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.
Neurotransmitter receptors and receptor ionophores. Nicotinic, imidazoline I1 and I2, α2 adrenergic, glutamate NMDAr, and serotonin 5 HT2A and 5HT 3 receptors. Ion channels. Including: ATP sensitive K+ channels, voltage gated Ca2+ channels, and acid sensing ion channels (ASICs). Membrane transporters. Agmatine specific selective uptake sites, organic cation transporters (mostly OCT2 subtype), extraneuronal monoamine transporters (ENT), polyamine transporters, and mitochondrial agmatine specific selective transport system. Nitric oxide (NO) synthesis modulation. Both differential inhibition and activation of NO synthase (NOS) isoforms is reported. Polyamine metabolism. Agmatine is a precursor for polyamine synthesis, competitive inhibitor of polyamine transport, inducer of spermidine/spermine acetyltransferase (SSAT), and inducer of antizyme. Protein ADP ribosylation. Inhibition of protein arginine ADP ribosylation. Matrix metalloproteases (MMPs). Indirect down regulation of the enzymes MMP 2 and 9. Advanced glycation end product (AGE) formation. Direct blockade of AGEs formation. NADPH oxidase. Activation of the enzyme leading to H2O2 production.
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.