Меерза Абдул Разак

1 Катедра по биохимия, Университет Rayalaseema, Kurnool 518002, Индия

Pathan Shajahan Begum

2 Катедра по зоология, К.В.Р. Govt College for Women, Kurnool 518002, Индия

Будола Висванат

3 Катедра по бионанотехнологии, Университет Гашон, Сан 65, Бокджонг Донг, Суджонг Гу, Соннам Си, Кьонги До 461 701, Република Корея

Senthilkumar Rajagopal

1 Катедра по биохимия, Университет Rayalaseema, Kurnool 518002, Индия

Резюме

Глицинът е най-важната и проста, несъществена аминокиселина при хора, животни и много бозайници. Обикновено глицинът се синтезира от холин, серин, хидроксипролин и треонин чрез метаорганичен метаболизъм, в който бъбреците и черният дроб са основно включени. Обикновено в общите условия на хранене глицинът не се синтезира в достатъчна степен при хора, животни и птици. Глицинът действа като предшественик на няколко ключови метаболита с ниско молекулно тегло като креатин, глутатион, хем, пурини и порфирини. Глицинът е много ефективен за подобряване на здравето и подпомага растежа и благосъстоянието на хората и животните. Има огромни доклади, подкрепящи ролята на допълнителния глицин в превенцията на много заболявания и разстройства, включително рак. Диетичните добавки на подходяща доза глицин са ефективни при лечението на метаболитни нарушения при пациенти със сърдечно-съдови заболявания, няколко възпалителни заболявания, затлъстяване, рак и диабет. Глицинът също има свойството да подобрява качеството на съня и неврологичните функции. В този преглед ще се съсредоточим върху метаболизма на глицин при хора и животни и последните открития и постижения относно полезните ефекти и защитата на глицина при различни болестни състояния.

1. Въведение

2. Физиологични функции на глицина

Глицинът има много жизненоважна роля в метаболизма и храненето на много бозайници и хора. От общото съдържание на аминокиселини в човешкото тяло 11,5% е представено от глицин, а 20% от общия аминокиселинен азот в телесните протеини е от глицин. Обикновено за растящо човешко тяло или за други бозайници, 80% от цялото тяло глицин се използва за синтез на протеини. В колагена глицинът се намира на всяка трета позиция; глициновите остатъци обединяват тройната спирала на колагена. Гъвкавостта на активните места в ензимите се осигурява от глицин [5]. В централната нервна система глицинът играе решаваща роля като невротрансмитер, като по този начин контролира приема на храна, поведението и цялостната хомеостаза на тялото [6]. Глицинът регулира имунната функция, производството на супероксид и синтеза на цитокини чрез промяна на вътреклетъчните нива на Ca 2+ [7]. Конюгацията на жлъчните киселини при хора и свине се улеснява от глицин; по този начин глицинът косвено играе решаваща роля за усвояването и усвояването на липидно разтворимите витамини и липиди. РНК, ДНК, креатин, серин и хем се генерират от няколко пътища, които използват глицин. Като цяло, глицинът има решаваща функция в цитозащитата, имунния отговор, растежа, развитието, метаболизма и оцеляването на хора и много други бозайници.

3. Синтез на глицин

Някои от изотопните и хранителни изследвания твърдят, че глицинът се синтезира при прасета, хора и други бозайници. Биохимичните проучвания върху плъхове доказаха, че глицинът се синтезира от треонин (по пътя на треонин дехидрогеназата), холин (чрез образуване на саркозин) и серин (чрез серин хидроксиметилтрансфераза [SHMT]). По-късно, при други изследвания беше доказано, че синтезът на глицин при прасета, хора и други бозайници е по гореспоменатите три пътя [8]. От последните проучвания се посочва, че хидроксипролинът и глиоксилатът са субстрати за синтеза на глицин при хора и бозайници [9, 10].

3.1. Синтез на глицин от холин

3.2. Синтез на глицин от треонин

Наскоро изследователите съобщават, че серин хидроксиметилтрансферазата от черния дроб на някои бозайници показва ниска активност на треонин алдолаза. И двата ензима серин хидроксиметилтрансфераза и треонин алдолаза са уникални по отношение на имунохимичните и биохимичните свойства. Треонин дехидрогеназата е ключовият ензим при бозайници като прасета, котки и плъхове за разграждане на 80% треонин [13–15]. Някои научни доклади твърдят, че при възрастни хора разграждането на 7-11% от треонин се извършва от треонин дехидрогеназа [16]. При кърмачета треонинът не се превръща в глицин. Диетата на основата на соево брашно и конвенционална царевица се дава на прасетата след отбиване, за да доставят добро количество хероин, а в прасетата, хранени с мляко, лизинът се синтезира от хероин [17]. Ако хероинът не се доставя в достатъчни нива, тогава не можем да намерим значителен източник на лизин в тялото [18].

3.3. Синтез на глицин от серин

полезен

Функции и метаболитна съдба. Глицинът има множество роли в много реакции като глюконеогенеза, пурин, хем и синтез на хлорофил и конюгация на жлъчна киселина. Глицинът се използва и при образуването на много биологично важни молекули. Саркозиновият компонент на креатина се получава от глицин и S-аденозилметионин. Азотът и α-въглеродът на пиролните пръстени и метиленовите въглеродни мостове на хем се получават от глицин. Цялата молекула глицин става атоми 4, 5 и 7 или пурини.

4. Разграждане на глицин

Последователни реакции на ензими в системата за разцепване на глицин (GCS) в животински клетки. Системата за разцепване на глицин (GCS) е известна още като глицин декарбоксилазен комплекс или GDC. Системата представлява серия от ензими, които се задействат в отговор на високи концентрации на аминокиселината глицин. Същият набор от ензими понякога се нарича глицин синтаза, когато тече в обратна посока, за да образува глицин. Системата за разцепване на глицин се състои от четири протеина: Т-протеин, Р-протеин, L-протеин и Н-протеин. Те не образуват стабилен комплекс, така че е по-подходящо да го наречем „система“, вместо „комплекс“. Н-протеинът е отговорен за взаимодействието с трите други протеина и действа като совалка за някои от междинните продукти в глицин декарбоксилирането. И при животните, и при растенията GCS е свободно прикрепен към вътрешната мембрана на митохондриите [1].

5. Благоприятни ефекти на глицин

5.1. Участие на хепатотоксичност

Факторът на туморната некроза, възпалението и активирането на макрофагите се инхибират от глицин. Глицинът също така намалява причиненото от алкохола увреждане на черния дроб и премахва реперфузионно увреждане на липидната пероксидация и дефицит на глутатион, причинен от няколко вида хепатотоксини [43–45]. Някои от другите функции на глицина са конюгацията на жлъчните киселини и производството на хлорофил и той играе жизненоважна роля в много реакции като хем, пурин и глюконеогенеза. Глицинът, заедно с аланина, показват специален характер за подобряване на метаболизма на алкохола. Глицинът понижава нивото на супероксидните йони от неутрофилите през глициновите хлоридни канали. Хлоридните канали в Kupffer клетките се активират от глицин и активираните Kupffer клетки хиперполяризират клетъчната мембрана и затъпяват вътреклетъчните концентрации на Ca 2+; подобни функции се изпълняват и от глицин в невроните. Ако глицинът се добавя в големи количества, той е токсичен за човешкото тяло. Основният недостатък на пероралните добавки с глицин е, че той бързо се метаболизира в храносмилателната система. Глицинът подобрява първоначалното отстраняване на алкохола от стомаха, като по този начин предотвратява достигането на алкохол до черния дроб.

5.2. Лечение на стомашно-чревни разстройства

Jacob et al. (2003) съобщават, че глицинът предпазва стомаха от увреждане по време на мезентериалната исхемия чрез потискане на апоптозата [46]. Lee et al. (2002) демонстрират, че глицинът осигурява защита срещу интравенозно увреждане на червата чрез метод, съвместим с усвояването на глицин [47]. Червата има няколко вида мембранни транспортни системи, които използват глицин като субстрат за увеличаване на клетъчното усвояване. GLYT1 рецепторът присъства в базолатералната мембрана на ентероцитите и основната му функция е да внася глицин в клетките. Ролята на глицина в клетките е да се грижи за основните изисквания на ентероцита [48]. Хауърд и сътр. (2010) използват човешки чревни епителни клетъчни линии за изследване на функцията на GLYT1 в цитопротективния ефект на глицина за борба с оксидативния стрес [49]. Ако глицинът се дава преди окислителното предизвикателство, той предпазва вътреклетъчните нива на глутатион, без да нарушава скоростта на усвояване на глицин. Защитата на вътреклетъчните нива на глутатион зависи от уникалната активност на GLYT1 рецептора. GLYT1 рецепторът осигурява необходимите изисквания за вътреклетъчно натрупване на глицин.

5.3. Терапия с глицин за предотвратяване на неуспех при трансплантация на органи

Един от другите важни фактори за намаляване оцеляването на присадката е отхвърлянето. Глицинът има способността да контролира имунологичната реакция и ще помогне за потискане на отхвърлянията след трансплантация. Налице е дозозависимо намаляване на титъра на антителата при зайци, предизвикани с овчи еритроцитен антиген и тиф Н антиген, като се дават високи дози от 50 до 300 mg/kg глицин [58]. Диетичният глицин заедно с ниска доза циклоспорин А подобрява степента на преживяемост на алотрансплантата при бъбречна трансплантация от DA на плъхове Lewis и подобрява бъбречната функция в сравнение с много ниски дози само циклоспорин А. Няма научни доклади, които твърдят, че глицин сам подобрява оцеляването на присадката [59]. Глицинът действа и като защитен агент върху хепатоцитите, уловени в гел в биоизкуствения черен дроб. 3 mM глицин има максимална защитна способност и глицинът може да потисне клетъчната некроза след излагане на аноксия [60]. Горните обсъдени резултати доказват, че глицинът има умерени имуносупресивни свойства.

5.4. Лечение с глицин при хеморагичен и ендотоксичен шок

5.5. Лечение на стомашна язва с глицин

Киселинните секрети, причинени от лигиране на пилора, се намаляват с глицин. Глицинът също така предпазва от експериментални стомашни лезии при плъхове, причинени от индометацин, хипотермичен стрес и некротизиращи агенти като 0,6 М солна киселина, 0,2 М натриев хидроксид и 80% етанол [65]. Глицинът притежава ефективна цитопротективна и противоязвена активност. Освен това, по-нататъшните проучвания са много важни, за да се обяснят механизмите на глициновото действие върху стомашните разстройства и да се установи ролята му в лечението и профилактиката на стомашна язва.

5.6. Превантивно свойство на глицин за артрит

Тъй като глицинът е много успешен имуномодулатор, който потиска възпалението, неговото действие върху артрита се изследва in vivo чрез PG-PS модел на артрит. PG-PS е много важен структурен компонент на Грам-положителните бактериални клетъчни стени и причинява ревматоиден подобен артрит при плъхове. При плъхове, инжектирани с PG-PS, които страдат от инфилтрация на възпалителни клетки, синовиална хиперплазия, оток и подуване на глезена, тези ефекти на PG-PS модела на артрит могат да бъдат намалени чрез добавяне на глицин [66].

5.7. Терапия на рака: Глицин

Полиненаситените мастни киселини и пероксизомните пролифератори са много добри туморни промотори, тъй като увеличават клетъчната пролиферация. Клетките на Kupffer са много добри източници на митогенни цитокини като TNFα. Глицинът, приеман по време на диета, може да потисне клетъчната пролиферация, причинена от WY-14,643, който е пероксизомален пролифератор и от царевично масло [67, 68]. Синтезът на TNFα от клетките на Купфер и активирането на ядрения фактор кВ се блокират от глицин. 65% от туморния растеж на имплантирани меланомни клетки В16 се инхибира от глицин, което показва, че глицинът има противораково свойство [69].

5.8. Роля на глицина в съдовото здраве

Един от изследователите демонстрира, че тромбоцитите изразяват глицинови затворени хлоридни канали при плъхове. Те също така съобщават, че човешките тромбоцити реагират на глицин и изразяват затворени глицинови хлоридни канали [70]. Zhong et al. (2012) съобщават, че предварителното приложение на 500 mg/kg глицин може да намали реперфузионното увреждане на сърдечната исхемия [71]. Един от изследователите демонстрира, че 3 mM глицин поддържат повишена степен на оцеляване на ин витро кардиомиоцитите и по-късно са подложени на един час исхемия и след това повторно кислородени. 3 mM глицин също е защитен за реперфузия на сърдечна исхемия ex vivo модел [72]. Sekhar et al. съобщава, че глицинът има антихипертензивен ефект при плъхове, хранени със захароза [73, 74].

6. Заключение

Глицинът има широк спектър от защитни характеристики срещу различни наранявания и заболявания. Подобно на много други хранителни несъществени аминокиселини, глицинът играе много важна роля в контрола на епигенетиката. Глицинът има много важна физиологична функция при хората и животните. Глицинът е предшественик на различни важни метаболити като глутатион, порфирини, пурини, хем и креатин. Глицинът действа като невротрансмитер в централната нервна система и има много роли като антиоксидант, противовъзпалително, криопротективно и имуномодулиращо в периферните и нервните тъкани. Пероралното добавяне на глицин с подходяща доза е много успешно за намаляване на няколко метаболитни нарушения при лица със сърдечно-съдови заболявания, различни възпалителни заболявания, рак, диабет и затлъстяване. Необходими са повече изследвания, за да се изследва ролята на глицина при заболявания, при които участват проинфламаторни цитокини, реперфузия или исхемия и свободни радикали. Механизмите на глицинова защита трябва да бъдат напълно обяснени и трябва да се вземат необходимите предпазни мерки за безопасен прием и доза. Глицинът притежава огромен потенциал за подобряване на здравето, растежа и благосъстоянието както на хората, така и на животните.

Конкуриращи се интереси

Авторите заявяват, че нямат конкуриращи се интереси.