γ-Аминома́сляная кислота́ (гамма-аминомасляная кислота, сокр. ГАМК) — органическое соединение, непротеиногенная аминокислота, важнейший тормознойнейромедиаторцентральной нервной системы (ЦНС) человека. Аминомасляная кислота является биогенным веществом. Содержится в ЦНС и принимает участие в нейромедиаторных и метаболических процессах в мозге.
Получение
Гамма-аминомасляная кислота в организме позвоночных образуется в центральной нервной системе из L-глутаминовой кислоты с помощью фермента глутаматдекарбоксилазы[2].
Биологическая активность
В нервной системе
γ-Аминомасляная кислота выполняет в организме функцию ингибирующего медиатора центральной нервной системы. При выбросе ГАМК в синаптическую щель происходит активация ионных каналов ГАМКA- и ГАМКC-рецепторов, приводящая к ингибированию нервного импульса. Лигандырецепторов ГАМК рассматриваются как потенциальные средства для лечения различных расстройств психики и центральной нервной системы, к которым относятся болезни Паркинсона и Альцгеймера, расстройства сна (бессонница, нарколепсия), эпилепсия.
Установлено, что ГАМК является основным нейромедиатором, участвующим в процессах центрального торможения.
Вместе с тем ГАМК не связана исключительно с синаптическим торможением в ЦНС. На ранних этапах развития мозга ГАМК опосредует преимущественно синаптическое возбуждение[3]. В незрелых нейронах ГАМК проявляет возбуждающие и деполяризующие свойства в синергичном взаимодействии с глутаматом. Возбуждающее поведение ГАМК обусловлено высокой внутриклеточной концентрацией ионов хлора, накапливаемого при помощи транспортного белка NKCC; таким образом, открытие ГАМК-рецепторов приводит к потере этих анионов и возникновению ВПСП на мембране нейрона. Во взрослом мозге возбуждающая функция ГАМК сохраняется лишь частично, уступая место синаптическому торможению[4].
Под влиянием ГАМК активируются также энергетические процессы мозга, повышается дыхательная активность тканей, улучшается утилизация мозгом глюкозы, улучшается кровоснабжение. В экстремальных условиях при большом недостатке энергии ГАМК окисляется в мозге бескислородным путём, при этом выделяется много энергии и нормализуется содержание гистамина и серотонина в мозге.
Действие ГАМК в ЦНС осуществляется путём её взаимодействия со специфическими ГАМКергическими рецепторами, которые в последнее время подразделяют на ГАМКA- и ГАМКB-рецепторы и др. В механизме действия целого ряда центральных нейротропных веществ (снотворных, противосудорожных, судорожных и др.) существенную роль играет их агонистическое или антагонистическое взаимодействие с ГАМК-рецепторами. Связываясь с α- и γ-субъединицами ГАМК-А рецептора, бензодиазепины, барбитураты и некоторые другие депрессанты ЦНС (золпидем, метаквалон) потенцируют, а флумазенил и бемегрид — ослабляют эффекты ГАМК.
Наличие ГАМК в ЦНС было обнаружено в середине 1950-х годов, в 1963 году осуществлён её синтез (Krnjević K., Phillis J. W.[5][6]). В конце 1960-х годов под названием «Гаммалон» ГАМК была предложена для применения в качестве лекарственного средства за рубежом, затем — под названием «Аминалон» — в России.
За пределами нервной системы
В 2007 году была впервые описана ГАМКергическая система в эпителии дыхательных путей. Система активируется под воздействием аллергенов и может играть роль в механизмах астмы[7].
Другая ГАМКергическая система описана в яичках, она может влиять на работу клеток Лейдига[8].
Исследователи больницы St. Michael, Торонто, Канада, установили в июле 2011 года, что ГАМК играет роль в предотвращении и, возможно, обратном развитии сахарного диабета у мышей[9].
ГАМК обнаружена в бета-клетках поджелудочной железы в концентрациях, сопоставимых с таковыми в ЦНС. Секреция ГАМК в бета-клетках происходит совместно с секрецией инсулина. ГАМК опосредованно ингибирует секрецию глюкагона, связанную с повышением концентрации глюкозы в крови[10].
Агонисты ГАМК рецепторов способны повышать концентрацию иммунореактивного гормона роста (irGH) и иммунофункционального гормона роста (ifGH) в состоянии покоя и после физической нагрузки[11].
Пищевая добавка
ГАМК в виде пищевых добавок применяется при умственной отсталости, после инсульта и травм мозга, для лечения энцефалопатии и ДЦП[12].
Традиционно считалось, что экзогенная ГАМК не проникает через гематоэнцефалический барьер, однако более современные исследования ставят это утверждение под сомнение[13]. Во-первых, есть свидетельства того, что ГАМК транспортируется в мозг с помощью специфических мембранных транспортеров GAT2 и BGT-1[14]. А во-вторых, экзогенная ГАМК в форме пищевых добавок может оказывать ГАМКергические эффекты и на энтеральную нервную систему, которая, в свою очередь, стимулирует выработку эндогенной ГАМК[15][16].
Это согласуется с хорошо изученным влиянием микробиоты кишечника на настроение, стресс и возбуждение[17][18] и данными о широком распространении рецепторов ГАМК по всей ЭНС кишечника[19].
Принимать ГАМК кормящим и беременным женщинам не рекомендуется[20].
Потребление естественного и биосинтетического ГАМК может оказывать благотворное влияние на стресс и сон. Однако необходимы дальнейшие исследования для установления времени введения дозы, продолжительности и взаимосвязи реакции как для природных, так и для биосинтетических форм ГАМК[21].
Химические свойства
В отличие от протеиногенных аминокислот, которые имеют альфа-структуру (т.е. аминогруппа —NH2 и карбоксильная группа —COOH связаны с одним и тем же атомом углерода), ГАМК является гамма-аминокислотой, в ней карбоксильная группа связана с третьим атомом углерода от аминогруппы.
ГАМК существует в растворе в цвиттер-ионной форме, также присутствуют ещё 3 формы ГАМК.
При температуре человека ГАМК имеет изоэлектрическую точку (значение pH среды, при котором молекула не несёт электрического заряда), равную 7,2.
См. также
- Агонисты ГАМК-рецепторов[англ.]
- Антагонисты ГАМК-рецепторов[англ.]
- ГАМК-трансаминаза
- Ингибиторы ГАМК-трансаминазы[англ.]
- Ингибиторы обратного захвата ГАМК[англ.]
- ГАМК-шунт
- ГАМК-оперон
- Гамма-аминомасляная кислота (лекарственное средство)
- Аналоги ГАМК[англ.]
- Транспортеры гамма-аминомасляной кислоты
- Астроцит
- Аминомасляная кислота
- β-Аланин[англ.]
- Габа (чай)
- Дефицит янтарной полуальдегиддегидрогеназы[англ.]
- Мусцимол
Примечания
- ↑Popp A., Urbach A., Witte O. W., Frahm C. Adult and embryonic GAD transcripts are spatiotemporally regulated during postnatal development in the rat brain (англ.) // PLoS ONE : journal. — 2009. — Vol. 4, no. 2. — P. e4371. — doi:10.1371/journal.pone.0004371. — Bibcode:2009PLoSO...4.4371P. — PMID19190758. — PMC 2629816.
- ↑Clemente C. D.Sleep and The Maturing Nervous System. — Academic Press, 2012. — С. 82. — 491 с. — ISBN 978-0-323-14835-1. — [Архивировано 7 января 2022 года.]
- ↑Yehezkel Ben-Ari.Excitatory actions of gaba during development: the nature of the nurture // Nature Reviews. Neuroscience. — 2002. — Т. 3, вып. 9. — С. 728—739. — ISSN1471-003X. — doi:10.1038/nrn920. Архивировано 24 февраля 2019 года.
- ↑Frontiers | Excitatory actions of GABA during development. www.frontiersin.org. Дата обращения: 13 декабря 2018. Архивировано 24 февраля 2019 года.
- ↑Krnjević K., Phillis J. W.Iontophoretic studies of neurones in the mammalian cerebral cortex (англ.) // The Journal of Physiology. — 1963. — Vol. 165, iss. 2. — P. 274—304. — PMID14035891.
- ↑Krnjević Krešimir. From ‘soup physiology’ to normal brain science // The Journal of Physiology. — 2005. — Vol. 569. — P. 1—2. — doi:10.1113/jphysiol.2005.096883.
- ↑Xiang Y. Y. et al.A GABAergic system in airway epithelium is essential for mucus overproduction in asthma (англ.) // Nat. Med. — 09 июля 2007. — Vol. 13, no. 7. — P. 862—867. — doi:10.1038/nm1604. — PMID17589520. Архивировано 11 июля 2015 года.
- ↑Mayerhofer A.Neuronal Signaling Molecules and Leydig Cells // The Leydig cell in health and disease (англ.) / Eds.: Payne A. H., Hardy M. P. — Humana Press, 2007. — P. 299. — (Contemporary Endocrinology). — ISBN 1-58829-754-3, 978-1-58829-754-9. — doi:10.1007/978-1-59745-453-7.
- ↑Soltani N. et al.GABA exerts protective and regenerative effects on islet beta cells and reverses diabetes (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2011. — Vol. 108. — P. 11692—11697. — doi:10.1073/pnas.1102715108.
- ↑P. Rorsman, P. O. Berggren, K. Bokvist, H. Ericson, H. Möhler.Glucose-inhibition of glucagon secretion involves activation of GABAA-receptor chloride channels (англ.) // Nature. — 1989-09-21. — Vol. 341, iss. 6239. — P. 233—236. — ISSN0028-0836. — doi:10.1038/341233a0. Архивировано 16 мая 2011 года.
- ↑Powers M. E., Yarrow J. F., McCoy S. C., Borst S. E.Growth hormone isoform responses to GABA ingestion at rest and after exercise // Medicine and Science in Sports and Exercise. — 2008. — Т. 40, вып. 1. — С. 104–110. — ISSN0195-9131. — doi:10.1249/mss.0b013e318158b518. Архивировано 11 ноября 2024 года.
- ↑Машковский М. Д. Лекарственные средства. — 16-е изд. — Новая волна, 2012. — С. 117. — ISBN 978-5-7864-0218-7.
- ↑Evert Boonstra, Roy de Kleijn, Lorenza S. Colzato, Anneke Alkemade, Birte U. Forstmann.Neurotransmitters as food supplements: the effects of GABA on brain and behavior (англ.) // Frontiers in Psychology. — 2015. — Vol. 6. — ISSN1664-1078. — doi:10.3389/fpsyg.2015.01520. Архивировано 25 февраля 2021 года.
- ↑Diegel J. G., Pintar M. M.A possible improvement in the resolution of proton spin relaxation for the study of cancer at low frequency (англ.) // J. Natl. Cancer Inst. — 1975. — Vol. 55, no. 3. — P. 725—726. — PMID1159850.
- ↑E. Barrett, R.P. Ross, P.W. O'Toole, G.F. Fitzgerald, C. Stanton.γ-Aminobutyric acid production by culturable bacteria from the human intestine (англ.) // Journal of Applied Microbiology. — 2012-08. — Vol. 113, iss. 2. — P. 411–417. — doi:10.1111/j.1365-2672.2012.05344.x.
- ↑Laura Steenbergen, Roberta Sellaro, Saskia van Hemert, Jos A. Bosch, Lorenza S. Colzato.A randomized controlled trial to test the effect of multispecies probiotics on cognitive reactivity to sad mood (англ.) // Brain, Behavior, and Immunity. — 2015-08. — Vol. 48. — P. 258–264. — doi:10.1016/j.bbi.2015.04.003. Архивировано 28 февраля 2021 года.
- ↑John F. Cryan, Timothy G. Dinan.Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour (англ.) // Nature Reviews Neuroscience. — 2012-10. — Vol. 13, iss. 10. — P. 701–712. — ISSN1471-0048 1471-003X, 1471-0048. — doi:10.1038/nrn3346. Архивировано 25 февраля 2021 года.
- ↑J. A. Bravo, P. Forsythe, M. V. Chew, E. Escaravage, H. M. Savignac.Ingestion of Lactobacillus strain regulates emotional behavior and central GABA receptor expression in a mouse via the vagus nerve (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2011-09-20. — Vol. 108, iss. 38. — P. 16050–16055. — ISSN1091-6490 0027-8424, 1091-6490. — doi:10.1073/pnas.1102999108.
- ↑Michelangelo Auteri, Maria Grazia Zizzo, Rosa Serio.GABA and GABA receptors in the gastrointestinal tract: from motility to inflammation (англ.) // Pharmacological Research. — 2015-03-01. — Vol. 93. — P. 11–21. — ISSN1043-6618. — doi:10.1016/j.phrs.2014.12.001.
- ↑Oketch-Rabah H. A., Madden E. F., Roe A. L., Betz J. M. United States Pharmacopeia (USP) Safety Review of Gamma-Aminobutyric Acid (GABA) (англ.) // Nutrients. — 2021. — Vol. 13, iss. 8. — doi:10.3390/nu13082742. — PMID34444905. — PMC 8399837.
- ↑Hepsomali P., Groeger J.A., Nishihira J., Scholey A. Effects of Oral Gamma-Aminobutyric Acid (GABA) Administration on Stress and Sleep in Humans: A Systematic Review (англ.) // Front. Neurosci.. — 2020. — Vol. 14. — P. 923. — doi:10.3389/fnins.2020.00923. — PMID33041752. — PMC 7527439.
Литература
- Ben-Ari Y., Gaiarsa J. L., Tyzio R., Khazipov R.GABA: a pioneer transmitter that excites immature neurons and generates primitive oscillations (англ.) // Physiol. Rev. — 2007. — Vol. 87. — P. 1215—1284. — PMID17928584.
Ссылки
На Викискладе есть медиафайлы по теме Гамма-аминомасляная кислота
