Орнитин — аминокислота мочевинного цикла¶
Орнитин — это протеиногенная (непротеиногенная) аминокислота, участвующая в цикле мочевинообразования (цикле Кребса—Гензелейта) у позвоночных. Не входит в состав белков, однако играет ключевую роль в азотистом обмене, обеспечивая детоксикацию аммиака и синтез ряда биологически активных веществ.
¶Химические свойства
Орнитин (α,δ-диаминопентановая кислота, C₅H₁₂N₂O₂) — нестандартная аминокислота: в природных белках практически не встречается, но образуется в клетках как промежуточный метаболит. По строению близок к аргинину и лизину. Молекулярная масса — 132,16 г/моль. В физиологических условиях присутствует преимущественно в виде катиона.
¶Биосинтез и метаболизм
¶Участие в цикле мочевинообразования
Основной путь метаболизма орнитина — цикл мочевинного цикла (у млекопитающих — цикл Кребса—Гензелейта), который протекает в печени. Цикл обеспечивает превращение токсичного аммиака (NH₃) в малотоксичную мочевину, выводимую почками.
Ключевые реакции с участием орнитина:
- Орнитинтранскарбамоилаза — орнитин реагирует с карбамоилфосфатом с образованием цитруллина. Этот фермент локализован в митохондриях гепатоцитов.
- Аргининсинтетаза (аргининосинтетаза) — на завершающей стадии цикла из цитруллина и аспартата синтезируется аргинин.
- Аргиназа — аргинин расщепляется на мочевину и орнитин, который вновь включается в цикл.
Дефицит ферментов цикла мочевинного цикла (врождённые гипераммонемии) приводит к накоплению аммиака и аммиачной интоксикации — тяжёлому состоянию, проявляющемуся рвотой, судорогами, комой.
¶Синтез из глутамата
В организме человека орнитин образуется из глутамата под действием фермента орнитиндекарбоксилазы (ОДЦ) в реакции декарбоксилирования. Этот путь важен для синтеза полиаминов.
¶Роль в организме
¶Детоксикация аммиака
Главная функция орнитина — участие в переносе избыточного азота в безопасную форму. Аммиак — побочный продукт белкового обмена — крайне токсичен для нервной системы. Цикл мочевинного цикла, в котором орнитин служит «переносчиком» азотистых групп, обеспечивает непрерывную детоксикацию.
¶Образование полиаминов
Орнитиндекарбоксилаза превращает орнитин в путресцин, из которого далее синтезируются спермидин и спермин — полиамины, необходимые для деления клеток, стабилизации ДНК и роста тканей. Полиамины особенно важны в быстро пролиферирующих клетках (кишечный эпителий, клетки иммунной системы, развивающиеся ткани).
¶Синтез аргинина и оксида азота
Аргинин, образующийся в цикле мочевинного цикла, является субстратом для синтеза оксида азота (NO) ферментом NO-синтетазой. Оксид азота участвует в регуляции сосудистого тонуса, нейротрансмиссии, иммунном ответе.
¶Энергетический обмен
При распаде орнитина через глутаматный путь она может служить источником энергии, включаясь в цикл Кребса.
¶Суточная потребность и источники
Синтезируемого в организме орнитина, как правило, достаточно для физиологических потребностей. Дополнительное поступление с пищей и добавками изучено в контексте спортивного питания и медицины.
Пищевые источники (преимущественно продукты с высоким содержанием белка):
- мясо и птица;
- рыба и морепродукты;
- яйца;
- молочные продукты;
- бобовые, орехи.
Фармакологические добавки с орнитином (обычно в форме L-орнитина аспартата — ЛОАС) применяются в спортивном питании и в некоторых медицинских протоколах.
¶Применение в медицине и спорте
¶Гипераммонемии
В клинической практике L-орнитин L-аспартат применяется как вспомогательное средство при состояниях, сопровождающихся повышением уровня аммиака: печёночная недостаточность, алкогольное поражение печени, гипераммонемические синдромы. Механизм действия связан с усилением синтеза мочевины и глутамина.
¶Спортивное питание
Орнитин включают в добавки для спортсменов с целью:
- снижения утомляемости за счёт детоксикации аммиака, накапливающегося при интенсивной мышечной работе;
- поддержания уровня гормона роста (по некоторым данным, орнитин может стимулировать секрецию гормона роста);
- ускорения восстановления.
Доказательная база эффективности орнитина в спорте остаётся ограниченной, ряд исследований показывает умеренный эффект при длительных аэробных нагрузках.
¶Другие направления
Изучаются потенциальные применения орнитина в онкологии (влияние на рост опухолей через метаболизм полиаминов), кардиологии и геронтологии. Эти направления находятся на стадии исследований.
¶Дефицит и избыток
Дефицит орнитина, как правило, связан с наследственными нарушениями ферментов цикла мочевинного цикла, а не с недостаточным поступлением с пищей. Избыточное поступление добавок может вызвать желудочно-кишечные расстройства, диарею, тошноту. При тяжёлых нарушениях функции печени применение орнитина требует осторожности.
¶История
Цикл мочевинообразования открыт в 1932 году Гансом Кребсом и Куртом Гензелейтом. Роль орнитина как ключевого метаболита цикла была установлена в ходе этих работ, за которые Кребс в 1953 году получил Нобелевскую премию по физиологии или медицине.
¶Источники
- Биохимия: учебник / под ред. В. В. Пономарёвой. — М.: ГЭОТАР-Медиа.
- Nelson D. L., Cox M. M. Lehninger Principles of Biochemistry.
- Материалы PubMed по теме L-орнитин L-аспартат и цикла мочевинного цикла.