1.2.Роль l-аргініну в організмі людини та тварини
L-аргінін (C6H14N4O2) – це диаміномонокарбонова умовно незамінна амінокислота, що має основні властивості (рис.1.1).
Рис. 1.1.Будова молекули L-аргініну
Амінокислота L-аргінін вперше був виділений в 1886 р. E. Schulze і E. Steiger, а структура її встановлена E. Schulze і E. Winterstein в 1897 р. Середній добовий рівень споживання L-аргініну становить 5,4 г. Фізіологічна потреба тканин і органів в аргініні, для більшості ссавців, задовольняється його ендогенним синтезом або надходженням з їжею. Аргінін входить до складу майже всіх рослинних і тваринних білків. В організмі людини аргінін може синтезуватись печінкою за умови непорушеного балансу харчування. Аргінін слугує необхідним попередником для синтезу білків і багатьох біологічно важливих молекул, таких як орнітин, пролін, поліаміни, креатин і агматін. Проте важлива роль аргініну в організмі людини – бути субстратом для синтезу оксиду азоту (NO) [8].
Відомо, що фізіологічна роль L-аргініну є надзвичайно різноманітною:
1. Аргінін може сповільнювати ріст пухлин, за рахунок стимуляції імунної системи організму [9]. Він підвищує активність і збільшує розмір вилочкової залози, що виробляє Т-лімфоцити. У зв'язку з цим аргінін корисний людям, що страждають на ВІЛ-інфекцію і злоякісні новоутворення. До того ж, аргінін зміцнює нервову систему, збільшуючи активність Т-клітинного імунітету (посилює продукцію інтерлейкіна-2, лімфоцитів та рецепторну активність), цим сповільнюючи імунодефіцитний стан [10,11,12].
2. Застосовують при захворюваннях печінки (цирозі і жировій дистрофії), він сприяє детоксикаційним процесам у печінці (насамперед знешкодженню аміаку) [ 13].
3. У сполучній тканині та шкірі також знаходиться велика кількість аргініну, тому він ефективний при різних травмах. Аргінін підвищує швидкість загоєння ран, переломів кісток, травм сухожилків позитивно впливає на редукцію артритів [14]. Доведено, що L-аргінін справляє протибольовий вплив, що пов’язано зі стимуляцією вироблення опіоїдних пептидів.
4. Аргінін допомагає знизити вагу, тому що викликає деяке зменшення запасів жиру в організмі, а також входить до складу багатьох ензимів і гормонів. Сім´яна рідина містить аргінін, і тому його іноді застосовують в комплексній терапії безплідності у чоловіків [15].
5. Стимулює вироблення інсуліну підшлунковою залозою та вазопресину гіпофізом. Аргінін підвищує концентрацію інсуліну та інсуліноподібного фактора росту в плазмі крові, покращує азотистий баланс у людей хворих на рак, активує процеси мітогенезу лімфоцитів [16].
6. Аргінін один з найефективніших стимуляторів вироблення соматотропного гормону гіпофіза (гормону росту), він дозволяє підтримувати концентрацію його у верхніх межах норми [17]. Одним із механізмів, за яким аргінін стимулює вивільнення гормону росту, є здатність цієї амінокислоти блокувати секрецію інгібітора соматотропного гормону – соматостатину Стимулюючи виділення соматотропіну, аргінін сприяє збільшенню м'язевої маси (будучи донором азотистих груп, необхідних для синтезу білка), попереджає старіння шкіри та волосся [18].
7. Фізіологічне значення ефектів при пероральному прийомі L-аргініну полягає в поліпшенні живлення інсуліннезалежних тканин, особливо центральної нервової системи. Разом з тим, при пероральному прийомі навіть великих доз (до 57 г у людини) L-аргінін не впливає на секрецію інсуліну і стимулює вироблення лише глюкагону. Тому спільний прийом L-аргініну та глюкози збільшує тривалість аліментарної гіперглікемії [19].
8. При гострій гіпоксії L-аргінін потенціює захисну роль при фізичному навантаженні . Крім того, аргінін підвищує адаптивні можливості організму при хронічній дії малих доз іонізуючого випромінювання .
9. Аргінін бере участь у циклі виведення з організму кінцевого азоту, тобто продукту розпаду відпрацьованих білків. Від потужності роботи циклу (орнітин-цитрулін-аргінін) залежить здатність організму створювати сечовину й очищуватися від білкових шлаків.
При дефіциті аргініну в тканинах і органах відбувається самоотруєння організму. У першу чергу страждають системи, що відповідають за виведення і знешкодження аміаку. При підвищеній же концентрації сечовини, під ударом виявляються печінка, нирки, кровотворна система. Дефіцит аргініну призводить до підвищення ризику розвитку діабету другого типу (несприймання інсуліну тканинами).
Довготривале застосування аргініну викликає стійку вазодилатацію [1].
Екзогенно аргінін надходить до організму разом з насінням різних рослин, горіхів (грецькі, фундук, фісташки, кокосові, арахіс), бобовими (соя, горох, квасоля), злаковими, м'ясом птиць, рибними та молочними продуктами, желатином.
Надійшовши з їжею, L-аргінін всмоктується в тонкому кишечнику і транспортується до печінки, де основна його кількість утилізується в орнітиновому циклі. Частина L-аргініну, яка не метаболізувалася в печінці, використовується як субстрат для продукції NO. Основним постачальником ендогенного аргініну є обмін білка в організмі, однак ендогенний синтез аргініну не відіграє важливої ролі в регуляції гомеостазу у здорових дорослих людей [18,20].
Розщеплення аргініну знаходиться під контролем ферменту аргінази, максимальна активність якого спостерігається у печінці. Недостатня кількість аргініну призводить до перемикання орнітинового циклу на синтез піримідинових основ. Раніше вважалось, що діяльність аргінази пов’язана лише з печінкою, проте дослідження останніх років показали, що існують дві ізоформи цього ферменту (аргіназа І та ІІ), які відрізняються внутрішньоклітинною локалізацією та метаболізмом. Аргіназа І переважно виявлена в печінці, тоді як аргіназа ІІ поширена в інших тканинах та органах організму, особливо в нирках. Хоча обидва ферменти відповідають за утворення сечовини, аргіназа І залучена до утворення орнітину, а згодом і поліамінів, тоді як аргіназа ІІ знайдена в мітохондріях, і має важливе значення при утворенні глутамату [20].