ВВЕДЕНИЕ
Как известно, при повышенных нагрузках усиливается оксидативный стресс, начинают вырабатываться активные формы кислорода, идет активное высвобождение свободных радикалов. В какой-то момент срабатывает компенсаторная функция организма, но так бывает не всегда, особенно если физические нагрузки интенсивные и постоянные, — это характерно для спортсменов. Для того чтобы быстро восстановиться, необходим прием антиоксидантов, при этом большая часть из них является дорогостоящими или даже запрещенными к продаже на территории РФ.
В данной статье мы рассматриваем влияние серосодержащей аминокислоты на оксидативный стресс и его антиоксидантные свойства. Из метионина синтезируются другие аминокислоты и биологически активные вещества, которые способствуют восстановлению клеток и энергии.
Цель исследования — провести обзор имеющихся данных о антиоксидантных свойствах аминокислоты, содержащей метильную группу — метионин.
МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ И ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Окислительный стресс часто определяется как дисбаланс прооксидантов и антиоксидантов, который у человека можно определить количественно как окислительно-восстановительное состояние GSH/GSSG в плазме. Плазменный редокс GSH у человека окисляется с возрастом в ответ на окислительный стресс (химиотерапия, курение) и при распространенных заболеваниях (диабет 2-го типа, сердечно-сосудистые заболевания). Тем не менее данные также показывают, что окислительно-восстановительный потенциал GSH/GSSG в плазме не уравновешен с большим пулом цистеина/цистина (Cys/CySS) в плазме, что указывает на то, что «баланс» прооксидантов и антиоксидантов не может быть определен одним объектом. Основные клеточные тиоловые/дисульфидные системы, включая GSH/GSSG, тиоредоксин-1 (-SH (2)/- SS-) и Cys/CySS, не находятся в окислительно-восстановительном равновесии и по-разному реагируют на химические токсиканты и физиологические раздражители [5].
При изучении научных баз было проработано исследование, которое показывает на экспериментальной модели — крысах, как длительные физические нагрузки действуют на биологические показатели у здоровых мышей. Целью данного исследования было изучение влияния упражнений с принудительным ходовым колесом при различных скоростях бега на некоторые биохимические параметры сыворотки печени и мышц и биомаркеры окислительного стресса в скелетных мышцах, печени и сыворотке у крыс. На повышенной скорости значительно увеличивалось несколько биохимических параметров сыворотки: уровень малонового диальдегида и активность супероксиддисмутазы во всех тканях тренировочных крыс по сравнению с контрольными крысами; упражнения с принудительным ходовым колесом также повышают активность каталазы в печени и активность глутатион-S-трансферазы в мышцах, в то время как она снижает уровень глутатиона во всех тканях и активность каталазы в мышцах и сыворотке. Эти данные свидетельствуют о том, что упражнения с принудительным ходовым колесом у крыс активируют адаптацию реакции антиоксидантной системы в скелетных мышцах с пониженной скоростью, тогда как они вызывают окислительный стресс при более высоких скоростях в мышцах, печени и сыворотке [15].
Основную роль в антиоксидантной защите играют антиоксидантные ферменты, а не низкомолекулярные антиоксидантные соединения [6].
Метионин — это незаменимая серосодержащая аминокислота, которая относится к производным карбоновых кислот [1]. Вместе с тем метионин служит в организме донором метильных групп при биосинтезе холина, адреналина и других, а также источником серы при биосинтезе цистеина [2].
Является предшественником сукцинил-КоА, гомоцистеина, цистеина, креатина и карнитина. Недавние исследования показали, что метионин может регулировать метаболические процессы, врожденную иммунную систему и пищеварительные функции у млекопитающих. Он также участвует в метаболизме липидов, активации эндогенных антиоксидантных ферментов, таких как метионинсульфоксидредуктаза А, и биосинтезе глутатиона для противодействия окислительному стрессу. Кроме того, окисление метионина предотвращает изменение метаболизма метионина/трансметилирования, тем самым уменьшая повреждение ДНК и канцерогенные процессы и, возможно, предотвращая артериальные, психоневрологические и нейродегенеративные заболевания [4].
Изменения метаболизма метионина могут вызывать состояние, называемое гипергомоцистеинемией, вызывая окислительный стресс в кишечнике. Продукция свободных радикалов важна для повреждения толстой кишки, вызванного метионином [3].
Появляется все больше доказательств того, что серосодержащие аминокислоты играют решающую роль в структуре белка, обмене веществ, иммунитете и окислении. Они выполняют важные функции через свои метаболиты, такие как S-аденозилметионин (SAM), полиамины, таурин и глутатион (GSH) (рис. 1).
Рис. 1. Серосодержащие аминокислоты
В многочисленных исследованиях было показано, что концентрация свободных аминокислот и их производных в физиологических жидкостях и тканях является своеобразным интегральным показателем гомеостаза, характеризующего обмен веществ, а закономерности формирования аминокислотного фонда в организме
Рис. 2. Механизм, с помощью которого окислительный стресс увеличивает содержание метионина в белках [8]. В ответ на окислительный стресс ERK1/2 фосфорилирует метионил-тРНК-синтетазу (MRS). Это делает синтетазу беспорядочной, так что она заряжает неродственные тРНК с Met, как показано здесь для тРНК Lys. В этом примере Lys-кодон приводит к введению Met, увеличивая тем самым общее содержание метионина в белке, чтобы обеспечить дополнительную защиту от окислительного стресса
Функцию белка можно регулировать с помощью посттрансляционных модификаций с помощью многочисленных ферментативных и неферментативных механизмов, включая окисление остатков цистеина и метионина. Редокс-зависимые регуляторные механизмы были идентифицированы почти для каждого клеточного процесса, но основная парадигма заключалась в том, что клеточные компоненты окисляются (повреждаются) активными формами кислорода (АФК) относительно неспецифическим образом, а затем восстанавливаются с помощью обозначенных редуктаз. Метионин окисляется in vivo, и ферменты для его стереоселективного восстановления присутствуют во всех трех областях жизни. Особое внимание в данном исследовании уделяется MICALs, недавно открытому семейству белков, которые несут необычный домен флавин-монооксигеназы с NADPH-зависимой активностью метионинсульфоксидазы. На основе структурной и кинетической информации представляется рациональная основа для объяснения механизма MICAL, торможения и регулирования. Остатки метионина, на которые нацелены MICAL, восстанавливаются с помощью метионинсульфоксидредуктаз, что позволяет предположить, что обратимое окисление метионина может быть общим механизмом, аналогичным регуляции путем фосфорилирования с помощью киназ/фосфатаз. Идентификация новых ферментов, которые катализируют окисление метионина, откроет новую область исследований на переднем крае передачи окислительно-восстановительных сигналов [14].
ВЫВОД
Серосодержащая аминокислота метионин представляет собой химическое вещество с большим потенциалом действия в направлении активации сигнальных путей клетки и антиоксидантными свойствами.
Конфликт интересов
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
Conflict of interest
The author declares that there is no conflict of interest.