Серін функції. Серін

Хімічні речовини, що містять структурні компоненти молекули карбонової кислоти та аміну, називаються амінокислотами. Це загальна назва групи органічних сполук, у складі яких є вуглеводневий ланцюг, карбоксильна група (-СООН) і аміногрупа (-NH2). Їхніми попередниками є карбонові кислоти, а молекули, у яких водень у першого вуглецевого атома заміщений аміногрупою, називаються альфа-амінокислотами.

Усього 20 амінокислот мають цінність для ферментативних реакцій біосинтезу, які у організмі всіх живих істот. Ці речовини називають стандартними амінокислотами. Існують також нестандартні амінокислоти, включені до складу деяких спеціальних білкових молекул. Вони не зустрічаються повсюдно, хоча виконують важливу функцію живої природи. Ймовірно, радикали цих кислот модифікуються після біосинтезу.

Загальна інформація та список речовин

Відомі дві великі групи амінокислот, які були виділені через закономірності їх знаходження в природі. Зокрема, існують 20 амінокислот стандартного типу та 26 нестандартних амінокислот. Перші знаходять у складі білків будь-якого живого організму, тоді як другі є специфічними окремих живих організмів.

20 стандартних амінокислот діляться на 2 типи в залежності від здатності синтезуватися в людському організмі. Це замінні, які у клітинах людини здатні утворюватися з попередників, і незамінні, для синтезу яких немає ферментних систем чи субстрату. Замінні амінокислоти можуть бути присутніми у їжі, оскільки їх організм може синтезувати, заповнюючи їх кількість за необхідності. Незамінні амінокислоти не можуть бути отримані організмом самостійно, тому повинні надходити з їжею.

Біохіміками визначено назви амінокислот із групи незамінних. Усього їх відомо 8:

• метіонін;
• треонін;
• ізолейцин;
• лейцин;
• фенілаланін;
• триптофан;
• валін;
• лізин;
• також часто сюди зараховують гістидин.

Це речовини з різною будовою вуглеводневого радикалу, але обов'язково з наявністю карбоксильної групи та аміногрупи у альфа-С-атома.

У групі замінних амінокислот присутні 11 речовин:

• аланін;
• гліцин;
• аргінін;
• аспарагін;
• кислота аспарагінова;
• цистеїн;
• кислота глютамінова;
• глютамін;
• пролін;
• серин;
• тирозин.

В основному їхня хімічна будова простіше, ніж у незамінних, тому їх синтез дається організму легше. Більшість незамінних амінокислот неможливо отримати лише через відсутність субстрату, тобто молекули-попередника шляхом реакції переамінування.

Гліцин, аланін, валін

У біосинтезі білкових молекул найчастіше використовується гліцин, валін та аланін, (формула кожної речовини вказана нижче на малюнку). Ці амінокислоти найпростіші за хімічною структурою. Речовина гліцин і є найпростішим у класі амінокислот, тобто крім альфа-вуглецевого атома з'єднання не має радикалів. Однак навіть найпростіша за структурою молекула відіграє важливу роль у забезпеченні життєдіяльності. Зокрема, із гліцину синтезується порфіринове кільце гемоглобіну, пуринові основи. Порфірове кільце - це білкова ділянка гемоглобіну, покликана утримувати атоми заліза у складі цілісної речовини.

Гліцин бере участь у забезпеченні життєдіяльності мозку, виступаючи гальмівним медіатором ЦНС. Це означає, що він більшою мірою бере участь у роботі кори головного мозку — його складно організованішій тканині. Що важливіше, гліцин є субстратом для синтезу пуринових основ, необхідні освіти нуклеотидів, які кодують спадкову інформацію. До того ж гліцин є джерелом для синтезу інших 20 амінокислот, тоді як сам може бути утворений із серину.

У амінокислоти аланін формула трохи складніша, ніж у гліцину, оскільки вона має метильний радикал, замінений на один атом водню у альфа-вуглецевого атома речовини. При цьому аланін також залишається однією з найчастіше що залучаються до процесів біосинтезу білків молекулою. Вона входить до складу будь-якого білка у живій природі.

Нездатний синтезуватися в організмі людини валін - амінокислота з розгалуженим вуглеводневим ланцюжком, що складається з трьох вуглецевих атомів. Ізопропіловий радикал надає молекулі більшої ваги, проте через це неможливо знайти субстрат для біосинтезу в клітинах людських органів. Тому валін повинен обов'язково надходити з їжею. Він присутній переважно у структурних білках м'язів.

Результати досліджень підтверджують, що валін необхідний функціонування центральної нервової системи. Зокрема, за рахунок його здатності відновлювати мієлінову оболонку нервових волокон він може використовуватись як допоміжний засіб при лікуванні розсіяного склерозу, наркоманій, депресій. У великій кількості міститься у м'ясних продуктах, рисі, сушеному гороху.

Тирозин, гістидин, триптофан

В організмі тирозин здатний синтезуватися з фенілаланіну, хоча у великій кількості надходить із молочною їжею, переважно з сиром та сиром. Входить до складу казеїну - тваринного білка, що надміру міститься в сирних і сирних продуктах. Ключове значення тирозину в тому, що його молекула стає субстратом синтезу катехоламінів. Це адреналін, норадреналін, дофамін – медіатори гуморальної системи регуляції функцій організму. Тирозин здатний швидко проникати і через гематоенцефалічний бар'єр, де швидко перетворюється на дофамін. Молекула тирозину бере участь у меланіновому синтезі, забезпечуючи пігментацію шкіри, волосся та райдужки ока.

Амінокислота гістидин входить до складу структурних та ферментних білків організму, є субстратом синтезу гістаміну. Останній регулює шлункову секрецію, бере участь у імунних реакціях, регулює загоєння ушкоджень. Гістидин є незамінною амінокислотою, і організм заповнює її запаси лише з їжі.

Триптофан так само нездатний синтезуватися організмом через складність свого вуглеводневого ланцюжка. Він входить до складу білків і є субстратом синтезу серотоніну. Останній є медіатором нервової системи, покликаним регулювати цикли неспання та сну. Триптофан і тирозин - ці назви амінокислот слід пам'ятати нейрофізіологам, оскільки їх синтезуються головні медіатори лімбічної системи (серотонін і дофамин), які забезпечують наявність емоцій. При цьому немає молекулярної форми, що забезпечує накопичення незамінних амінокислот у тканинах, через що вони повинні бути присутніми в їжі щодня. Білкова їжа в кількості 70 г на добу повністю забезпечує ці потреби організму.

Фенілаланін, лейцин та ізолейцин

Фенілаланін примітний тим, що з нього синтезується амінокислота тирозин при її нестачі. Сам фенілаланін є структурним компонентом всіх білків у живій природі. Це метаболічний попередник нейромедіатора фенілетиламіну, що забезпечує ментальну концентрацію, підйом настрою та психостимуляцію. У РФ у концентрації понад 15% оборот цієї речовини заборонено. Ефект фенілетиламіну схожий з таким у амфетаміну, проте перший не відрізняється згубним впливом на організм і відрізняється лише розвитком психічної залежності.

Одна з головних речовин групи амінокислот – лейцин, з якого синтезуються пептидні ланцюги будь-якого білка людини, включаючи ферменти. З'єднання, що застосовується у чистому вигляді, здатне регулювати функції печінки, прискорювати регенерацію її клітин, забезпечувати омолодження організму. Тому лейцин – амінокислота, яка випускається у вигляді лікарського препарату. Вона відрізняється високою ефективністю під час допоміжного лікування цирозу печінки, анемії, лейкозу. Лейцин - амінокислота, що істотно полегшує реабілітацію пацієнтів після хіміотерапії.

Ізолейцин, як і лейцин, не здатний синтезуватися організмом самостійно і належить до групи незамінних. Однак ця речовина не є лікарським засобом, тому що організм відчуває у ньому невелику потребу. В основному в біосинтезі бере участь лише один його стереоізомер (2S,3S)-2-аміно-3-метилпентанова кислота.

Пролін, серин, цистеїн

Речовина пролін - амінокислота з циклічним вуглеводневим радикалом. Її основна цінність у наявності кетонної групи ланцюжка, через що речовина активно використовується у синтезі структурних білків. Відновлення кетону гетероциклу до гідроксильної групи з утворенням гідроксипроліну формує множинні водневі зв'язки між ланцюжками колагену. В результаті нитки цього білка сплітаються між собою та забезпечують міцну міжмолекулярну структуру.

Пролін - амінокислота, що забезпечує механічну міцність тканин людини та її скелета. Найчастіше вона знаходиться в колагені, що входить до складу кісток, хряща та сполучної тканини. Як і пролін, цістеїн є амінокислотою, з якої синтезується структурний білок. Однак це не колаген, а група речовин альфа-кератинів. Вони утворюють роговий шар шкіри, нігті, є у складі лусочок волосся.

Речовина серин - амінокислота, що існує у вигляді оптичних L та D-ізомерів. Це замінна речовина, що синтезується з фосфогліцерату. Серин здатний утворюватися під час ферментативної реакції з гліцину. Дана взаємодія оборотна, а тому гліцин може утворюватися із серину. Основна цінність останнього в тому, що із серину синтезуються ферментативні білки, точніше їх активні центри. Широко серин є у складі структурних білків.

Аргінін, метіонін, треонін

Біохіміками визначено, що надмірне споживання аргініну провокує розвиток захворювання на Альцгеймер. Однак крім негативного значення у речовини присутні і життєво важливі для розмноження функції. Зокрема, за рахунок наявності гуанідинової групи, яка перебуває в клітині в катіонній формі, з'єднання здатне утворювати величезну кількість міжмолекулярних водневих зв'язків. Завдяки цьому аргінін у вигляді цвіттер-іона знаходить здатність зв'язатися з фосфатними ділянками молекул ДНК. Результатом взаємодії є утворення безлічі нуклеопротеїдів – пакувальної форми ДНК. Аргінін у ході зміни рН ядерного матриксу клітини може від'єднуватися від нуклеопротеїду, забезпечуючи розкручування ланцюга ДНК та початок трансляції для біосинтезу білка.

Амінокислота метіонін у своїй структурі містить атом сірки, через що чиста речовина в кристалічному вигляді має неприємний тухлий запах через сірководень, що виділяється. В організмі людини метіонін виконує регенераторну функцію, сприяючи загоєнню мембран печінкових клітин. Тому випускається як амінокислотного препарату. З метіоніну синтезується і другий препарат, призначений для діагностики пухлин. Синтезується він шляхом заміщення одного вуглецевого атома з його ізотоп С11. У такому вигляді він активно накопичується у пухлинних клітинах, даючи можливість визначати розміри новоутворень головного мозку.

На відміну від зазначених вище амінокислот, треонін має менше значення: амінокислоти з нього не синтезуються, а його вміст у тканинах невеликий. Основна цінність треоніну - включення до складу білків. Специфічних функцій ця амінокислота немає.

Аспарагін, лізин, глутамін

Аспарагін - поширена замінна амінокислота, присутня у вигляді солодкого на смак L-ізомеру та гіркого D-ізомеру. З аспарагіну утворюються білки організму, а шляхом глюконеогенезу синтезується оксалоацетат. Ця речовина здатна окислюватися в циклі трикарбонових кислот та давати енергію. Це означає, що крім структурної функції, аспарагін виконує і енергетичну.

Нездатний синтезуватися в організмі людини лізин – амінокислота із лужними властивостями. З неї в основному синтезуються імунні білки, ферменти та гормони. При цьому лізин - амінокислота, що самостійно виявляє антивірусні засоби проти вірусу герпесу. Однак речовина як препарат не використовується.

Амінокислота глутамін присутня в крові в концентраціях, які набагато перевищують вміст інших амінокислот. Вона відіграє головну роль у біохімічних механізмах азотистого обміну та виведення метаболітів, бере участь у синтезі нуклеїнових кислот, ферментів, гормонів, здатна зміцнювати імунітет, хоча як лікарський препарат не використовується. Але глутамін широко застосовується серед спортсменів, оскільки допомагає відновлюватися після тренувань, видаляє метаболіти азоту та бутирату з крові та м'язів. Цей механізм прискорення відновлення спортсмена не вважається штучним та справедливо не визнається допінговим. Понад те, лабораторні способи викриття спортсменів у такому допінгу відсутні. Глутамін також у значній кількості присутній у їжі.

Аспарагінова та глутамінова кислота

Аспарагінова та глутамінова амінокислоти надзвичайно цінні для організму людини через свої властивості, що активують нейромедіатори. Вони прискорюють передачу інформації між нейронами, забезпечуючи підтримку працездатності структур мозку, що знаходяться нижче кори. У таких структурах важлива надійність та сталість, адже ці центри регулюють дихання та кровообіг. Тому в крові присутня величезна кількість аспарагінивої та глутамінової амінокислоти. Просторова структурна формула амінокислот наведена на малюнку нижче.

Аспарагінова кислота бере участь у синтезі сечовини, усуваючи аміак із мозку. Вона є значною речовиною для підтримки високої швидкості розмноження та оновлення клітин крові. Зрозуміло, при лейкозі цей механізм шкідливий, тому для досягнення ремісії використовуються препарати ферментів, що руйнують аспарагінову амінокислоту.

Одну четверту частину від усіх амінокислот в організмі становить глутамінова кислота. Це нейромедіатор постсинаптичних рецепторів, необхідний синаптичної передачі імпульсу між відростками нейронів. Однак для глутамінової кислоти характерний і екстрасинаптичний шлях передачі інформації - об'ємна нейротансмісія. Такий спосіб лежить в основі пам'яті і є нейрофізіологічною загадкою, адже поки не з'ясовано, які рецептори визначають кількість глутамату поза клітиною і поза синапсами. Однак передбачається, що саме кількість речовини поза синапсом має важливість для об'ємної нейротрансмісії.

Хімічна структура

Усі нестандартні та 20 стандартних амінокислот мають загальний план будови. Вона включає циклічний або аліфатичний вуглеводневий ланцюжок з наявністю або без радикалів, аміногрупу у альфа-вуглецевого атома і карбоксильну групу. Вуглеводневий ланцюжок може бути будь-яким, щоб речовина мала реакційну здатність амінокислот, важливо розташування основних радикалів.

Аміногрупа та карбоксильна група повинні бути приєднані до першого вуглецевого атома ланцюжка. Згідно з прийнятою в біохімії номенклатурою, він називається альфа-атомом. Це важливо для утворення пептидної групи - найважливішого хімічного зв'язку, завдяки якому є білок. З погляду біологічної хімії життям називається спосіб існування білкових молекул. Головне значення амінокислот – це утворення пептидного зв'язку. Загальна структурна формула амінокислот представлена ​​у статті.

Фізичні властивості

Незважаючи на схожу структуру вуглеводневого ланцюга, амінокислоти за фізичними властивостями істотно відрізняються від карбонових кислот. При кімнатній температурі є гідрофільними кристалічними речовинами, добре розчиняються у воді. В органічному розчиннику через дисоціацію по карбоксильній групі та відщеплення протона амінокислоти розчиняються погано, утворюючи суміші речовин, але не справжні розчини. Багато амінокислот мають солодкий смак, тоді як карбонові кислоти - кислі.

Зазначені фізичні властивості зумовлені наявністю двох функціональних хімічних груп, через які речовина у воді поводиться як розчинена сіль. Під впливом молекул води від карбоксильної групи відщеплюється протон, акцептором якого є аміногрупа. За рахунок усунення електронної щільності молекули і відсутності вільно рухаються протонів рН (показник кислотності) розчин залишається досить стабільним при додаванні кислот або лугів з високими константами дисоціації. Це означає, що амінокислоти здатні утворювати слабкі буферні системи, підтримуючи гомеостаз організму.

Важливо, що модуль заряду дисоційованої молекули амінокислоти дорівнює нулю, оскільки протон, відщеплений від гідроксильної групи, приймається атомом азоту. Проте на азоті у розчині формується позитивний заряд, але в карбоксильної групі - негативний. Здатність дисоціювати безпосередньо залежить від кислотності, а тому для розчинів амінокислот існує ізоелектрична точка. Це рН (показник кислотності), у якому найбільше молекул мають нульовий заряд. У такому стані вони нерухомі в електричному полі та не проводять струм.

Є однією з найважливіших амінокислот в організмі людини. Він бере участь у виробництві клітинної енергії. Перша згадка про серин пов'язана з ім'ям Е. Крамера, який в 1865 виділив дану амінокислоту з шовкових ниток, вироблених тутовим шовкопрядом.

Продукти багаті на серин:

Загальна характеристика серину

Серин відноситься до групи замінних амінокислот і може утворюватися з 3-фосфогліцерату. Серін має властивості амінокислот і спиртів. Він відіграє важливу роль у прояві каталітичної активності багатьох ферментів, що розщеплюють білки.

Крім того, дана амінокислота бере активну участь у синтезі інших амінокислот: гліцину, цистеїну, метіоніну та триптофану. Серин існує у вигляді двох оптичних ізомерів - L та D.6. У процесі біохімічної трансформації в організмі серин перетворюється на піровиноградну кислоту.

Серин міститься в протеїнах головного мозку (включаючи нервову оболонку). Використовується як зволожуючий компонент для виробництва косметичних кремів. Бере участь у побудові природних білків, зміцнює імунну систему, забезпечуючи її антитілами. Крім того, він бере участь у передачі нервових імпульсів у головний мозок, зокрема, в гіпоталамус.

Добова потреба у серині

Добова потреба у серині для дорослої людини складає 3 грами. Приймати серин слід між їдою. Викликано це тим, що він здатний збільшити рівень глюкози у крові. При цьому слід врахувати, що серин є амінокислотою, що замінюється, і він здатний утворюватися з інших амінокислот, а також з 3-фосфоглицерата натрію.

Потреба у серині зростає:

• при захворюваннях, пов'язаних зі зниженням імунітету;
• при ослабленні пам'яті. З віком синтез серину знижується, тому для поліпшення розумової діяльності його необхідно отримувати з продуктів, багатих на цю амінокислоту;
• при захворюваннях, під час яких знижується вироблення гемоглобіну;
• при залізо-дефіцитній анемії.

Потреба у серині знижується:

• при епілептичних нападах;
• при органічних захворюваннях центральної нервової системи;
• хронічної серцевої недостатності;
• при психічних відхиленнях, що виявляються тривожністю, депресією, маніакально-дипресивним психозом тощо;
• у разі хронічної ниркової недостатності;
• при алкоголізмі першого та другого ступенів.

Засвоюваність серину

Засвоюється серин добре. При цьому він активно взаємодіє зі смаковими рецепторами, завдяки чому наш мозок отримує більш повну картину того, що саме ми їмо.

Корисні властивості серину та його вплив на організм

Серин регулює рівень кортизолу у м'язах. У цьому м'язи зберігають свій тонус і структуру, і навіть не піддаються деструкції. Створює антитіла та імуноглобуліни, формуючи тим самим імунну систему організму.

Бере участь у синтезі глікогену, накопичуючи їх у печінці.

Нормалізує розумові процеси, і навіть функціонування мозку.

Фосфатидилсерин (особлива форма серину) має лікувальний ефект при метаболічних порушеннях сну та настрою.

Взаємодія з іншими елементами:

У нашому організмі серин може перетворюватися з гліцину та пірувату. Крім того, є можливість зворотної реакції, внаслідок чого серин знову може стати піруватом. У цьому серин бере участь у побудові багатьох природних білків. Крім того, серин має здатність взаємодіяти з білками, утворюючи комплексні сполуки.

Серін для краси та здоров'я

Серін грає важливу роль у структуризації білків, благотворно впливає на нервову систему, тому його можна зарахувати до амінокислот, які необхідні нашому організму для краси. Адже здорова нервова система дозволяє нам краще почуватися, а значить і виглядати, присутність достатньої кількості білка в організмі надає шкірі тургор і бархатистість.

α-аміно-β-оксипропіонова кислота;2-аміно-3-гідроксипропанова кислота

Хімічні властивості

Серін – це полярна гідроксиамінокислота . Речовина має два оптичні ізомери, L і D . D-ізомер утворюється з L-ізомеру під дією специфічного ферменту серин-рацемази . Рацемічна формула Серіна: C3H7N1O3 або HO2C-CH(NH2)CH2OH . Структурна формула Серіна докладніше розглянута у статті у Вікіпедії. Молекулярна маса сполуки = 105,1 г на моль, речовина плавиться за 228 градусів Цельсія. У біохімії використовують такі скорочення позначення даної амінокислоти: Сер, Ser, S.

Вперше засіб був виділений з шовку, тому що саме в білках даного матеріалу речовина присутня у найбільшій кількості. Дана хімічна сполука відносять до класу замінних амінокислот, оскільки вона може синтезуватися в організмі людини, наприклад, глікозина – 3-фосфогліцерату . За своїми фізичними властивостями засіб – це білий кристалічний порошок, що має слабкий кислуватий смак.

Речовина бере активну участь у метаболічних процесах, що протікають в організмі, побудові природних білків, синтез інших амінокислот (реакція декарбоксилювання Серину). У промислових масштабах його одержують за допомогою реакції ферментації. На рік виробляють близько 100-1000 т речовини. У лабораторних умовах хім. з'єднання можна отримати з метилакрилату .

Фармакологічна дія

Метаболічний .

Фармакодинаміка та фармакокінетика

Серін – дуже важлива амінокислота , що бере участь у безлічі біологічних процесів, що протікають в організмі людини Речовина бере активну участь у реакціях синтезу пуринів і піримідинів , є попередником інших амінокислот – цистеїну , (бактерії) та ; , сфінголіпідів , одноатомних вуглецевих фрагментів біомолекул

Ця амінокислота є важливим каталізатором функціонування різних ферментів - , і т.д. Після того, як засіб подолає гематоенцефалічний бар'єр, воно піддається метаболізму і перетворюється на D-серин. Даний оптичний ізомер, у свою чергу, служить як гліотрансмітера і нейромедіатора , коактивізує NMDA-рецептори . Також D-ізомер – сильнодіючий агоніст у глутаматних рецепторів (сильніше за самого гліцину ).

Проникаючи в організм, речовина активно засвоюється ШКТ і проникає в системний кровотік, розподіляється по тканинах та органах. Лік. засіб метаболізується шляхом дезамінування, з утворенням піровиноградної кислоти і перетворюється на D-ізомер за допомогою ферменту серин-рацемази . Речовина не накопичується в організмі.

Показання до застосування

Серін призначають:

• в рамках комплексної терапії при білково-енергетичній недостатності та при недостатньому харчуванні;
• у поєднанні з іншими засобами для лікування залізодефіцитної анемії

Протипоказання

Серин протипоказаний за наявності компонентів лек. засоби та при порушеннях метаболізму амінокислот в організмі.

Побічні дії

Речовина добре переноситься пацієнтами, рідко можуть виникнути алергічні реакції та (при прийомі таблеток) неприємні симптоми з боку шлунково-кишкового тракту.

Інструкція із застосування (Спосіб та дозування)

Залежно від лікарської форми та препарату, у складі якого знаходиться ця речовина, його призначають внутрішньо у вигляді таблеток та капсул або внутрішньовенно. Схема і тривалість лікування визначається лікарем.

Передозування

Передозування даною амінокислотою практично не можливе, немає даних про випадок передозування Серіном.

Взаємодія

Речовина відмінно поєднується з іншими лікарськими засобами. засобами, його часто додають до препаратів заліза або використовують у поєднанні з іншими амінокислотами.

Умови продажу

Для того, щоб придбати цю амінокислоту рецепт не потрібен.

Умови зберігання

Зберігають ліки у прохолодному місці, в оригінальній упаковці. Якщо засіб входить до складу інших препаратів, умови зберігання можуть дещо відрізнятися.

Дітям

Дану речовину активно використовують у педіатричній практиці.

При вагітності та лактації

Засіб дозволено до застосування під час годування груддю та при вагітності.

Препарати, які містять (Аналоги)

Збіги за кодом АТХ 4-го рівня:

Речовина входить до складу: , Амінівний , Актиферрін Композитум , Аміноплазмаль Б. Браун Е 10 , Амінівний Інфант , Аміносол Нео , Аміностеріл Н-Гепу , , Гепасол-Нео , Кабівен , і т.д.

Серін в людському організмі, застосування в медицині та спорті. Амінокислоти грають величезну участь у людському організмі– вони відповідальні за побудову білків, різноманітні метаболічні процеси, виробництво інших життєво важливих хімічних сполук. Незамінні амінокислоти надходять до організму лише із зовнішнього середовища, інші – замінні – синтезуються у ньому самому. Однак не варто думати, що ми не можемо відчувати потреби у речовинах другої групи. Дефіцит замінних амінокислот можливий і небезпечний розвитком патологій, але він може бути попереджений, якщо вводити в раціон більше багатих на потрібні амінокислоти продукти, своєчасно пропивати курс відповідних фармпрепаратів або біологічно активних добавок. До таких замінних, але необхідних амінокарбоновим кислотамвідноситься речовина серин, про властивості та функції якого ми розповімо в цій статті, торкнувшись питань його застосування в медицині та спорті, вміст у продуктах харчування та інші.

в оптимальній природній формі та дозуванні міститься в продуктах бджільництва — таких як квітковий пилок, маточне молочко та трутневий розплід, що входять до складу багатьох натуральних вітамінно-мінеральних комплексів компанії «Парафарм»: «Леветон П», «Елтон П», «Леветон Форте », «Апітонус П», «Остеомед», «Остео-Віт», «Еромакс», «Мемо-Віт» та «Кардіотон». Саме тому ми приділяємо стільки уваги кожній природній речовині, розповідаючи про її важливість та користь для здорового організму.

Амінокислота серин ( S erine) :
як була відкрита і що є?

Відкриття амінокислотстало новою сторінкою в біохімії позаминулого сторіччя. З початку ХІ Х століття одну за одною вчені виявляють у продуктах харчування, тканинах і рідинах тварин, у рослинах органічні кислоти, що містять амінну та карбоксильну групи – (-NH 2) та (-СООН), що зумовлюють поєднання кислотних та основних властивостей. Слідом за аспарагіном, лейцином, гліцином, таурином, тирозином та іншими сполуками була відкрита і амінокислота серин. В 1865 її виокремив з протеїну натурального шовку серицина німець Е. Крамер. Джерело відкриття і дав назву новій речовині – s erine (грец. шовк).

Хімічну структуру серинувідображають його наукові імена – (2S)-2-amino-3-h ydroxypropanoic acid, або російською мовою: 2-аміно-3-гідрок сипропанова кислота, а також формула: C 3 H 7 NO 3 . Ця гідроксиамінокіс лотаявляє собою в чистому вигляді кристалічний водорозчинний порошок білуватого відтінку, на смак - злегка солодко-кислуватий. Поєднання характеристик амінокислоти з властивостями спирту – особливість цієї сполуки. Як і багато амінокислот, воно існує у формі двох ізомерів – L і D, а також у DL-формі, що відображають будову молекул. L-серинзадіяний в освіті практично всіх білків у природі, як тваринного, так і рослинного походження, особливо велике його вміст у мембранах клітин. D-серинутворюється з L-молекул і також відрізняється біологічною активністю, що дозволяє його використовувати в медичних цілях.

Серін в організмі людини:
функції та значення

Широкий спектр функцій виконує серин в організмілюдини. Сам він синтезується при гліколіз з проміжної сполуки цієї реакції - 3-фосфогліцерату, а аміногрупа NH 2 приєднується від глутамінової кислоти. Для його утворення необхідні вітаміни В3, В6, В12 і фолієва кислота.

Амінокислота, що вийшла, необхідна для величезної безлічі біохімічних процесів, найважливішими з яких є:

• синтез білків, у тому числі мозкової тканини;
• утворення інших амінокислот: цистеїну, гліцину, триптофану, метіоніну;
• утворення молекул ДНК та РНК;
• синтез необхідних жирних кислот;
• синтез складних жирів фосфоліпідів – значних елементів мембран клітин, виконують важливі транспортні функції у клітинному метаболізмі;
• виробництво глюкози при її дефіциті в клітинах – внесок серинузабезпечення енергетичних потреб організму ;
• вироблення антитіл та імуноглобулінів, необхідних длянормальної роботи імунітету ;
• участь у виробництві нуклеотидів, коферментів, креатину та креатинфосфату;
• утворення ферментів – серинових пептидаз, які є каталізаторами у різних біохімічних процесах;
• синтез гемоглобіну, пурину та піримідину, холіну, етаноламіну та багатьох інших сполук.

Як бачимо, серин необхіднийдля нормального фізичного функціонування людського організму Але і для нашої нервово-психічної діяльності, для роботи головного мозку ця амінокислота вкрай важлива. Справа в тому, що входячи до складу нервових клітин, вона виступає регулятором нервових сигналів, нейромодулятором; також є нейропротектором, оскільки захищає нейрони, входячи до складу мієлінових оболонок нервових волокон Крім того, серин впливає на вироблення серотоніну, прозваного гормоном задоволення за його покращує настрій дія.

Слід зазначити споріднений характер амінокислот серину та гліцину, здатних трансформуватися один в одного. Подібні та їх функції, тому їх вважають взаємозамінним і амінокарбоновими кислотами.

Застосування серину
у медицині

Різноманітні функції амінокислоти в організмі людини визначають характер застосування серинуу медицині.

Біохімічні властивості дозволяють використовувати його для корекції обмінних процесів: у поєднанні з іншими лікарськими препаратами його призначають при білково-енергетичній недостатності, низької калорійності харчування; при анемії, спричиненої нестачею гемоглобіну. Призначають його і для підвищення імунітету, лікування туберкульозу, хвороб інфекційної природи, сечовидільної системи, ШКТ, для кращої регенерації шкірних покривів, сполучних тканин і кісток.

У психоневрології серин знаходить застосування у зв'язку з регулюючим впливом на нейрони як ноотроп, тобто стимулятор діяльності мозку. Серін допомагає зменшити симптоми шизофренії, хвороби Паркінсона та, на думку ряду вчених, Альцгеймера. Послаблює він і такі прояви посттравматичного стресового розладу, як депресія, тривожність, страх виходити суспільство та інших. Активізація когнітивних функцій пам'яті, уваги, інтелекту, зокрема в людей похилого віку, – також можуть бути цілями призначення цього засобу. При високих фізичних та психоемоційних навантаженняхможливий профілактичний прийом серину. Крім того, він покращує лікарський ефект інших препаратів.

На основі серину отримані антибіотики азасерін, має протипухлинну дію, і циклосерин, що застосовується при туберкульозі, інфекціях сечовивідної системи, ряді мікобактеріальних захворювань.

Серед властивостей цієї амінокислоти слід зазначити її здатність робити шкіру більш еластичноюі привабливою, зволожувати її, затримуючи в ній вологу, тому серин входить до складурізних косметичних кремів та гелів.

Застосуваннясерина
в спорті

Поряд з іншими амінокислотами практикується застосування серина у спорті. Його енергетичні та метаболічні особливості допомагають спортсменам краще відновитисьпісля виснажливих тренувальних навантажень, отримати заряд силдля майбутніх спортивних випробувань.

Серін сприяє:

• освіті тазасвоєнню креатину - Речовини, що грає першорядну роль при нарощуванні м'язів;
• створення енергетичних резервів у печінці та м'язах, оскільки допомагає депонувати в них глікоген;
• перетворенню глікогену на глюкозу– найважливіше енергетичне паливо при фізичному навантаженні;
• нормалізації рівня гормону кортизолу, що чинить руйнівну дію на м'язову тканину;
• активному ліпідному обміну, у тому числі покращуючи спалювання жирівщо допомагає підтримувати оптимальну вагуі, разом з нарощуванням м'язів, – атлетичну фігуру;
• природному болезаспокійливості;
• Найбільш повному засвоєнню вітамінів та інших корисних речовин.

Не слід забувати і про високий ступінь схильності спортсменів до стресів і психоемоційних перевантажень (особливо в передзмагальний і змагальний періоди). І тут на допомогу можуть прийти нейромодулюючі властивості серину.

Чим небезпечнідефіцит та надлишок
серина в організмі ?

Серін, як і всі замінні амінокислоти, здатний відповідно до потреб організму сам синтезуватися у ньому. Збалансоване харчування та наявність достатньої кількості вітамінів В3, В6, В12, а також фолієвої кислоти – необхідні фактори оптимального виробництва цієї сполуки. Дефіцит та надлишокйого з'являються рідко. Одна з причин нестачі серина в організмі- Спадкове (вроджене) порушення метаболізму, що не дозволяє вироблятися цій речовині; інша – нерівномірність розвитку на дитячому віці, що викликає дисбаланс в обмінних процесах. Невисокий вміст у раціоні продуктів, що включають серин, може спричинити його недолік, тим більше при високих енергетичних витратах (психічному та фізичному перенапрузі).

Дефіцит серинувиявить себе депресією, хронічною втомою, розладом сну, ослабленням імунної системи, зменшенням розумової та фізичної працездатності, погіршенням передачі нервових імпульсів, психомоторними відхиленнями, судомами, психічними порушеннями до хвороби Альцгеймера.

Не менш небезпечний і надлишок серину. Розлад шлунково-кишкового тракту, головний біль, нудота і порушення сну - тут найневинніші симптоми. Передозування серином загрожує появою алергій, підвищеним вмістом у крові гемоглобіну та глюкози, гіперактивністю, зниженням рівня адреналіну, падінням імунітету, пухлиноутворенням. Невипадково за цією речовиною закріпилася репутація амінокислоти, що викликає безумство. Великі дози цієї речовини надають отруйну дію на нейрони, викликають нервово-психічні розлади.

Протипоказання до прийому серинуу складі БАДів поширюються на вагітних і жінок, що годують. Індивідуальна непереносимість, епілепсія та алкоголізм, серцева недостатність – також можуть бути протипоказаннями. При ряді нервово-психічних розладів і патологій, при хворобах нирок, у дитячому віці серин може призначатися тільки лікарем з лікувальною метою, в строго прописаних дозах.

На думку багатьох фахівців, відсоток людей, які мають потребу в додатковому прийомі даної амінокислоти, невеликий. Якщо ви віднесли себе до цієї категорії, то в жодному разі не варто перевищувати вказані в інструкціях щодо застосування конкретного БАДу дозування.

Вміст серину
у продуктах харчування

Розглянута амінокислота є як у продуктах тваринного походження, і у рослинах. Не забудемо, що для її успішного засвоєння необхідні здорова кишкова мікрофлора і достатній рівень в організмі вітамінів групи В і фолієвої кислоти.

Високавміст серину зазначається:

• у сирі
• молокопродукти
• яловичині
• курці
• яйцях
• риби.

Вегетаріанці можутьотримати серин із:

• насіння гарбуза
• насіння соняшнику
• горіхів
• бобів
• гороху
• квасолі
• сочевиці
• вівсянки
• перлівки
• гречки
• кукурудзи
• брюссельської капусти
• часнику
• кропу
• петрушки та інших рослин.

Відповідь на питання, скільки серинуна добу слід приймати, залежить від метаболізму кожної конкретної людини, її психічної та фізичної активності, наявності показань чи протипоказань до її прийому та інших умов (ці тонкощі висвітлені вище). В середньому рекомендоване дозування серину на добу – 3 грами (максимальна доза, при високій потребі – 30 грамів). Вживати біологічно активну добавку ефективніше між їдою, це допоможе уникнути зростання рівня цукру в крові.

У ліках або біодобавках серин може поєднуватись з іншими лікувальними речовинами, залізом та амінокислотами. Фармакологічні препарати, містять серин, Випускаються в таблетках, капсулах і ампулах для внутрішньовенного введення. Побічні ефекти у вигляді алергічних проявів, порушень роботи шлунково-кишкового тракту найбільш ймовірні при прийомі таблеток.

D-серин – це амінокислота, яка відіграє важливу роль у розвитку когнітивної функції та допомагає боротися із симптомами шизофренії.

Основна інформація

D-серин – це амінокислота, що міститься у клітинах головного мозку. Будучи похідною гліцину, D-серин є нейромодулятором, тобто регулює діяльність нейронів. Прийом D-серину сприяє відновленню зниженої когнітивної функції. Препарат також допомагає при лікуванні захворювань, пов'язаних з ослабленням сигналів N-метил-D-аспартату (NMDA), таких як кокаїнова залежність та шизофренія. Принцип дії D-серину на шизофреніків досить добре вивчений вченими, але, незважаючи на перспективність препарату, його не можна назвати надійним засобом, оскільки D-серин не завжди потрапляє у кров після прийому. Саркозин у разі вважається надійнішою альтернативою. D-серин є коагоністом рецепторів NDMA, тобто посилює дію інших хімічних сполук (зокрема, глутамату та N-метил-D-аспартату), що мають відношення до цих рецепторів. D-серин часто належать до категорії ноотропних засобів.

Важлива інформація

Не плутати з: гліцином або саркозином (подібний принцип дії), фосфатидилсерином (фосфоліпідом, що містить L-серин).

Ноотропний засіб

Харчова амінокислотна добавка

D-серин: інструкція із застосування

У дослідженнях D-серину зазвичай фігурує дозування 30мг/кг маси тіла. Тому для людини вагою 150-200 фунтів стандартною вважається доза 2,045 - 2,727мг (мінімальна ефективна доза, необхідна для посилення когнітивної функції у людей, які страждають на різні захворювання). За попередніми даними, подвоєння або врахування стандартного дозування до 60мг/кг і 120мг/кг, відповідно, посилює корисні властивості препарату при лікуванні шизофренії.

Джерела та структура

Джерела

Як відомо, D-серин є нейромодулятором, який синтезується всередині гліальних клітин, де регулює передачу імпульсів між нейронами, будучи при цьому першою біологічно активною D-ізомеричною амінокислотою в людському тілі (за нею слідує D-аспарагінова кислота). Будучи продуктом гліальних клітин D-серин має інші назви: гліо-трансмітер або гліо-модулятор. D-серин – це ендогенний ліганд, який зустрічається на сполучних ділянках гліцину та NMDA-рецепторів, і, незважаючи на «гліцинову» назву D-серину, вчені не знають, який із двох лігандів має велику біологічну цінність у живих організмах; в лабораторних умовах, D-серин має такий же зв'язуючий потенціал, як і гліцин, але його сигнали сильніші (ймовірно, це пов'язано з більш тривалою дією D-серину), а активна концентрація становить 1мкм. Більш того, дія D-серину локалізується всередині синоптичних NMDA-рецепторів, тоді як гліцин є агоністом на позасиноптичному рівні; вчені не виключають такої можливості, що останній може мати ексайто-токсичну дію (яку споконвіку приписують позасиноптичним рецепторам, у зв'язку з наявністю у них N2B-підгрупи, тоді як у синоптичних рецепторах переважає N2A-підгрупа). D-серин – це нейромодулятор, що виділяється підтримуючими клітинами нервової системи (гліальними клітинами) для регуляції передачі імпульсів між нейронами. Він є ендогенним лігандом на сполучній ділянці гліцину та NMDA-рецепторів. Оскільки D-серин не є компонентом стандартної дієти, його зазвичай отримують з дієтичного гліцину (амінокислоти).

Біологічна цінність

L-серин (дієтична амінокислота) рацемізується в D-серин за участю ферменту серин рацемази, що міститься в нейронах та гліальних клітинах, хоча, в цілому, в гліальних клітинах, або астроцитах, концентрація серин рацемази найбільш висока, особливо в клітинах переднього відділу головного мозку ; Підвищена експресія даного ферменту пов'язана з локалізацією D-серину. Швидкість синтезу D-серину (за участю серин рацемази) залежить від супутніх факторів АТФ та магнію, при цьому кальцій прискорює синтез, а гліцин та L-аспарагінова кислота блокують його. При активації AMPA-рецепторів, обумовленої взаємодією білка глутаматного рецептора (GRIP) з серином рацемазою, концентрація D-серину в крові в 5 разів збільшується. У висновку необхідно відзначити, що цей фермент не є специфічним для даної реакції, оскільки він також бере участь у перетворенні L-серину на піруват (3:1 щодо синтезу D-серину) і аміак. У більшості випадків синтез D-серину відбувається всередині астроцитів (іноді нейронів) за участю ферменту серин рацемази, що міститься в L-серині. Фермент d-амінокислотної оксидази (DAAO), що міститься виключно в астроцитах, сприяє розщепленню D-серину. Концентрація D-серину обернено пропорційна експресії/діяльності даного ферменту, при видаленні якого рівень D-серину у всіх досліджених областях мозку підвищується. D-серин здатний перетворюватися назад на L-серин (також за участю ферменту серин рацемази), проте афінність (зв'язування рецептора з лігандом) у цій реакції нижча, ніж у протилежній. Основними механізмами розщеплення D-серину можна назвати його повторне накопичення в астроцитах з подальшим розщепленням за участю DAAO-ферменту (основний шлях) або зворотне перетворення на L-серин (другорядний шлях).

Інші гліцинергіки

Говорячи про ослаблення симптомів шизофренії, то прийом 30мг/кг D-серину сприяє зменшенню симптомів даного захворювання на 17-30%, при цьому дію препарату можна порівняти з ефектом від прийому 800мг/кг гліцину в тих самих умовах, проте вчені припускають, що D -Серин більш ефективний (з розрахунку на 1 кг маси тіла). Експеримент, учасники якого щодня протягом 6 тижнів приймали D-серин та саркозин в однакових дозах (2 000мг), показав, що дія першого не багатьом відрізняється від ефекту плацебо, тоді як саркозин був визнаний більш ефективним засобом. Така тенденція спостерігається у всіх експериментах, де дію саркозину порівнюють із дією D-серину у тій же дозі; саркозин набагато ефективніший у боротьбі із симптомами шизофренії. Незважаючи на те, що D-серин за ефективністю перевершує гліцин (при однаковому рівні сигналів, в одних і тих же дослідженнях), він, за деякими даними, поступається саркозину (транспортному інгібітору гліцину).

Фармакологія

Кров'яна сироватка

Як зазначають вчені, після прийому 30-120мг/кг D-серину (шизофреніками), його концентрація у сироватці зростає, досягаючи свого максимуму через 1-2 години (Tmax = 1-2 години, Cmax = 120,6+/-34, 6нмоль/мл при 30мг/кг, Cmax = 272,3+/-62нмоль/мл при 60мг/кг та Cmax = 530,3+/-266,8нмоль/мл при 120мг/кг). D-серин досягає пікової концентрації в крові через 1-2 години після перорального прийому, перебуваючи при цьому в лінійній дозо-залежності (найвище тестоване пероральне дозування становить 120мг/кг). Експеримент за участю людей, які страждають на хворобу Паркінсона, які протягом 6 тижнів щодня приймали D-серин (30мг/кг), показав, що рівень D-серину у них у сироватці збільшився з менш ніж 10мкм до 120,0+/-52, 4мкм; такий же ефект спостерігався і у людей з посттравматичним стресом: при прийомі тієї ж пероральної дози D-серину його рівень у сироватці збільшився в 10 разів і склав 146+/-126,26мкм. При пероральному прийомі препарату шизофреніками протягом 4 тижнів (у тій же дозі 30мг/кг), його концентрація в сироватці зросла з 102,0+/-30,6нмоль/мл до 226,8+/-72,8нмоль/мл (на 122%), залежно від дозування (30-120мг/кг). Початковий рівень D-серину в сироватці підвищується після прийому препарату, при цьому, за словами деяких учених, дозування 30мг/кг викликає 10-кратне збільшення концентрації D-серину в сироватці у здорових людей і трохи менше – у шизофреніків. Прийом D-серину не впливає на сироваткову концентрацію гліцину, глутамату, аланіну та L-серину. Прийом D-серину також не впливає на сироваткову концентрацію інших амінокислот, що беруть участь у метаболізмі серину.

Нервова система

Концентрація D-серину в головному мозку варіюється в діапазоні 66+/-41нмольl/г сирої ваги або 2,18+/-0,12нмоль/мг, що становить приблизно 10-15% від загального запасу серину в організмі (L-серину більше ). Рівень D-серину особливо високий у префронтальній та тім'яній корі головного мозку і трохи нижче – у мозочку та спинному мозку. Період напіввиведення (з мозку) D-серину становить 16 годин, при цьому таке низьке дозування як 58 мг/кг (у мишей) спричиняє збільшення сироваткової концентрації препарату. В ході одного експерименту, D-серин був виявлений у спинномозковій рідині контрольної групи (2,72+/-0,32мкм), а також у людей з постгерпетичною невралгією (1,85+/-0,21мкм) та дегенеративним остеоартритом (3 ,97+/-0,44мкм), тоді як сироваткова концентрація D-серину у шизофреніків виявилася нижчою, ніж у контрольної групи (середнє значення становить 1,26мкм проти 1,43мкм; хоча різниця несуттєва), зате у них виявився вищим сироватковий рівень L-серину (22,8+/-8,01мкм проти 18,2+/-4,78мкм), а також співвідношення між L-серином та D-серином. D-серин виявлений у спинномозковій рідині (концентрація нижче, ніж у сироватці) та в мозку (період напіввиведення довше, ніж у сироваткового D-серину). Хронічний прийом D-серину сприяє підвищенню рівня L-серину в корі мозку мишей.

Неврологія

Стандарти та поширення

Вважається, що D-серин, поряд з глутаматом, міститься в нейронах та астроцитах, оскільки його вивільнення відбувається під дією тих самих стимулів, які сприяють вивільненню глутамату; крім того, D-серин виявлений у нейронах, у яких представлений білок-транспортер глутамату. Подібного роду колокалізацію та вивільнення D-серину можна спостерігати у всіх реакціях за участю глутамату та гліцину. D-серин, ймовірно, вивільняється з нейронів разом з глутаматом, після чого активує NDMA-рецептори, розташовані на віддалених один від одного ділянках (на одному з яких необхідний гліцин або серин), що є додатковою умовою реакції. Після вивільнення D-серину з нейронів, частина його надходить у синапс. D-серин вважається гліальним трансмітером і нейромодулятором, який згодом вивільняється з гліальних клітин. На думку вчених, виділення D-серину є процесом везикулярного екзоцитозу (оскільки його везикули виявлені в нервовій тканині). Синоптичні бульбашки коекспресують гліцин, глутамат і ГАМК (але не D-серин), тоді як у D-серину є своє везикулярне «сховище»; крім везикулярного, існують інші способи вивільнення D-серину з гліальних клітин, оскільки в цій реакції також беруть участь транспортери Asc-1 і TRPA1 (перший з яких забезпечує пряме транспортування D-серину, другий - надходження кальцію всередину клітини), а інгібування везикулярного сховища не є на заваді на шляху вивільнення D-серину. Виділення D-серину з астроцитів є необхідною умовою для протікання процесів, пов'язаних з діяльністю NDMA (видалення астроцитів з гіпокампальних культур заважає їх довгостроковому потенціювання, що компенсується D-серином). Вивільнення D-серину з астроцитів (гліальних клітин) – це домінуючий спосіб виділення D-серину в області мозку (нейрони виділяють його в менших кількостях), механізми якого на сьогоднішній день вивчені недостатньо. Тим не менш, даний процес необхідний для утворення глютамінергічних сигналів. Як зазначають вчені, окис азоту (NO) заважає діяльності серин рацемази, при цьому посилюючи активність DAAO, що негативно позначається на концентрації D-серину в крові (D-серин, у свою чергу, теж заважає діяльності NO, інгібуючи фермент її синтази (NOS) )). Вчені називають це негативним зворотним зв'язком, оскільки при активації NMDA-рецепторів активується синтаза окису азоту (NOS) і підвищується рівень NO у крові. Метаболізм окису азоту, пов'язаний з утворенням глютамінергічних сигналів, заважає синтезу D-серину і подальшому посиленню його сигналів. Вченими було зазначено, що периферійні ін'єкції D-серину (50 мг/кг) мишам викликають підвищення рівня D-серину в гіпокампі з 96,9 нмоль/г до 159,4 нмоль/г (на 64,5%), що сприяє покращенню пам'яті. Ці ін'єкції ніяк не впливають на концентрацію глутамату та L-серину. Як відомо, концентрація D-серину в гіпокампі збільшується, коли він потрапляє у велике коло кровообігу, а це свідчить про те, що D-серин долає гематоенцефалічний бар'єр. У той час, як гліцин є головним агоністом на сполучній ділянці між ним і NMDA-рецепторами в спинному мозку і задній частині головного мозку, дія D-серину сконцентрована в передній частині головного мозку з більш високим ступенем експресії серин рацемази (яка стимулює синтез D -серину) та транспортних білків, які переносять гліцин в астроцити. Вчені виміряли концентрацію D-серину в різних відділах мозку і дійшли висновку, що вона найвища в передній частині головного мозку, що пов'язано з підвищеною експресією NMDA-рецепторів у цій галузі. Таким чином, D-серин, мабуть, має більш високу біологічну активність у передній частині головного мозку, ніж гліцин.

Утворення глютамінергічних сигналів

Багато механізмів D-серину ідентичні механізмам гліцину, в тому сенсі, що D-серин здатний прикріплюватися до NMDA-рецепторів (підгрупі NR1, оскільки NR2 зв'язує глутамат і будь-який NMDA-рецептор по суті є чотириланковим полімером, що містить по кожній з цих підгруп) на сполучній ділянці гліцину, що сприяє проходженню сигналів через NMDA-рецептори (спочатку утворення глютамінергічних сигналів пов'язане з діяльністю глутамату та інших агоністів). На відміну від гліцину, D-серин має більшу ефективність та активність у низьких концентраціях 1мкм (гліцин – 10мкм), що, ймовірно, і не має відношення до їх впливу на сам рецептор (дія обох у даному випадку аналогічна), але це може бути пов'язано з тим, що зворотне захоплення гліальними клітинами серину відбувається менш інтенсивно, ніж зворотне захоплення гліцину. Подібно до гліцину (або будь-якого активатора сполучної ділянки гліцину), збільшення концентрації D-серину в синапсі завжди супроводжується посиленням NMDAнергічних сигналів, що, на думку вчених, пов'язано з діяльністю D-серину на сполучній ділянці гліцину, що уповільнює цю реакцію. У деяких областях мозку, таких як гіпокамп, зоровий бугор, гомогенетична кора і стовбур головного мозку, сітківка ока, сполучна ділянка гліцину не заповнена і тому реагує на додатковий приплив гліцину або D-серину. D-серин, подібно до гліцину, є лігандом NMDA-рецептора на сполучній ділянці гліцину і має здатність посилювати глютамінергічні сигнали, що проходять через ці рецептори. Обидва ліганди ефективні на рівні рецептора, але D-серин має більшу біологічну активність і, в цілому, ефективніший за гліцин. D-серин (IC50 = 3.7+/-0.1мкм) здатний інгібувати AMPA-рецептори (активовані каїновою кислотою). L-серин не має таких властивостей, а раніше вказана концентрація D-серину надто висока, щоб робити висновки. Незважаючи на здатність блокувати AMPA-рецептори, необхідна для цього концентрація D-серину надто висока, щоб дана реакція була цікавою з практичної точки зору. Що стосується ексайтотоксичності (викликаної дією глутамату), то як D-серин, так і гліцин її посилюють (ЕД50 = 47мкм і 27мкм відповідно; обидві дози в 50-100 разів перевищують дози, необхідні для активації сполучних ділянок гліцину на NMDA-рецепторах. Посилення ексайтотоксичності регулюється NMDA-рецепторами, які, у свою чергу, запускають гліцинергічні рецептори, оскільки ГАМК (за допомогою ГАМКA-рецепторів) також посилює ексайтотоксичність (викликану дією NMDA), вчені дійшли висновку, що ця реакція обумовлена ​​надходженням хлору до нейронів. Проходження через гліцинергічні рецептори надто великої кількості сигналів сприяє посиленню токсичності (викликаної діяльністю NMDA), хоча для цього потрібні набагато вищі концентрації D-серину, ніж для активації NMDA-рецепторів. Вчені сумніваються, чи реакція представляє інтерес з практичної точки зору.

Утворення гліцинергічних сигналів

Прийом D-серину сприяє утворенню гліцинергічних сигналів. Порівняльні дослідження гліцинергічних сигналів обох амінокислот свідчать про те, що сигнали гліцину потужніші за сигнали D-серину, судячи з нижчої ефективної концентрації першого EC50 (27мкм проти 47мкм). Транспортні білки, що відповідають за повторний приплив гліцину (транспортери-1 і 2), а також більш поширений аланін-серин-цистеїн-транспортер-1 (AscT1) є медіаторами дії як серину, так і гліцину (обох ізомерів). Тому і той, і інший піддаються впливу саркозину. D-серин також посилає частину сигналів на гліцинергічні рецептори (за допомогою тих самих транспортерів, що і гліцин).

Окислення

В експериментах D-серин часто використовують для стимуляції окислювальних процесів, на тлі підвищеної активності NMDA-рецепторів, що викликає активний приплив кальцію з подальшим ушкодженням окислювальним, що пов'язано з гіпер-збудженням рецепторів (D-серином); ця реакція протікає поза живими організмами, так і в живих організмах (50-200мг/кг D-серину у щурів), у більш слабкій формі - під дією ЦОГ-2. Експресія ЦОГ-2, як правило, збільшується на тлі факторів стресу, що викликають гіпер-збудження NMDA (ішемії, травми головного мозку та хвороби Альцгеймера), а оскільки активація цих рецепторів медіює синтез активних форм кисню, вважається, що інгібітори ЦОГ-2 захищають нейрони від токсичного впливу NDMA. Незважаючи на те, що, на думку вчених, ці механізми запускаються при певних патологіях, таких як хвороба Альцгеймера, взаємозв'язок між прийомом D-серину та окисним ушкодженням клітин не доведено. Прийом підвищених доз або зловживання D-серином може спричинити окисне пошкодження клітин (надмірне посилення сигналів NMDA призводить до розвитку ексайтотоксичності) і вважається, що надто активний метаболізм D-серину також відіграє певну роль при деяких захворюваннях. Ефект від прийому D-серину (у формі харчової добавки) точно не встановлений, проте навіть не суттєве перевищення стандартної дози може призвести до окислювального пошкодження клітин.

Запам'ятовування та здатність до навчання

Як відомо, глютамінергічні сигнали сприяють поліпшенню пам'яті, оскільки при активації NMDA-рецепторів відбувається активний приплив кальцію і мобілізуються кальмодуліно-залежна кіназа (CaMK) і сполучний білок цАМФ (цАМФ- відповідний елемент), дія яких спрямована на забезпечення довготривалої потенціації синоптичної передачі ), яка є основою хімічної реакції запам'ятовування , а посилення сигналів NMDA (зокрема через NR2B-підгрупу) випромінює пам'ять LTP (подібний механізм також характерний для L-треонату магнію). Завдяки здатності D-серину посилювати сигнали, що надходять на NMDA-рецептор (на 52+/-16% у концентрації 1мкм і посилення дії при концентрації до 30мкм), його життєздатності в даній реакції та сприйнятливості клітин гіпокампу до стимуляції (D-серином), вважається, що прийом D-серину сприяє поліпшенню пам'яті та розвиває навченість. У природі існує ще одне цікаве явище під назвою затяжна депресія або ослаблення контакту синапсу (LTD; не є антонімом LTP), у ході якого змінюється пластичність синапсу та здійснюється непрямий вплив на LTP; ін'єкції 600-1000мг/кг D-серину, за даними лабораторних досліджень, збільшують магнітуду LTD у концентрації 5мкм (з контрольних 19,3% до 58,3%), при цьому концентрації 3мкм та 10мкм D-серину менш ефективні. Очевидно, регулююча дія D-серину щодо затяжної депресії пов'язана з його глютамінергічних властивостями, при цьому на тлі LTD астроцити ведуть більшу кількість D-серину. D-серин, на тлі посилення глютамінергічної нейротрансмісії за допомогою NMDA-рецепторів (оскільки D-серин здатний активувати сполучну ділянку гліцину), відіграє не останню роль у процесі запам'ятовування. Процес старіння організму, пов'язаний з областю гіпокампу, характеризується зниженням пластичності нейронів на фоні діяльності кальцію, що, на думку вчених, спричинено проходженням сигналів через слабоактивний глютамінергічний рецептор (зокрема, NMDA). У зв'язку зі зниженням у процесі старіння рівня D-серину в мозку (що, ймовірно, пов'язано зі зниженою концентрацією ферменту серин рацемази) і провальністю попередньої теорії (про те, що знижена експресія NMDA-рецептора в процесі старіння не відіграє ніякої ролі, оскільки, сама по собі, не викликає зниження когнітивних здібностей), вчені вважають, що зниження активності D-серину на гліцинергічній сполучній ділянці NMDA-рецептора сприяє зниженню когнітивної функції з віком (у зв'язку з надходженням меншої кількості сигналів на NMDA-рецептор і, як наслідок, зниженою пластичністю синапсу). Подальші дослідження в цій галузі показали, що прийом D-серину зупиняє процес подальшого погіршення пам'яті на тлі старіння та відповідає за пластичність синапсу. У процесі старіння синтез D-серину сповільнюється (точна причина не встановлена), внаслідок чого на NMDA-рецептор надходить менша кількість сигналів, що сприяє віковому зниженню конгітивної функції. Якщо говорити про дослідження в цій галузі, то не зайвим буде згадати експеримент з мишами (здоровими), яким щодня давали 50мг/кг D-серину, в результаті чого у них покращилася пам'ять (як після прийому першої дози, так і при багаторазовому прийомі). . Ефективність 50 мг/кг D-серину можна порівняти з дією 20 мг/кг D-циклосерину, який, як відомо, є підсилювачем когнітивної функції. Прийом D-серину через 30 хвилин після закінчення тренування сприяє розвитку довготривалої пам'яті. Але при прийомі через 6 годин після тренування препарат виявився неефективним щодо цього. Прийом D-серину зменшує симптоми амнезії, спричиненої діяльністю клітин MK-801. Цілком ймовірно, прийом D-серину сприяє поліпшенню пам'яті в іншому здорових гризунів, проте у всіх експериментах D-серин брали або у формі ін'єкцій, або в занадто високих дозах (хоча людським еквівалентом 50мг/кг вважається досить помірне дозування 3мг/кг). Експеримент за участю в іншому здорових дорослих людей, які прийняли разову дозу 2,1 г D-серину (за 2 години до когнітивного тесту), показав, що у них покращилися уважність та оперативна пам'ять на слова, при виконанні тесту з оцінки динамічних властивостей уваги (CPT -IP); у випробуваних також покращилися результати тесту на пряму цифрову послідовність, чого не можна сказати про зворотну цифрову послідовність. Прийом D-серину сприяє незначному посиленню когнітивної функції у здорових дорослих.

Депресія

Генетичний надсинтез D-серину при тривалому прийомі (58мг/кг протягом 5 тижнів) має антидепресивні властивості (у спочатку здорових мишей). D-серин має слабку антидепресивну дію, яка потребує подальшого вивчення.

Хвороба Альцгеймера та маразм

В організмі хворих на синдром Альцгеймера порушується нейро-трансмісія, медіатором якої є NMDA-рецептор, що призводить до провалів у пам'яті, і перестає утворюватися синапс, про що свідчать відхилення в поведінці. На відміну від шизофреніків, у хворих з синдромом Альцгеймера всі сигнали значно посилюються, оскільки бета-амілоїдні пептиди сприяють накопиченню глутамату та D-серину в синапсі, обидва з яких сприяють вивільненню цих пептидів звідти, одночасно стимулюючи синтез серин рацети; всі ці фактори призводять до розвитку ексайтотоксичності (посилення глютамінергічних сигналів викликає пошкодження клітин). Рівень D-серину у хворих із синдромом Альцгеймера практично не змінюється порівняно з контролем. D-серин (на тлі пігментації бета-амілоїдів) може посилювати розвиток патології Альцгеймера.

Шизофренія

Вважається, що симптоми шизофренії (особливо негативні) пов'язані з глютамінергічною гіперфункцією (коли на рецептори глутамату надходить менша кількість сигналів), а сучасні методи лікування мають на увазі відновлення глютамінергічного збудження, що передбачає оптимізацію рівня серину/гліцину в організмі (не дивлячись у шизофреніків, ніж у контрольної групи, запаси D-серину виснажуються на тлі порушення діяльності серин (рацемази), оскільки порушення здатності гліцину прикріплюватися до NMDA-рецепторів викликає небезпечні симптоми шизофренії, які, зокрема, виявляються у мишей з нестачею серин рацемази (або будь-якого) іншого компонента, необхідного для синтезу D-серину), при цьому порушення діяльності D-амінокислотної оксидази (що заважає розщепленню D-серину) легко усувається. І нарешті, клінічна ремісія шизофренії супроводжується підвищенням рівня D-серину в організмі, незалежно від його прийому. Інші методи лікування шизофренії пов'язані із застосуванням АМПАкінів, що підсилюють сигнали, що надходять на AMPA-рецептори (включаючи пірацетам та анірацетам), та непрямим підтриманням необхідного рівня сигналів, що проходять через NMDA-рецептори, шляхом інгібування надходження гліцину в клітини та стимуляції . Посилення сигналів, що надходять на AMPA-рецептори, за визначенням провокує посилення глютамінергічних сигналів, в результаті чого з NMDA-рецепторів видаляються надлишки і магнію (у великій кількості). До негативних симптомів шизофренії відносяться емоційна тупість і десоціалізація, тоді як галюцинації, маячні ідеї та порушення мислення вважаються «позитивними» симптомами, а порушення когнітивної функції не відноситься до жодної з цих категорій. Прийом D-серину активізує сполучну ділянку гліцину на NMDA-рецепторах і, таким чином, оптимізує сигнали, що проходять через ці рецептори, що, на думку вчених, сприяє послабленню симптомів шизофренії. Підтвердженням тому є науково доведений факт, що шизофренія виникає при нестачі D-серину в організмі (причинно-наслідковий зв'язок цієї залежності не встановлено). Небагато досліджень у цій галузі можна назвати успішними; за даними Шкали оцінки позитивних та негативних синдромів (PNSS), прийом 30мг/кг (2,12+/-0,6г) D-серину сприяє послабленню негативних симптомів шизофренії на 17-30%, при цьому його ефективність можна порівняти з дією 800мг / кг гліцину в однакових умовах. Дослідження прогресування негативних симптомів шизофренії з часом свідчать про те, що прийом D-серину протягом 2 тижнів перешкоджає посиленню цих симптомів, а при більш тривалому курсі (6 тижнів), дія препарату посилюється, при цьому найбільш ефективними вважаються дозування в діапазоні 60- 120мг/кг. Що стосується позитивних симптомів шизофренії, то прийом 30мг/кг (2,12+/-0,6г) D-серину протягом 6 тижнів викликає значні поліпшення, хоча 2 і 4 тижні експерименту дозування 60-120мг/кг D-серину ще більш ефективні у разі, ніж 30мг/кг, а усунення як негативних, і позитивних симптомів хвороби пов'язані з попаданням D-серину в сироватку. Експеримент, в ході якого шизофреніки протягом 16 тижнів щодня приймали 2 000 мг D-серину, поряд зі стандартними антипсихотичними препаратами, не показав якихось суттєвих позитивних змін у цих хворих (порівняно з плацебо), хоча автори експерименту попереджали, що такі результати швидше за все обумовлені більш вираженим ефектом плацебо; тим не менш, дія D-серину у всіх випадках не сильно відрізнялася від дії плацебо, чи то 30 мг/кг або 2000 мг. У ході цих досліджень було встановлено, що людям стає краще після прийому D-серину, але не на стільки, щоб це мало статистичну цінність, крім того, взаємозв'язок між рівнем D-серину в крові та ослабленням симптомів шизофренії дозволяє зробити висновок про те, що незадовільні результати цих експериментів пов'язані з коливаннями рівня перорального D-серину у сироватці. D-серин ефективно послаблює всілякі симптоми шизофренії (особливо негативні та когнітивні), але стандартне дозування (30мг/кг), що рекомендується, викликає у вчених сумніви. Це може бути пов'язано з надходженням різної кількості D-серину в кров (при прийомі однакової дози), і, за деякими даними, підвищені дози більш ефективні.

Хвороба Паркінсона

Деякі симптоми хвороби Паркінсона (втрата мотивації, стимулу та ініціалізована/емоційна реактивність) нагадують негативні симптоми шизофренії (апатія, сплощений афект та уникнення суспільства інших людей), тому вчені припускають, що прийом D-серину може допомогти у боротьбі з симптомами хвороби Паркінсона. Крім того, допамінергічні нейрони у стріатумі беруть участь в утворенні NMDA-сигналів, тоді як NMDA-рецептори у людей із цією хворобою видозмінені. Невелике пілотне дослідження за участю 13 осіб, які страждають на хворобу Паркінсона, які протягом 6 тижнів щодня приймали 30 мг/кг D-серину (доза препарату до кінця експерименту варіювалася в діапазоні 1 600-2 600 мг на день), показало, що прийом D-сер сприяє ослабленню симптомів захворювання (за даними Уніфікованої рейтингової шкали хвороби Паркінсона, Шкали Сімпсона-Ангуса та Шкали оцінки позитивних та негативних синдромів). У ході цього дослідження було встановлено, що симптоми захворювання зменшилися на 20% у 50-70% тих людей, хто приймав D-серин, і лише у 10-20% хворих, які приймали плацебо. За попередніми даними, D-серин допомагає у боротьбі із хворобою Паркінсона.

Стрес та травма

Діяльність NMDA-рецепторів викликає деякі симптоми посттравматичного стресового розладу (PTSD), включаючи психічні розлади та порушення у сфері сприйняття, а оскільки кетамін (антагоніст NMDA) також сприяє розвитку деяких симптомів даного захворювання, вважається, що ці симптоми обумовлені недостатнім роздратуванням NMDA- особливо в гіпокампі та мигдалинах. D-циклосерин (частковий агоніст на сполучній ділянці гліцину в NMDA-рецепторах, де D-серин – повний агоніст), за даними більш ранніх досліджень, допомагає у боротьбі з симптомами PTSD (головним чином, з заціпенінням, уникненням суспільства інших людей та почуттям тривоги ); пізніший експеримент, учасники якого протягом 6 тижнів щодня приймали 30 мг/кг D-серину, показав, що у випробуваних зменшилися такі симптоми, як відчуття тривоги (Шкала тривоги Гамільтона; 95% CI = 13,4–46,7%), депресія (Шкала депресії Гамільтона; 95% CI = 2,0-43,3%) і знизилася ймовірність виникнення захворювань серцево-судинної системи (95% CI = 10,9-31%). За попередніми даними, прийом D-серину допомагає боротися із симптомами PTSD, хоча корисні властивості препарату в цьому випадку викликають сумніви.

Бічний аміотрофічний склероз

Бічний аміотрофічний склероз (БАС) у мишей (натяг mSOD1) характеризується 50-100% підвищенням концентрації D-серину в спинномозковій рідині, виходячи з чого можна прогнозувати ступінь сприйнятливості нейронів (на тлі БАС) до ексайтотоксичної дії NMDA. І хоча підвищення рівня D-серину сприяє розвитку патологічних форм БАС, блокування ферменту серин рацемази провокує саме захворювання (парадокс) і, водночас, заважає йому прогресувати, тому лікарі радять включати D-серин до раціону харчування. На сьогоднішній день вплив D-серину на патологію та початок БАС до кінця не вивчений.

Залежність

Як відомо, кокаїнова залежність викликає зміну глютамінергічної пластичності синапсу, що є причиною адиктивної поведінки, яка, на думку вчених, пов'язана з діяльністю NMDA-рецепторів (як довготривала потенціація синоптичної передачі (LTP), так і затяжна депресія (LTD)). . Як зазначають вчені, у щурів після відміни кокаїну рівень D-серину в корі ядра головного мозку (де він є ко-агоністом синоптичних рецепторів) знижується, що сприяє зниженню активності NMDA і загостренню симптомів відміни кокаїну, оскільки інкубація D-серину за допомогою нейронів цих рецепторів нормалізує зміни LTP і LTD, викликані дією кокаїну. Підтвердженням цього є експеримент, у ході якого щурам з кокаїновою залежністю давали 10-100мг/кг D-серину перорально або 100мг/кг ін'єкційно, у результаті цих щурів зменшилися симптоми адиктивного поведінки. У ході дослідження впливу D-серину на цукрову пробу у щурів було встановлено, що в даному випадку від прийому препарату мало толку. Кокаїнова залежність характеризується зміною пластичності синапсу внаслідок усунення функції NMDA-рецептора, при цьому у щурів після відміни кокаїну рівень D-серину в крові починає знижуватися. За попередніми даними, D-серин перешкоджає розвитку кокаїнової залежності.

Безпека та токсичність

Основна інформація

В ході експериментів за участю людей, які протягом різного часу (до 6 тижнів) щодня приймали 30 мг/кг D-серину (2 000 мг у сукупності), не було виявлено жодних побічних ефектів; те саме можна сказати і про ще одне попереднє дослідження, учасники якого щодня приймали 120мг/кг (8000 в сукупності) D-серину. Пероральний прийом стандартної дози D-серину не викликає значних побічних ефектів.

:Tags

Список використаної литературы:

Martineau M, Baux G, Mothet JP. D-serine signalling in the brain: friend and foe. Trends Neurosci. (2006)

Berger AJ, Dieudonné S, Ascher P. Glycine uptake governs glycine site occupancy в NMDA receptors excitatori synapses. J Neurophysiol. (1998)