Введение
Триметилглицин – производное аминокислоты, встречающееся в растениях. Триметилглицин был первым открытым бетаином; изначально его просто называли бетаином, поскольку в XIX веке он был впервые выделен из сахарной свеклы (Beta vulgaris subsp. vulgaris).
Медицинское применение
Бетаин, продаваемый под торговой маркой Cystadane, среди прочего, показан для вспомогательного лечения гомоцистинурии, обусловленной дефицитом или дефектами цистатиониновой бета-синтазы (CBS), 5,10-метилентетрагидрофолатредуктазы (MTHFR) или метаболизма кобаламинового кофактора (cbl).
Производственные и биохимические процессы
Обработка сахарозы из сахарной свеклы приводит к образованию глицинбетаина в качестве побочного продукта. Экономическая ценность триметилглицина сопоставима со стоимостью содержания сахара в сахарной свекле. У человека окисление бетаин-альдегида катализируется неспецифическим цитозольным ферментом альдегиддегидрогеназой (EC 1.2.1.3).
Биологическая функция
Триметилглицин является органическим осмолитом. Сахарная свекла была выведена из морской свеклы, которой необходимы осмолиты для выживания в засоленных почвах прибрежных зон. Триметилглицин также встречается в высоких концентрациях (~10 мМ) у многих морских беспозвоночных, таких как ракообразные и моллюски. Он служит мощным пищевым аттрактантом для неспециализированных хищников, таких как хищный морской слизень Pleurobranchaea californica. Триметилглицин является важным кофактором метилирования – процесса, происходящего в каждой клетке млекопитающих, который доставляет метильные группы (–CH3) для других процессов в организме. Эти процессы включают синтез нейротрансмиттеров, таких как дофамин и серотонин. Метилирование также необходимо для биосинтеза мелатонина и коэнзима Q10, компонента цепи переноса электронов, а также для метилирования ДНК в эпигенетике. Основным этапом цикла метилирования является реметилирование гомоцистеина – соединения, которое естественным образом образуется при деметилировании незаменимой аминокислоты метионина. Несмотря на его естественное образование, гомоцистеин связан с воспалением, депрессией, определенными формами деменции и различными типами сосудистых заболеваний. Процесс реметилирования, который детоксифицирует гомоцистеин и превращает его обратно в метионин, может происходить по одному из двух путей. Путь, присутствующий практически во всех клетках, включает фермент метионинсинтазу (МС), который требует витамина B12 в качестве кофактора и также косвенно зависит от фолиевой кислоты и других витаминов группы B. Второй путь (ограничен печенью и почками у большинства млекопитающих) включает бетаин-гомоцистеинметилтрансферазу (BHMT) и требует триметилглицина в качестве кофактора. В нормальных физиологических условиях оба пути в равной степени способствуют удалению гомоцистеина из организма. Дальнейшая деградация бетаина посредством фермента диметилглициндегидрогеназы приводит к образованию фолиевой кислоты, тем самым способствуя синтезу метионина. Таким образом, бетаин участвует в синтезе многих биологически важных молекул и может быть еще более важным в ситуациях, когда основной путь регенерации метионина из гомоцистеина нарушен генетическими полиморфизмами, такими как мутации в гене MS. Триметилглицин продуцируется некоторыми цианобактериями. Gabbay Azaria и др. (1988) использовали ядерный магнитный резонанс 13C для обнаружения триметилглицинов, производимых галофильными цианобактериями. Они обнаружили, что он обеспечивает частичную защиту их ферментов от ингибирования NaCl и KCl.
Сельское хозяйство и аквакультура
В промышленных фермах в корм добавляют триметилглицин и лизин для увеличения мышечной массы скота (и, следовательно, "выхода мяса", количества пригодного в пищу мяса). На фермах по выращиванию лосося триметилглицин используют для облегчения осмотического давления на клетки рыб при переводе их из пресной воды в соленую. Добавки триметилглицина снижают количество жировой ткани у свиней, однако исследования на людях не выявили влияния на вес тела, состав тела или базовый уровень метаболизма.
Диетическая добавка
Хотя добавление триметилглицина снижает количество жировой ткани у свиней, исследования на людях не выявили влияния на вес тела, состав тела или расход энергии в состоянии покоя при использовании в сочетании с низкокалорийной диетой. Триметилглицин также используется в форме гидрохлорида (продается как гидрохлорид бетаина или бетаин HCl). В США бетаин гидрохлорид ранее продавался без рецепта (OTC) как средство, предположительно улучшающее пищеварение. Кодекс федеральных нормативных актов США, раздел 310.540, вступивший в силу в ноябре 1993 года, запретил маркетинг бетаин гидрохлорида как средства для улучшения пищеварения из-за недостатка доказательств, позволяющих классифицировать его как "общепризнанно безопасный и эффективный" для данного конкретного применения.
Побочные эффекты
Прием триметилглицина может вызывать диарею, вздутие живота, спазмы, диспепсию, тошноту или рвоту. Хотя это случается редко, он также может привести к чрезмерному повышению концентрации метионина в сыворотке крови в головном мозге, что может вызвать отек мозга – состояние, угрожающее жизни.
Полимеразная цепная реакция
Триметилглицин может выступать в качестве адъюванта процесса полимеразной цепной реакции (ПЦР) и других методов, основанных на ДНК-полимеразе, таких как секвенирование ДНК. По неизвестному механизму он способствует предотвращению образования вторичных структур в молекулах ДНК и решает проблемы, связанные с амплификацией и секвенированием GC-богатых участков. Триметилглицин заставляет гуанозин и цитидин (обладающие сильным связыванием) проявлять термодинамические свойства, аналогичные тимидину и аденозину (обладающим слабым связыванием). Экспериментально установлено, что оптимальная конечная концентрация составляет 1 М.