ГЛУТАМИНОВАЯ КИСЛОТА
ГЛУТАМИНОВАЯ КИСЛОТА (альфа-аминоглутаровая кислота, C5H9O4N) — моноаминодикарбоновая кислота; HOOC•CH2•CH2•CH(NH2)•COOH, Г. к. — первичный продукт усвоения неорганического азота, присутствует в растительных и животных тканях как в свободном состоянии, так и в составе белков и других биологически активных веществ (глутатиона, фолиевой к-ты, фосфатидов и др.). Применяется как мед. препарат.
В некоторых тканях животных и человека на долю Г. к. и ее амида — глутамина (см.), находящихся в свободном состоянии, приходится 70— 80% азота свободных аминокислот. Наиболее высока концентрация Г. к. в мозге (150 мг%) ив сердечной мышце (163 мг%). В плазме крови содержание Г. к. составляет 3—3,5 мг в 100 мл. В белках обычно содержится значительное количество Г. к. Особенно много ее в растительных белках: глиадине (см.) — 41% и глютелинах (см.) — 25%; в белках мышц: миозине — 22%, актине — 15% (см. Мышечная ткань) и в белках мозга — 25%. В состав инсулина (см.) входит до 21% Г. к.
Мол. вес (масса) Г. к. составляет 147,13. Водный р-р Г. к. имеет кислую реакцию. Изоэлектрическая точка находится при pH 3,2 Г. к. ограниченно растворима в воде (0,843 г в 100 мл при 25°) и нерастворима в органических растворителях. Из водного спирта Г. к. выпадает в осадок в виде ромбических кристаллов, их t°пл 247—249° (с разложением). В водных р-рах при 100° Г. к. теряет молекулу воды и превращается в пирролидонкарбоновую (пироглутаминовую) к-ту, в виде к-рой при pH 4,0 находится 98% Г. к.
В природе в основном распространена L-глутаминовая к-та: [а] 18 D = +11,5° (0,1 М водный р-р) и [а] 20 D = +31,9° (5,7% р-р в 20% соляной к-те). Однако некоторые микроорганизмы содержат полипептиды, построенные гл. обр. из D-глутаминовой к-ты (Вас. anthracis и др.).
Значительные количества Г. к. образуются при микробиол . синтезе в результате жизнедеятельности специальных штаммов бактерий. Г. к. можно получить и чисто хим. синтезом. Практичнее, однако, получать ее из кислотных гидролизатов растительных белков в виде гидрохлорида. Хорошим источником Г. к. является пшеничная клейковина, из к-рой Г. к. и была впервые выделена Риттгаузеном (H. Ritthausen) в виде L-изомера в 1866 г. Для количественного определения Г. к. используют гл. обр. различные хроматографические методы. Г. к. пищи, как свободная, так и образовавшаяся в пищеварительном тракте при ферментативном расщеплении белков пищи, всасывается через кишечную стенку, не изменяясь, а из крови быстро переходит в различные ткани (печень, почки и др.), за исключением мозга.
Имеются сведения, что Г. к. играет специфическую роль в поддержании в мозге такой концентрации ионов калия, к-рая необходима для протекания биохим, реакций дыхания и гликолиза, проведения нервных импульсов и других процессов. Г. к.— единственный субстрат, помимо глюкозы, интенсивно окисляющийся ферментами мозга. В мозге содержится активная декарбоксилаза (см. Декарбоксилазы) — фермент, превращающий Г. к. в гамма-аминомасляную к-ту — глутаматдекарбоксилаза (КФ 4.1.1.15). Г. к. при участии специфической ферментной системы способна обезвреживать аммиак как экзогенного, так и эндогенного происхождения, при этом она превращается в глутамин.
Г. к. относится к заменимым аминокислотам, т. е. она может синтезироваться в тканях животных. Ее углеродный скелет формируется из С-атомов промежуточных продуктов обмена углеводов и жиров, которые на определенном этапе лимонно-кислого цикла образуют альфа-кетоглутаровую к-ту (см. Трикарбоновых кислот цикл). Аминирование последней при участии специфической обратимо действующей НАД(НАДФ)-зависимой глутаматдегидрогеназы (КФ 1.4.1.3) приводит к образованию Г. к. В опытах с использованием аммиака, меченного 15 N, показано, что именно Г. к. синтезируется в тканях раньше и активнее других заменимых аминокислот. Этот факт, а также то, что в печени и в почках — органах, активно участвующих в азотистом обмене, отсутствуют ферменты прямого синтеза всех природных аминокислот, за исключением Г. к., свидетельствует о том, что Г. к. является главным, если не единственным, первичным продуктом усвоения неорганического азота, занимая, т. о., центральное положение в азотистом обмене (см.). Азот Г. к. участвует в синтезе разнообразных аминокислот, осуществляющемся путем активно протекающих в тканях реакций переаминирования (см.). Перестройка углеродного скелета Г. к. приводит к образованию циклических аминокислот— пролина и оксипролина (см. Пролин), Промежуточным продуктом при этом, по-видимому, является гамма-полуальдегид Г. к. Последний, трансаминируясь, превращается в орнитин (см.); теряя молекулу воды, гамма-полуальдегид Г. к. замыкается в кольцо пирролинкарбоновой к-ты, к-рая, восстанавливаясь, превращается в пролин. Аминогруппа Г. к. используется в тканях не только для синтеза аминокислот, но и для синтеза ряда других азотистых веществ в организме, важных в физиол, отношении. Г. к. способна обратимо переаминироваться с оксипуринами, превращая их в аминопурины (см. Пуриновые основания), Г. к. через образование аспарагиновой к-ты при участии аспартат-аминотрансферазы (КФ 2.6.1.1.) может аминировать инозиновую к-ту в адениловую. При участии азота аминогруппы Г. к. в тканях организма осуществляется и синтез пуринов: N1 пуринового кольца формируется либо непосредственно из аминогруппы Г. к., либо из аминогруппы аспарагиновой к-ты, возникающей за счет аминогруппы Г. к.
Г. к. является глюкогенной аминокислотой: ее введение ликвидирует гипогликемическое состояние, вызванное инсулином, как в результате прямого глюкогенного действия, так и в результате влияния Г. к. на гормонообразование — после ее введения в крови увеличивается содержание адреналина. Г. к. влияет на секреторную функцию желудка, подавляя ее в результате связывания аммиака, необходимого для нормального отделения желудочного сока. Способностью связывать аммиак объясняется леч. применение Г. к. (см. ниже) при судорожных состояниях (petit mal), сопровождающихся усиленным образованием в мозге аммиака и снижением содержания дикарбоновых к-т. При язве и раке желудка содержание Г. к. и глутамина в желудочном соке оказывается увеличенным. Введение Г. к. в организм может сопровождаться развитием различных токсических явлений. Натриевая соль Г. к. обладает вкусом мяса и находит применение в пищевой промышленности как вкусовое вещество (см. Глутаминат натрия).
Глутаминовая кислота как препарат
Кислота глутаминовая (Acidum glutaminicum; син.: Acidum gluta-micum, Acidogen, Acidulin, Glutan, Glutansin) — белый кристаллический порошок кислого вкуса, практически нерастворим в холодной воде, растворим в горячей воде, нерастворим в спирте.
При приеме внутрь хорошо всасывается из жел.-киш. тракта и быстро обнаруживается в крови. Распределение Г. к. в тканях происходит неравномерно: в больших количествах она фиксируется в мышечной и нервной тканях, в печени, почках. Местно оказывает раздражающее действие. Резорбтивное действие Г. к. определяется ее участием в обмене веществ. Наиболее отчетливо под влиянием Г. к. уменьшается содержание аммиака в тканях.
Применяется Г. к. преимущественно в неврол, и психиатрической практике при лечении различных заболеваний ц. н. с.: олигофрении, психозов, реактивных состояний (особенно астенодепрессивных и астеноипохондрических), неврозов, эпилепсии (преимущественно малых припадков с эквивалентами). Терапевтический эффект Г. к. при эпилепсии объясняется способностью препарата снижать концентрацию аммиака в крови и нормализовать содержание в ней дикарбоновых к-т.
В детской психоневрол, практике Г. к. применяется при задержке психического развития различной этиологии, при болезни Дауна, невротических состояниях, в восстановительном периоде после энцефалита, туберкулезного менингита, полиомиелита.
В комбинации с тиамином (см.) и пиридоксином (см.) Г. к. рекомендуют назначать для профилактики и лечения нейротоксических побочных эффектов препаратов группы гидразида изоникотиновой к-ты (изониазида, фтивазида и др.).
Препарат Г. к. применяется внутрь или внутривенно. Внутрь Г. к. назначают по 1 г 2—3 раза в день за 15—30 мин. до еды. В случае возникновения диспептических расстройств препарат следует принимать во время или после еды. Длительность курсов лечения колеблется от 1—2 до 6—12 мес. Внутривенно применяют 1% р-р Г. к. по 10—20 мл ежедневно или через день курсами по 15—20 инъекций.
Побочное действие Г. к. обычно проявляется диспептическими расстройствами и признаками возбуждения ц. н. с. При применении препарата в виде порошков может наблюдаться раздражение слизистой оболочки рта. В целях профилактики этого осложнения следует после приема порошков полоскать рот слабым раствором гидрокарбоната натрия (питьевой соды). Для уменьшения побочного действия Г. к. на жел.-киш. тракт следует использовать для приема внутрь таблетки, покрытые оболочкой, или таблетки, растворимые в кишечнике.
Противопоказания к назначению Г. к.— заболевания печени, почек, жел.-киш. тракта, органов кроветворения, лихорадочные состояния, повышенная возбудимость.
Формы выпуска: порошок, таблетки, покрытые оболочкой (Tabulettae Acidi glutaminicae obductae), по 0,25 г, таблетки, растворимые в кишечнике (Tabulettae Acidi glutaminici enterosolubiles), no 0,25 г; ампулы по 5 и 10 мл 1% р-ра. Близкими к Г. к. по действию и применению являются ее кальциевая и магниевая соли.
Библиография: Браунштейн А. Е. Биохимия аминокислотного обмена, М., 1949, библиогр.; МайстерА. Биохимия аминокислот, пер. с англ., М., 1961; Сила* к о в а А. И. Глютамин и глютаминовая кислота в мышцах при различных функциональных состояниях организма, в кн.: Вопр, биохимии мышц, под ред. Д. Л. Ферд-мана, с. 221, Киев, 1954, библиогр.; G г е-enstein J. P. a. Winitz М. Chemistry of the amino acids, v. 1—3, N. Y. — L., 1961; Meister A. Biochemistry of the amino acids, v. 1—2, N. Y., 1965; Pharmacological basis of therapeutics, ed. by L. S. Coodman a. A. Gilman, L., 1975.
Источник
Глутаминовая кислота что это за витамин
CAS номер: 56-86-0
Брутто формула: C5H9NO4
Внешний вид: порошок белого цвета
Химическое название и синонимы: L-Glutamic acid, L(+)-Glutamic acid; 2-Aminoglutaric acid
Физико-химические свойства:
Молекулярная масса: 147.13 г/моль
Плотность 1,538
Температура плавления 205 ºC
альфа 32 º (с = 10,2 н. HCl)
Растворимость в воде 7,5 г / л (20 ºC). Очень плохо растворяется в холодной воде.
Опасные продукты разложения, образующиеся в условиях горения — оксиды углерода, оксиды азота (NOx).
Субстанция стабильна при соблюдении рекомендуемых условий хранения. Хранить в плотно закрытой таре, хранящейся в прохладном, сухом, проветриваемом помещении. Защищать от физического повреждения. Защищать от замерзания.
Глутаминовая кислота (или соль глутаминовой кислоты — глутамат) является условно незаменимой алифатической (не имеющая в структуре ароматических связей) аминокислотой. Глутамат используется организмом для создания белков. Он является наиболее распространенным возбуждающим (стимулирующим) нейротрансмиттером в центральной нервной системе, а также является метаболическим промежуточным продуктом в цикле Кребса и соединением, которое может участвовать в устранении токсичного аммиака из организма. Когда глютаминовая кислота объединяется с аммиаком, отходы метаболизма превращаются в глютамин. Глутаминовая кислота осуществляет решающую роль в поддержании сбалансированного соотношения кислотно-щелочных компонентов.
Глутаминовая кислота присутствует в организме в достаточно большом количестве (до 25%) в составе белков и различных химических веществ, а также в несвязанном свободном состоянии. Она может быть синтезирована из оксоглутаровой кислоты, образующейся при метаболизме углеводов, и биосинтезирована из ряда аминокислот, включая орнитин и аргинин. В нормальном здоровом организме глутаминовая кислота вырабатывается в достаточном количестве, но с возрастом и при наличии различных патологий у человека ее уровень может снижаться. В таком случае необходимо дополнительное потребление глутаминовой кислоты, возможно, в виде пищевых добавок.
Глутаминовая кислота также является предшественником ГАМК, важного нейротрансмиттера в центральной нервной системе. Она помогает транспортировать калий в спинномозговую жидкость и сама является возбуждающим нейротрансмиттером.
Источниками глутаминовой кислоты являются соя, мясо, птица, рыба, яйца и молочные продукты (особенно сыр). Но также ее много в растительной пище: зеленом горошке, свекле, кукурузе, моркови, луке, шпинате и др.
Соль — мононатриевый глутамат (MSG) является обычной пищевой добавкой и усилителем вкуса, который широко распространен в пищевой промышленности. Глутаминовую кислоту часто используют как компонент при производстве спортивного питания и БАДов. Также ее применяют в медицине при нарушении работы нервной системы. Например, для лечения умственной отсталости, эпилепсии, болезни Паркинсона, мышечной дистрофии и алкоголизма. Перорально глютамин используется для уменьшения осложнений, связанных с серповидноклеточной анемией, и при синдроме короткой кишки у пациентов, получающих нутритивную поддержку в сочетании с рекомбинантным гормоном роста человека. Глютамин также применяют при депрессии, раздражительности, беспокойстве, бессоннице, диарее, болезни Крона, муковисцидозе, повышении физической активности и восстановлении после ожогов. Его используют перорально для истощения ВИЧ, при нарушении кишечной проницаемости у людей с ВИЧ, мукозите, вызванном химиотерапией, химиотерапии или антиретровирусной диареи, нейропатии или лимфоцитопении, вызванной химиотерапией, диабетических язвах стопы, пролежнях, а также для защиты иммунной системы и кишечника. Глютаминовая кислота выполняет барьерную функцию у людей с раком пищевода, проходящих радиохимиотерапию. Она также используется для снижения веса, при синдроме дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ), цистинурии, язвенной болезни, язвенном колите, панкреатите, мышечной дистрофии, восстановлении после трансплантации костного мозга, а также для поддержки опиатной или алкогольной абстиненции. Глютаминовая кислота вводится перорально в качестве энтерального питания для предотвращения заболеваемости у пациентов с травмами, предотвращения инфекционных осложнений у критически больных пациентов, а также для лечения миалгии и артралгии, вызванной паклитакселом. У недоношенных детей или детей с низким весом при рождении глютамин используется для снижения заболеваемости и смертности.
Еще L-глутаминовая кислота используется в клеточной культуре как компонент раствора незаменимых аминокислот MEM. L-глутаминовая кислота была использована в качестве источника азота в культуре Aspergillus fumigatus NRRL 2436 для производства фумагиллина.
Способ получения L-глутаминовой кислоты биохимическим путем включает использование пирролидонкарбоновой кислоты в качестве сырья. Пирролидонкарбоновую кислоту (далее сокращенно обозначаемую как PCA) получают посредством органического синтеза, экстракции из природных материалов, внутримолекулярной реакции дегидратации глутаминовой кислоты и так далее. Было известно, что L-глутаминовая кислота, которая получается путем гидролитического превращения PCA, является коммерчески полезной. Однако в соответствии с обычным способом L-PCA превращается в L-глутаминовую кислоту, а D-PCA — в D-глутаминовую кислоту, а DL-PCA превращается в DL-глутаминовую кислоту соответственно. Чтобы получить L-глутаминовую кислоту из D-PCA или DL-PCA, необходим другой процесс, такой как оптическое разрешение или рацемизация, помимо процесса конверсии. И достигается это путем контактирования D-PCA и / или DL-PCA с микроорганизмом в качестве ферментативного агента в водной среде, имеющей диапазон pH -10 в присутствии воздуха и в диапазоне температур 25- 60 с. Предполагается, что как реакции гидролиза, так и оптическая рацемизация происходят одновременно во время этой биохимической реакции, согласно которой L-глутаминовая кислота получена из D-PCA и / или DL-PCA. Хотя подробный механизм с научной точки зрения еще не понят, фактом является то, что только L-глутаминовая кислота образуется без каких-либо следов D-глутаминовой кислоты. Кроме того, L-глутаминовая кислота, конечно, легко образуется из L-PCA, когда она существует в реакционной системе. Большинство микроорганизмов, используемых в данном способе, представляют собой штаммы, принадлежащие к семейству Achromobacteriaceae, Micrococcaceae, Brevibacteriaceae, Corynebacteriaceae, Enterobacteriaceae, Pseudomonadaceae, Bacillaceae, Rhizobiceae, их можно легко получить в природе и из культур. Однако любой микроорганизм, который может метаболизировать D-PCA в L-глутаминовую кислоту, может быть использован , даже если он не принадлежит ни к одному из этих семейств. (Данный метод принадлежит исследователям Yoshio Kawai, Zushi-shi, Teijiro Uernura and Yasuo Kawai, Tokyo, and Shinji Olrumura, Yokohama, Japan, assignors to Sanko Co., Inc., Kanagawa-lren, Japan, a corporation or Japan No Drawing).
Действие на организм:
L-глутаминовая кислота (L-GA) физиологически существует в виде глутамата. Глутамат играет важную роль в метаболизме аминокислот и, следовательно, в поддержании баланса азота в теле. Он является хорошо известным возбуждающим нейромедиатором в центральной нервной системе. Существуют убедительные доказательства защитной активности L-GA и α-кетоглутарата при винкристин-индуцированной нейротоксичности. Возможная иммуномодулирующая роль L-глютамина может быть объяснена несколькими способами. L-глютамин, по-видимому, играет главную роль в защите целостности желудочно-кишечного тракта и, в частности, толстой кишки. Во время катаболических состояний целостность слизистой оболочки кишечника может быть нарушена с последующей повышенной кишечной проницаемостью и перемещением грамотрицательных бактерий из толстой кишки в организм. Потребность в L-глютамине в кишечнике, а также в клетках, таких как лимфоциты, по-видимому, намного выше, чем в скелетных мышцах, основной ткани для хранения L-глютамина. L-глютамин является предпочтительным топливом для энтероцитов, колоноцитов и лимфоцитов. Следовательно, добавление L-глютамина может решить некоторые задачи. С одной стороны, он может обратить катаболическое состояние, щадя L-глютамин скелетных мышц. Это также будет препятствовать транслокации грамотрицательных бактерий из толстой кишки. L-глютамин помогает поддерживать секреторный IgA, который функционирует главным образом за счет предотвращения прикрепления бактерий к клеткам слизистой оболочки. L-глютамин, по-видимому, необходим для поддержки пролиферации митоген-стимулированных лимфоцитов, а также продукции интерлейкина-2 (IL-2) и интерферона-гамма (IFN-гамма). Он важен для поддержания активированных лимфокинами клеток-киллеров (ЛАК). L-глютамин может усиливать фагоцитоз нейтрофилов и моноцитов. Это может привести к усилению синтеза глутатиона в кишечнике, что также может играть роль в поддержании целостности слизистой оболочки кишечника путем уменьшения окислительного стресса. Точный механизм возможного иммуномодулирующего действия дополнительного L-глютамина, однако, остается неясным. Вполне возможно, что основной эффект L-глутамина происходит в кишечнике. Возможно, энтеральный L-глутамин действует непосредственно на лимфоидную ткань, связанную с кишечником, и стимулирует общую иммунную функцию с помощью этого механизма.
Острая токсичность. LD50 при оральном применении — крыса -> 30 000 мг / кг.
Источник