Бетаин — роль в организме¶
Бетаин (триметилглицин, ТМГ) — органическое соединение, производное аминокислоты глицина, в котором три атома водорода у аминогруппы замещены метильными группами. Химическая формула — C₅H₁₁NO₂. Бетаин выполняет в организме две основные функции: служит донором метильных групп в метиониновом цикле и выступает осмопротектором, защищая клетки от обезвоживания при повышенной осмолярности среды. Название соединение получило от латинского Beta vulgaris — свёкла, в соке которой оно было впервые выделено в 1841 году немецким химиком Шульце.
¶Химические свойства и источники
Бетаин относится к классу четвертичных аммониевых соединений. В водном растворе он существует в виде бетаиновой формы с внутренней солью (бетаин-структура), что обусловливает его высокую гидрофильность. В организме человека бетаин содержится в клетках печени, почек, сердца, скелетных мышц, а также в крови и слюне.
Основные пищевые источники:
- свёкла (содержание до 1,2–1,3 % сырого веса);
- шпинат, амарант, киноа;
- пшеничные отруби и зародыши пшеницы;
- морепродукты (устрицы, креветки);
- мясо и мясные субпродукты (в меньшей концентрации);
- яйца.
Эндогенный синтез бетаина осуществляется в печени из холина под действием фермента бетаин-альдегиддегидрогеназы (BHMT-путь метаболизма холина). Суточная потребность в бетаине из пищи и синтеза оценивается исследователями в диапазоне 400–600 мг, однако в спортивной и нутрициологической практике часто используются дозы 1–3 г в сутки.
¶Метаболические функции
¶Донор метильных групп
Главная биохимическая роль бетаина — участие в метиониновом цикле. Фермент бетаин-гомоцистеин-метилтрансфераза (BHMT) переносит одну из метильных групп бетаина на гомоцистеин, превращая его в метионин и диметилглицин. Это имеет несколько последствий:
- снижение концентрации гомоцистеина в крови — гипергомоцистеинемия считается независимым фактором риска атеросклероза и сердечно-сосудистых заболеваний;
- поддержание пула S-аденозилметионина (SAMe) — главного метильного донора в организме, участвующего в синтезе креатина, карнитина, нейромедиаторов, а также в метилировании ДНК и гистонов;
- экономия фолата и витамина B₁₂, поскольку часть метилирования гомоцистеина переключается с фолат-зависимого пути на бетаин-зависимый.
¶Осмопротекция
Бетаин — один из ключевых органических осмолитов. Он накапливается в клетках почек (прежде всего в медуллярных участках), печени, кишечника и осмотически уравновешивает внешнюю среду, не нарушая белковых структур. Благодаря этому клетки сохраняют объём и функцию при дегидратации, гиперосмолярности, действии солей и мочевой кислоты. Осмопротекторная функция бетаина лежит в основе его гепатопротекторных свойств.
¶Физиологическое значение
¶Печень
Бетаин применяется в медицине в качестве гепатопротектора. В России препарат «Диметилгидрооксисукцинат натрия» (тиопротектин) и ряд других средств на основе бетаиновых производных используются при жировой болезни печени (неалкогольном стеатозе), токсических поражениях, в том числе при отравлении бледной поганкой. Бетаин снижает внутрипеченочное содержание жира, стимулирует выведение триглицеридов из гепатоцитов и нормализует активность трансаминаз.
¶Сердечно-сосудистая система
Метаболиты бетаина — диметилглицин и триметиламин N-оксид (ТМАО) — изучаются в связи с риском атеросклероза. Если снижение гомоцистеина благоприятно, то ТМАО, образующийся из бетаина кишечной микробиотой, в ряде эпидемиологических исследований ассоциирован с повышенным риском атеросклеротических событий. Вопрос о балансе этих эффектов остаётся предметом научных дискуссий.
¶Мышцы и физическая работоспособность
Бетаин входит в состав ряда спортивных добавок. Исследования показывают, что приём 1,25–3 г в сутки в течение 6–15 недель может увеличивать мышечную массу и силовые показатели, повышать выработку креатина в мышцах и улучшать толерантность к нагрузке. Механизмы связывают с повышенным синтезом креатина (бетаин — предшественник его синтеза через метиониновый цикл) и улучшением гидратации мышечных клеток.
¶Репродукция
Бетаин входит в состав сред для криоконсервирования сперматозоидов и эмбрионов, где выполняет осмопротекторную функцию, защищая клетки от повреждений при замораживании и оттаивании.
¶Дефицит и применение
Недостаточность бетаина возникает при дефиците холина, заболеваниях печени, наследственных нарушениях метаболизма (триметиламинурия, некоторые формы гомоцистинурии). В медицинской практике бетаин назначается при гомоцистинурии для снижения уровня гомоцистеина, при жировой дистрофии печени, а также в составе комплексной терапии алкогольного стеатоза.
Побочные эффекты при приёме добавок обычно минимальны: возможны тошнота, диарея, повышение концентрации холестерина и липопротеинов низкой плотности при длительном приёме высоких доз. Противопоказаниями служат тяжёлая почечная недостаточность и индивидуальная непереносимость.
¶История
Бетаин был впервые выделен из свёклы в 1841 году немецким химиком Карлом Шульце, а его структура была установлена в 1866 году Штейнштейном. В медицинской практике бетаиновые препараты применяются с середины XX века; в России препарат «Бетаин» (диметилгидрооксисукцинат натрия) включён в перечень жизненно необходимых лекарственных средств.
Источники:
- Грин Н., Стайгервальд Дж., Робертс Д. Биохимия с упражнениями и спортом
- Определение и методы определения концентрации лекарственных средств в плазме крови и моче (МЗ РФ)
- Handbook of Experimental Pharmacology: Betaine: Chemistry, Biochemistry, Biology and Technology
- Справочник Vidal: лекарственные средства на основе бетаина
- Статьи в журналах «Питание человека», «Клиническая и лабораторная медицина»