ГАМК: гамма-аминомасляная кислота¶

ГАМК (гамма-аминомасляная кислота) — это небелковая аминокислота, которая в организме человека и животных выполняет роль основного тормозного нейромедиатора в центральной нервной системе. В отличие от возбуждающих нейромедиаторов (например, глутамата), ГАМК снижает активность нейронов, уменьшая их способность генерировать нервные импульсы. Благодаря этому она участвует в регуляции сна, мышечного тонуса, тревоги, боли и многих других физиологических процессов.

¶Свойства и строение

ГАМК — это производное глутаминовой кислоты: по химической структуре она представляет собой четырёхуглеродную карбоновую кислоту с аминогруппой в гамма-положении (отсюда название). Молярная масса — 103,12 г/моль. В водном растворе при физиологическом pH ГАМК существует преимущественно в виде аниона (гамма-аминомасляного аниона).

В отличие от стандартных протеиногенных аминокислот, ГАМК не входит в состав белков и не кодируется непосредственно как аминокислота в генетическом коде — она синтезируется ферментативно из глутамата.

¶Биосинтез и метаболизм

Основной путь синтеза ГАМК в нервной ткани — декарбоксилирование глутаминовой кислоты ферментом глутаматдекарбоксилазой (ГДК) с участием кофермента пиридоксальфосфата (витамин B6). Этот фермент локализован преимущественно в пресинаптических терминалях ГАМКергических нейронов.

Обратный процесс — разрушение ГАМК — осуществляется ферментом ГАМК-трансаминазой, которая превращает её в сукцинил-альдегид, а затем в янтарную кислоту, включаемую в цикл Кребса. Этот фермент также требует витамина B6 в качестве кофермента.

¶Механизм действия

ГАМК действует через два основных типа рецепторов:

• ГАМК-А рецепторы — ионотропные (лиганд-управляемые ионные каналы). При связывании ГАМК канал открывается, ионы хлора входят в клетку, мембранный потенциал становится более отрицательным (гиперполяризация), и нейрон становится менее возбудимым. К этим рецепторам также привязываются бензодиазепины и барбитураты, что объясняет их седативный и противосудорожный эффект.
• ГАМК-В рецепторы — метаботропные (связанные с G-белком). Медленнее по действию, но вызывают более длительное торможение. К ним относится, например, препарат баклофен.

¶Роль в организме

ГАМКергическая система участвует в широком спектре процессов:

• Торможение в ЦНС. Около 30–40% всех синапсов в головном мозге используют ГАМК как нейромедиатор. Баланс между возбуждением (глутамат) и торможением (ГАМК) критически важен: его нарушение лежит в основе эпилепсии, тревожных расстройств, бессонницы и ряда других заболеваний.
• Регуляция мышечного тонуса. ГАМКергические интернейроны в спинном мозге тормозят мотонейроны, что обеспечивает плавность движений и предотвращает судороги.
• Сон. ГАМК — ключевой медиатор засыпания; многие снотворные средства (бензодиазепины, Z-препараты) усиливают ГАМКергическое торможение.
• Тревога и стресс. Снижение активности ГАМК-системы ассоциировано с повышенной тревожностью.

¶ГАМК как добавка

Гамма-аминомасляная кислота продаётся в виде пищевой добавки (БАД) и используется в спортивном питании и нутрициологии. Существуют данные, что приём ГАМК внутрь может временно повышать уровень гормона роста, однако биодоступность пероральной ГАМК ограничена: значительная часть разрушается в пищеварительном тракте и печени, а часть не преодолевает гематоэнцефалический барьер. Клиническая значимость этих эффектов остаётся предметом дискуссий.

¶Патология

Дефицит ГАМК-синтеза или нарушение её рецепторов связаны с рядом заболеваний:

• Эпилепсия. Снижение активности ГАМК-системы — один из ключевых механизмов судорожной активности. Противоэпилептические препараты (вальпроат, бензодиазепины, барбитураты) усиливают ГАМКергическое торможение.
• Синдром ГАМК-дефицита — редкое наследственное заболевание, связанное с мутациями в гене ГДК.
• Гепатическая энцефалопатия. При печёночной недостаточности ГАМК накапливается в крови и способствует угнетению сознания.

¶История

ГАМК была открыта в 1883 году немецким химиком Людвигом Вундерлихом как продукт декарбоксилирования глутаминовой кислоты. Её роль как нейромедиатора была впервые предложена в 1950-х годах, а решающие эксперименты, подтвердившие тормозную функцию ГАМК в мозге, были проведены в 1960-е годы группой Джеффри Каттса и другими исследователями.

¶Источники

• Кругликов Л. И. Физиология человека. — М.: Высшая школа.
• Сайтов А. А. Биохимия. — М.: Академия.
• Козловский И. В. Физиология. — СПб.: СпецЛит.
• Cooper J. R., Bloom F. E., Roth R. H. The Biochemical Basis of Neuropharmacology.
• Sieghart W. Structure and pharmacology of γ-aminobutyric acid A receptor subtypes. — Pharmacological Reviews.