Trudno w to uwierzyć, ale poznanie metabolizmu aminokwasów przyczyniło się do rozwiązania zagadki kryminalnej i to w cale nie tak bardzo dawno temu, bo na początku lat dziewięćdziesiątych. Nikogo też nie zdziwi, że aminokwasy to nie tylko substraty do syntezy białek (zapraszam „Co dalej z białkami…”). Obecnie jest bardzo bogata oferta aminokwasów i ich pochodnych w postaci różnych odżywek.
Suplementy – odżywki – dokarmianie
Suplement (z ang. uzupełnienie) diety, środek spożywczy, odżywka, której celem jest uzupełnienie normalnej lub czasem zbyt ubogiej diety. Na ogół są to preparaty witamin, składników mineralnych, aminokwasów lub innych substancji wykazujących efekt poprawiający stan fizjologiczny organizmu. (https://pl.wikipedia.org/wiki/Suplement_diety). Zgodnie z zamieszczaną ulotką powinny być spożywane w małych, odmierzonych ilościach jednostkowych. Jako środki spożywcze muszą mieć cechy i spełniać kryteria, za pomocą których charakteryzuje się żywność pod względem jakości sensorycznej, wartości odżywczej i bezpieczeństwa dla zdrowia konsumenta. Suplementy zazwyczaj są produkowane i wprowadzane do obrotu w formie umożliwiającej ich precyzyjne i łatwe dawkowanie, co niestety w połączeniu z często spotykaną sprzedażą w aptekach może sugerować ich związek z lekami. W Unii Europejskiej suplementy diety nie są traktowane jak leki. W Polsce suplementy diety dopuszcza do obrotu Główny Inspektor Sanitarny i podległe mu urzędy, natomiast leki Urząd Rejestracji Produktów Leczniczych, Wyrobów Medycznych i Produktów Biobójczych (URPLWMiPB). Zadaniem suplementów diety jest przede wszystkim nie szkodzić zdrowiu konsumenta i przynosić dochody producentowi. Suplement diety nie zastąpi zróżnicowanej diety.
Znajdujemy różnie skonstruowane hasła reklamowe. Na przykład „preparaty hepatoprotekcyjne”, czyli ochraniające wątrobę (z ang. hepar – wątroba; protection – ochrona; LOLA – aminokwasy L-ornityna L-arginina), zawierają ornitynę i kwas asparaginowy, „spalające tłuszcz” zawierające karnitynę (pochodna aminokwasu lizyny), „lizyna podnosi odporność”. „arginina to preparat wpływający na zdrowie całego organizmu”, „wspomagające siłę mięśni”, Te hasła i wiele innych zachęcają do jedzenia aminokwasów w ich czystej postaci. O tym, jak niebezpieczne może być ich przedawkowanie, napiszę dalej.
L-aminokwasy – ludzkie izomery
Aminokwasy występujące w białkach (zapraszam: „Co dalej z białkami…”) i kilka wolnych ma nazwy zwyczajowe i są one w powszechnym użyciu, a dla innych aminokwasów zaleca się stosowanie nazewnictwa według reguł IUPAC (Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej – międzynarodowa organizacja zajmująca się przede wszystkim standaryzacją symboliki, nazewnictwa i wzorców wielkości fizycznych stosowanych przez chemików na całym świecie): kwas zwykle karboksylowy (grupa -COOH; w środowisku wodnym naszego organizmu zjonizowana do -COO–) z grupą aminową (-NH3; w środowisku wodnym naszego organizmu zjonizowana do -NH3+) oraz innymi podstawnikami (R). Z powodu tej jonizacji na kwas glutaminowy mówimy glutaminian, a na kwas asparaginowy asparaginian.
Z pewnością zwraca uwagę brak litery „L” przy nazwie aminokwasu lub jego pochodnej, jaką jest karnityna (powszechnie nazywana „L-karnityną”). Dla mnie jest oczywiste i nie wymagające podkreślanie, że mamy do czynienia z L-aminokwasami, ponieważ nasz organizm używa izomery aminokwasów właśnie z tego szeregu, natomiast cukry z szeregu izomerów „D” i rzadko podkreśla się, że jest to na przykład D-glukoza lub D-fruktoza, a są to właśnie nasze cukry. Konfiguracja D i L (konfiguracja względna) jest to sposób określania i nazywania izomerów (skład chemiczny tych substancji jednakowy, ale inne ułożenie w przestrzeni). Aminokwasy L i D są swoimi odbiciami lustrzanymi. Pokazuję to na poniższym schemacie (Biochemia. Ilustrowany przewodnik – J Koolman, K-H Röhm, PZWL, Warszawa).

Literami greckimi w aminokwasach opisuje się położenie grupy aminowej i karboksylowej przy węglu a (na schemacie w centrum „piramidy”) i położenie przy kolejnych węglach następnymi literami greckimi b, g itd. Na schemacie pokazany jest model L a aminokwasu, ale może być na przykład L b alanina (grupa karboksylowa przy węglu 2.), g karboksyglutaminian (grupa karboksylowa przy węglu 3., ta dodatkowa).
Uzależnienie od składu diety
W naszym organizmie nie są syntetyzowane tak zwane aminokwasy egzogenne (z zewnątrz, ; ang. essential – niezbędne): fenyloalanina, histydyna, izoleucyna, leucyna, lizyna, metionina, walina, treonina, tryptofan. Arginina należy do względnie egzogennych i jej dostarczenie z dietą konieczne jest dla dzieci. Aminokwasy egzogenne między innymi służą do syntezy aminokwasów endogennych.
Osoby po 60-tce i te, które pracują intensywnie fizycznie oraz sportowcy wymagają suplementacji argininą (zapraszam: „Starzenie a…” i „Obojętny składnik powietrza…”). Przy czym największe dzienne zapotrzebowanie dorosłego człowieka jest na leucynę, a najmniejsze na tryptofan. W poniższej tabeli jest podane zapotrzebowanie dobowe na aminokwasy egzogenne człowieka dorosłego o masie 70 kg niepracującego intensywnie fizycznie. Zalecana dzienne spożycie [mg/kg masy ciała] (https://basicmedicalkey.com/amino-acid-metabolism-2/)

*Bardzo dobrym źródłem tryptofanu są migdały i orzechy, zwłaszcza nerkowca, ponieważ ich 100 g zawiera 0,287 g Tryptofanu, ale niestety orzechy niosą ze sobą ponad 500 kcal. Jak to orzechy. Oczywiście najlepszym źródłem aminokwasów egzogennych jest pokarm mięsny, ale można obyć się bez niego, stosując mądrą dietę.
Endogenne aminokwasy (wewnętrzne; ang. nonessential – nie niezbędne) są syntetyzowane w organizmie człowieka i należą do nich: glicyna, alanina, prolina, seryna, kwas asparaginowy, asparagina, kwas glutaminowy, glutamina, arginina, Są też aminokwasy względnie endogenne: tyrozyna powstaje z egzogennej fenyloalaniny, cysteina powstaje z egzogennej metioniny i endogennej seryny. Aminokwasów endogenne, czyli te, które są u nas syntetyzowane, to nie tylko aminokwasy białkowe, ale jeszcze kilka innych: cytrulina, homoseryna, homocysteina, kwas d-aminolewulinowy (powstaje na drodze syntezy porfiry, hemu), karnityna (amina czwartorzędowa z gr. karboksylową), kwas gamma-aminomasłowy (GABA), ornityna, beta-alanina, beta-aminoizomaślan (katabolizm pirymidyn), 3-metyloglicyna – betaina (stosowana jest w leczeniu zbyt wysokiego poziomu homocysteiny, a chlorowodorek betainy stosowany jest, jako środek wspomagający trawienie, szczególnie skuteczny u osób z niedostatecznym wytwarzaniem kwasu solnego w żołądku), tauryna (powstaje z Cys gr aminowa przy węglu beta, reszta kwasu sulfonowego H2SO3).
Jak napisałam (zapraszam: „Co dalej z białkami…”) występują u nas aminokwasy, które są uwalniane ze zmodyfikowanych białek. Jest to hydroksyprolina, karboksyglutaminian. Jednak nie są one później wykorzystywane do syntez.
Do czego są aminokwasy?
Na poniższym schemacie pokazuję zastosowanie aminokwasów w naszym organizmie. W dalszej części omówię ich zalety na wybranych przykładach, zanim dojdę do historii kryminalnej i dreszczowca.

Glukoza i ketony
Znamy oczywiste zalety glukozy, jako substratu energetycznego dla naszych komórek, ale po co nam tak zwane ketony, czyli „ciała ketonowe”? Zarówno glukozy, jak i ciał ketonowych nie powinniśmy mieć za dużo we krwi, a co za tym idzie i w moczu. To nam po prostu szkodzi. Glukozę (cukry) można opisać jako substrat pierwszej linii. Jest ona magazynowana w postaci glikogenu (polimer glukozy) w wątrobie (na potrzeby całego organizmu) i w mięśniach szkieletowych tylko na potrzeby tej tkanki. Kwasy tłuszczowe również są substratami energetycznymi i na przykład dla mięśni szkieletowych lepszymi niż glukoza. Dają więcej energii. „Ciała ketonowe” powstają z niewykorzystanych kwasów tłuszczowych, a ponieważ część aminokwasów po pozbawieniu ich grupy aminowej staje się niewielkimi kwasami tłuszczowymi, przekształcane są one właśnie w „ciała ketonowe” w procesie ketogenezy, ale jak zwykle nie jest to takie proste. Tylko cześć aminokwasów jest prekursorami „ciał ketonowych”. Należą do nich leucyna, lizyna (z nich nie powstanie glukoza), izoleucyna, fenyloalanina, tyrozyna, tryptofan (te i pozostałe białkowe są też prekursorami glukozy). Ciała ketonowe to substraty energetyczne drugiego wyboru. Są produkowane przez wątrobę i udostępniane tkankom podczas głodu. Nieleczona cukrzyca jest też stanem głodu dla tkanek, w którym wchłonięcie przez nie glukozy zależy od insuliny. Stężenie ciał ketonowych może wtedy być tak duże, że oddech cukrzyka pachnie acetonem (jedno z „ciał ketonowych”). Podczas głodu tkanka nerwowa, która w warunkach fizjologicznych „konsumuje” wyłącznie glukozę, przystosowuje się i może korzystać z „ciał ketonowych” – „ostatnia deska ratunku”. Fizjologicznie „ciała ketonowe” występują we krwi i w moczu, ale w zbalansowanych ilościach. Stosując dietę „Kwaśniewskiego” należy uważać, żeby nie zaburzyć tej równowag tak, aby nie przeważała właśnie kwasica ketonowa.
Lepszy nastrój
Wiele aminokwasów pozbawionych grupy karboksylowej staje się aminami, a ponieważ dzieje się to w naszym organizmie, nazywane są aminami biogennymi. Należą do nich te, które poprawiają nam nastrój – dopamina (z tyrozyny) i serotonina (z tryptofanu). Uważa się, że dużo dopaminy jest w tak przez nas lubianej czekoladzie. Pewien pan poprosił złotą rybkę o to, aby chciały go wszystkie kobiety. Zaszumiało, Ziemia zadrżała i stał się pudełkiem z czekoladkami. Niebezpieczne! Tak na poważnie, to należałoby poświęcić aminom biogennym więcej miejsca.
Aminokwas i amina biogenna jednocześnie
Opisywane w reklamach suplementy jako „eliksir młodości” to dipeptydy anseryna, która składa się z β-alaniny i N-metylohistydyny i karnozyna z β-alaniny i histydyny. Ich synteza w naszym organizmie uzależniona jest od dostępności egzogennej histydyna i β-alaniny jako substratów, która może powstać w wyniku degradacji uracylu (składnika RNA) i oczywiście z asparaginianu. Te peptydy pełnią funkcje przeciwutleniające i wpływają na metabolizm histydyny. Karnozyna buforuje spadek pH związany m.in. z powstawaniem kwasu mlekowego w mięśniach w trakcie wysiłku (tak zwane „zakwasy”). Suplementacja β-alaniną zmniejsza zmęczenie fizyczne. Stwierdzono także zwiększenie wielkości całkowitej wykonanej pracy przy maksymalnej mocy (wysiłku) – o 13% po 4 tygodniach suplementacji i o 16% po 10 tygodniach. Z tych powodów β-alanina jest składnikiem odżywek i „stacków kreatynowych”.
Tryptofan – pierwsza historia kryminalna
Nawet nazwa tryptofanu podkreśla jego nieodgadnione do końca działanie. Pochodzi ona z niemieckiego „tryptisch”, co znaczy tajemniczy. Jak już wspomniałam, z tryptofanu powstaje amina biogenna serotonina. Może ona być neurotransmiterem, czyli działać w mózgu, ale może też być – obok pochodzącej też z tryptofanu aminy biogennej tryptaminy – hormonem tkankowym. Serotonina jest także substratem do syntezy melatoniny hormonu syntetyzowanego w szyszynce (niewielkie ilości w oku na jego potrzeby). Melatonina koordynuje pracę nadrzędnego zegara biologicznego, regulującego nasz rytm dobowy, snem i czuwaniem, ponieważ my ludzie nie zależymy pod tym względem od światła dnia i ciemności nocy. Z tryptofanu może też powstawać trochę witaminy B3, ale zbyt mało, aby nas utrzymać w zdrowiu.
W tej historii kryminalnej główną rolę odegra właśnie tryptofan, jako suplement diety. Autorka książki „Dieta dla mózgu” Louise Thibault (KDC 2005) uważa, że nasz nastrój zależy od zawartości aminokwasów, szczególnie tych egzogennych, w spożytym białku. W końcu lat 80-tych XX wieku wypuszczono na rynek USA tryptofan, jako suplement diety. Odżywkę używano dość powszechnie i bez specjalnych ograniczeń w dawkowaniu, jako środek wspomagający w leczeniu bezsenności, depresji, różnych zespołów bólowych i nadaktywności. Należy sobie wyobrazić, że w tych wszystkich obszarach metabolicznych, które opisałam, nastąpi zaburzenie spowodowane nadmiarem tryptofanu. Po prostu katastrofa. Zarejestrowano ówcześnie 1500 zachorowań na ciężkie zaburzenia w funkcjonowania mięśni (z ang. – Eosinophilia–myalgia syndrome – EMS). Niestety, aż 37 osób zmarło. Ta tragedia z udziałem tryptofanu spowodowała wycofanie tej odżywki w 1989 roku z aptek w USA i sprawami sądowymi. Dokładna analiza tego suplementu syntetyzowanego przez bakterie wykazała obecność w nim innej obok tryptofanu substancji, która była toksyczna. Po latach preparaty z tryptofanem są dostępne bez recepty, jednak nie we wszystkich krajach. Należy zachować dużą ostrożność w suplementacji tryptofanem, ponieważ nadal zdarzają się przypadki patologiczne przy nadmiernej podaży tej substancji w diecie osób mających określone uwarunkowania genetyczne (rok 2011; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3848710/). Wykazano także, że zjedzenie nadmiernej ilości orzechów nerkowca może spowodować zaburzenie funkcjonowania mięśni (https://en.wikipedia.org/wiki/Eosinophilia%E2%80%93myalgia_syndrome). Za bardziej bezpieczny składnik suplementu diety uważa się syntetyzowany także w naszym organizmie z tryptofanu 5-hydroksy tryptofan. Jest on bezpośrednim substratem do zachodzącej u nas syntezy serotoniny (5-hydroksytryptaminy, amina biogenna, neuroprzekaźnik, hormon tkankowy) (https://doi.org/10.1016/j.toxlet.2003.12.070).
Dodam jeszcze, że kwasu 5-hydroksy-indolooctowy (HIIA) – katabolitu tryptofanu – jest dużo w bananach i pomidorach. W celach diagnostycznych oznacza się go w moczu podejrzanych o raka nadnerczy.
Arginina – mocznik, tlenek azotu i wiele innych
Pisałam już o argininie przy okazji przemian azotowych (zapraszam: „Obojętny składnik atmosfery…” i „Starzenie a na co…” – ostrzegałam przed nadmierną suplementacją).
Teraz dodam, że może ona powstać w cyklu wątrobowym, w którym generowany jest mocznik. Piszę generowanym, ponieważ jest to cykl prowadzący do powstania mocznika (zbędnego produktu katabolizmu grup aminowych, też tych z aminokwasów) kosztem dużego nakładu energii, a mianowicie na jedną cząsteczkę mocznika (dwie grupy aminowe) zużywane jest aż cztery ATP. Nie jest to prosty katabolizm z wytworzeniem energii, tylko kosztowne oczyszczanie. Na poniższym schemacie przedstawiam cykl mocznikowy.

W wątrobie zachodzi tak zwana „detoksykacja amoniaku”. Jon amonowy jest odłączany podczas degradacji od aminokwasów i zasad azotowych (puryn i pirymidyn z kwasów nukleinowych i różnych koenzymów). Pochodzi także z przemian flory bakteryjnej i żywności. Wszystkie te jony dostają się specjalnymi drogami z krwią do komórek wątroby i tu są użyte do wytworzenia argininy. Cykl mocznikowy w komórce jest rozłożony między mitochondria i cytoplazmę. Jak to cykl, może przyjmować różne związki do przemiany w miarę ich pojawiania się czy dostępności. Drugi jon amonowy znajdujący się na koniec w moczniku pochodzi bezpośrednio z asparaginianu, na który przekazywany jest z innych związków. Z cyklu mocznikowego może odchodzić arginina, a także ornityna jeśli jest na nie zapotrzebowanie komórki w innych obszarach metabolicznych. E1 – E5 to różne specyficzne dla danej reakcji enzymy. Każdy z nich może być dotknięty wadą metaboliczną (zapraszam dalej) i wtedy będzie się kumulował w nadmiarze substrat reakcji i szkodził zdrowiu.
Tak urozmaicone są szlaki metaboliczne, że przypomnę: z argininy może powstać tlenek azotu i cytrulina (zapraszam: „Starzenie a na co…”), a w cyklu mocznikowym pośrednio z cytruliny powstaje arginina. Dawno temu wykrywano cytrulinę poza wątrobą i przypuszczano, że w innych tkankach zachodzi cykl mocznikowy, a tu okazało się, że to generowanie tlenku azotu i cytrulina (przypominam też może powstać z glutaminianu).
Trupi jad – co ma wspólnego z argininą?
Z argininy powstaje aminokwas ornityna, a z niej amina biogenna putrescyna. Nazwa tej substancji pochodzi z łacin (Putrę, dop. putris „zgniły, cuchnący”). Powstaje ona też w wyniku rozpadu białek, np. gnicia przy udziale bakterii beztlenowych. Odpowiada za nieprzyjemny zapach rozkładającej się materii organicznej (mięsa, tkanek, zwłok) oraz za nieświeży oddech (http://www.phmd.pl/api/files/view/29522.pdf); https://pl.wikipedia.org/wiki/Putrescyna – cite_note-Legrum-4).Podobnie amina kadaweryna powstaje z lizyny (diamina, NH2(CH2)5NH2 ), podobnie także jest produktem metabolizmu bakterii (https://en.wikipedia.org/wiki/Cadaverine). Te obie aminy powodują nieprzyjemny zapach moczu i spermy.
Z kolei z putrescyny i przy udziale koenzymu z metioniną (SAM – S adenozylo metioniny) powstaje spermina i spermidyna – polimery biorące udział w metabolizmie RNA, DNA i wielu enzymów. Proponuje się spermidynę w postaci suplementu. Oczywiście ma nam pomóc, ponieważ – jak głosi reklama – „pozwala na regenerację komórek mózgowych i zapobiega demencji oraz chorobie Alzheimera”. Jej wysoką zawartość znaleźć możemy m.in. w parmezanie, serze cheddar, czerwonym winie, kalafiorze, owocach cytrusowych, fermentowanej fasoli czy groszku. Ciekawe tylko, czy jesteśmy w stanie ją „wyekstrahować” z tej żywności, wchłonąć i przetransportować do mózgu.
Historycznie rzecz ujmując to nazwa sperminy i spermidyny pochodzi od spermy, ponieważ wchodzi w jej skład i razem z kadaweryną i putrescyną nadaje jej charakterystyczny smak i zapach, natomiast fizjologicznym zadaniem tych pochodnych aminokwasów jest ochrona DNA plemników przed kwaśnym środowiskiem pochwy, które mogłoby spowodować ich uszkodzenie. Z pewnością wiąże się to z witalnością, ale nie z regeneracją mózgu.
Alergia
Amina biogenna powstająca z histydyny, czyli histamina, bierze udział w reakcjach alergicznych. Podanie glikokortykosteroidu, leku antyhistaminowego, w porę hamuje dekarboksylację histydyny i ta amina nie powstanie. W reakcjach alergicznych histamina jest też wspomagana przez serotoninę (z tryptofanu; w tej sytuacji hormon tkankowy, nie neuroprzekaźnik)
Enzymy, hormony i inne regulatory
Enzymy są białkami (polimerami aminokwasów), a ich centra aktywne są kształtowane przez określone reszty aminokwasowe: te, które stronią od wody (hydrofobowe) i te, wodolubne (hydrofilowe). Reszty cysteiny obecne w tych centrach poprzez obecność w nich grup surfhydrylowych (-SH) mają możliwość uczestniczenia w utlenianiu i redukcji.
Mamy hormony białkowe, glikoproteinowe, peptydowe, hormony tkankowe (pochodne aminokwasów – aminy biogenne). Wiele regulatorów metabolizmu ogólnoustrojowego, tkankowego i komórkowego zawiera aminokwasy, czasem tylko dwa (dipeptydy anseryna i karnozyna) lub trzy (glutation, GCSH).
Z asparaginianu w wyniku dekarboksylacji (odłączenie grupy karboksylowej przy pierwszym węglu) powstaje b-alanina (amina i aminokwas) (zapraszam dalej „D-aminokwas”). Z kolei z treoniny powstaje składnik witaminy B12, z glutaminianu kwas g-aminomasłowy (jest aminą i aminokwasem), będący neurotransmiterem (z ang. gamma amino butyric acide – GABA). Z tryptofanu nasz organizm syntetyzuje trochę witaminy B3 (ale za mało jest dla nas tej substancji i ciągle pozostaje witaminą), serotoninę (neuroprzekaźnik i hormon tkankowy). Tryptofan, z którego powstaje 5-hydroksytryptofan, a z niego 5-hdroksytryptamina (serotoninę) i z kolei ten związek potrzebny jest do syntezy hormonu melatoniny (N-acetylo-5-metoksytryptamina). Aminokwasy egzogenne służą do syntezy aminokwasów endogennych. Z egzogennej fenyloalaniny powstaje tyrozyna, a z niej noradrenalina, adrenalina i hormon tkankowy tyramina. Tyrozyna potrzebna jest do syntezy tyreoglobuliny w tarczycy, z której następnie powstaje T3 i T4 (tyroksyna i trójjodotyronina). Z metioniny może powstać cysteina, ale i homocysteina (zapraszam dalej). Metionina wchodzi w skład koenzymu SAM (S-adenozylometioniny), a enzymy z nim dostarczają grupy metylowe (-CH3). Aminokwasy i ich pochodne pełnią wiele życiowych funkcji, a do ich syntezy są potrzebne inne aminokwasy i to często egzogenne. Z glutaminanu, cysteiny i glicyny powstaje glutation (GSH – peptyd zaangażowany w utlenianie i redukcję w komórce).
Diagnostyka z przemian aminokwasów
Dla większości aminokwasów są u nas enzymy odbierające jednym grupę aminową, a tworzące drugie aminokwasy aminotransferazy (nie ma dla lizyny). W celu zdiagnozowania stanu naszej wątroby oznacza się aktywność aminotransferazy alaniny (ALT) i asparaginianu (AST). Markerem wątrobowym jest też GGTP (g-glutamylotranspeptydaza), enzym zaangażowany w transport aminokwasów do komórki.
Przydatny D-aminokwas
Przypominam, że naszymi naturalnymi aminokwasami są izomery – L-aminokwasy. Jednak dużą karierę wśród suplementów diety robi D-kwas asparaginowy (z ang D aspartic acid – DAA). Informuje się w reklamach, że przyczynia się do wzrostu masy mięśniowej, promuje budowanie siły i wytrzymałości mięśni. W sportach sylwetkowych przekładać się to będzie na zmianę kompozycji ciała, wspomagając w utracie zbędnej tkanki tłuszczowej, a uwidocznieniu mięśni. Jako suplement diety występuje w postaci monopreparatu lub składnik boosterów (z ang. booster- wzmacniacz) testosteronu. Aktualne badania naukowe nie w pełni to potwierdzają, ponieważ zastosowanie kwasu D-asparaginowego może być potencjalnie zasadne u osób borykających się z niskim poziomem testosteronu. Do obniżenia produkcji androgenów u mężczyzn dochodzić może w wyniku niehigienicznego trybu życia (zła dieta, niedobór snu), w efekcie stosowania steroidów anaboliczno-androgennych, jak i w przypadku realizowania założeń strategii żywieniowo-treningowych ukierunkowanych na uzyskanie niskiego poziomu zatłuszczenia ciała. W każdej z tych sytuacji jednak DAA stanowi jedynie dodatek, a nie bazę, na której opiera się postępowanie zaradcze (https://szkoleniacss.com/daa-podnosi-czy-obniza-poziom-testosteronu/).
W pracach z ostatnich lat wykazano, że D-asparaginian ma znaczenie w naszym układzie nerwowym i nawet może odegrać rolę w leczeniu schizofrenii (Frontiers i Psychiatry 9, 559, 2018).
Dobry smak, czy ból głowy?
W 1994 roku przykre objawy po zjedzeniu dań w chińskich restauracja nazwano „zespołem chińskiej restauracji” (chinese restaurant syndrome), a winą za tę dolegliwość obarczono glutaminian (kwas glutaminowy; E 620), a dokładnie sól sodową kwasu glutaminowego – glutaminian sodu (z ang. – monosodium glutamate – MSG – E621). Ból głowy występuje w ciągu godziny po spożyciu dania i jest połączony z co najmniej dwoma objawami alergicznymi. Okazało się w wyniku badań, że zespół chińskiej restauracji to rodzaj alergii pokarmowej, której objawy pojawiają się po zjedzeniu tzw. chińszczyzny nie samego MSG. Danie „bez glutaminianu sodu” to chwyt reklamowy, dla mnie podobny, jak „olej bezcholesterolowy”, czy „ryż bezglutenowy”. Kwas glutaminowy w środowisku wodnym naszego organizmu występuje, jak wszystkie kwasy w postaci zjonizowanej, a więc „glutaminian” i jest aminokwasem endogennym. Wchodzi w skład białek (z niego powstają reszt Gla – zapraszam „Co dalej z tym białkiem…”), peptydów w tym GSH (g-glutamylpcysteiliglicyna). Bierze udział w detoksykacji jonu amonowego, „dowożąc” go do cyklu mocznikowego. Jest neuroprzekaźnikiem, substratem energetycznym, aminokwasem glukogennym, substratem do syntezy glutaminy, ornityny, proliny, argininy, N-acetyloglutaminianu (regulatora cyklu mocznikowego), elementem cyklu g-glutamylowego (transport aminokwasów przez błony do komórki).
W dodatku glutaminian ma dla nas specyficzny smak. Na początku XX wieku profesor Kikunae Ikeda z Tokyo Imperiał University zastanawiał się, jaka substancja łączy w sobie smak szparagów, pomidorów, sera i mięsa, ale nie jest jednym z dobrze znanych smaków słodkim, kwaśnym, gorzkim ani słonym. W Japonii takie przecudne smaki miała tradycyjna zupa z rośliny morskiej – algi kombu (Laminaria digitata). Ikeda zbadał tę zupę i otrzymał ze 100 g suszonego wodorostu 1 g MGS. Nazwał ten smak „umami„ – smakowity ( J. Neurosci. 16, 3817-3826, 1996; Annals NY Acad Sci 855, 393-397 1998).
Minęło blisko 100 lat i dopiero w 2000 r opisano receptor dla Glu (mGluR4) znajdujący się w naszych kubkach smakowych przekazujący smak „smakowity” (umami) do ośrodkowego układu nerwowego.
Jak przed laty opowiadał o tym receptorze w „Polityce” (2005) profesor Przemysław Bieńkowski, bardzo wysokie stężenie glutaminianu jest w kobiecym mleku– „umami” – „jak u mamy”. Okazuje się, że glutaminian w komórkach nabłonkowych jelita jest wykorzystywany w 96% na ich metabolizm, a dopiero powstała z niego cytrulina (aminokwas niebiałkowy, także powstający w uwalnianiu tlenku azotu z argininy i metabolit cyklu mocznikowego) trafia do krwiobiegu. Jak wiadomo cytrulina nie wywołuje „zespołu chińskich restauracji”.
E621 dodany do wielu potraw poprawia ich smak (główny składnik sosu sojowego, przyprawy „maggi”).
Dodany do dań podnosi ich smakowitość. W zachodniej diecie najwięcej MG jest w parmezanie, kawiorze, truflach. Trufle z białą czekoladą, podobnie jak kawior, są przesmakowite. W kuchni azjatyckiej obok wywaru z alg Kombu do przygotowania sosu nazywanego „bombą MGS” dodaje się płatki suszonego tuńczyka (z ang. bonito flackes), jeżowca i mątwę.
Częstowałam studentów MGS kupionym w sklepie z azjatycką żywnością. Po jednym kryształku tej soli „smakowity” smak utrzymywał się bardzo długo.
Detoksykacja – „upłynnianie”
Do naszego organizmu różnymi drogami dostają się obce ciału substancje – ksenobiotyki. Musimy sobie z nimi poradzić i przetworzyć je tak, aby rozpuszczone w wodzie opuściły nas z moczem. W wątrobie – naszej wielkiej oczyszczalni – znajdują się mechanizmy przetwarzające zbędne dla nas substancje egzogenne i te, które powstały u nas, ale powinny być wydalone. Wiele z nich jest źle rozpuszczalnych w wodzie. W wątrobie na drodze zwiększenia ich rozpuszczalności znajdują się specjalne układy enzymatyczne hydroksylujące (I Faza) i system sprzęgania (II Faza) właśnie z aminokwasami: glicyną, tauryną, glutaminą, ornityną, argininą oraz glutationem (tripeptydem). Nowo powstałe związki są rozpuszczalne w wodzie i dzięki temu wydalamy je z moczem.
Kreatynina wskaźnik diagnostyczny – o co chodzi?
Zanim kreatynina, nietypowy aminokwas niebiałkowy, zagości w mięśniach, jej synteza z argininy i glicycny rozpoczyna się w nerce (to nie ten związek jest potem w moczu; na razie jest półprodukt – związek pośredni). Następnie produkt pośredni ulega przemianie w wątrobie i tu potrzebny jest koenzym z metioniną. Ostatecznie w mięśniach powstaje substancja kumulująca energię dla ich pracy, a mianowicie fosfokreatyna – fosfagen. Reakcja fosforylacji kreatyny jest katalizowana przez kinazę kreatynową. Aktywność tego enzymu jest markerem uszkodzenia mięśni. Występują izomery tej kinazy charakterystyczne dla różnych tkanek mięśniowych. Kiedyś aktywność kinazy kreatynowej z mięśnia serca była markerem zawału. Obecnie oznaczane są bardziej czułe wskaźniki metaboliczne. Jednak nadal oznacza się w celach diagnostycznych aktywność kinazy kreatynowej mięśni szkieletowych. Jest to parametr szczególnie przydatny dla oceny uszkodzenia mięśni szkieletowych z powodu przyjmowania statyn (leków antycholesterolowych; zapraszam do artykułów „Polub swój cholesterol”). Fosfokreatyna nieenzymatycznie po oddaniu energii przekształca się w kreatyninę i to jest substancja lądująca w moczu i oznaczanie stężenia właśnie tego związku jest wykorzystane w diagnostyce nerek.
Klirens karnityny – przesączanie kłębuszkowe (estimated glomerular filtration rate – eGFR) to wskaźnik wydolności wydalniczej nerek. Wynik uzyskuje się przez pomiar wydalonej w ciągu pewnego okresu kreatyniny (zwykle doba). Klirens kreatyniny jest to taka objętość moczu, która została oczyszczona z kreatyniny w ciągu minuty:
Oblicza się według wzoru C = Q/P [ml/min]
Gdzie: C – klirens kreatyniny [zwykle w ml/min], Q – ilość wydalonej kreatyniny w jednostce czasu (U – stężenie kreatyniny w moczu [mg/ml] x V – wielkość diurezy minutowej [ml/min]), P – stężenie kreatyniny w surowicy (zwykle w mg/dl).
Jak wynika ze wzoru potrzebna jest zbiórka moczu i surowica. Jest to pomiar wiarygodny, ale uciążliwy, zwykle w praktyce klinicznej stosuje się szacunkowy pomiar na podstawie stężenia kreatyniny w surowicy, płci, wieku i masy ciała według wzoru Cockcrofta-Gaulta.
Klirens kreatyniny u zdrowego, dorosłego człowieka przyjmuje wartości w zakresie 95-160 ml/min. Ma tu znaczenie wiek. Obecnie znacznie częściej do obliczania eGFR stosuje się wzór MDRD, zgodnie z którym wartość tę oblicza się na podstawie stężenia kreatyniny w surowicy, wieku, płci i rasy badanego. U osób zdrowych wartości eGFR są uzależnione od płci, wieku i powierzchni ciała – powinny być większe od 90 ml/min/1,73 m2 (120 ml/min/1,73 m2 u kobiet i 130 ml/min/1,73 m2 u mężczyzn).
Do aminokwasów egzogennych należy lizyna aminokwas białkowy. Z lizyny powstaje L-karnityna (zapraszam dalej). W kolagenie jej reszty są hydroksylowane (hydroksylizyna) i dzięki temu powstają wiązania krzyżowe między łańcuchami w tym białku, powodujące jego trwałość. Z kolei nadmiar tego aminokwasu powoduje zaburzenia neurologiczne. Zawsze należy pamiętać o tym, że zarówno niedobór, jak i nadmiar zaburzają nasz metabolizm i są w konsekwencji szkodliwe.
Park Jurajski – druga historia kryminalna Do aminokwasów egzogennych należy lizyna aminokwas białkowy. Z lizyny powstaje L-karnityna (zapraszam dalej). W kolagenie jej reszty są hydroksylowane (hydroksylizyna) i dzięki temu powstają wiązania krzyżowe między łańcuchami w tym białku, powodujące jego trwałość. Z kolei nadmiar tego aminokwasu powoduje zaburzenia neurologiczne. Zawsze należy pamiętać o tym, że zarówno niedobór, jak i nadmiar zaburzają nasz metabolizm i są w konsekwencji szkodliwe.
Lizynę możemy zjeść z soczewicą, pestkami dyni, pistacjami, quinoa, seitanem (specjalnie wypłukana w wodzie mąka, ale lizyna się nie wypłucze, ponieważ jest związana w białkach, jej reszty i dopiero nasze enzymy trawienne ją uwolnią na nasz pożytek), czarnej fasoli, szpinaku.
W 1993 roku wyprodukowano film „Park Jurajski” (reżyser Stephen Spielberg) oparty na powieści M. Crichtona (1990 rok) (https://en.wikipedia.org/wiki/Lysine). Dinozaury były genetycznie uszkodzone, tak że ich organizm nie syntetyzował lizyny. Zawsze musiała być podawana w pokarmie lub w wodzie. Przypominam rzeczywistość, że dla nas lizyna jest aminokwasem egzogennym i podobnie – jak dinozaury – musimy ją pobrać z zewnątrz (zapraszam do tabeli wyżej). Nie traktujemy tego jako upośledzenia. Po prostu tacy wszyscy jesteśmy. Z dinozaurami chodziło o to, aby nie mogły żyć tam, gdzie im się nie dostarczy lizyny. Ciekawe gdzie dla nas są takie ograniczenia? Pamiętamy, że hodowla dinozaurów w parku nie powiodła się. Ale, jak zareagowało na to społeczeństwo? Czy „wystąpienie” lizyny w filmie miało znaczenie marketingowe? Nie wiadomo, ale już wkrótce po filmie w 1996 roku (dla przemysłu trzy lata to niedługo) lizyna osiągnęła najwyższą z oczekiwanych cen rynkowych w USA.
Lizyna była i jest dodawana w dużych ilościach do paszy zwierząt hodowlanych (świnie, kurczaki) podczas produkcji mięsa dla ludzi, aby im ostatecznie też dostarczyć ten egzogenny aminokwas. Dla tych celów na skalę przemysłową lizyna produkowana jest w nowoczesnym procesie z wykorzystaniem mikroorganizmów.
W 1996 roku sztucznie podniesiono cenę lizyny dodawanej do paszy. Była to największa zmowa cenowa w historii USA. Gdy wyszło to na jaw, Firma Archer Daniels Midland musiała zapłacić 100 milionów dolarów grzywny, a trzech z jej dyrektorów wykonawczych zostało skazanych na karę więzienia. Innymi skazanymi w tej sprawie były też dwie firmy z Japonii (Ajinomoto, Kyowa Hakko) i jedna z Południowej Korei (Sewon). Tajne nagrania video ukazujące skazanych w trakcie ustawiania cen dostępne są online lub po skontaktowaniu się z antymonopolowym wydziałem Amerykańskiego Departamentu Sprawiedliwości. Sprawa ta została opisana w powieści non-facto przez Kurta Eichenwalda Intrygant („The Informant!”), a w 2009 roku według niej powstał film pod tym samym tytułem wyreżyserowany przez Stevena Soderbergha.
Szeroko rozpowszechniona w reklamach suplementów diety „spalających tłuszcz” jest karnityna. Oczywiście u człowieka może działać tylko izomer L- karnityna (przypominam, że nam potrzebny jest tylko izomer L) została wyizolowana na początku 20 wieku z mięśni, stąd jej nazwa od łacińskiego słowa carnis (mięso).
W możliwość syntezy karnityny wyposażona jest wątroba, nerka i mózg. Do pozostałych narządów karnityna dostarczana jest z krwią. Do wnętrza komórek karnityna trafia za pomocą transportu aktywnego. Jak opisuję poniżej synteza karnityny wymaga dobrej diety (Biochemical Journal 361(Pt 3):417-29 2002, Synteza i metabolizm International Union of Biochemistry and Molecular Biology Life 62(5):357-62 2010).
Reszta lizyny w białkach ulega przekształceniu przy udziale odpowiednich enzymów poprzez metylację trzema grupami -CH3 grupy e-aminowej. Reszty metylowe pochodzą z metioniny (SAM – S adenozylometionina, zapraszam dalej). Nie jest to takie bezpośrednie i należy zwrócić uwagę na to, że zarówno lizyna, jak i metionina to aminokwasy egzogenne. Po to, aby je mieć w naszych białkach, musimy pobrać z pokarmem białka z lizyną i metioniną. Potem białka są trawione (zapraszam „Co dalej z białkiem…”), a aminokwasy wchłaniane, transportowane do komórek i wbudowywane w nasze białka. Metionina wchodzi w skład koenzymu (nukleotydu – S-adenozylometioniny), będącego dawcą grup metylowych w różnych reakcjach. W procesie obróbki potranslacyjnej białka mogą też być metylowane. Metylowana jest reszta lizyny z wytworzeniem reszt trimetylolizynowych (TML). Potem białka ulegają hydrolizie w lizosomach (zapraszam „Co dalej z białkiem…”) i uwalniane jest TML. Ten związek staje się substratem do syntezy karnityny. Do jego przetworzenia potrzebne są cztery enzymy oraz jony żelaza, witamina C, witamina B3 (jak widomo pochodzące z diety). Jeszcze do tego potrzebny jest endogenny alfa-ketoglutaran (może pochodzić z katabolizmu aminokwasów), a uwalniana jest glicyna. Organizm musi się napracować. Prościej i „taniej” dla nas jest pobrać karnitynę z diety. Dzienne zapotrzebowanie organizmu zdrowej, dorosłej osoby na karnitynę wynosi średnio 15 mg i jest pokrywane przez endogenną syntezę oraz dietę. Organizm dorosłego człowieka o masie 70 kg jest w stanie zsyntetyzować 11–34 mg karnityny dziennie (160–480 µg/kg masy ciała). Ilość karnityny dostarczana codziennie z dietą wynosi średnio 20–200 mg. Przy diecie z dużą zawartością wołowiny może ona dochodzić do 300 mg/dziennie. W przypadku wegetarian ilość ta jest dużo mniejsza i stanowi mniej niż 1 mg/dzień. Przy prawidłowej diecie 75% dziennego zapotrzebowania na L-karnitynę pokrywa dieta, pozostałe 25% powstaje w wyniku endogennej syntezy.
U wegan i niektórych wegetarian ilość karnityny w pożywieniu jest dużo mniejsza i wynosi ok. 1 mg/dzień i oczywiste jest, że ich dieta musi zawierać odpowiednią ilość lizyny i metioniny, z których właśnie zsyntetyzują sobie karnitynę. U tych osób, z powodu małych jej ilości w diecie, aż do 90% karnityny może pochodzi z jej biosyntezy w organizmie.
Karnityna nie podlega katabolizmowi i po użyciu w naszych komórkach ulega wydaleniu z moczem. U osób zdrowych biosynteza i codzienna dieta zaspokaja potrzeby organizmu.
Na poniższym schemacie pokazuję podstawową funkcję karnityny, a mianowicie udział w transporcie kwasów tłuszczowych do mitochondriów, gdzie ulegają katabolizmowi.

Kwasy tłuszczowe ogólnie nazywane są „acylami” (z ang. acyl group). Kwas tłuszczowy na terenie cytoplazmy jest enzymatycznie łączony z koenzymem i powstaje acyloCoA, a następnie jest przenoszony właśnie na karnitynę. Potem enzymy znajdujące się w błonie mitochondrialnej stanowiące tak zwane „wahadło karnitynowe” przenoszą ostatecznie acyl na koenzym A mitochondrialny (acyloCoA). Tak zaktywowany kwas tłuszczowy – acyl jest wkręcany w szlak kataboliczny nazywany „b-oksydacja”. Nazywa się beta utlenianie, ponieważ w acylach cięcie następuje po drugim węglu (a, b), a jednostki dwuwęglowe połączone z koenzymem cetaylo-CoA (reszty kwasu octowego – CoA) ulegają dalszemu katabolizmowi w mitochondriach. W samej b-oksydacji powstają też przenośniki energii oddające ją w wyniku dalszych przemian z wytworzeniem ATP (uniwersalny dawca energii).
Karnityna spełnia również inne funkcje ( https://phmd.pl/api/files/view/26227.pdf). Przenosi produkty b-oksydacji z peroksysomów do mitochondriów, gdzie skrócony kwas tłuszczowy ulega dalszej b-oksydacji. Pełni rolę antyoksydanta, zapobiegając kumulacji końcowych produktów peroksydacji lipidów. Działa chelatująco, przyczyniając się do zmniejszenia stężenia żelaza w cytoplazmie komórek. Wpływa na stabilizację błon komórkowych (głównie erytrocytów). Jest lekiem, który wykorzystuje się do leczenia: wrodzonych niedoborów karnityny, chorób układu krążenia, mięśni szkieletowych, nerek, wątroby, a także neurodegeneracyjnych chorób ośrodkowego układu nerwowego. Nałogowe spożywanie alkoholu prowadzi do funkcjonalnego niedoboru karnityny, co powoduje zahamowanie działania karnityny, mimo jej dostępności w diecie.
Sportowcy wyczynowi (np. chodziarze) mają zwiększone zapotrzebowanie na karnitynę, która optymalizuje procesy energetyczne i przyspiesza okres regeneracji po wysiłku. Ma to swoje uzasadnienie, ponieważ w sportach wytrzymałościowych chodzi o zwiększenie wytrzymałości siłowej i tlenowej u sportowców w oparciu o wykorzystanie bardziej energetycznych związków – tłuszczów, a zachowaniu w mięśniach zasobów węglowodanów (glikogen jest magazynowany). Na podstawie tych danych wydaje się, że korzyści z suplementacji karnityną mogliby odnieść również zawodnicy z obniżonym poziomem mięśniowej karnityny. Opracowywane są diety dla sportowców uwzględniające również suplementację karnityną. Ich celem jest nasilenie w organizmie takich przemian energetycznych, które pozwolą na wydłużenie czasu treningu i zwiększenie intensywności wysiłku fizycznego. Jednak kwestia suplementacji karnityną jako sposobu zwiększania zdolności do wysiłku sportowców jest w dalszym ciągu dyskusyjna i wymaga intensywnych badań doświadczalnych i obserwacji klinicznych.
Stosowanie karnityny przede wszystkim zapobiega jej niedoborom i zapewnia wyrównanie jej niedoborów związanych z nadmiernym zużyciem w przemianach biochemicznych. Stosowana jest z powodzeniem w chorobach mięśnia sercowego (Postepy Hig Med Dosw. (online), 2005; 59: 9-19).
Siarka
Do aminokwasów zawierających siarkę należy metionina (egzogenna) oraz powstająca z niej cysteina i homocysteina (obie wtedy już endogenne). Cysteina i metionina są aminokwasami białkowymi, a homocysteina nie.
Metionina, jak już wspomniałam, wchodzi w skład koenzymu metylującego (oddaje grupę -CH3) – S-adenozylometioniny, zapoczątkowuje każdą translację (biosynteza białka). Z niej pochodzi też grupa metylowa w metylotetrahydrofolianie – istotnym koenzymie (pochodna kwasu foliowego) dla metabolizmu całego organizmu.
Reszta cysteiny występuje w układach utleniających i redukujących ze względu na możliwość obecnej w jej cząsteczce grupie sulhydrylowej (-SH) może redukować lub utleniać (-SS-). Przykładem takiej struktury jest glutation (g-glutamylocysteiloglicyna).
Podwyższone stężenie homocysteiny w osoczu krwi (hiperhomocysteinemię) uznano za niezależny czynnik ryzyka rozwoju: chorób sercowo-naczyniowych (zakrzepicy żylnej, niedokrwienia mięśnia sercowego oraz udaru mózgu), chorób neurodegeneracyjnych (m.in. choroby Alzheimera oraz Parkinsona), wad rozwojowych płodu spowodowanych uszkodzeniem cewy nerwowej, zagrożenia poronieniem oraz nowotworów (szczególnie raka jelita grubego, Niezależny czynnik ryzyka rozwoju m.in.: miażdżycy, zawału serca, udaru mózgu, zmian zakrzepowych (https://neolifeclinic.com/blog/is-homocysteine-the-new-cardiovascular-risk-factor-of-the-century/?lang=en). Pokazuję to na poniższej ilustracji:

Do wzrostu stężenia homocysteiny prowadzą: czynniki genetyczne, palenie tytoniu, przewlekłe nadużywanie alkoholu, nadmierne spożycie kawy, niektóre leki, niedobór witamin (nieprawidłowa dieta) B6, B12, kwasu foliowego. Właściwie stężenie cysteiny może być markerem niedoboru tych witamin.
Niestety, suplementacja witaminowa nie przynosi efektów u osób po zawale mięśnia sercowego. Szacuje się, że co dziesiąty mieszkaniec Europy ma zbyt wysokie stężenie homocysteiny w osoczu krwi, co wiąże się przede wszystkim ze zwiększonym ryzykiem występowania chorób układu krążenia, takich jak zawał mięśnia sercowego udar niedokrwienny mózgu.
U kobiet ciężarnych hiperhomocysteinemia dodatkowo stanowi czynnik ryzyka powstawania nadciśnienia oraz wad rozwoju płodu.
Podwyższony poziom homocysteiny występuje u pacjentów z przewlekłą niewydolnością nerek, niedoczynnością tarczycy, różnymi typami nowotworów, niedokrwistością złośliwą, schorzeniami wątroby, ale również u osób wykazujących niedobory żywieniowe, szczególnie kwasu foliowego.
Obniżenie stężenia homocysteiny w osoczu krwi o 25%, może spowodować spadek ryzyka choroby niedokrwiennej serca o 11%, udaru mózgu o 19% oraz znacznie obniżyć częstość występowania wad rozwojowych płodu.
Mamy do dyspozycji jeszcze coś z cysteuną -ACC – lek, w którym substancją czynną jest acetylocysteina. Jest to pochodna aminokwasu cysteiny. Acetylocysteina zwiększa wydzielanie śluzu w drogach oddechowych, zmniejsza jego lepkość i powoduje upłynnienie zalęgającej wydzieliny oraz ułatwia jej transport (poprawia czynność nabłonka oddechowego). W ten sposób wspomaga oczyszczanie dróg oddechowych, ułatwia odkrztuszanie, nie zaburza naturalnego odruchu kaszlowego. Acetylocysteina stosowana jest także jako odtrutka w przypadku zatrucia paracetamolem.
„Red Bull”
Kwas 2-aminoetanosulfonowy to tauryna – nasz aminokwas endogenny, niebiałkowy. W przeciwieństwie do innych aminokwasów nie ma kwasowej grupy karboksylowej, lecz grupę sulfonową. Tauryna jest β-aminokwasem (grupa aminowa i sulfonowa są rozdzielone 2 atomami węgla). Nie zawiera atomów asymetrycznych, nie wykazuje więc aktywności optycznej (nie jest ani L ani D). Synteza tauryny z cysteiny w naszym organizmie jest procesem angażującym kilka enzymów (Postepy Hig Med Dosw. (online), 2008; 62; 75-86);
Taurynę wyizolowano pierwszy raz na początku XIX wieku z żółci byka i jej nazwa pochodzi od łacińskiej nazwy gatunkowej tego zwierzęcia – Bos taurus taurus. Zainteresowanie tauryną wzrosło we wczesnych latach siedemdziesiątych XX wieku, gdy stwierdzono degenerację siatkówki u kociąt z niedoborem tego aminokwasu w diecie (dla kotów tauryna jest egzogenna). Obecnie tauryna jest obiektem intensywnych badań. Odkrywane są coraz to nowe funkcje, jakie pełni ona w rozwoju i fizjologii, oraz potencjalne korzyści z zastosowania tauryny w terapii.
Nazwa napoju energetyzującego „red bull” pochodzi podobno od tauryny, której zawiera aż 0,4 %. W Tajlandii, gdzie powstał, napój nazywał się on „Czerwony bizon”, a na rynku europejskim „Czerwony byk” (w Polsce od 1995 roku). Są kraje, w których jego sprzedaż jest ograniczona tylko do aptek, a to ze względu właśnie na wysoką zawartość tauryny, ale nie tylko, bo także kofeiny. Zwracam uwagę na fakt, że tauryna daje przede wszystkim dużą moc finansową producentowi „Red Bulla”, który sponsoruje wielu sportowców.

Tauryna jest znaczącym aminokwasem w tkance nerwowej, leukocytach, mięśniach i w siatkówce oka, gdzie wykrywa się jej szczególnie dużo, bo aż 50% wszystkich znajdujących się tam aminokwasów, przy czym rozmieszczenie nie jest równomierne w jej strukturze. Bogata w taurynę jest zewnętrzna warstwa siatkówki, w której znajdują się komórki fotoreceptorowe, a także warstwa komórek Müllera i komórek dwubiegunowych. Najważniejszymi funkcjami tauryny są ochrona przed stresem oksydacyjnym wywołanym promieniami świetlnymi, zapobieganie peroksydacji lipidów i uszkodzeniom DNA oraz wpływ na różnicowania się komórek siatkówki w czasie rozwoju fotoreceptorów. Tauryna bierze udział w organizacji i funkcjonowaniu zdrowej oraz regenerującej się siatkówki. Wielkość spadku stężenia tauryny po uszkodzeniu świetlnym fotoreceptorów koreluje ze stopniem degeneracji siatkówki. Udowodniono, że tauryna przyspiesza odbudowywanie się siatkówki po uszkodzeniu nerwu wzrokowego, a nawet, jak się wydaje, jej obecność w odpowiednim stężeniu determinuje prawidłową regenerację tkanki.
Tauryna pełni w organizmie funkcję osmolitu regulując objętość komórki, w związku z czym zmiany uwodnienia komórki wpływają zarówno na tempo syntezy jak i determinują kierunek transportu tego aminokwasu. Odgrywa rolę w modulowaniu stężenie wewnątrzkomórkowego jonów wapnia i tak, jak już wspomniałam, bierze udział w II Fazie detoksykacji w wątrobie. Tauryna pomaga transportować kreatynę do mięśni, co powoduje jej efektywniejsze wykorzystanie, a także przyśpiesza regenerację mięśni po wysiłku. W miarę wysiłku organizm przestaje wytwarzać wymagane ilości tauryny i następuje jej niedobór.
U nas wchłanianie tauryny z przewodu pokarmowego jest powolne i dlatego, jeśli istnieje potrzeba suplementacji, to stosowane dawki powinny wynosić powyżej 3 g na dzień (w jednym „Red Bullu” jest 1 g). W celu zwiększenia przenikalności przez błony komórkowe próbuje się syntetyzować kompleksy tauryny o właściwościach lipofilnych uwalniające taurynę dopiero we wnętrzu komórek. Z kałem może być wydalana tauryna wolna, związana w koniugatach z kwasami tłuszczowymi oraz tauryna znajdująca się w komórkach mikroorganizmów. Straty tauryny z kałem zwiększają się przy stosowaniu diety z dużą zawartością białka, szczególnie sojowego, co jest związane ze zwiększonym wydzielaniem cholecystokininy, wzmagającej wytwarzanie i wydzielanie żółci do jelit.
Znaczenie tauryny w naszym organizmie, a zwłaszcza suplemantacja nią, nie jest do końca wyjaśniona. Dla cierpliwych polecam pracę poglądowa z 2020 roku (Amino Acids volume 52, pages329–360; 2020).
Wada metaboliczna co to jest?
Brak, niewłaściwa budowa lub za mała ilość konkretnego białka w organizmie powoduje wadę metaboliczną. Często ten problem dotyczy enzymów, które przecież są białkami. Wtedy przemiany nie zachodzą i substancja nieprzetwarzana gromadzi się w toksycznej ilości.
Opisałam bardzo pobieżnie przetwarzanie aminokwasów w naszym organizmie. Na tych drogach metabolicznych, jest określony enzym na ogół z towarzyszącą mu pochodną odpowiedniej witaminy. Znowu na przemiany w naszym organizmie wpływa substancja pochodząca z diety.
Tyrozyna
Endogennym aminokwasem powstającym z fenyloalaniny jest tyrozyna. W fenyloketonurii (wadzie metabolicznej, z ang. Phenylketonuria – PKU) nie ma lub jest za mało aktywności enzymu katalizującego te przemianę. Pojawia się nadmiar fenyloalaniny, a jej metabolizm przechodzi na inne tory, w których powstają toksyczne produkty. Jest to najczęściej występująca wada w przemianie aminokwasów. Średnia częstość jej występowania wynosi około 1 na 15 000 urodzeń, ale pomiędzy różnymi populacjami występują różnice; przykładowo w Irlandii choroba występuje w 1 przypadku na 4500 urodzeń, a wśród ludności Finlandii w mniej niż 1 przypadku na 100 000 urodzeń. Można uniknąć przykrych konsekwencji tej wady, kiedy już matka w ciąży będzie na specjalnej diecie i oczywiście potem dziecko. Trzeba zawsze być czujnym. Czasem niepożądany związek może być ukryty tak, jak fenyloalanina w powszechnie stosowanym słodziku aspartamie (dipeptyd, metyloaspartylofenyloalanina, metyloAspFen). Na produktach spożywczych oznaczany jest kodem E951.
Trzecia historia kryminalna – aminaocyduria metylomalonowa
Okazuje się, że brak wiedzy i rzetelnych możliwości diagnostycznych może spowodować powstanie kryminalnej zagadki opisanej w publikacjach naukowych i stać się scenariuszem do filmu (Science 254 931 (1991); https://en.wikipedia.org/wiki/Patricia_Stallings). Dopiero naukowe śledztwo rozstrzygnęło, czy miało miejsce tajemnicze morderstwo. Jego inicjatorem stał się naukowiec i to w dodatku po obejrzeniu dokumentalnego serialu telewizyjnego (emitowanego w Polsce). Wyjaśnienie opisanej zagadki kryminalnej wymaga szczegółów metabolicznych. Fizjologicznie, jak to jest pokazane na poniższym schemacie.

Metionina, treonina, izoleucyna (aminokwasy egzogenne) ulegają katabolizmowi po odłączeniu grupy aminowej i w wyniku szeregu przemian enzymatycznych przekształcane są w trzywęglowy kwas przyłączony do koenzymu A, czyli propionylo-CoA. Ten związek z kolei jest karboksylowany. Enzym katalizujący tę reakcję zawiera biotynę (witaminę) i zużywa energię z ATP do przedłużenia cząsteczki o jeden węgiel. Powstaje czterowęglowy metylomalonylo -CoA. Do tego też związku jest katabolizowana walina (też aminokwas egzogenny). Następnie metylomalonylo-CoA ulega przekształceniu w bursztynylo-CoA, także czterowęglowy, ale o innym ułożeniu w przestrzeni. Z kolei enzym katalizujący tę reakcję posiłkuje się witaminą B12. Nowo powstały bursztynylo-CoA może ulec katabolizmowi, gdy jest w komórce zapotrzebowanie na energię. Jednak jeżeli komórka ma możliwości energetyczne do prowadzenia syntezy, to właśnie ten czterowęglowy związek stanie się substratem do syntezy porfiryn lub pójdzie w kierunku syntezy glukozy.
Brak aktywności enzymów biorących udział w opisanych przemianach powoduje kumulację kwasu propionowego (3 węgle), kwasu metylomalonowego (4 węgle), hiperglicynemię, kwasicę mleczanową, hiperamonemię i wtórny deficyt karnityny. Znanych jest siedem biochemicznych form kwasicy metylomalonowej. Są to choroby dziedziczone – uwarunkowane genetycznie (autosomalne recesywne), a częstość ich występowania szacuje się na 1 na 100 000 1 do 50 000 osób. Należy dodać, że propionylo – CoA powstaje też w degradacji cholesterolu i nienasyconych kwasów tłuszczowych. W diagnostyce kwasicy mewalonowej wykrywa się podwyższone stężenie glicyny we krwi i w moczu, podwyższone stężenie w moczu kwasu metylomalonowy, a obniżone kwasu 3-hydroksypropionowego, metylocytrynowego i innych metabolitów propionylo-CoA. Ostateczną diagnozę opiera się na określeniu aktywności enzymów w hodowli fibroblastów (komórki tkanki łącznej) i identyfikacji genetycznej (S. Richards, Genet Med. 2015 May;17(5):405-24, https://warsawgenomics.pl/components/com_warsawgenomics/api/panel-pdf/kwasica-metylomalonowa).
Leczy się kwasicę malonową podając domięśniowo hydroksykobalaminę (witamina B12) i suplementując karnityną (Andersson and Shapira, 1998).
Prawda może być czasami dziwniejsza niż fikcja. Otóż Patricia Stallings (PS) została skazana na dożywocie za zamordowanie swego niemowlęcia. Jej straszna historia rozpoczęła się latem 1989, kiedy przywiozła swojego 3-miesięcznego syna Ryana do izby przyjęć w Cardinal Glennon Children’s Hospital w St Louis USA. Dziecko miało kłopoty z oddychaniem, wymioty i bóle brzucha. Lekarz toksykolog stwierdził zatrucie. Objawy wskazywały na zatrucie glikolem etylenowym, składnikiem płynu do chłodnicy. Niestety, ten wniosek potwierdzono laboratoryjnie.
Zatrucie glikolem etylenowym następuje po wypiciu zawierającego go odmrażacza, farby lub płynu chłodzącego (https://pl.wikipwdia.org/wiki/Zatrucia_glikolem_etylowym). Glikol etylenowy jest szybko wchłaniany z przewodu pokarmowego. Średnia dawka śmiertelna glikolu etylenowego to około 70–100 ml.Ulega w organizmie metabolizowaniu przez dehydrogenazę alkoholową. Ten związek chemiczny sam w sobie nie jest toksyczny, ale jego produktami przemiany są: aldehyd glikolowy, kwas glikolowy, kwas glioksalowy, a także kwas szczawiowy. Tu zwracam uwagę, na fakt, że żaden z nich nie powstaje u człowieka. Początkowe objawy zatrucia przypominają upojenie alkoholowe, później dołączają się bóle brzucha, zaburzenie oddechu, które prowadzą do rozwoju ciężkiej kwasicy metabolicznej, a także uszkodzenie nerek, serca i ośrodkowego układu nerwowego. Kończą się śmiercią. Odtrutką w zatruciach glikolem etylenowym jest alkohol etylowy oraz fomepizol. Etanol prowadzi do nasycenia dehydrogenazy alkoholowej, a drugi związek jest jej inhibitorem, przez co blokują metabolizm glikolu etylenowego, ich stosowanie może wystarczyć do wyleczenia chorego, jeśli nie doszło do wystąpienia ciężkiej kwasicy. Wyrównać ją można przez dożylne zastosowanie wodorowęglanu sodu. W przypadku ciężkiego zatrucia stosuje się hemodializę.
Na czas rekonwalescencji dziecko PS umieszczono w rodzinie zastępczej. Rodzice mogli je odwiedzać pod nadzorem. Jednak po wizycie, kiedy synek został na chwilę sam z matką, jego stan drastycznie się pogorszył i wkrótce umarł. Matkę uznano za winną morderstwa pierwszego stopnia i zamknięto w areszcie bez możliwości wyjścia za kaucją. Szczęśliwie poza świadomością PS pojawił się dowód jej niewinności. W lutym 1990 roku urodziła następnego syna David jr. Niezwłocznie został on umieszczony w domu opieki, ale matka mogła go odwiedzać. Po tych odwiedzinach w ciągu dwóch tygodni pojawiły się u noworodka objawy zatrucia takie, jak u Ryana. Po badaniach została u niego wykryta rzadka wada metaboliczna: kwasica metylomalonowa (z ang methylmalonic acidemia – MMA). Upraszczając zasady genetyki to recesywne zaburzenie danej cechy uwarunkowane jest przez gen matki i ojca pół na pół; pochodząca od jednego z rodziców informacja może być dominująca i wtedy ta słabsza (recesywna) nie ujawni się, natomiast gdy spotkają się dwie recesywne, to ujawni się ta „głębiej schowana” właściwość. Nie zawsze jest źle. Na przykład niebieskie oczy są cechą powstałą w wyniku spotkania się dwóch „słabszych” genów.
To recesywne zaburzenie genetyczne w przemianie aminokwasów (MMA) występuje u 1 na 48 tysięcy noworodków i daje objawy identyczne z zatruciem etylenem glikolowym (opisane w 1967 roku). PS, która nigdy nie przyznała się do winy, nie miała możliwości otrucia drugiego syna, ale prokurator stanu Missouri nie uznał nowego odkrycia i sąd nie wziął pod uwagę diagnozy MMA u drugiego syna urodzonego w areszcie. Ostatecznie w styczniu 1991 roku PS została skazana na dożywocie za otrucie pierwszego synka Ryana. Jej cierpienie nie miało granic.
I tu zadziałała magia, a właściwie siła mediów. William Sly, szef Zakładu biochemii i biologii molekularnej Uniwersytetu St. Louis podczas oglądania w telewizji programu „Nierozwiązane zagadki” (z ang – „Unsolved Mysteries”) zwrócił uwagę na opisane w nim wydarzenie PS. Zainteresował przebadaniem krwi Ryana, pierwszego syna PS, Jamesa Shoemakera dyrektora laboratorium metabolicznego w Uniwersytecie St Louis (z ang – Metabolic Screening Lab) (J Pediatr, 120(3) 417-21, 1992). Nie wykryto w niej etylenu glikolowego. Potwierdzono, że Ryan cierpiał na MMA. Glikol etylenowy nie jest ludzkim metabolitem nawet w MMA. Obaj naukowcy skontaktowali się z Piero Rinaldo ekspertem od chorób metabolicznych w Yale University School of Medicine, który miał odpowiednio wyposażone laboratorium do wykrycia MMA w próbce krwi nieżyjącego już Rayna. Często przechowuje się długo zamrożone próbki krwi (osocze lub surowicę). Okazało się, że w surowicy Rayana wykryto wysokie stężenie kwasu metylomalonowego. Jak już napisałam, jest to produkt przemian międzyinnymi aminokwasów – izoleuzyny, waliny, treoniny i metioniny. Dziecko z MMA nie ma enzymu przekształcającego dalej powstały z nich metylomalonian w bursztynian. Doprowadza to u niego do toksycznego stężenia ketonów (tak zwanych “ciał ketonowych”). Niestety dwa laboratoria podczas procesu PS pomyliły się, ponieważ ta substancja nie mogła zniknąć, gdyby oczywiście była w surowicy chłopca. Wykryto w niej nieznaną substancję i zakwalifikowano ją jako glikol etylenowy i tylko dlatego, że płyn do chłodnicy (prawdopodobna substancja występująca w krwi chłopca) znajdował się w garażu oskarżonej PS. Nie pomyślano o tym, że może w ogóle nie miała motywu do zarzuconej jej zbrodni. Dzięki interwencji naukowców po blisko dwóch latach więzienia we wrześniu 1991 PS została uniewinniona. Jak wiele musiała wycierpieć PS i w dodatku urodziła drugiego syna z taką samą wadą metaboliczną, jak pierwszy. Próbki Rayana były przebadane przez wiele laboratoriów i niestety mniej więcej połowa nie zdiagnozowała ich poprawnie. Szczęśliwie drugi syn urodzony przez PS w 1990 roku w więzieniu uratował swoją matkę przed dożywociem, a i sam dożył 23 lat mimo tak ciężkiej wady metabolicznej, która była ostatecznie przyczyną jego śmierci. Jak napisałam, aminokwasy mogą występować w filmach, być bohaterami prawdziwych historii kryminalnych (tryptofan, lizyna, treonina, izoleucyna, metionina i walina) oraz pomagać w zdobywaniu fortuny (tauryna). Warto zawsze być ostrożnym w stosowaniu różnych odżywek oraz suplementów diety. Niestety, nadmiar może być tak samo szkodliwy jak niedobór, a czasami nawet bardziej. Z kolei ocena tego, że mamy za mało aminokwasów egzogennych, musi być zawsze łączona z analizą podaży witamin i innych niezbędnych składników odżywczych dla naszego organizmu dostarczanych z dietą.
Korzystałam także z https://pl.wikipedia.org