Metionīns spēlē lomu metabolismā kā metilgrupu (CH3) piegādātājs, kas nepieciešami būtiskām biosintēzēm. Lai veiktu šo funkciju, neaizvietojamā aminoskābe vispirms jāaktivizē ar ATP (adenozīns trifosfāts). Reakcijas soļi metionīns aktivāciju katalizē metionīna adenoziltransferāze. Trifosfāta šķelšanās rezultātā tiek atbrīvota enerģija, kas nepieciešama transferāzei, lai to pārnestu adenozīns atliekas līdz metionīns. Tiek veidots S-adenozilmetionīns jeb saīsināti SAM. S-adenozilmetionīns ir metionīna metaboliski aktīvā forma. Sakarā ar ļoti reaktīvo metilgrupu sulfonija grupā, S-adenozilmetionīns spēj sākt transmetilēšanas procesus, ko katalizē metiltransferāzes ferments. Līdz ar to SAM ir gan metiltransferāzes substrāts, gan metilgrupas donors. Pirmajā posmā SAM metilgrupu transportē uz metiltransferāzi, kas otrajā posmā pārnes CH3 atlikumu uz konkrētiem substrātiem, kas šādā veidā piedzīvo strukturālas izmaiņas. Starpposma metabolismā transmetilācijas ir svarīgas reakcijas šādu endogēno vielu biosintēzē.
- Adrenalīns, virsnieru smadzenēs izveidojies un stresa situācijās asinīs izdalīts hormons, kas veidojas no norepinefrīna, pārnesot metilgrupu; kā kateholamīns adrenalīnam ir stimulējoša iedarbība uz sirds un asinsvadu sistēmas simpātiskajiem alfa un beta receptoriem - tas paaugstina asinsspiedienu un palielina sirdsdarbības ātrumu; centrālajā nervu sistēmā adrenalīns darbojas kā neirotransmiteris - kurjers vai raidītāja viela - un tādējādi ir atbildīgs par informācijas pārraidi no viena neirona (nervu šūnām) uz nākamo, izmantojot neironu kontaktpunktus, sinapses
- Holīns - tiek sintezēts no etanolamīna, pārvietojot CH3 grupu; kā primārais vienvērtīgais alkohols, holīns ir abu elementu strukturālais elements neiromeditors acetilholīns - etiķskābe esteris holīna - un lecitīns un attiecīgi fosfatidilholīns - fosforskābe holīna esteris - kas ir būtiska visu biomembrānu sastāvdaļa; starpposma metabolismā holīns darbojas arī kā metilgrupas donors; metionīna deficīta gadījumā svarīga sintēzei nav pieejams pietiekams daudzums holīna neiromeditors acetilholīns - ilgstošs metionīna deficīts galu galā var izraisīt trauksmi un depresija.
- Kreatīnaorganiskā skābe, kas veidojas transmetilēšanas rezultātā no guanidinoacetāta; kreatīna formā fosfāts, kreatīns ir nepieciešama muskuļu kontrakcijai un veicina muskuļu enerģijas piegādi.
- Nukleīnskābes - RNS formā (ribonukleīnskābe) un DNS (dezoksiribonukleīnskābe), kas kalpo kā ģenētiskās informācijas nesējs.
- Poliamīni - putrescīns un dekarboksilēts SAM rada spermīnu un kā starpproduktu spermidīnu; abiem poliamīniem ir izšķiroša loma šūnu dalīšanās procesā un tie palīdz augošajām šūnām sintezēt nukleīnskābes un proteīni - līdz ar to poliamīniem ir stabilizējoša iedarbība uz DNS. Poliamīna spermidīns var palielināt zarnu darbību veselība un tādējādi veicina imunitātes uzlabošanos. Pētījumi ar šūnām, kā arī ar dzīvnieku modeļiem liecina, ka uztura spermidīns veicina T palīgu šūnu diferenciāciju pret regulējošām T šūnām (Tregs).
- Glutations - L-glutamil-L-cisteinilglicīns, īsāk sakot, GSH - tripeptīds, kas veidots no aminoskābes glutamīnskābe, cisteīns un glicīns; GSH kā glutationa peroksidāzes substrāts ir antioksidants darbību un aizsargā šūnas, DNS un citas makromolekulas no oksidatīviem bojājumiem, piemēram, no radiācijas bojājumiem.
- L-karnitīns - metionīns kopā ar lizīna noved pie L-karnitīna veidošanās, kam ir galvenā loma tauku, ogļhidrātu un olbaltumvielu metabolisma regulēšanā.
- Melatonīns - hormons, kas kontrolē cilvēka ķermeņa dienas un nakts ritmu; tas veidojas no N-acetilserotonīna metilēšanas.
- Metilēts farmakons - detoksikācija of narkotikas.
- Metilēts nukleīns bāzes DNS un RNS - DNS aizsardzība pret noārdīšanos.
DNS metilēšanas
S-adenozilmetionīns ir būtisks DNS metilēšanai. Šajā procesā SAM piegādātās CH3 grupas tiek pārnestas uz konkrētām vietām divšķautņainā DNS ar DNS metiltransferāžu palīdzību nukleīnās bāzes piemēram, adenīns, guanīns, citozīns un timīns. Tāpēc šī ir DNS modifikācija vai ķīmiskas izmaiņas DNS pamatstruktūrā. Tā kā DNS metilēšana nav vadīt uz izmaiņām DNS secībā - DNS veidojošo bloku secībā - tā ir pakļauta epigenetics vai epigenētiskā mantošana. Epignētikā ir pazīmju nodošana pēcnācējiem, pamatojoties uz pārmantojamām izmaiņām gēns regulēšana un ekspresija, nevis novirzes DNS secībā. Epigenētiskās izmaiņas var izraisīt ķīmiskas vai fizikālas izmaiņas vides faktori. DNS reģionus, kuriem ir īpaši liela nozīme metilēšanā, sauc par CpG salām. Šajos DNS segmentos dinukleotīds citozīns-guanīns ir desmit līdz divdesmit reizes lielāks nekā pārējā genoma biežums. Cilvēka ģenētiskajos pētījumos CpG salas bieži izmanto, lai piešķirtu gēnus ģenētiskās slimības. DNS metilēšanai ir vairākas bioloģiskas funkcijas. Prokariotos DNS metilēšana nodrošina aizsardzību pret svešu DNS. DNS metiltransferāzes, kas ir atbildīgas par metilēšanu vadīt līdz metilēšanas modeļa veidošanai, pārvietojot CH3 grupas uz noteiktu nukleīnskābi bāzes šūnas pašas DNS. Pamatojoties uz šo metilēšanas modeli, ierobežojums fermenti spēj atšķirt pašas šūnas DNS no DNS, kas šūnā iekļuvis no ārpuses. Svešai DNS parasti ir atšķirīgs metilēšanas modelis nekā pašas šūnas DNS. Ja tiek atpazīta sveša DNS, tā tiek ierobežota un sagriezta fermenti un citas nukleāzes, lai svešo DNS nevarētu integrēt pašas šūnas DNS. Turklāt DNS metilēšana ir izdevīga prokariotiem kļūdu labošanai DNS replikācijas laikā - identiska DNS dublēšanās. Lai kļūdu labošanas laikā atšķirtu sākotnējo DNS virkni no nesen sintezētās virknes, DNS remonta sistēmas izmanto sākotnējās virknes metilēšanas modeli. Eikariotos DNS metilēšanai ir funkcija iezīmēt aktīvos un neaktīvos DNS reģionus. Tādā veidā, no vienas puses, noteiktus DNS segmentus var selektīvi izmantot dažādiem procesiem. No otras puses, metilēšana apklusina vai inaktivē gēnus. RNS polimerāzēm un citām fermenti, DNS vai RNS metilētās nukleīnās bāzes ir zīme, ka tās nevajadzētu lasīt attiecībā uz olbaltumvielu biosintēzi. DNS metilēšana galu galā kalpo, lai novērstu bojātu, patogēnu veidošanos proteīni vai pārtraukt to sintēzi. Daži gēni ir selektīvi metilēti, kas tiek dēvēti par gēns regulēšana vai diferenciālā gēnu ekspresija. Teritorijas augšpus a gēns var būt īpašs metilēšanas līmenis, kas atšķiras no apkārtējās teritorijas un dažādās situācijās var atšķirties. Tas ļauj selektīvi lasīt gēnu aiz tā. Selektīvi metilētu vietu piemērs, kas atrodas augšpus gēna, ir CpG salas. Tā kā uz tiem attiecas augsts mutāciju spiediens, metilēšana kā audzēja nomācošo gēnu apklusināšanas mehānisms ir ārkārtīgi svarīgs, lai novērstu audzēju slimības. Ja metilēšana tiek nomākta, CpG salu citozīnus to nestabilitātes dēļ var oksidatīvi deaminēt attiecīgi līdz timīnam un uracilam. Tas noved pie bāzes apmaiņas un tādējādi uz pastāvīgu mutāciju, kas ievērojami palielina audzēja risku. Īpašs gēnu regulēšanas gadījums ir genomu nospiedums. Tā kā vīriešu un sieviešu dzimumšūnām ir atšķirīgi DNS metilēšanas modeļi, tēva alēles var atšķirt no mātes alēlēm. Gēnu gadījumā, uz kuriem attiecas uzdruka, tiek izmantota tikai mātes vai tēva alēle, kas ļauj fenotipisko īpašību izpausmi pēc dzimuma. Pārmērīga vai nepietiekama augšupējo DNS reģionu metilēšana var vadīt slimību attīstībai sakarā ar samazinātu vai palielinātu gēnu aktivitāti un meitas šūnu pārmantojamību. Piemēram, audzēja šūnās bieži ir metilēšanas modeļi, kas ievērojami atšķiras no veseliem audiem. Papildus atsevišķām DNS nukleīnajām bāzēm proteīni un fermentus var modificēt arī metiltransferāzes. Tādējādi metilgrupas pāreja uz fermentiem izraisa to īpašību izmaiņas, līdz ar to fermenta aktivitāti var vai nu inhibēt, vai veicināt.
Metionīna sadalīšanās un resintēze - metionīna cikls
Īpaša nozīme gan cilvēka metabolismā, gan klīniskajā praksē ir metionīna noārdīšanās. Ēteriski uzņemtā neaizvietojamā aminoskābe metionīns tiek sadalīts līdz S-adenozilmetionīnam, piedaloties ATP. Metilgrupas šķelšanās rezultātā, kuru metiltransferāze uzņem un pārnes uz citiem substrātiem, no SAM izveidojas starpprodukts S-adenozilhomocisteīns (SAH), kuru SAH hidrolāze hidrolizē līdz homocisteīns un adenozīns. Tā kā SAH kavē metilēšanas procesus, tā degradācija līdz homocisteīns ir steidzami nepieciešams, lai uzturētu metilēšanas reakcijas. The sērssatur proteīnu nesaturoša aminoskābe homocisteīns, kas ir metionīna cikla rezultāts, var katabolizēt vairākos veidos. No vienas puses, homocisteīns tiek sadalīts transsulfāta procesā, veidojoties sērssatur aminoskābi cisteīns. No otras puses, homocisteīnu var metabolizēt, veicot remetilēšanas reakciju. Homocisteīna remetilēšana noved pie metionīna resintēzes. Transsulfāta procesā metionīns pirmajā posmā reaģē ar serīnu, izmantojot B6 vitamīnam atkarīgo cistationīna ß-sintāzi, veidojot cistationīnu, sadalot homocistīnu. Otrajā posmā cistationīns tiek sadalīts līdz homoserīnam un sērssatur aminoskābi cisteīns. Šo reakciju katalizē cistationāze, kas arī ir atkarīga no B6 vitamīna. Tādējādi, sadalot sēru saturošu metionīnu, veidojas otra sēru saturoša aminoskābe cisteīns, bet serīns tiek patērēts. Cisteīnu katabolisko aminoskābju metabolismā var sadalīties līdz sulfātam un ūdensvai novest pie sintēzes cistīna reaģējot ar citu cisteīna molekulu. Turklāt cisteīna molekula kalpo kā sākuma elements bloku veidošanai taurīns, ß-aminoetānsulfoskābe, kas satur sulfonskābes grupu, nevis karboksilgrupu, kas raksturīga aminoskābes. Taurīns organismā neizmanto olbaltumvielu biosintēzei, bet lielā mērā ir atbildīgs par šķidruma stabilizāciju līdzsvarot šūnās. Ja metionīna uzņemšana ir pārāk maza, cisteīna sintēze no metionīna vai homocisteīna ir tikai nenozīmīga, kas nozīmē, ka daļēji neaizvietojamā aminoskābe cisteīns var kļūt par neaizvietojamu aminoskābi, un tā vairāk jāpiegādā caur uzturs. Cistationīna šķelšanas rezultātā iegūtais homoserīns deaminācijas ceļā tiek pārveidots par alfa-ketobutirātu, kas tiek sadalīts propionil-CoA un dekarboksilēšanas un turpmākas sekrēcijas rezultātā. vitamīns B12- atkarīga karboksilgrupas pārkārtošanās uz sukcinil-CoA. Pēdējais ir citrāta cikla metabolīts, kurā, cita starpā, enerģiju iegūst GTP (guanozīna trifosfāta) un reducēšanas ekvivalentu NADH un FADH2 veidā, kas noved pie enerģijas ražošanas ATP (adenozīna) formā trifosfāts) nākamajā elpošanas ķēdē. Transsulfāta process var notikt tikai noteiktos audos. Tie ietver aknas, niere, aizkuņģa dziedzeris (aizkuņģa dziedzeris) un smadzenes. Remetilēšanas procesā tiek mainīta homocisteīna sintēze no metionīna. Tādējādi homocisteīns vispirms reaģē ar adenozīnu, veidojot S-adenozilhomocisteīnu (SAH), sadalot ūdens. Pēc tam vitamīns B12-atkarīga metionīna sintāze, metilgrupu pārnese notiek, veidojoties S-adenozilmetionīnam (SAM). Metilgrupu piegādā 5-metiltetrahidrofolāts (5-MTHF), kas CH3 grupu pārnes metionīna sintāzes koenzīmā, vitamīns B12 (kobalamīns). Ielādēta ar metilkobalamīnu, metionīna sintāze CH3 grupu transportē uz SAH, sintezējot SAM. Visbeidzot, metionīnu var atbrīvot no S-adenozilmetionīna. 5-MTHF ir metilēta aktīvā forma folijskābe (B9 vitamīns), un tai ir starpmetabolisma metilgrupu akceptora un raidītāja funkcija. CH3 grupas izdalīšanās metionīna sintāzes kobalamīnā rada aktīvo tetrahidrofolskābi, kas tagad ir pieejama jaunām metilgrupu pārnesēm. B12 vitamīns darbojas līdzīgi. Metilkobalamīna veidā tas piedalās fermentatīvajās reakcijās un ir atbildīgs par metilgrupu uzņemšanu un izdalīšanos. Visbeidzot, metionīna cikls ir tieši saistīts ar folijskābe un B12 vitamīna metabolismu aknas un niere, homocisteīnu var arī pārmetilēt par metionīnu, izmantojot betaina homocisteīna metiltransferāzi (BHMT). Metionīna sintēzei nepieciešamo metilgrupu piegādā betains, kvaternārs amonija savienojums ar trim metilgrupām, un to pārnes uz metiltransferāzi. Tādējādi betaīns ir gan substrāts, gan metilgrupas donors BHMT. Metiltransferāze tagad transportē CH3 atlikumu uz homocisteīnu, veidojot metionīnu un dimetilglicīnu. Homocisteīna vai metionīna sintēzes remetilēšanas ceļš, izmantojot BHMT, nav atkarīgs no folijskābe un B12 vitamīns. Līdz ar to ūdensšķīstošs B vitamīni folijskābe, B12 un B6 ir iesaistīti metionīna un homocisteīna kopējā metabolismā. Ja deficīts ir pat tikai viens no šiem vitamīni, homocisteīna degradācija tiek kavēta. Rezultāts ir ievērojami paaugstināts homocisteīna līmenis plazmā. Tādēļ to var izmantot kā marķieri folijskābes, B6 un B12 vitamīna piegādei. Palielināts homocisteīna līmenis asinīs asinis var normalizēt, palielinot pārvalde no visiem trim B vitamīni kombinācijā. Tāpēc ka pārvalde tikai folijskābes daudzums var ievērojami pazemināt homocisteīna līmeni plazmā, šķiet, ka pietiekams daudzums folijskābes ir īpaši svarīgs.
Riska faktora homocisteīns
Vitamīnu B6, B9 un B12 trūkuma dēļ homocisteīnu nav iespējams metetilēt metionīnam un līdz ar to uzkrāties gan ārpusšūnu, gan starpšūnu telpās. Homocisteīna koncentrācija 5-15 µmol / l tiek uzskatīta par normālu. Vērtības, kas pārsniedz 15 µmol / l, norāda hiperhomocisteinēmija - paaugstināts homocisteīna līmenis. Vairāki pētījumi liecina, ka homocisteīna līmenis plazmā virs 15 µmol / l ir neatkarīgs riska faktors abiem demenci un sirds un asinsvadu slimības, īpaši ateroskleroze (artēriju sacietēšana). Koronāro sirds slimību risks sirds slimība (CHD), šķiet, nepārtraukti pieaug, palielinoties homocisteīnam koncentrācija iekš asinis. Saskaņā ar pēdējiem aprēķiniem 9.7% nāves gadījumu no sirds slimības ASV ir saistītas ar pārmērīgu homocisteīna līmeni. Palielināta homocisteīna koncentrācija asinis bieži var novērot ar pieaugošo vecumu nepietiekamas vitamīnu, tostarp B6, B9 un B12 vitamīnu, dēļ. Vīriešiem no 50 gadu vecuma un sievietēm no 75 gadu vecuma homocisteīna līmenis plazmā ir virs 15 μmol / l. Attiecīgi gados vecākiem cilvēkiem ir īpaši augsts sirds un cerebrovaskulāru slimību risks. Lai mazinātu šo risku, cilvēkiem ar augstu vecumu vajadzētu dot priekšroku daudziem augļiem, dārzeņiem un graudaugu produktiem, bet arī dzīvnieku izcelsmes pārtikas produktiem, piemēram, olas, zivis un piens un piena produkti, jo tie jo īpaši nodrošina pietiekamu daudzumu B vitamīnu B6, B9 un B12. Homocisteīns var izraisīt aterosklerozes izmaiņas asinsvadu sistēmā, veidojoties brīvajiem radikāļiem. Tomēr pats homocisteīns arī spēj tieši iejaukties aterosklerozes procesā. Pārejas metāla jonu ietekmē varš vai vara saturošās oksidāzes caeruloplazmīns, homocisteīns tiek oksidēts līdz homocistīnam, veidojot ūdeņradis peroksīds (H2O2). H2O2 ir reaktīvs skābeklis sugas (ROS), kas reaģē dzelzs (Fe2 +), izmantojot Fentona reakciju, veidojot hidroksilgrupu. Hidroksilradikāļi ir ļoti reaģējoši molekulas kas cita starpā var sabojāt endotēlijs asinis kuģi, olbaltumvielas, taukskābes, un nukleīnskābes (DNS un RNS). Homocisteīns var arī iegūt radikālu raksturu, pateicoties tā terminālajai tiola grupai (SH grupa). Šim nolūkam smagais metāls dzelzs Fe2 + formā izņem elektronu no SH homocisteīna grupas. Tādējādi homocisteīns iegūst prooksidantu efektu un cenšas izvilkt elektronus no atoma vai molekulas, kā rezultātā veidojas brīvie radikāļi. Tie arī atņem elektronus no citām vielām, un šādā veidā ķēdes reakcija noved pie pastāvīga radikāļu skaita pieauguma organismā (oksidatīvā uzsvars) .Oksidējošs līdzeklis uzsvars bieži ir gēnu ekspresijas izmaiņu cēlonis, ko raksturo, piemēram, attiecīgi palielināta citokīnu un augšanas faktoru sekrēcija. Citokīni, piemēram, interferoni, interleikīni un audzējs nekroze faktori, tiek izdalīti no eritrocīti (sarkanās asins šūnas) un leikocīti (baltās asins šūnas), kā arī fibroblastus un veicina gludo muskuļu šūnu migrāciju asins sienās kuģi no tunikas barotnes - muskuļu slāņa, kas atrodas asinsvadu vidū - līdz tunica intima - saistaudi slānis ar endotēlija šūnām, kas izklāj iekšējo asinsvads slānis uz asiņu pusi. Pēc tam tunica intima notiek gludu miocītu (muskuļu šūnu) izplatīšanās. Miocītu proliferāciju inducē ne tikai brīvie radikāļi, bet arī pats homocisteīns, inducējot ciklīna D1 un ciklīna A mRNS. Homocisteīns spēj izraisīt arī biosintēzi Kolagēns, kas ir ārpusšūnu matricas (ārpusšūnu matrica, starpšūnu viela, ECM, ECM) sastāvdaļa kultivētās gludās muskulatūras šūnās mRNS līmenī. Tā rezultātā palielinās ārpusšūnu matricas ražošana. Oksidējošs uzsvars bojā šūnu sienas un šūnu komponentus un šādā veidā var izraisīt apoptozi, ieprogrammētu šūnu nāvi. Tas jo īpaši ietekmē asinsvadu sieniņu endotēlija šūnas. Asinsvadu endotēlija šūnu atjaunošanos kavē homocisteīns, iespējams, samazinot p21ras karboksimetilēšanu, tāpēc šūnu bojājumu progresēšanu nevar apturēt. p21ras ir olbaltumviela, kas atbild par šūnu cikla kontroli. Bojāts asinsvads endotēlijs izraisa neitrofilo leikocītu (adhēzijas) palielināšanos (baltās asins šūnas), piemēram, monocīti, kas ir asins recēšanas sistēmas sastāvdaļa un īpaši “pielīp” pie bojātajām endotēlija šūnām, lai tās aizvērtos brūces. Palielināta neitrofilu saķere aktivizē to ražošanu ūdeņradis peroksīds, kas vēl vairāk bojā endotēlija šūnas. Turklāt asinsvadu sieniņu bojājumu rezultātā notiek monocīti un oksidēts ZBL no asinsrites nonāk tunica intima, kur monocīti diferencējas makrofāgos un bez ierobežojuma uzņem oksidēto ZBL. Patofizioloģiski nozīmīga homocisteīna-50 līdz 400 µmol / l koncentrācija uzlabo neitrofilu saķeri ar endotēlijs un to turpmākā migrācija pa endotēliju (diapedēze). Tunica intima makrofāgi attīstās par lipīdiem bagātām putu šūnām, kas ātri pārsprāgst un mirst lipīdu pārslodzes rezultātā. Daudzās procesā izdalītās lipīdu frakcijas, kā arī šūnu atliekas no makrofāgiem tagad tiek noglabātas intimā. Gan proliferējošās muskuļu šūnas, gan putu šūnas un nogulsnes lipīdi, limfocīti, proteoglikāni, Kolagēns un elastīns noved pie intimas vai iekšējās daļas sabiezēšanas asinsvads slānis. Turpmākajā gaitā veidojas tipiskas aterosklerozes asinsvadu izmaiņas - taukainu svītru veidošanās, nekroze (šūnu nāve), skleroze ( saistaudi) un pārkaļķošanās ( kalcijs). Šīs asinsvadu sistēmas parādības ir pazīstamas arī kā šķiedru plāksnes. Aterosklerozes progresēšanas laikā plāksnes var plīst, izraisot intimas plīsumus. Palielināts trombocīti (asins recekļi) uzkrājas uz bojātā asinsvadu endotēlija, lai aizvērtu brūci, izraisot trombu (asins recekļu) veidošanos. Trombi var pilnībā aizsprostot asinsvads, ievērojami pasliktinot asins plūsmu. Kad tunica intima sabiezējas aterosklerozes plankumu augšanas dēļ, asiņu lūmenis kuģi kļūst arvien šaurāka. Trombu attīstība vēl vairāk veicina stenozi (sašaurināšanos). Stenozes noved pie asinsrites traucējumi un tiem ir galvenā loma sirds un asinsvadu slimību patoģenēzē. Audi un orgāni, ko piegādā slims artērija cieš no skābeklis deficīts asinsrites traucējumu dēļ. Kad miega artērija (liels kakla artērijas) tiek ietekmēta, smadzenes tiek nepietiekami piegādāts ar skābeklis, palielinot apopleksijas risku (trieka). Ja koronārās artērijas ir skārusi stenoze, sirds nevar nodrošināt ar pietiekamu skābekļa un miokarda infarktu (sirdslēkme) var izraisīt. Daudzos gadījumos kāju artērijās veidojas šķiedru plāksnes, kas nereti ir saistītas ar artēriju okluzīvo slimību (pAVD), kas pazīstama arī kā skatloga slimība, izraisot sāpes teļš, augšstilbs, vai sēžamvietas muskuļi pēc ilgstošas staigāšanas. Daudzos pētījumos ir atklāts, ka pacienti ar sirds un asinsvadu slimībām un cerebrālo trieku, īpaši ar aterosklerozi, trieka, Alcheimera slimība, Parkinsona slimība, un senils demenci, ir paaugstināts homocisteīna līmenis plazmā. Šis atklājums apstiprina, ka homocisteīns ir galvenais aterosklerozes un tās seku riska faktors. Papildus paaugstinātam homocisteīna līmenim plazmā, aptaukošanās, fiziska neaktivitāte, hipertonija (augsts asinsspiediens), hiperholesterinēmija, palielinājās alkohols un kafija patēriņš un smēķēšana ir arī neatkarīgi riska faktori sirds un smadzeņu asinsvadu slimībām. Citas metionīna funkcijas.
- Lipotrofija - metionīnam piemīt lipotrofiskas īpašības, kas nozīmē, ka tam piemīt taukus šķīstoša iedarbība un tādējādi palīdz novērst pārmērīgu tauku uzkrāšanos aknās; pētījumos metionīna deficīts žurkām izraisīja taukainas aknas, taču to varēja novērst ar metionīna piedevām - metionīns atbalsta aknu un nieru audu atjaunošanos; metionīns tiek izmantots arī hipertrigliceridēmijas gadījumā, jo tas veicina triglicerīdu sadalīšanos
- Svarīgu uzturvielu un vitāli svarīgu vielu izmantošana - jo metionīns ir vajadzīgs dažu metabolismam aminoskābes, piemēram, glicīns un serīns, nepieciešamība pēc metionīna palielinās ar augstu olbaltumvielu saturu uzturs; pietiekami augsta metionīna koncentrācija plazmā ir arī svarīga, lai nodrošinātu mikroelementa optimālu izmantošanu selēns organismā.
- Antioksidants - kā radikāls uztvērējs metionīns padara brīvos radikāļus nekaitīgus
- Detoksikācija - saistībā ar mikroelementu cinka metionīns palielina smago metālu izdalīšanos un tādējādi var novērst, piemēram, saindēšanos ar svinu
- Ķermeņa atjaunošana pēc treniņa fāzēm - anaboliskajās fāzēs, piemēram, pēc treniņa, metionīna nepieciešamība ir īpaši augsta, jo ir nepieciešama stresa ķermeņa atjaunošana vai atjaunošana.
- Nolaižot histamīna plazmas līmenis - metilējot histamīnu, metionīns darbojas kā dabisks antihistamīns - tādējādi tas saglabā histamīna līmeni asinīs zemu un tāpēc ir noderīgs atopijas - paaugstinātas jutības reakciju - vai alerģiju gadījumā; Histamīns izdalās IgE izraisītu “tiešā tipa” - I tipa - alerģisko reakciju rezultātā vai ar tuklo šūnu vai bazofilo granulocītu komplementa faktoriem un tādējādi tiek iesaistīts eksogēno vielu aizsardzībā; turklāt histamīns centrālajā nervu sistēmas regulē miega-pamošanās ritmu un apetītes kontroli.
- Urīnceļu infekcijas - metionīnu var lietot urīnceļu infekcijās, lai novērstu atkārtotas infekcijas; neaizvietojamā aminoskābe novirza urīna pH skābā diapazonā, kas novērš patogēno baktēriju un baktēriju nosēšanos un fosfātu akmeņu veidošanos nierēs
- Uzlabot atmiņa sniegums AIDS pacienti - metionīns spēj kavēt ar HIV saistītas encefalopātijas progresēšanu; adekvāta metionīna uzņemšana uzturā - līdz 6 g dienā - pasargā pacientus no AIDS izraisītiem bojājumiem nervu sistēmas, piemēram, progresīva demenci, un tādējādi var uzlabot atmiņa sniegumu.
Bioloģiskā valence
Olbaltumvielu bioloģiskā vērtība (BW) ir mērījums tam, cik efektīvi uztura olbaltumvielas var pārvērst endogēnos proteīnos vai izmantot endogēno olbaltumvielu biosintēzē. Jautājums ir par to, vai saturs neaizstājamās aminoskābes uztura olbaltumvielas ir optimāli saskaņotas ar olbaltumvielu celtniecības bloku spektru organismā. Jo augstāka ir uztura olbaltumvielu kvalitāte, jo mazāk to jāieņem, lai uzturētu olbaltumvielu biosintēzi un atbilstu ķermeņa prasībām - ar nosacījumu, ka ķermenis tiek pienācīgi apgādāts ar enerģiju olbaltumvielu veidā. ogļhidrāti un tauki, lai uztura olbaltumvielas netiktu izmantotas enerģijas ražošanai. Īpaša interese ir neaizstājamās aminoskābes, kas ir svarīgi endogēno olbaltumvielu biosintēzei. Visiem tiem jābūt vienlaikus klāt olbaltumvielu veidošanai šūnas sintēzes vietā. Tikai vienas aminoskābes intracelulārais deficīts apturētu attiecīgā proteīna sintēzi, kas nozīmētu, kamolekulas jau uzbūvētais būtu atkal jāsamazina. Neaizvietojamā aminoskābe, kas ir pirmā, kas ierobežo endogēno olbaltumvielu biosintēzi tās nepietiekamības dēļ koncentrācija uztura olbaltumvielās sauc par pirmo ierobežojošo aminoskābi. Metionīns ir pirmā ierobežojošā aminoskābe pākšaugos, piemēram, pupiņās un lupīnās, raugā un piens olbaltumvielu kazeīns. Linsēklās, gaļā un želatīns, metionīns ir otrā aminoskābe, kas ierobežo to zemo saturu. Šajos pārtikas produktos metionīns tādējādi ir otrā ierobežojošā aminoskābe. Bioloģiskā vērtība ir visizplatītākā olbaltumvielu kvalitātes noteikšanas metode. Lai to noteiktu, abi uztura pētnieki Kofranyi un Jekat 1964. gadā izstrādāja īpašu metodi. Saskaņā ar šo metodi katram testa proteīnam pietiekams daudzums uzturēšanas slāpeklis līdzsvarot ir noteikts - N-bilances minimuma noteikšana. Atskaites vērtība ir vesela olu olbaltumviela, kuras bioloģiskā vērtība ir patvaļīgi noteikta 100 vai 1–100%. Tam ir visaugstākais BW starp visiem atsevišķajiem proteīniem. Ja olbaltumvielas organisms izmanto mazāk efektīvi nekā olu olbaltumvielas, šī proteīna BW ir mazāks par 100. Dzīvnieku pārtikas olbaltumvielām ir augstāks BW nekā augu izcelsmes olbaltumvielām, jo tajā ir augsts olbaltumvielu saturs (olu baltums). parasti bagāts ar neaizstājamās aminoskābes. Augu pārtikā ir diezgan mazs olbaltumvielu daudzums attiecībā pret svaru. Līdz ar to dzīvnieku olbaltumvielas parasti labāk apmierina cilvēku vajadzības. Piemēram, cūkgaļas BW ir 85, bet rīsiem ir tikai 66. Gudri apvienojot dažādus olbaltumvielu nesējus, pārtiku ar zemu bioloģisko vērtību var uzlabot, savstarpēji līdzsvarojot ierobežojošo amino skābes. Tas ir pazīstams kā dažādu olbaltumvielu papildinošais efekts. Vairumā gadījumu augu un dzīvnieku olbaltumvielu kombinācija rada uzlabojumus. Tādējādi rīsu zemais BW tiek ievērojami uzlabots, ēdot tos kopā ar zivīm. Zivis satur bagātīgu neaizvietojamo aminoskābju daudzumu skābes, piemēram, metionīns, un tāpēc tam ir augsta bioloģiskā vērtība. Bet pat tīri augu olbaltumvielu avotu kombinācija, piemēram, kopīga kukurūza un pupiņas, sasniedz gandrīz 100. bioloģisko vērtību. Izmantojot atsevišķu olbaltumvielu papildinošo efektu, ir iespējams sasniegt BW, kas ir augstāks nekā visu olu olbaltumvielu. Vislielāko pievienotās vērtības efektu nodrošina 36% veselas olas un 64% kartupeļu olbaltumvielu kombinācija, kas sasniedz BW 136.
Metionīna noārdīšanās
Metionīns un citi amino skābes principā var metabolizēt un noārdīties visās organisma šūnās un orgānos. Tomēr fermentu sistēmas neaizstājamo aminoskābju katabolismam galvenokārt atrodas hepatocītos (aknas šūnas). Kad metionīns ir sadalīts, amonjaks (NH3) un alfa-keto skābe izdalās. No vienas puses, alfa-keto skābes var izmantot tieši enerģijas ražošanai. No otras puses, tā kā metionīnam ir glikogēns raksturs, tie kalpo kā glikoneoģenēzes (jauna glikoze) aknās un muskuļos. Šajā nolūkā metionīns tiek sadalīts vairākos starpposmos līdz homoserīnam piruvāts un sukcinil-CoA. Abi piruvāts un sukcinil-CoA, kas ir citrāta cikla starpprodukts, var kalpot par glikoneoģenēzes substrātiem. Glikoze ir svarīgs ķermeņa enerģijas avots. The eritrocīti (sarkanās asins šūnas) un nieru smadzenes ir pilnībā atkarīgas no glikoze enerģijai. The smadzenes tikai daļēji, jo bada metabolismā līdz 80% enerģijas var iegūt no ketona ķermeņiem. Sadalot glikozi, veidojas ATP (adenozīna trifosfāts), kas ir šūnas vissvarīgākais enerģijas avots. Kad tas ir fosfāts saites hidrolītiski sašķeļ fermenti, veidojas ADP (adenozīna difosfāts) vai AMP (adenozīna monofosfāts). Šajā procesā izdalītā enerģija ļauj ķermeņa šūnām veikt osmotiskos (transporta procesus caur membrānām), ķīmisko (fermentatīvās reakcijas) vai mehānisko (muskuļu) darbu kontrakcijas). amonjaks ļauj sintezēt nebūtiskas aminoskābes, purīnus, porfirīnus, plazmas olbaltumvielas un infekcijas aizsardzības proteīnus. Tā kā NH3 brīvā formā ir neirotoksisks pat ļoti mazos daudzumos, tas ir jānosaka un jāizdalās.amonjaks inhibējot, var izraisīt nopietnus šūnu bojājumus enerģijas metabolisms un pH izmaiņas. Amonjaka fiksācija notiek caur a glutamāts dehidrogenāzes reakcija. Šajā procesā amonjaks, kas izdalās ekstrahepatiskos audos, tiek pārnests uz alfa-ketoglutarātu, kā rezultātā glutamāts. Otrās aminogrupas pārvietošana uz glutamāts rezultātā veidojas glutamīns. Process glutamīns sintēze kalpo kā provizorisks amonjaks detoksikācija. Glutamīns, kas galvenokārt veidojas smadzenēs, transportē saistīto un tādējādi nekaitīgo NH3 uz aknām. Citi amonjaka transporta veidi aknās ir asparagīnskābe (aspartāts) un alanīns. Pēdējā aminoskābe veidojas, saistot amonjaku ar piruvāts muskuļos. Aknās amonjaks izdalās no glutamīna, glutamāta, alanīns un aspartāts. NH3 galīgajam nolūkam tagad tiek ievadīts hepatocītos (aknu šūnās) detoksikācija izmantojot karbamil-fosfāts sintetāze urīnviela biosintēze. Divi amonjaks molekulas veido molekulu urīnviela, kas nav toksisks un izdalās caur nierēm ar urīnu. Caur veidošanos urīnviela, Katru dienu var izvadīt 1-2 molus amonjaka. Karbamīda sintēzes apjoms ir atkarīgs no uzturs, īpaši olbaltumvielu uzņemšana daudzuma un bioloģiskās kvalitātes ziņā. Vidējā diētā urīnvielas daudzums ikdienas urīnā ir aptuveni 30 gramu robežās.
Personas ar traucējumiem niere nespēj izvadīt urīnvielu ar nierēm. Ietekmētajām personām jāēd diēta ar zemu olbaltumvielu saturu, lai izvairītos no paaugstinātas urīnvielas ražošanas un uzkrāšanās nierēs aminoskābju sadalīšanās dēļ.
