psychiatrii jako leki anksjolityczne. Łącząc się z receptorem GABAA, zwiększają jego powinowactwo do kwasu gamma-aminomasłowego, nasilając neurotransmisję hamującą. Terapeutyczny efekt tej aktywności wynika z obniżenia pobudliwości neuronów w strukturach związanych z powstawaniem lęków i depresji, w tym w ciele migdałowatym czy hipokampie. Niacynamid nie jest jednak specyficznym ligandem receptora benzodiazepinowego, dlatego też przypuszcza się, że jego działanie przeciwlękowe najprawdopodobniej opiera się także na innych mechanizmach.

Nikotynamid wspomaga również neuroprzekaźnictwo serotoninergiczne. Niedobór tej witaminy skutkuje m.in. obniżeniem nastroju, przebiegającym niekiedy z objawami depresji. Najprawdopodobniej wynika to z utraty równowagi między różnymi ścieżkami metabolicznymi tryptofanu. Gdy poziom niacyny w organizmie jest zbyt niski, zmniejsza się hamowanie zwrotne na szlaku kinureinowym. W konsekwencji kierowanych jest nań więcej cząsteczek tryptofanu, a o sprawia, że nie pozostaje go dość dużo, aby produkcja serotoniny była wystarczająca dla zaspokojenia potrzeb organizmu. Wyniki badań z wykorzystaniem modelu zwierzęcego wykazały, że suplementacja witaminy B3 pozwala na obniżenie poziomu kwasu ksanturenowego (produktu metabolizmu tryptofanu na szlaku kinureinowym) przy jednoczesnym wzroście stężenia kwasu 5-hydroksyindolooctowego (5-HIAA), powstającego podczas rozkładania serotoniny. Zmiany te świadczą o intensyfikacji wytwarzania tego neuroprzekaźnika.

2.2. Wpływ na układ krążenia

2.2.1. Kontrola poziomu cholesterolu

Wyniki licznych badań naukowych udowodniły, że niacyna wpływa na obniżenie poziomu niskocząsteczkowej frakcji cholesterolu (LDL) we krwi, przy jednoczesnym podniesieniu stężenia jego frakcji wysokocząsteczkowej (HDL), jednak odpowiadający za ten efekt mechanizm wciąż nie jest dokładnie poznany. Właściwości te mogą mieć związek z oddziaływaniem kwasu nikotynowego na swoisty receptor GPR109A, co hamuje aktywność lipazy hormonowrażliwej i powoduje zmniejszenie uwalniania niezestryfikowanych kwasów tłuszczowych (NEFA) z tkanki tłuszczowej. Może to przyczyniać się do obniżenia zarówno poziomu NEFA we krwi, jak i stężenia triglicerydów w wątrobie.

Wpływ witaminy B3 na poziom cholesterolu we krwi został wielokrotnie potwierdzony podczas testów klinicznych. Podczas jednego z tych badań zaobserwowano, iż suplementacja niacyny pozwoliła w znaczącym stopniu zahamować produkcję triglicerydów w wątrobie. W innym zaś zaobserwowano spadek stężenia frakcji LDL przy jednoczesnym wzroście frakcji HDL cholesterolu. Dodatkowo zanotowano, iż u ochotników przyjmujących tę witaminę nastąpiło również obniżenie stężenia poziomu C-reaktywnego (CRP), którego wysoka koncentracja we krwi związana jest z podwyższonym ryzykiem rozwoju choroby wieńcowej.

2.2.2. Działanie przeciwmiażdżycowe

Wysoki poziom cholesterolu w osoczu krwi jest czynnikiem zwiększającym ryzyko rozwoju miażdżycy. Obniżając stężenie tego związku, niacyna stanowi element profilaktyki tej choroby. Nie jest to jednak jedyny mechanizm działania witaminy B3 na tym polu. Wpływa ona także na różnicowanie się makrofagów, redukując powstawanie ich typu M1, zaangażowanego w powstawanie zmian miażdżycowych. Hamuje także procesy prowadzące do tworzenia się komórek piankowatych, które budują struktury zwane blaszkami miażdżycowymi. Wyniki badań przeprowadzonych z wykorzystaniem myszy i świnek morskich potwierdzają, iż suplementacja niacyny wiąże się z obniżeniem ryzyka zapalenia aorty oraz redukcją odkładania się lipidów w ścianach tętnic. Testy kliniczne wskazują na istnienie podobnego trendu również u ludzi, szczególnie u pacjentów z cukrzycą typu II.

2.3. Działanie przeciwzapalne

Wyniki badań przeprowadzonych z wykorzystaniem myszy wykazały, że niacyna działa przeciwzapalnie. Jej doustne przyjmowanie poskutkowało osłabieniem wzrostu cytokin zapalnych IL-1-beta i TNF-alfa po wstrzyknięciu lipopolisacharydu, który jest czynnikiem proinflamatoryjnym.

Przeciwzapalne działanie witaminy B3 obejmuje także wpływ na aktywność komórek układu odpornościowego: makrofagów i neutrofili. Pobudza receptor GPR109A, aktywując białko jądrowe PPAR-gamma (ang. peroxisome proliferator-activated receptor gamma) pełniące funkcję regulatora ekspresji genów, również hamującego powstawanie stanu zapalnego. Obserwuje się również obniżenie skuteczności cytokin (IL-8, LTB4) promujących migrację neutrofilów do tkanki objętej stanem zapalnym pod wpływem niacyny.

2.4. Wpływ na skórę

Podczas badań in vitro udowodniono, iż w komórkach skóry u osób dorosłych ilość NAD+ jest o ok. 16% mniejsza niż u noworodków. Suplementacja niacyną pozwala na podniesienie poziomu tego związku, co korzystnie wpływa na stan skóry. Witamina B3 wpływa także na stężenie glikozaminoglikanu (GAG), którego podwyższone stężenie w obrębie tych komórek wiąże się z występowaniem uszkodzeń lub powstawaniem zmarszczek. Niacyna obniża poziom GAG w dojrzałych fibroblastach, jednak aktywności tej nie posiada nikotynamid.

Wykazano również korzystny wpływ witaminy B3 w przypadku występowania trądziku pospolitego. Wiąże się on z hiperkeratynizacją, przewlekłym stanem zapalnym naczyń włosowatych oraz nadprodukcją sebum wynikającą z braku równowagi gospodarki hormonalnej. Wyniki badań sugerują także, iż działanie proinflamacyjne może być wynikiem uszkadzania lipidów skóry przez wolne rodniki tlenowe. Dobroczynne działanie niacyny polega tu m.in. na łagodzeniu stanów zapalnych. Liczne badania udowodniły, że stosowanie żelu zawierającego 4% nikotynamidu pozwala zmniejszyć ostrość trądziku, a także zredukować liczbę grudek trądzikowych w stopniu większym niż w przypadku żelu z klindamycyną (1%). Zanotowano także, iż większe korzyści ze stosowania nikotynamidu mogą odnieść osoby z tłustym typem cery.