Функции и классификация аминокислот

Аминокислоты – это органические вещества, содержащие карбоксильные и аминные группы. В настоящее время известно порядка 100 соединений, 20 из которых принимают участие в синтезе белка. На этом их функции не заканчиваются. Да, синтез белка, несомненно, важнейшее направление, но есть и другие, как, например:

• энергетический обмен;

• нейротрансмиссия;

• эпигенетическое влияние (метилирование);

• обезвреживание аммиака, детоксикация;

• синтез соединительной ткани, биологически активных молекул (карнитин, NADH, меланин). В биохимии существует множество подходов к классификации аминокислот, но для врачей-клиницистов наибольшее значение имеет деление на заменимые и незаменимые.

Классификация

Заменимые

• глицин
• аланин
• пролин
• серин
• цистеин
• аспарагиновая кислота
• аспарагин
• глутаминовая кислота
• глутамин
• тирозин

Незаменимые

• валин
• изолейцин
• лейцин
• треонин
• метионин
• лизин
• фенилаланин
• триптофан
• аргинин (у детей)
• гистидин (у детей)

Источники в продуктах

• молочные продукты

• кальмары

• мясо

• рыба

• яйца

Вегетарианство

• сочетание бобовых с овощами

• соя

• гречиха

Серосодержащие аминокислоты

Метионин

• эпигенетический фактор (участие в метилировании)

• источник SAMe (фермент МАТ)

• донор серы при синтезе цистеина

• улучшает транспорт В12 в клетку

• тормозит отложение в печени нейтрального жира

• стимулирует синтез фосфолипидов, холина

• снижает концентрацию холестерина

• антидепрессивное действие

• стимулирует синтез mTOR (старение)

Источники в продуктах

• сыр

• говядина/телятина

• мясные бульоны

• яичный белок

• океанский лосось

• икра лососевых

• фермерская курица

• индейка

• рыба морского или речного улова - тунец, щука, треска

Для вегетарианцев/веганов

• морские водоросли и спирулина

• семена кунжута

• бразильские орехи

• овес

• подсолнечное масло

Цистеин

• детоксикационная функция (предшественник глутатиона)

• участвует в синтезе I и III типов коллагена (улучшает состояние волос, ногтей, кожи)

• стимулирует активность лейкоцитов

• гепатопротектор, препятствует жировой дистрофии печени (благодаря наличию метильных групп)

• угнетает синтез инсулина

• муколитик, оказывает противоплёночное действие (разрывает дисульфидные связи мукополисахаридов)

• предшественник таурина

Таурин

• тормозной нейромедиатор

• противоэпилептическое свойство

• обеспечивает «текучесть» желчи

• кардиотропное действие (стабилизация сердечного ритма)

• диуретический эффект

• стимулирует синтез инсулина и пролактина

• пища богатая витаминами группы В (В6, В12), селеном, витаминами Е и С, ликопином и метионином наиболее эффективна для снижения риска колоректального рака.

Исследование Защитные эффекты при колоректальном раке и пищевые микроэлементы фолиевая кислота, метионин, витамины В6, В12, С, Е, селен и ликопин

• препятствует агрегации тромбоцитов

• энерготропное действие

• стимулирует репаративные процессы при поражениях тканей глаза

• повышает чувствительность клеток к инсулину;

• повышает кислотность желудочного сока

«серная» аминокислота!

Аминокислоты-нейротрансмиттеры

• глутаминовая кислота (глутамат)

• аспарагиновая кислота (аспартат)

• тирозин

• фенилаланин

• глицин

• гамма-аминомасляная кислота

• таурин

• аланин

Глутамат/аспартат

Эксайтотоксичность

- не допускать повышения уровня ионизированного кальция в крови

- преваген

Эффекты глутамата

• предшественник глутатиона

• нарушение миелинизации нервных волокон

• детоксикация аммиака

• усиление «яркости» зрительных, слуховых, тактильных и вкусовых ощущений

• активируя NMDA-рецепторы, обеспечивает обучение и память

• симптомы, вызываемые у психически здоровых людей при приеме препаратов, действующих на глутаматные рецепторы, сходны с некоторыми симптомами аутизма и шизофрении (искаженное восприятие боли, повышенный интерес к деталям, продуктивные психопатологические симптомы)(Бокша И.С., 2004)

• обнаружена высокая степень связи аутизма с SNP SLС25А12, кодирующем митохондриальный аспартат/глутаматный переносчик (Ramos N., Reichert J.G., Smith C., 2004)

Аспартат

• участвует в цикле мочевинообразования (бицикл Кребса)

• возбуждающий нейротрансмиттер

• участие в синтезе АТФ

• биосинтез пуринов и пиримидинов (нуклеотиды)

• активатор синтеза тестостерона (D-аспартат)

• стимулирует гуморальный и клеточный звенья иммунитета

• транспорт микроэлементов в клетки

• подавляет синтез мелатонина

Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК)

Рецепторы ГАМК

- быстрого реагирования GABA-A (ген GABRG2) – мутации связаны с эпилепсией и фебрильными судорогами, которые могут возникать при высокой температуре

- медленного действия GABA-B

• ингибиторный нейромедиатор

• природный транквилизатор, снимающий судорожные припадки, подавленность, тревогу, депрессию

• улучшает динамику нервных процессов в головном мозге, улучшая мышление, память, микроциркуляцию

Глутамин

• репарант слизистой кишечника

• источник ГАМК (но и глутамата)

• подавляет синтез кортизола

• обезвреживает аммиак

• участвует (через триптофан) в синтезе серотонина

• усиливает проницаемость миоцитов для ионов калия

• синтез нуклеиновых кислот

• участвует в синтезе фолиевой кислоты и нуклеотидов

• подавляет синтез кортизола

Гистидин

• предшественником биосинтеза гистамина и карнозина

• способствует росту и восстановлению тканей

• недостаток гистидина может вызвать ослабление слуха

• противовоспалительный эффект (нейтрализует активный формы кислорода, ингибирует выброс цитокинов

Треонин

• синтез коллагена и эластина

• стимулирует иммунитет (пролиферация Т-клеток)

• улучшает транспорт магния через ГЭБ

Фенилаланин/тирозин

• превращается в тирозин и триптофан, а далее в дофамин и норадреналин, меланин, мелатонин, серотонин

• участвует в синтезе гормонов щитовидной железы

• влияет на настроение, уменьшает боль, улучшает память и способность к обучению, подавляет аппетит

• участвует в обезвреживании аммиака

• кофакторы обмена фенилаланина – биоптерин, железо, витамин В3, витамин В6, медь и витамин С

• в анализе аминокислот крови уровень фенилаланина не должен превышать уровень тирозина!

Дефицит тирозина

- нарушение сна

- депрессия

- отсутствие мотивации

- гипотиреоз (чаще субклинический)

- плохой загар

• кофакторы – фолиевая кислота, медь и витамин С

Аланин

• активный участник глюконеогенеза (низкоуглеводная диета, голод, физические нагрузки)

• синтезируется из пирувата (мышцы)

• источник карнозина (+гистидин) (антиоксидант и рН-буфер в мышцах; обеспечивает выносливость)

• источник синтеза антител и активации Т-лимфоцитов

• тормозной нейромедиатор

Аминокислоты с разветвлённой цепью

• лейцин способен снижать уровень серотонина, дофамина и глутаминовой кислоты путём активации глутаматдегидрогеназы (GAD), дезаминирующего глутамат до α-кетоглутаровой кислоты (компонент цикла Кребса)

• источник глюконеогенеза

• стимулируют синтез СТГ

• источник аланина

• чрезмерно стимулируют синтез инсулина, приводя к постепенному его истощению

• снижает аппетит

• активируют сигнальную систему mTOR – способствуют ускорению старения

• дефицит лейцина – тремор при стрессе

• лейцин усиливает экскрецию В3 с мочой

• конкуренция в проникновении через ГЭБ с тирозином, триптофаном фанилаланином

• кофактор – биотин, тиамин

Цикл мочевинообразования

В цикле мочеобразования участвуют:

• Орнитин

• Аргинин

• Цитруллин

Аргинин

• сосудорасширяющий эффект (источник NO)

• обезвреживание аммиака

• снижает уровень ЛПНП, не снижая уровень ЛПВП

• препятствует тромбообразованию

• стимулирует Т-клеточное звено иммунитета

• при дефиците возможно мужское бесплодие

• улучшает потенцию

• способствует снижению веса, активизируя рост мышечной массы (стимулирует СТГ) и уменьшая объём жира (активизация бета-окисления жирных кислот)

• нельзя принимать при активной герпетической инфекции

• предшественник – цитруллин

Цитруллин

• стимулирует иммунную систему

• участвует в цикле мочевинообразования и синтезе NO (превращается в аргинин)

• выводит лактат и аммиак, восстанавливает запасы АТФ и креатинфосфата после тренировок

• 50% цитруллина вызывает иммунный ответ у больных ревматоидным артритом

• усиливает синтез СТГ после тренировки

Орнитин

• стимулирует синтез СТГ

• стимулирует иммунную систему

• участвует в дезинтоксикационных процессах

• восстановление гепатоцитов

• стимулирует синтез инсулина

Пролин

• источник – глутамат

• источник гидроксипролина, стабилизирует трехспиральную структуру коллагена (кофактор – витамин С)

• мембранопротектор

• антиоксидант

• слабый агонист NMDA-рецепторов (в высокой концентрации нейротоксичен)

Лизин

• противовирусный эффект (неполноценная репликация вирусов)

• противоотечное действие

• укрепление соединительной ткани

• стимулирует синтез СТГ

• истощается при стрессе

• препятствует избыточной экскреции кальция с мочой

• снижает уровень триглицеридов в крови

• усиливает усвоение кальция из крови и встраивание в костную ткань (лечение и профилактика остеопороза)

• замедляет повреждение хрусталика, особенно при сахарном диабете

• в сочетании с пролином и витамином С препятствует атеросклерозу

• энерготропная аминокислота – источник карнитина

Триптофан

• источник серотонина (при достаточном количестве витамина Д), мелатонина и ниацина

• источник квинолиновой кислоты

• предшественник NADH

Диагностика и коррекция нарушений аминокислотного обмена

• Аминокислоты крови (ТМС, ВЭЖХ) и мочи

• Органические кислоты мочи

• SNP

SNP и его значение

GAD – превращение глутамата в ГАМК

GGH – превращение фенилаланина в тирозин

GSTP1 – нарушение расщепления глутамата

МАТ – нарушение превращения метионина в SAMe (S-адеметионин)

FUT2 – нарушение синтеза лизина, триптофана и тирозина

CBS – склонность к увеличению уровня цистеина, таурина; непереносимость серосодержащих аминокислот

СОМТ, МАО – плохая переносимость тирозина, триптофана

DDC – нарушение превращение триптофана в серотонин

DDO – нарушение расщепления аспарагиновой кислоты

GLDC – нарушение обмена глицина

Особенности всасывания аминокислот в ЖКТ (по данным Чёрной В. Н., Хомяковой О. В., Коваль С. Я., 2006)

Аминокислоты и эффект

Треонин + лизин – взаимное усиление всасывания

Треонин + метионин – взаимное угнетение всасывания

Треонин + триптофан – усиление всасывания триптофана и ингибирование усвоения треонина

Лизин + аргинин – замедление всасывания аргинина

Глицин + метионин – взаимное замедление всасывания

Лизин + лейцин – взаимное усиление всасывания

В случае недостатка/избытка той или иной аминокислоты в первую очередь корректируется питание. При необходимости вводятся соответствующие препараты.

Тирозин

• повышение: специальные смеси без фенилаланина и тирозина, витамин В6

• снижение: тирозин, ниацин, витамин С

Метионин

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержанием метионина, витамин В6, магний

• снижение: метионин

Цистеин

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержанием цистеина, В2

• снижение: обогащение рациона продуктами с высоким содержанием цистеина

Аспарагиновая кислота

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержанием аспарагиновой кислоты, витамин В6, цинк, магний

• снижение: когитум, панангин, аспаркам, aspartic acid

Глутаминовая кислота

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержанием глутаминовой кислоты, витамин В6, цинк, β-аланин, лейцин, ниацин

• снижение: глутаминовая кислота

Глутамин

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержанием глутамина, витамин В6

• снижение: глутаргин, глутамин

Аспарагин

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержание аспарагина

• снижение: магний

Аланин

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержанием аланина, витамин В6

• снижение: β-аланин, пантотеновая кислота

Лейцин

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержанием лейцина, лечебные продукты с низким содержанием валина, лейцина и изолейцина, витамин В6

• снижение: лейцин, ВСАА, лизин

Изолейцин

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержанием изолейцина, лечебные продукты с низким содержанием валина, лейцина и изолейцина, витамин В6

• снижение: ВСАА

Серин

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержанием серина, глицина и треонина (источники серина)

• снижение: витамин В3, В6, фолиевая кислота, магний

Таурин

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержанием таурина, метионина и цистеина, витамин Е, С, коэнзим Q10

• снижение: витамин В6, таурин

Треонин

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержанием треонина, витамин В6, цинк, при сопутствующем дефиците метионина – метионин (стимулирует всасывание треонина)

• снижение: витамин В3, В6, магний, лизин

Пролин

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержанием пролина, глутаминовой кислоты и орнитина

• снижение: пролин

Гистидин

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержанием гистидина

• снижение: фолиевая кислота

Аргинин

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержанием аргинина, лизин (ингибирование всасывания аргинина)

• снижение: аргинин

Валин

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержанием валина, лечебные продукты с низким содержанием валина, лейцина и изолейцина, витамин В6

• снижение: ВСАА

Глицин

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержанием глицина, витамин В6, В2, В5

• снижение: глицин, бетаин

Лизин

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержанием лизина, витамин В6, С, ниацин

• снижение: лизин, лейцин, L-карнитин

Триптофан

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержанием триптофана, витамин В6, ниацин

• снижение: триптофан, обогащение рациона сложными углеводами

Орнитин

• повышение: ограничение продуктов с высоким содержанием орнитина, витамин В6, магний

• снижение: аргинин

Фенилаланин

• повышение: низкобелковая диета, лечебные смеси без фенилаланина и тирозина, биоптерин

Таким образом, аминокислоты выполняют множество функций в организме. Зная, как они влияют на тот или иной процесс, можно предотвращать и лечить разные патологические явления в организме – нарушение сна, депрессию, проблемы с детоксикацией.