Глицин

Молекула Глицина

Глицин – аминокислота и нейротрансмиттер, который может оказывать и стимулирующее, и успокоительное воздействие на мозг. Употребление добавки также улучшает качество сна. Глицин (сокращенно Gly или G) представляет собой органическое соединение с формулой NH2CH2COOH. Имея водородный заместитель в качестве боковой цепи, глицин является наименьшей из 20 аминокислот, обычно присутствующих в белках. Его кодоны – GGU, GGC, GGA, GGG.
Глицин представляет собой бесцветное, сладкое на вкус кристаллическое вещество. Его уникальность среди протеиногенных аминокислот заключается в отсутствии хиральности. Глицин может находиться в гидрофильной или гидрофобной среде, в связи тем, что его минимальная боковая цепь содержит только один атом водорода. Является:

• Аминокислотной добавкой
• Ноотропом

Фармакологическая группа: аминокислоты; ноотропные препараты; метаболические средства: препарат, улучшающий метаболизм головного мозга
Фармакологическое действие:Метаболическое средство. Регулятор обмена веществ.
Воздействие на рецепторы:рецепторы глицина; ионотропные рецепторы; NMDA-рецепторы, глютаминергические рецепторы

Минимальная активная доза добавки глицина в клинической практике находится в пределах от 1г до 3г, однако побочных эффектов не наблюдалось при дозировке вплоть до 45 г.

Глицин был обнаружен в 1820 году Анри Браконнотом, при выпаривании желатина с серной кислотой.
В промышленности глицин изготовляют, обрабатывая хлоруксусную кислоту с аммиаком:
ClCH2COOH + 2 NH3 → H2NCH2COOH + NH4Cl
Ежегодно таким образом производится около 15 млн кг глицина.
В США (компания GEO Specialty Chemicals, Inc) и Японии (компания Shoadenko) глицин получают путем синтеза аминокислот Стрекера.
В США на сегодняшний момент существует два производителя глицина: Chattem Chemicals, Inc, дочерняя компания Мумбайского Sun Pharmaceutical, и GEO Specialty Chemicals, Inc, которая приобрела производственные объекты для изготовления глицина и нафталинсульфоната у Hampshire Chemical Corp, дочернего предприятия Dow Chemical.
Производственный процесс Chattem осуществляется партиями и в результате готовый продукт имеет некоторое остаточное количество хлорида, и в нем полностью отсутствует сульфат, в то время как производственный процесс GEO считается полунепрерывным и готовый продукт в результате имеет некоторое остаточное количество сульфата, а хлорид здесь полностью отсутствует.
Значения рКА составляют 2,35 и 9,78, так что при рН выше 9,78 большая часть глицина существует в виде анионного амина, H2NCH2CO2-. При рН ниже 2,35, раствор в основном содержит катионную карбоновую кислоту H3N + CH2CO2H. Изоэлектрическая точка (PI) равна 6.06.
В цвиттерионной форме глицин существует в виде раствора. В этой форме частичные заряды на различных атомах определяются следующим образом: N (+0,2358), H (присоединенный к N) (0,1964), альфа-C (+0,001853), H (присоединенный к альфа-С) (+0,08799), карбонильный С (+0,085) и карбонильный O (-0,5445).

Глицин не является жизненно необходимым веществом для питания человека, поскольку это вещество синтезируется в организме из аминокислоты серина, который, в свою очередь, производится из 3-фосфоглицерата. В большинстве организмов фермент серин гидроксиметилтрансферазы катализирует эту трансформацию через кофактор пиридоксаль фосфат:
серин + тетрагидрофолат → глицин + N5, N10-метилен тетрагидрофолат + H2O.
В печени позвоночных животных синтез глицина катализирует глицин-синтазу (также называемую ферментом расщепления глицина). Это преобразование легко обратимо:
CO2 + NH4 + + N5, N10-метилен тетрагидрофолат + NADH + H + ? Глицин + тетрагидрофолат + NAD +
Глицин кодируется кодонами GGU, GGC, GGA и GGG. Большинство белков включают в себя только небольшое количество глицина. Заметным исключением является коллаген, который содержит около 35% глицина.

Глицин расщепляется тремя способами. У животных и растений чаще всего включается фермент расщепления глицина:
Глицин + тетрагидрофолат + NAD + → CO2 + NH4 + + N5, N10-метилен тетрагидрофолат + NADH + H +
Второй способ включает в себя два этапа. Первым шагом является обратный биосинтез глицина из серина с использованием серин гидроксиметил трансферазы. Затем серин преобразуется в пируват с помощью дегидратазы серина.
Третий способ заключается в преобразовании глицина в глиоксилат с помощью D-аминокислотной оксидазы. Глиоксилат затем окисляется с помощью печеночной лактатдегидрогеназы в оксалат в ходе НАД + (никотинамидадениндинуклеотид) -зависимой реакции.
Период полураспада глицина и его выведение из организма значительно варьируется в зависимости от дозы. В одном исследовании, период полураспада составлял от 0,5 до 4,0 часов.

Глицин является пищевой аминокислотой, выполняющей конституциональную функцию (используется для создания структур белка, таких как ферменты) и функцию нейромедиатора/ нейромодулятора.

Глицин – наименьшая из аминокислот с молярной массой 75.07 г,¹⁾ что даже меньше, чем у аланина (89.09 г).

D-серин – аминокислота, по механизму химической реакции схожая с глицином, так как воздействует на участки связывания NMDA рецепторов глицина с подобной силой,²⁾ однако отличие состоит в том, что данная аминокислота не транспортируется переносчиками глицина из-за разницы в размерах.³⁾ Вследствие разницы в способах транспортировки, D-серин более эффективен в усилении глютаминергической сигнализации с помощью NMDA-рецепторов, так как доза в 1мкм приводит к увеличению на 52+/-16% (в дальнейшем – при 10-30 мкм), в то время как для увеличения на 40%необходимо 100 мкм глицина (в дальнейшем – 300-1,000 мкм).⁴⁾ D-серин действует на те же типы рецепторов, что и глицин, однако D-серин является более сильнодействующим веществом.

Глицин переносится в клетки с помощью переносчика глицина-1 (GlyT1), играющего роль в определении синаптических концентраций глицина и серина⁵⁾, так как его ингибирование может потенциировать NDMA-сигнализацию (путем увеличения синаптического уровня глицина)⁶⁾; кроме того, глицин может транспортироваться переносчиком GlyT2.⁷⁾ Транспортер аланина–серина–цистеина-1 (AscT1) также принимает участие в регулировании синаптической концентрации глицина и серина путем модификации их поглощения глиальными клетками.⁸⁾ Существует несколько переносчиков, транспортирующих глицин в клетки и одновременно принимающих участие в контроле над синаптическими уровнями глицина.

Глицин является нейротрансмиттером и обладает собственной сигнаотной системой (схожей с ГАМК или агматином).⁹⁾ Эта система является ингибирующей и функционирует совместно с системой ГАМК, хотя в слуховом стволе головного мозга и подъязычном ядре¹⁰⁾ наблюдается содействие ингибированию транспорта глицина, в то время как нейротрансмиссия глицина происходит в таламусе, мозжечке и гиппокампе. Описанная система и рецепторы блокируются исследуемым препаратом стрихнин¹¹⁾, и при активации глицина и его рецепторов последующий приток ионов хлорида (Cl-) оказывает подавляющее воздействие на фоне усложнения потенциалов действий.

Глицин принимает участие в глютаминергической нейротрансмиссии, так как NMDA-рецепторы (разновидность глутаматных рецепторов) являются тетрамерами, состоящими из двух мономеров глицина (субъединицы GluN1) и мономеров глутамата (GluN2)¹²⁾ , при этом субъединица GluN1 имеет восемь сплайс-вариантов.¹³⁾ С помощью рецепторов GluN1, глицин (а также D-серин) и глутамат индуцируют передачу, из-за чего рецепторы глутамата называют 'зависимыми от глицина', а глицин – 'коагонистом'. Дозировка 100мкм и выше (доза 30мкм не является эффективной) усиливает передачу сигнала NDMA. Глицин действует в зависимости от концентрации, при дозах до 1,000мкм, вследствие ненасыщенности участков связывания глицина в соответствии с эффективностью защитной системы.¹⁴⁾

Гиппокамп экспрессирует функциональные рецепторы глицина (глицинергическая система), оказывающие ингибирующее воздействие на нейронное раздражение¹⁵⁾ , и располагающиеся внесинаптически, хотя колокализующиеся синапсином. Гиппокампальные клетки также могут выделять глицин при нейронной активации[35][36][19], и глицин скапливается в пресинапсе данных нейронов наряду с глутаматом. Большая часть глицина (в соответствии с иммуногистологией) откладывается пресинаптически, и большинство исследуемых кластеров глицина (84.3+/-2.8%) были подвергнуты воздействию NMDA-глютамат-рецепторов. Глицин также участвует в сигнализации через гиппокамп, в этот же процесс могут быть вовлечены и глицинергическая, и глютаминергическая системы.

Интрацеребровентрикулярные инъекции глицина крысам могут вызывать биоэнергетическую дисфункцию ¹⁶⁾ наряду с действием через NDMA-рецепторы, а также приводить к окислительным изменениям, которые затем оказывают негативное влияние на различные энзимы, такие как цитрат-синтаза и синтаза Na+/K+ ATP; кроме того, инъекции глицина ведут к ослаблению цепи переноса электронов в различных комплексах. Подобные явления наблюдались при инъекции D-серина¹⁷⁾ и изовалериановой кислоты,защищенных антагонистами глутаматных рецепторов, антиоксидантами или креатином.¹⁸⁾

Прием 800мг/кг глицина ежедневно в течение шести недель пациентами, больными шизофренией, при постоянной антипсихотической терапии, показал, что добавка приводит к снижению негативных симптомов на 23+/-8%, а также было отмечено, хотя и меньшее, но также терапевтическое воздействие на когнитивные и позитивные симптомы.¹⁹⁾

Среди пациентов с обсессивно-компульсивным расстройством и телесным дисморфическим расстройством в течение пяти лет проводились клинические наблюдения, в результате чего было выявлено значительное ослабление симптомов при ежедневном приеме глицина в дозе 800 мг/кг - дозы, использованной при проведении клинических испытаний среди больных шизофренией; авторы выдвинули гипотезу, что симптомы данного заболевания были связаны с недостаточной связью NDMA-рецепторов, а положительный эффект препарата проявлялся через 34 дня.²⁰⁾

У пациентов женского пола, принимавших 3г глицина за час до сна, добавка снизила утомляемость по утрам и, по словам самих пациентов, улучшила качество сна, в большей степени, чем плацебо. Позднее на здоровых испытуемых, неудовлетворенных качеством сна, была протестирована доза глицина в 3г, затем была проведена электроэнцефалограмма и полисомнография; было отмечено, что глицин повысил качество сна, связанное с уменьшением латентного периода сна и времени достижения стадии медленного сна (при этом препарат не повлиял на стадию «быстрого сна» и структуру сна в целом).²¹⁾ Дальнейшее изучение также подтвердило улучшение восприятия в течение дня, связанное с улучшением качества сна, а повторный прием 3г глицина за час до сна (пациентами с худшим качеством сна) снизил утомляемость в течение следующего дня, что к третьему приема стало незначительным, в то время как активность (психомоторная возбудимость) значительно улучшилась.²²⁾ Небольшие дозы глицина оказывают благоприятное воздействие на самочувствие при хорошем сне, связанное с уменьшением латентного периода сна (времени засыпания) и повышением активности на следующий день, при этом субъективное улучшение самочувствия длится только один день, а действительная активность –больший период времени.

Глицин имеет глицинергические рецепторы, экспрессируемые на панкреатических α-клетках (опосредующих ответные эндокринные реакции, такие как регуляция глюкагона [46]), и стимулирует высвобождение глюкагона при воздействии на названные клетки в пределах 300-400 мкм и максимума 1.2ммоль до достижения в четыре раза большей секреции.²³⁾ Глицин не взаимодействует с секрецией инсулина in vitro.

Иногда глицин связывается с такими минералами, как цинк или [[магний|магний]], поскольку хелация 'диглицината' позволяет пептидам-переносчикам всасывать минералы в неизменном виде, приводя к улучшению усвоения свободных форм минерала в верхней стенке кишечника. Несмотря на то, что всасывание пептидами-переносчиками может распространяться на большинство аминокислот, диглицин не гидролизуется, а всасывается, что делает его эффективным переносчиком. Триглицин работает так же, с той только разницей, что четыре молекулы глицина расщепляются на две молекулы диглицина.²⁴⁾ В дополнение к этому, по причине того, что глицин является наименьшей аминокислотой, общая молекулярная масса добавок снижается при использовании глицина. Для усиления всасывания минеральной добавки иногда используются две молекулы глицина в дипептидной форме (диглицинат), так как только при связи с дипептидом добавка может абсорбироваться через различные переносчики.

Основная функция глицина заключается в том, что он является прекурсором для белков. Кроме того, он представляет собой строительный блок для многочисленных природных продуктов.

У высших эукариот D-аминолевулиновая кислота, ключевой предшественник порфиринов, биосинтезируется из глицина и сукцинил-КоА. Глицин предоставляет центральную субъединицу C2N всем пуринам.

Глицин является ингибирующим нейромедиатором центральной нервной системы, особенно в спинном мозге, стволе и сетчатке. При активизации рецепторов глицина хлорид входит в нейрон через ионотропные рецепторы, вызывая тормозной постсинаптический потенциал. Стрихнин является сильным антагонистом ионотропных рецепторов глицина, а бикукуллин - слабым. Глицин является обязательным коагонистом на NMDA-рецепторах, наряду с глутаматом. В отличие от ингибирующей роли глицина в спинном мозге, этот механизм действует еще и на (NMDA) глютаминергические рецепторы, оказывая возбуждающее действие. Полулетальная доза глицина составляет 7930 мг / кг у крыс (перорально), и смерть обычно вызывается перевозбуждением.
Существует ряд доказательств, указывающих на то, что прием глицина в дозе 3000 мг перед сном улучшает качество сна.

В США глицин, как правило, продается в двух вариантах: Фармакопеи США («USP»), и технические сорта. Большинство изготавливающегося глицина – USP класса. Продажи USP глицина составляют приблизительно от 80 до 85 процентов рынка глицина США.
Фармацевтический глицин производится для фармацевтического применения, например для внутривенных инъекций, где чистота, необходимая заказчику, часто выше минимума, обеспечиваемого глицином класса USP. Глицин фармацевтического класса часто производится на собственной спецификации и его цена обычно превышает стоимость глицина класса USP.
Технический глицин, качество которого может пересекаться со стандартом USP, продается для промышленного использования, например, в качестве агента в комплексе металлов и для отделки. Технический глицин, как правило, продается по более дешевой цене, чем глицин USP класса.

Кроме того, глицин USP класса используется в добавках и кормах для домашних животных. Глицин продается в качестве подсластителя/усилителя вкуса пищевых продуктов для людей. Глицин содержится в некоторых пищевых добавках и белковых напитках. В состав некоторых лекарственных препаратов глицин включен для улучшения желудочного всасывания препарата.

Глицин служит в качестве буферного вещества в антацидах, анальгетиках, антиперспирантах, косметике и туалетных принадлежностях.
Глицин или его производные имеют множество применений, таких как производство губчатой резины, удобрений, металлических комплексообразователей.

Глицин является промежуточным продуктом в синтезе различных химических продуктов. Он используется в производстве гербицида глифосата. Глифосат – это неселективный системный гербицид, использующийся для уничтожения сорняков, особенно многолетних растений, а также в обработке пней (лесной гербицид). Первоначально глифосат продавался только компанией Monsanto под торговым наименованием Roundup, однако патент уже прекратил свое действие.

В научном сообществе обсуждается вопрос обнаружения глицина в межзвездной среде. В 2008 году в Институте радиоастрономии Макса Планка глицин-подобная молекула аминоацетонитрил была обнаружена в большой молекуле Heimat, гигантском облаке газа вблизи центра галактики в созвездии Стрельца. В 2009 году образцы глицина, отобранные в 2004 году кометой Wild 2 с помощью космического аппарата NASA Stardust, были названы первым известным человеку глицином внеземного происхождения. Результаты этой миссии укрепили теорию панспермии, которая утверждает, что «семена жизни» широко распространены по всей вселенной.

Глицин обладает глицин- и GABA-ергическим, альфа-адреноблокирующим, антиоксидантным, антитоксическим действием; регулирует деятельность глутаматных (NMDA) рецепторов, за счет чего препарат способен:
— уменьшать психоэмоциональное напряжение, агрессивность, конфликтность, повышать социальную адаптацию;
— улучшать настроение;
— облегчать засыпание и нормализовать сон;
— повышать умственную работоспособность;
— уменьшать вегето-сосудистые расстройства (в т.ч. в климактерическом периоде);
— уменьшать выраженность мозговых расстройств при ишемическом инсульте и черепно-мозговой травме;
— уменьшать токсическое действие алкоголя и других лекарственных средств, угнетающих функцию ЦНС.

:Tags

• D-серин

Читать еще: Гесперидин , Диуретики , Кошачий коготь (Ункария опушенная) , Псоралидин , Туберкулез ,