Введение

Аминокислота

Аргинин — аминокислота с формулой (H2N)(HN)C(NH)(CH2)3CH(NH2)CO2H. Молекула содержит гуанидиновую группу, присоединенную к стандартному каркасу аминокислоты. При физиологическом pH карбоксильная группа депротонируется (−CO2−), а амино- и гуанидиновая группы протонируются, образуя катион. В природе встречается только энантиомер аргинина (символ Arg или R). Остатки аргинина являются распространенными компонентами белков. Он кодируется кодонами CGU, CGC, CGA, CGG, AGA и AGG. Гуанидиновая группа в аргинине является предшественником биосинтеза оксида азота. Как и все аминокислоты, это белое твердое вещество, растворимое в воде. Однобуквенный символ R был присвоен аргинину из-за его фонетического сходства.

История

Впервые аргинин был выделен в 1886 году из сеянцев желтой люпины немецким химиком Эрнстом Шульце и его ассистентом Эрнстом Штайгером. Он назвал его в честь греческого слова árgyros (ἄργυρος), означающего "серебро", из-за серебристо-белого цвета кристаллов нитрата аргинина. В 1897 году Шульце и Эрнст Винтерштейн (1865–1949) установили структуру аргинина. Шульце и Винтерштейн синтезировали аргинин из орнитина и цианамида в 1899 году, однако некоторые сомнения относительно структуры аргинина сохранялись до синтеза, проведенного Соренсеном в 1910 году.

Производство

Традиционно его получают путем гидролиза различных недорогих источников белка, таких как желатин. В промышленных масштабах его получают путем ферментации. Таким образом, можно произвести 25–35 г/л, используя глюкозу в качестве источника углерода.

Пищевые источники

Аргинин классифицируется как полузаменимая или условно незаменимая аминокислота, в зависимости от стадии развития и состояния здоровья организма. Недоношенные младенцы не способны самостоятельно синтезировать аргинин, что делает эту аминокислоту незаменимой для них в питании. Большинству здоровых людей не требуется дополнительный прием аргинина, поскольку он входит в состав всех продуктов, содержащих белок, и может синтезироваться в организме из глутамина через цитруллин. Дополнительный аргинин с пищей необходим здоровым людям, временно испытывающим физиологический стресс, например, при восстановлении после ожогов, травм или сепсиса. Для некоторых хищников, таких как кошки, собаки и хорьки, аргинин является незаменимым. Однако это не представляет проблемы на практике, так как мясо содержит достаточное количество аргинина, чтобы избежать этой ситуации, а растительные источники включают семена всех видов, например, злаки, бобовые и орехи.

Функция

Аргинин играет важную роль в делении клеток, заживлении ран, выведении аммиака из организма, функционировании иммунной системы и высвобождении гормонов. Он является предшественником синтеза оксида азота (NO), что делает его важным для регуляции кровяного давления. Аргинин необходим для функционирования Т-клеток в организме, и его недостаток может привести к нарушению их работы.

Белки

Боковая цепь аргинина амфипатична, поскольку при физиологическом pH она содержит положительно заряженную гуанидиниевую группу, обладающую высокой полярностью, на конце гидрофобной алифатической углеводородной цепи. Поскольку глобулярные белки имеют гидрофобные внутренние области и гидрофильные поверхности, аргинин обычно располагается на внешней стороне белка, где гидрофильная головная группа может взаимодействовать с полярной средой, например, участвуя в образовании водородных связей и солевых мостиков. Благодаря этому он часто встречается на интерфейсе между двумя белками. Алифатическая часть боковой цепи иногда может оставаться ниже поверхности белка.

Структура

Боковая цепь аминокислоты аргинина состоит из трех углеродной алифатической прямой цепи, дистальный конец которой завершается гуанидиновой группой, имеющей pKa 13,8 и, следовательно, всегда протонированной и несущей положительный заряд при физиологическом pH. Благодаря конъюгации между π-связью и неподеленными электронными парами азота, положительный заряд делокализован, что обеспечивает возможность образования множественных водородных связей.

Гормон роста

Внутривенно вводимый аргинин используется в тестах стимуляции гормона роста, поскольку он стимулирует секрецию гормона роста. Обзор клинических исследований показал, что пероральный аргинин повышает уровень гормона роста, но снижает секрецию гормона роста, которая обычно наблюдается при физических упражнениях. Однако более позднее исследование сообщило, что, хотя пероральный аргинин и повышает концентрацию L-аргинина в плазме, он не вызывает увеличения уровня гормона роста.

Вирус герпеса-симплекса (опухоль)

Исследование 1964 года, посвященное потребностям вируса простого герпеса в аминокислотах в клетках человека, показало, что "недостаток аргинина или гистидина и, возможно, присутствие лизина, значительно препятствует синтезу вируса", но заключает, что "нет однозначного объяснения для каких-либо из этих наблюдений". Последующие обзоры показали, что "эффективность лизина при герпесе губ, возможно, больше связана с профилактикой, чем с лечением", и что "использование лизина для уменьшения тяжести или продолжительности обострений" не имеет достаточных доказательств, в то время как необходимы дальнейшие исследования. Исследование 2017 года заключает, что "врачи могут рассмотреть возможность информирования пациентов о теоретической роли приема лизина в профилактике высыпаний простого герпеса, но имеющихся данных недостаточно для этого. Пациентам с сердечно-сосудистыми заболеваниями или заболеваниями желчного пузыря следует предостеречь и предупредить о теоретических рисках".

Высокое кровяное давление

Мета-анализ показал, что L-аргинин снижает артериальное давление, при этом объединенные оценки составили 5,4 мм рт. ст. для систолического артериального давления и 2,7 мм рт. ст. для диастолического артериального давления. Прием аргинина в качестве добавки снижает диастолическое артериальное давление и увеличивает продолжительность беременности у женщин с гестационной гипертензией, включая женщин с повышенным артериальным давлением как части преэклампсии. Он не снижал систолическое артериальное давление и не оказывал влияния на вес новорожденных.

Шизофрения

Как жидкостная хроматография, так и жидкостная хроматография/масс-спектрометрия выявили изменения в метаболизме аргинина в тканях мозга умерших людей с шизофренией. Анализы также подтвердили значительное снижение уровня γ-аминомасляной кислоты (ГАМК), но повышение концентрации агматина и соотношения глутамат/ГАМК в случаях шизофрении. Регрессионный анализ показал положительную корреляцию между активностью аргиназы и возрастом начала заболевания, а также между уровнем L-орнитина и продолжительностью болезни. Более того, кластерный анализ выявил, что L-аргинин и его основные метаболиты – L-цитруллин, L-орнитин и агматин – формируют отдельные группы, которые были изменены в группе пациентов с шизофренией. Несмотря на это, биологические основы шизофрении остаются недостаточно изученными, и ряд факторов, таких как гиперфункция дофамина, глутаматергическая гипофункция, дефицит ГАМК, дисфункция холинергической системы, уязвимость к стрессу и нарушения нейроразвития, связаны с этиологией и/или патофизиологией этого заболевания.

Безопасность и потенциальные лекарственные взаимодействия

L-аргинин признан безопасным (статус GRAS) при потреблении до 20 граммов в день. L-аргинин содержится во многих продуктах питания, таких как рыба, птица и молочные продукты, и используется в качестве диетической добавки. Он может взаимодействовать с различными рецептурными лекарствами и растительными добавками.