Введение

Агматин, также известный как 4-аминобутилгуанидин, был открыт в 1910 году Альбрехтом Косселем. Это химическое вещество, которое естественным образом синтезируется из аминокислоты аргинина. Показано, что агматин оказывает модулирующее действие на различные молекулярные мишени, в частности: системы нейротрансмиттеров, ионные каналы, синтез оксида азота (NO) и метаболизм полиаминов, что создает основу для дальнейших исследований его потенциальных применений.

История

Термин агматин образован от A (обозначает амино) + g (от гуанидина) + ma (от птомаина) + in (немецкий) / ine (английский) суффикс, с добавлением буквы t, вероятно, для благозвучия. Спустя год после открытия было установлено, что агматин способен увеличивать кровоток у кроликов; однако физиологическая значимость этих результатов подверглась сомнению из-за высоких концентраций (порядка высоких мкМ), необходимых для достижения этого эффекта. В 1920-х годах исследователи в диабетической клинике Оскара Минковского показали, что агматин может оказывать слабое гипогликемическое действие. В 1994 году был открыт эндогенный синтез агматина у млекопитающих.

Метаболические пути

Биосинтез агматина посредством декарбоксилирования аргинина находится в выгодном положении для конкуренции с основными путями, зависимыми от аргинина, а именно: метаболизмом азота (мочевинным циклом), синтезом полиаминов и оксида азота (NO) (см. иллюстрацию "Пути метаболизма агматина"). Деградация агматина происходит главным образом путем гидролиза, катализируемого агматиназой, с образованием мочевины и путресцина – диаминового предшественника биосинтеза полиаминов. Альтернативный путь, преимущественно в периферических тканях, заключается в окислении, катализируемом диаминоксидазой, в агматиновый альдегид, который, в свою очередь, преобразуется альдегиддегидрогеназой в гуанидинобутират и выводится почками.

Механизмы действия

Было обнаружено, что агматин оказывает модулирующее действие как напрямую, так и косвенно, на несколько ключевых молекулярных мишеней, лежащих в основе клеточных механизмов контроля, имеющих первостепенное значение для здоровья и болезни. Считается, что он способен одновременно модулировать несколько мишеней. Ниже представлена классификация механизмов контроля и соответствующих молекулярных мишеней:
Нейротрансмиттерные рецепторы и ионофоры рецепторов. Никотиновые, имидазолиновые I1 и I2, α2-адренергические, глутаматные NMDAr, серотониновые 5-HT2A и 5-HT3 рецепторы. Ионные каналы. Включая: чувствительные к АТФ калиевые каналы (K+), кальциевые каналы с потенциал-зависимой активацией (Ca2+) и кислотно-чувствительные ионные каналы (ASIC). Мембранные транспортеры. Специфические сайты селективного захвата агматина, транспортеры органических катионов (в основном подтип OCT2), вненейронные транспортеры моноаминов (ENT), транспортеры полиаминов и митохондриальная система селективного транспорта агматина. Модуляция синтеза оксида азота (NO). Сообщается как о дифференциальном ингибировании, так и об активации изоформ синтазы оксида азота (NOS). Метаболизм полиаминов. Агматин является предшественником синтеза полиаминов, конкурентным ингибитором транспорта полиаминов, индуктором спермидин/сперминацетилтрансферазы (SSAT) и индуктором антифермента. АДФ-рибозилирование белков. Ингибирование АДФ-рибозилирования аргинина в белках. Матриксные металлопротеиназы (ММП). Косвенное снижение активности ферментов MMP 2 и 9. Образование продуктов поздней стадии гликирования (AGE). Прямая блокада образования AGE. NADPH-оксидаза. Активация фермента, приводящая к продукции H2O2.

Потребление пищи

Инъекция сульфата агматина может увеличивать потребление пищи с предпочтением углеводов у сытых крыс, но не у голодных, и этот эффект может быть опосредован нейропептидом Y. Однако добавление агматина в питьевую воду крыс приводит к незначительному снижению потребления воды, массы тела и артериального давления. Кроме того, принудительное кормление агматином вызывает снижение прироста массы тела в процессе развития крыс. Также установлено, что многие ферментированные продукты содержат агматин.

Фармакокинетика

Агматин содержится в небольших количествах в продуктах растительного, животного и рыбного происхождения, а также вырабатывается микрофлорой кишечника, что является дополнительным источником агматина. Агматин, принимаемый внутрь, всасывается из желудочно-кишечного тракта и легко распределяется по всему организму. Быстрое выведение неметаболизированного агматина из органов, отличных от мозга, почками указывает на период полувыведения из крови около 2 часов.

Исследования

Было предложено несколько возможных медицинских применений агматина.

Сердечно-сосудистые заболевания

Агаматин вызывает умеренное снижение частоты сердечных сокращений и артериального давления, предположительно за счет активации как центральных, так и периферических систем регуляции посредством модуляции ряда своих молекулярных мишеней, включая: подтипы имидазолиновых рецепторов, высвобождение норадреналина и продукцию NO.

Регулирование глюкозы

Гипогликемические эффекты агматина обусловлены одновременной модуляцией нескольких молекулярных механизмов, вовлеченных в регуляцию глюкозы крови.

Нейротрансмиссия

Агматин обсуждается как потенциальный нейротрансмиттер. Он синтезируется в мозге, хранится в синаптических везикулах, накапливается посредством захвата, высвобождается при деполяризации мембраны и инактивируется агматиназой. Агматин связывается с α2-адренергическими рецепторами и имидазолиновыми рецепторными участками, а также блокирует NMDA-рецепторы и другие лиганд-зависимые катионные каналы. Однако, несмотря на связывание с α2-адренергическими рецепторами, агматин не оказывает ни агонистического, ни антагонистического действия на эти рецепторы, не проявляя собственной активности. За исключением идентификации специфических постсинаптических рецепторов, агматин удовлетворяет критериям Генри Дейла для нейротрансмиттера и поэтому рассматривается как нейромодулятор и ко-трансмиттер. Существование теоретических нейронных систем, опосредованных агматином, пока не доказано, хотя о существовании таких рецепторов свидетельствует его важная роль в функционировании как центральной, так и периферической нервной системы. При инкубации нервной ткани в агматине и воздействии внешнего стимула, агматином будут заполняться только клетки с открытыми каналами, что позволяет определить, какие клетки чувствительны к данному стимулу и в какой степени они открыли свои катионные каналы во время стимуляции.

Ответственность за опиоиды

Системный агматин может усиливать опиоидную анальгезию и предотвращать развитие толерантности к хроническому применению морфина у лабораторных грызунов. С тех пор накопилось достаточное количество данных, подтверждающих, что агматин подавляет опиоидную зависимость и предотвращает рецидивы у различных видов животных.