NAD+ vs NADH vs NADP: Qual é a diferença?

O NAD+ e o NADH formam um par redox, e o NADP+ e o NADPH formam outro. Em cada par, existe uma forma oxidada e uma forma reduzida. Um grupo fosfato adicional distingue o sistema NADP do sistema NAD, enquanto o estado redox distingue as formas dentro de cada par. Trata-se de dois critérios distintos: a estrutura da molécula e o seu estado de oxidação. A sua separação permite evitar a confusão entre o NADH e o NADPH, bem como entre a fosforilação e a redução. O artigo explica a nomenclatura, as reações básicas e a forma de interpretar as medições. Não compara produtos nem formas de utilização das substâncias.

O que significam estas quatro siglas?

NAD significa dinucleótido de nicotinoamidoadenina. A notação NAD+ refere-se à forma oxidada e NADH à forma reduzida deste composto.

NADP significa fosfato de dinucleótido de nicotinoamidoadenina. Da mesma forma, o NADP+ é a forma oxidada e o NADPH, a forma reduzida.

Registo	Par redox	Estado redox	Grupo fosfato adicional em relação ao NAD
NAD+	NAD+/NADH	Oxidado	Não
NADH	NAD+/NADH	Reduzido	Não
NADP+	NADP+/NADPH	Oxidado	Sim
NADPH	NADP+/NADPH	Reduzido	Sim

O NAD+ e o NADH são formas relacionadas da coenzima, mas não têm estruturas idênticas. Os seus nomes não devem ser trocados na equação da reação.

O que significam NAD(H), NADP(H) e NAD(P)H?

Os parênteses permitem encurtar a escrita, mas é preciso ter cuidado com a sua localização.

Registo agregado	Significado típico
NAD(H)	NAD+ e NADH
NADP(H)	NADP+ e NADPH
NAD(P)H	NADH ou NADPH, dependendo do contexto

Nenhuma destas formulações implica a existência de uma quinta molécula adicional. Na denominação da atividade enzimática, o NAD(P)H pode indicar a possibilidade de utilização de ambas as coenzimas reduzidas. No entanto, isso não implica que a velocidade da reação seja a mesma com cada uma delas. [5]

Na descrição da medição, a menção «registo agregado» requer esclarecimento: se o método distingue as formas ou se fornece um sinal comum.

O que significa „oxigenado” e „reduzido”?

A oxidação consiste na cedência de eletrões, enquanto a redução consiste na sua aceitação. No par NAD+/NADH, a transformação diz respeito à parte nicotinamídica.

A notação formal da fração pode ser apresentada da seguinte forma:

NAD+ + H⁺ + 2 e⁻ ⇌ NADH

A notação análoga para o segundo par é:

NADP+ + H⁺ + 2 e⁻ ⇌ NADPH

As equações mostram o balanço de eletrões e hidrogénio. Não significam que os eletrões livres circulem na solução como um substrato típico destas reações enzimáticas. Em muitas dessas reações, ocorre a transferência de um equivalente do ião hidreto entre o substrato e a coenzima.

O termo „oxidado” não significa, portanto, „danificado”, e „reduzido” não significa „diminuído em quantidade”. Trata-se de termos que descrevem uma relação química.

O sinal „+” descreve toda a carga da molécula?

O símbolo „+” nas denominações comuns NAD+ e NADP+ está relacionado com a forma oxidada da parte nicotinamídica. Não deve ser considerado como uma descrição completa da carga líquida em todas as condições.

As moléculas também contêm grupos fosfato, cuja protonação influencia a carga total. Por isso, a notação iônica detalhada pode diferir da abreviatura bioquímica comum.

Ao comparar fórmulas ou massas em bases de dados, é necessário verificar qual a forma de protonação descrita no registo. A diferença na notação dos iões não implica necessariamente que o esqueleto básico do composto seja diferente.

Onde se encontra o fosfato adicional do NADP?

Um grupo fosfato adicional encontra-se na posição 2′ da ribose ligada à adenina. Não está ligado ao local onde ocorre a redução do anel de nicotinamida.

A quinase NAD catalisa a reação:

NAD+ + ATP → NADP+ + ADP

Trata-se de uma fosforilação e não de uma redução. O produto da reação apresentada é o NADP+, e não o NADPH. A nomenclatura da IUBMB descreve esta atividade com o número EC 2.7.1.23. [1]

A letra P e a letra H transmitem, portanto, informações diferentes. A primeira indica a forma fosforilada, enquanto a segunda, nestas abreviaturas, indica a forma reduzida.

Por que é que as enzimas distinguem entre o NAD e o NADP?

O fosfato adicional influencia a forma como a enzima reconhece a coenzima. Por isso, muitas reações demonstram preferência por um dos pares.

No entanto, isto não significa que seja uma regra absoluta para todas as enzimas. A especificidade deve ser determinada para cada atividade específica. Algumas enzimas podem utilizar mais do que uma coenzima, mas com diferentes eficiências. [2,5]

Na descrição da reação, deve manter-se o nome do participante efetivamente utilizado. A semelhança estrutural não justifica a substituição de NADPH por NADH em qualquer equação.

Exemplo da transformação de NADH em NAD+

A lactato desidrogenase catalisa uma reação reversível entre o piruvonato e o lactato. A equação na direção da redução do piruvonato é a seguinte:

Pirogronato + NADH + H⁺ ⇌ L-lactato + NAD+

Nesta reação, o NADH é oxidado e o pirogronato é reduzido. Este exemplo demonstra que a regeneração do NAD+ não se limita à cadeia respiratória mitocondrial. [2]

No entanto, uma seta bidirecional não significa que o fluxo seja igual em ambos os sentidos em todas as situações. A direção líquida depende das condições do sistema em análise.

NADH e o complexo I mitocondrial

O complexo I da cadeia respiratória transfere eletrões do NADH para a ubiquinona. Este processo está associado ao transporte de protões através da membrana. Ao mesmo tempo, o NADH transforma-se em NAD+. [3]

Não se deve descrever isto como uma transformação direta da molécula de NADH em ATP. O ATP é produzido num processo distinto que utiliza o gradiente de protões.

É também necessário distinguir o NADH presente na matriz mitocondrial do NADH no citosol. Este último não atravessa livremente a membrana interna da mitocôndria. Os sistemas oscilatórios, como o sistema malato-aspartato, permitem a transferência de equivalentes redutores sem que haja uma simples passagem da mesma molécula de NADH através da membrana.

A afirmação „O NADH fornece eletrões às mitocôndrias” requer, portanto, uma especificação mais precisa do local onde se forma e da forma como os equivalentes redutores são transferidos.

Exemplo de uma reação que utiliza NADPH

A glutationa redutase utiliza o NADPH para reduzir o dissulfureto de glutationa:

GSSG + NADPH + H⁺ → 2 GSH + NADP+

GSSG designa a forma oxidada do dissulfeto de glutationa, enquanto GSH designa a forma reduzida. O NADPH cede equivalentes redutores e transforma-se em NADP+. [4]

Trata-se da regeneração do GSH e não da síntese de novas moléculas de glutationa a partir de aminoácidos. Nesta equação, a coenzima adequada é o NADPH, e não o NAD+.

O NADPH serve exclusivamente para reações antioxidantes?

Não. O NADPH participa em várias reações redutoras, e a sua importância depende da enzima e do substrato.

A título de exemplo, a atividade da NAD(P)H-oxidase, que conduz à formação de peróxido de hidrogénio, é descrita pela equação:

NAD(P)H + H⁺ + O₂ → NAD(P)+ + H₂O₂

Trata-se de um contexto diferente do da regeneração do glutationa. A mera presença de NADPH não determina, portanto, se um determinado processo elimina as formas reativas de oxigénio ou se participa na sua produção. [5]

Também não se deve apresentar os sistemas NAD e NADP como totalmente isolados. Distinguir as suas funções típicas ajuda na aprendizagem, mas não substitui a descrição de uma reação concreta.

O que indica a relação NAD+/NADH?

A relação NAD+/NADH compara as quantidades ou concentrações das duas formas, mantendo a mesma base de medição. Não é o mesmo que a reserva total de NAD(H).

Exemplo de cálculo	NAD+	NADH	Soma de NAD(H)	NAD+/NADH
A	9 unidades	1 unidade	10 unidades	9
B	18 unidades	2 unidades	20 unidades	9
C	5 unidades	5 unidades	10 unidades	1

Os números são apenas uma ilustração matemática, não valores de referência. Os exemplos A e B têm a mesma razão, mas somas diferentes. Os exemplos A e C têm a mesma soma, mas razões diferentes.

O aumento do NAD+ por si só não permite calcular o novo valor da relação, se não soubermos a variação simultânea do NADH.

Por que é que um rácio mais elevado não significa automaticamente „melhor”?

A interpretação depende do tipo de célula, do intervalo celular, das condições e do objetivo do exame. Um único valor não constitui um indicador universal do funcionamento das mitocôndrias nem da saúde do organismo.

Também é importante saber se foi analisada a fração livre, a fração ligada às proteínas ou o conjunto de substâncias obtido após a extração. O resultado da amostra completa não tem necessariamente de refletir as condições locais em cada compartimento celular.

Por isso, no artigo introdutório, não se deve atribuir às proporções as etiquetas „saudável” e „não saudável” sem um contexto experimental definido.

Reação redox e síntese e decomposição

A transformação de NAD+ em NADH altera o estado redox. A síntese ou a decomposição de um composto alteram a sua reserva de forma diferente.

Por esse motivo, uma variação na concentração pode ter mais do que uma explicação. Uma única medição, por si só, não determina a velocidade de síntese, o consumo nem o fluxo nas reações.

Na descrição dos resultados, é importante distinguir entre a concentração, a proporção das formas e a taxa de transformação. Todas estas variáveis dizem respeito ao metabolismo, mas respondem a questões diferentes.

Perguntas mais frequentes

O NAD+ e o NADH são o mesmo composto?

São as formas oxidada e reduzida do mesmo sistema coenzimático, mas não são estruturas idênticas. A sua transformação mútua requer uma reação redox. Por isso, podem ser discutidas em conjunto como um par, mas na equação da reação ou no resultado da determinação é necessário indicar a forma correta. O nome genérico não substitui a distinção entre substrato e produto.

O NADPH é a forma reduzida do NAD+?

A forma reduzida direta do NAD+ é o NADH. O NADPH pertence ao segundo par e é a forma reduzida do NADP+. A comparação entre o NAD+ e o NADPH envolve, portanto, duas diferenças: um fosfato adicional e o estado redox. A sua combinação numa única simplificação dificulta a interpretação correta da reação e da função da enzima.

A fosforilação do NAD+ produz NADPH?

Na reação apresentada da quinase NAD, a fosforilação conduz à formação de NADP+. Não se trata de uma redução do anel de nicotinamida. Para descrever o NADPH, é necessário ter também em conta o seu estado reduzido. As letras P e H não são designações intercambiáveis para a mesma modificação, mas indicam características estruturais distintas.

O NADH é ATP?

O NADH e o ATP são compostos distintos. O NADH participa na transferência de equivalentes redutores, enquanto o ATP está presente nas reações de transferência de grupos fosfato e de acoplamento de processos energéticos. A sua interligação na respiração celular não implica a transformação direta de toda a molécula de NADH em ATP. A descrição deve manter a separação entre estas etapas.

O NADH do citosol entra livremente na mitocôndria?

Não atravessa livremente a membrana mitocondrial interna. A transferência de equivalentes redutores pode ocorrer através de sistemas pendulares que utilizam outros metabolitos. Isto não é sinónimo do transporte da própria molécula de NADH. Esta distinção permite descrever corretamente a relação entre as reações citosólicas e a cadeia respiratória mitocondrial.

O NADP(H) significa o mesmo que o NAD(P)H?

Não. NADP(H) abrange normalmente ambas as formas do sistema NADP, enquanto NAD(P)H designa NADH ou NADPH. A posição do parêntese altera o significado da abreviatura. Especialmente na descrição de métodos laboratoriais, é necessário verificar se se trata de um sinal comum, de um substrato alternativo ou, de facto, de determinações separadas de moléculas específicas.

Será que a quantidade total de NAD(H) determina a relação NAD+/NADH?

Não. O mesmo valor total pode incluir proporções diferentes das formas oxidada e reduzida. Para calcular a relação, são necessários dados adequados relativos a ambos os componentes. Por sua vez, uma razão idêntica pode ocorrer com diferentes valores do total. As informações sobre a soma e a proporção não devem ser utilizadas de forma intercambiável.

O resultado de uma amostra reflete todas as células?

O resultado diz respeito ao material e ao âmbito da método utilizado. Não se deve extrapolar automaticamente este resultado para outros tecidos, compartimentos celulares ou condições. Além disso, o sinal comum de várias coenzimas não substitui as suas determinações individuais. A conclusão deve indicar o que foi efetivamente medido, em vez de atribuir um significado mais amplo a um único valor.

Aviso legal

O presente artigo tem carácter exclusivamente educativo e informativo e não constitui aconselhamento médico. O NAD+, o NADH, o NADP+, o NADPH e os suplementos precursores associados não estão aprovados pela FDA nem pela EMA para o tratamento, prevenção ou cura de qualquer doença. O artigo tem caráter educativo e aborda a nomenclatura, a estrutura e os princípios das reações redox. As reações apresentadas não confirmam a segurança, a eficácia nem a qualidade de nenhum produto específico.

Referências

[1] Nomenclatura Enzimática da IUBMB. EC 2.7.1.23, NAD+ quinase. Fosforilação de NAD+ em NADP+.

[2] Nomenclatura Enzimática da IUBMB. EC 1.1.1.27, L-lactato desidrogenase. Reação do lactato-pirogronato com participação do NAD+/NADH.

[3] Nomenclatura Enzimática da IUBMB. EC 7.1.1.2, NADH redutase (translocadora de H+). Complexo I: transporte de eletrões e protões.

[4] Reactome. R-HSA-71682. Redução do GSSG a GSH com a participação do NADPH.

[5] Nomenclatura Enzimática da IUBMB. EC 1.6.3.1, NAD(P)H oxidase (formadora de H₂O₂). Reação que conduz à formação de peróxido de hidrogénio.