Аргинин: свойства и применение¶

Аргинин (2-амино-5-гуанидинпентановая кислота) — условно незаменимая алифатическая аминокислота, входящая в состав белков. В организме человека аргинин участвует в цикле мочевины, являясь промежуточным продуктом превращения аммиака в мочевину, а также служит предшественником оксида азота (NO) — ключевого регулятора сосудистого тонуса. Химическая формула — C₆H₁₄N₄O₂, молекулярная масса — 174,2 г/моль.

¶История открытия

Аргинин был впервые выделен из люпина в 1886 году швейцарским химиком Эрнстом Шульце. В 1895 году Эрнест Овертон установил его присутствие в белках животных. В 1930-х годах Уильям Роуз, изучая незаменимые аминокислоты, показал, что аргинин может синтезироваться в организме крыс, однако его эндогенного синтеза недостаточно для покрытия всех потребностей, особенно в период роста. В 1987 году группа исследователей под руководством Роберта Ферчготта и Луиса Игнарро обнаружила, что эндотелиальный фактор релаксации сосудов, позднее идентифицированный как оксид азота, синтезируется именно из аргинина. За это открытие в 1998 году учёные были удостоены Нобелевской премии по физиологии или медицине.

¶Химическое строение и свойства

Молекула аргинина содержит гуанидиновую группу, которая обусловливает её основные свойства. В водных растворах при физиологических значениях pH аргинин существует в виде цвиттер-иона, а его боковая цепь несёт положительный заряд, что делает аминокислоту сильно основной (pKa гуанидиновой группы около 12,5). Аргинин хорошо растворим в воде, плохо — в спирте и нерастворим в эфире. Оптически активен, природная L-форма является биологически значимой.

¶Биосинтез и метаболизм

У млекопитающих аргинин синтезируется из цитруллина в две стадии при участии ферментов аргининосукцинатсинтазы и аргининосукцинатлиазы. Основными местами эндогенного синтеза являются печень и почки. В печени аргинин также расщепляется ферментом аргиназой с образованием орнитина и мочевины — этот процесс является финальным этапом орнитинового цикла. Помимо этого, аргинин служит субстратом для NO-синтаз — семейства ферментов, катализирующих образование оксида азота и цитруллина. Существуют три изоформы NO-синтаз: нейрональная, индуцибельная и эндотелиальная.

¶Физиологические функции

¶Оксид азота и сердечно-сосудистая система

Основная физиологическая роль аргинина связана с его функцией предшественника оксида азота. NO, продуцируемый эндотелиальной NO-синтазой, вызывает расслабление гладкомышечных клеток сосудов, что приводит к вазодилатации и снижению артериального давления. Кроме того, NO ингибирует агрегацию тромбоцитов и адгезию лейкоцитов к эндотелию, что имеет значение для профилактики атеротромбоза.

¶Иммунная система

Аргинин необходим для пролиферации лимфоцитов, синтеза цитокинов и активности макрофагов. Индуцибельная NO-синтаза в макрофагах продуцирует большие количества NO, обладающего цитотоксическим действием в отношении бактерий и опухолевых клеток. При иммунном ответе потребность в аргинине возрастает, а его дефицит ассоциирован с нарушением функций иммунной системы.

¶Секреция гормонов

Аргинин стимулирует высвобождение инсулина из бета-клеток поджелудочной железы, а также гормона роста из гипофиза. Внутривенное введение аргинина используется в диагностике для оценки резервов секреции соматотропина.

¶Заживление ран и регенерация тканей

Аргинин участвует в синтезе коллагена, полиаминов и пролина, необходимых для репарации тканей. В клинической практике аргинин включают в состав энтерального и парентерального питания для пациентов после операций и травм.

¶Пищевые источники и потребность

Богатыми источниками аргинина являются мясо (особенно свинина и курица), рыба (лосось, тунец), молочные продукты, орехи (грецкие, миндаль), семена тыквы, бобовые (соя, чечевица). Для взрослого здорового человека аргинин считается условно незаменимым: эндогенный синтез покрывает около 80 % потребности, остальное должно поступать с пищей. Ориентировочная суточная потребность составляет 2–6 граммов. В периоды интенсивного роста, тяжёлых заболеваний, сепсиса и обширных травм эндогенного синтеза становится недостаточно, и аргинин приобретает статус незаменимой аминокислоты.

¶Применение в медицине и спорте

¶Клиническое применение

В медицине аргинин используется в составе инфузионных растворов для парентерального питания, при лечении гипер ammonиемии (нарушений цикла мочевины), а также в качестве вазодилататора при легочной гипертензии. Исследуется его эффективность при эндотелиальной дисфункции, ишемической болезни сердца и перемежающейся хромоте. В диагностике применяется аргининовый тест для оценки секреторной функции гипофиза.

¶Спортивное питание

В качестве биологически активной добавки аргинин позиционируется как средство для улучшения кровоснабжения мышц («пампинг»), повышения выносливости и стимуляции секреции гормона роста. Однако клинические данные об эффективности перорального приёма аргинина для увеличения мышечной массы противоречивы: значительная часть принятой внутрь аминокислоты метаболизируется в печени и кишечнике, что ограничивает повышение концентрации аргинина в плазме крови. Некоторые исследования показывают умеренное улучшение физической работоспособности при приёме высоких доз.

¶Дефицит и избыток

Дефицит аргинина наблюдается у недоношенных детей, пациентов с почечной недостаточностью, сепсисом и тяжёлыми ожогами. Клинически проявляется нарушением иммунитета, замедленным заживлением ран, гипераммониемией. Избыточное потребление аргинина (более 10–20 г в сутки) может вызывать желудочно-кишечные расстройства, диарею и гипотензию. Применение аргинина противопоказано при обострении герпетической инфекции, так как вирус использует аргинин для репликации, а также при шизофрении и тяжёлой почечной недостаточности.

¶Интересные факты

Название «аргинин» происходит от латинского argentum (серебро), поскольку впервые вещество было выделено в виде серебряной соли. Аргинин содержится в протаминах — белках спермы рыб, отличающихся очень высоким содержанием этой аминокислоты (до 80 %). В 2023 году было показано, что аргинин может играть роль в регуляции термогенеза бурой жировой ткани, что открывает перспективы его использования в терапии ожирения.

¶Источники

Шульце Э., Стейгер Э. — «Ueber das Arginin», 1886.
Роуз У. — «Аминокислотные потребности человека», 1949.
Палмер Р., Ферчготт Р., Игнарро Л. — «Оксид азота как сигнальная молекула», 1987–1998.
Уайт А., Хендлер Ф. — «Основы биохимии», 1981.
Людер С. и др. — «Аргинин: метаболизм и клиническое применение», 2018.
Ву Г. — «Аминокислоты: биохимия и нутрициология», 2021.