A nem esszenciális aminosav, glicin sokféle előnyös hatása: áttekintés

Meerza Abdul Razak

1 Biokémiai Tanszék, Rayalaseema Egyetem, Kurnool 518002, India

Pathan Shajahan Begum

2 Állattani Tanszék, K.V.R. Govt Női Főiskola, Kurnool 518002, India

Viswanath Buddolla

3 Bionanotechnológiai Tanszék, Gachon Egyetem, San 65, Bokjeong Dong, Sujeong Gu, Seongnam Si, Gyeonggi Do 461 701, Koreai Köztársaság

Senthilkumar Rajagopal

1 Biokémiai Tanszék, Rayalaseema Egyetem, Kurnool 518002, India

Absztrakt

A glicin a legfontosabb és egyszerű, nem esszenciális aminosav emberekben, állatokban és sok emlősben. Általában a glicint kolinból, szerinből, hidroxiprolinból és treoninból szintetizálják olyan szervek közötti metabolizmus révén, amelyben elsősorban a vese és a máj vesz részt. Általában a takarmányozási körülmények között a glicin nem szintetizálódik kellőképpen emberben, állatban és madárban. A glicin számos kis molekulatömegű kulcsfontosságú metabolit, például kreatin, glutation, haem, purinok és porfirinek prekurzoraként működik. A glicin nagyon hatékonyan javítja az egészséget, és támogatja az emberek és állatok növekedését és jólétét. Súlyos jelentések támogatják a kiegészítő glicin szerepét számos betegség és rendellenesség megelőzésében, beleértve a rákot is. A megfelelő glicin adag étrend-kiegészítése hatékony a szív- és érrendszeri betegségekben, számos gyulladásos betegségben, elhízásban, rákban és cukorbetegségben szenvedő betegek anyagcserezavarainak kezelésében. A glicinnek az a tulajdonsága is, hogy javítsa az alvás minőségét és a neurológiai funkciókat. Ebben az áttekintésben a glicin anyagcseréjére összpontosítunk emberekben és állatokban, valamint a glicin jótékony hatásairól és védelméről a közelmúltban tett megállapításokra és előrehaladásra különböző betegségekben.

1. Bemutatkozás

2. A glicin fiziológiai funkciói

A glicinnek nagyon fontos szerepe van sok emlős és ember anyagcseréjében és táplálkozásában. Az emberi test összes aminosavtartalmának 11,5% -át a glicin képviseli, a testfehérjékben lévő összes aminosav-nitrogén 20% -át glicin adja. Általában az emberi test vagy más emlősök növesztésére a teljes test glicinjének 80% -át használják fel fehérjeszintézishez. A kollagénben a glicin minden harmadik helyen található; a glicin maradványok összehozzák a kollagén hármas hélixét. Az enzimekben az aktív helyek rugalmasságát a glicin biztosítja [5]. A központi idegrendszerben a glicin döntő szerepet játszik neurotranszmitterként, ezáltal szabályozva az étel bevitelét, viselkedését és a teljes test homeosztázisát [6]. A glicin az intracelluláris Ca 2+ szint megváltoztatásával szabályozza az immunfunkciót, a szuperoxid termelését és a citokinek szintézisét [7]. Az epesavak konjugációját emberben és sertésben megkönnyíti a glicin; ezáltal a glicin közvetett módon döntő szerepet játszik a lipidben oldódó vitaminok és lipidek felszívódásában és emésztésében. Az RNS, a DNS, a kreatin, a szerin és a hem többféle úton jön létre, amelyek glicint használnak. A glicinnek együttesen döntő szerepe van az emberek és sok más emlős citoprotekciójában, immunválaszában, növekedésében, fejlődésében, anyagcseréjében és túlélésében.

3. Glicin szintézis

Néhány izotóp és táplálkozási vizsgálat megállapította, hogy a glicin szintetizálódik sertésekben, emberekben és más emlősökben. A patkányokon végzett biokémiai vizsgálatok bebizonyították, hogy a glicin szintetizálódik a treoninból (a treonin-dehidrogenáz útján keresztül), a kolinból (a szarkozin képződése révén) és a szerinből (a szerin-hidroxi-metil-transzferáz [SHMT] révén). Később más vizsgálatokban bebizonyosodott, hogy a sertésekben, az emberekben és más emlősökben a glicin szintézise a fent említett három útvonalon megy keresztül [8]. A legutóbbi vizsgálatokból megállapították, hogy a hidroxiprolin és a glioxilát szubsztrátja a glicin szintézisének emberekben és emlősökben [9, 10].

3.1. Glicin szintézis kolinból

3.2. Glicin szintézis a treoninból

Nemrégiben a kutatók arról számoltak be, hogy egyes emlősök májából származó szerin-hidroxi-metil-transzferáz alacsony treonin-aldoláz-aktivitást mutat. A szerin-hidroxi-metil-transzferáz és a treonin-aldoláz enzimek mind immunokémiai, mind biokémiai tulajdonságaik szempontjából egyedülállóak. A treonin-dehidrogenáz az emlősökben, mint a sertésekben, a macskákban és a patkányokban, a kulcsfontosságú enzim a 80% treonin lebomlásához [13–15]. Egyes tudományos jelentések szerint felnőtt emberekben a treonin 7–11% -ának lebomlását a treonin-dehidrogenáz végzi [16]. Csecsemőknél a treonin nem alakul át glicinné. Szójabab-alapú és hagyományos kukorica-étrendet adnak az elválasztott sertéseknek, hogy jó mennyiségű heroint biztosítsanak, a tejjel etetett malacokban pedig lizint szintetizálnak a heroinból [17]. Ha a heroint nem biztosítják megfelelő mennyiségben, akkor nem találunk jelentős lizinforrást a szervezetben [18].

3.3. Glicin szintézis a szerinből

Funkciók és anyagcsere sors. A glicinnek számos szerepe van számos reakcióban, mint például a glükoneogenezis, a purin, a hem és a klorofill szintézise és az epesav konjugáció. A glicint számos biológiailag fontos molekula képződéséhez is használják. A kreatin szarkozin komponense a glicinből és az S-adenozil-metioninból származik. A pirrolgyűrűk nitrogén- és α-szénhidrogénje, valamint a haem metilén-híd szénatomjai glicinből származnak. A teljes glicinmolekula 4, 5 és 7 atomká vagy purinná válik.

4. A glicin lebomlása

Az enzimek szekvenciális reakciói a glicin hasítási rendszerben (GCS) állati sejtekben. A glicin hasítási rendszer (GCS) glicin dekarboxiláz komplexként vagy GDC néven is ismert. A rendszer egy sor enzim, amelyek a glicin aminosav magas koncentrációjára reagálva váltanak ki. Ugyanezt az enzimkészletet néha glicin-szintáznak nevezik, amikor az fordított irányban haladva glicint képez. A glicin hasítási rendszer négy fehérjéből áll: a T-fehérjéből, a P-fehérjéből, az L-fehérjéből és a H-fehérjéből. Nem alkotnak stabil komplexet, ezért célszerűbb "komplex" helyett "rendszernek" nevezni. A H-fehérje felelős a három másik fehérjével való kölcsönhatásért, és ingerként működik a glicin-dekarboxilezés néhány köztiterméke számára. Mind az állatokban, mind a növényekben a GCS lazán kapcsolódik a mitokondrium belső membránjához [1].

5. A glicin jótékony hatása

5.1. Hepatotoxicitás bevonása

A glükin gátolja a tumor nekrózis faktorát, a gyulladást és a makrofágok aktiválódását. A glicin emellett csökkenti az alkohol okozta májkárosodást, és eltávolítja a lipidperoxidációs reperfúziós sérüléseket és a glutationhiányt, amelyet többféle hepatotoxin okoz [43–45]. A glicin néhány további funkciója az epesav konjugáció és a klorofilltermelés, és létfontosságú szerepet játszik számos reakcióban, például haemben, purinban és glükoneogenezisben. A glicin és az alanin együttesen különleges tulajdonságokkal bír az alkohol anyagcseréjének javítása érdekében. A glicin csökkenti a neutrofilekből származó szuperoxid-ionok szintjét a glicinnel zárt kloridcsatornákon keresztül. A Kupffer-sejtekben lévő kloridcsatornákat a glicin aktiválja, az aktivált Kupffer-sejtek pedig hiperpolarizálják a sejtmembránt és tompa intracelluláris Ca 2+ koncentrációkat; a hasonló funkciókat a glicin végzi az idegsejtekben is. Ha a glicint nagy mennyiségben pótolják, mérgező az emberi testre. A glicin orális kiegészítésének fő hátránya, hogy gyorsan metabolizálódik az emésztőrendszerben. A glicin fokozza az alkohol első belépését a gyomorból, megakadályozva ezzel az alkohol májba jutását.

5.2. Az emésztőrendszeri rendellenességek kezelése

Jacob és mtsai. (2003) arról számolt be, hogy a glicin az apoptózis elnyomásával védi a gyomrot a mesenterialis ischaemia során bekövetkező károsodásoktól [46]. Lee és mtsai. (2002) kimutatták, hogy a glicin védelmet nyújt a bél IR károsodásával szemben a glicin felvételével összhangban álló módszerrel [47]. A bélnek többféle membrántranszport-rendszere van, amelyek glicint használnak szubsztrátként a sejtfelvétel fokozásához. A GLYT1 receptor az enterociták bazolaterális membránjában van, és fő feladata a glicin bejuttatása a sejtekbe. A glicin szerepe a sejtekben az enterocita elsődleges követelményeinek kielégítése [48]. Howard és mtsai. (2010) humán bélhámsejtvonalak segítségével tanulmányozta a GLYT1 funkcióját a glicin citoprotektív hatásában az oxidatív stressz leküzdésére [49]. Ha a glicint az oxidatív kihívás előtt adják be, akkor az megvédi az intracelluláris glutation szintjét anélkül, hogy megzavarná a glicin felvételének sebességét. Az intracelluláris glutation szintjének védelme a GLYT1 receptor egyedi aktivitásától függ. A GLYT1 receptor biztosítja az intracelluláris glicin felhalmozódásához szükséges követelményeket.

5.3. Glicinterápia a szervátültetés kudarcának megelőzésére

A graft túlélésének csökkentésének egyik másik fontos tényezője az elutasítás. A glicin képes szabályozni az immunológiai reakciót, és segít elnyomni a transzplantáció utáni kilökődéseket. Az antitest-titer dózistól függően csökken a juh eritrocita antigénnel és a tífusz H antigénnel fertőzött nyulakban, nagy dózisú, 50-300 mg/kg glicin adagolásával [58]. Az étrendi glicin és az alacsony dózisú ciklosporin A javítja az allograft túlélési arányát veseátültetés során DA-ból Lewis-patkányokba, és javítja a vesefunkciót, összehasonlítva a nagyon alacsony dózisú csak a ciklosporin A-val. Nincsenek tudományos jelentések, amelyek szerint a glicin önmagában javítja a graft túlélését [59]. A glicin védőanyagként is működik a gél befogott hepatocitáin a bioartifikációs májban. 3 mM glicin maximális védő képességgel rendelkezik, és a glicin képes anoxiának való kitettség után elnyomni a sejtek nekrózisát [60]. A fent tárgyalt eredmények azt bizonyítják, hogy a glicinnek mérsékelt immunszuppresszív tulajdonságai vannak.

5.4. Glicin kezelés vérzéses és endotoxikus sokk esetén

5.5. Gyomorfekély kezelése glicinnel

A pylorus ligálás által okozott savszekréciót a glicin csökkenti. A glicin védelmet nyújt patkányok kísérleti gyomorelváltozásai ellen is, amelyeket indometacin, hipotermikus-fékező stressz és nekrotizáló szerek, például 0,6 M sósav, 0,2 M nátrium-hidroxid és 80% etanol okoznak [65]. A glicin hatékony citoprotektív és daganatellenes aktivitással rendelkezik. Ezenkívül további vizsgálatok nélkülözhetetlenek a gyomor rendellenességein alkalmazott glicin hatásmechanizmusainak elmagyarázására és annak szerepének megismerésére a gyomorfekély kezelésében és megelőzésében.

5.6. A glicin megelőző tulajdonsága az ízületi gyulladásban

Mivel a glicin nagyon sikeres immunmodulátor, amely elnyomja a gyulladást, az ízületi gyulladásra gyakorolt hatását in vivo vizsgálják az ízületi gyulladás PG-PS modelljén keresztül. A PG-PS a Gram-pozitív baktérium sejtfalak nagyon fontos szerkezeti eleme, patkányokban reumatoid artritiszhez hasonló ízületi gyulladást okoz. PG-PS-vel injektált patkányokban, amelyek gyulladásos sejtek beszűrődése, szinoviális hiperplázia, ödéma és a boka duzzanata miatt szenvednek, az ízületi gyulladás PG-PS modelljének ezen hatásai glicin-kiegészítéssel csökkenthetők [66].

5.7. Rákterápia: glicin

A többszörösen telítetlen zsírsavak és a peroxiszomális proliferátorok nagyon jó tumor-promoterek, mivel fokozzák a sejtek proliferációját. A Kupffer-sejtek nagyon jó forrásai a mitogén citokineknek, például a TNFα-nak. Az étrendben bevitt glicin elnyomhatja a WY-14 643 peroxiszomális proliferátor és a kukoricaolaj által okozott sejtproliferációt [67, 68]. A TNFα szintézisét a Kupffer-sejtek és a κB nukleáris faktor aktiválását a glicin blokkolja. A beültetett B16 melanoma sejtek tumor növekedésének 65% -át a glicin gátolja, jelezve, hogy a glicinnek rákellenes tulajdonságai vannak [69].

5.8. A glicin szerepe az érrendszer egészségében

Az egyik kutató bebizonyította, hogy a vérlemezkék glicinnel elzárt kloridcsatornákat expresszálnak patkányokban. Beszámoltak arról is, hogy az emberi vérlemezkék glicinre reagálnak és expresszálják a glicinnel elzárt kloridcsatornákat [70]. Zhong és mtsai. (2012) arról számoltak be, hogy 500 mg/kg glicin előzetes beadása csökkentheti a szív ischaemia reperfúziós károsodását [71]. Az egyik kutató kimutatta, hogy 3 mM glicin támogatta az in vitro kardiomiociták megnövekedett túlélési arányát, majd később egy órás iszkémiának tették ki őket, majd oxigént kaptak. 3 mM glicin védett volt a szív ischaemia reperfúzióval kapcsolatban ex vivo modellben is [72]. Sekhar et al. számoltak be arról, hogy a glicinnek vérnyomáscsökkentő hatása van a szacharózzal táplált patkányokban [73, 74].

6. Következtetés

A glicin széles spektrumú védekező tulajdonságokkal rendelkezik a különböző sérülések és betegségek ellen. Sok más táplálkozási szempontból nem esszenciális aminosavhoz hasonlóan a glicin is nagyon fontos szerepet játszik az epigenetika szabályozásában. A glicinnek nagyon fontos élettani funkciója van emberekben és állatokban. A glicin számos fontos metabolit, például glutation, porfirinek, purinok, haem és kreatin előfutára. A glicin neurotranszmitterként működik a központi idegrendszerben, és számos szerepe van, mint például antioxidáns, gyulladáscsökkentő, krioprotektív és immunmoduláló a perifériás és az idegszövetekben. A glicin megfelelő adagolással történő orális kiegészítése nagyon sikeresen csökkenti számos anyagcsere-rendellenességet kardiovaszkuláris betegségekben, különféle gyulladásos megbetegedésekben, rákos megbetegedésekben, cukorbetegségben és elhízásban szenvedőknél. További kutatási vizsgálatokra van szükség a glicin szerepének feltárásához olyan betegségekben, ahol proinflammatorikus citokinek, reperfúzió vagy ischaemia és szabad gyökök érintettek. A glicin elleni védekezés mechanizmusait teljes mértékben meg kell magyarázni, és meg kell tenni a szükséges óvintézkedéseket a biztonságos bevitel és az adagolás érdekében. A glicin óriási potenciállal rendelkezik mind az emberek, mind az állatok egészségének, növekedésének és jólétének javításában.

Versenyző érdekek

A szerzők kijelentik, hogy nincsenek versengő érdekeik.