Триметилглицин — производное аминокислоты , встречающееся в растениях. Триметилглицин был первым открытым бетаином ; первоначально его называли просто бетаином , потому что в 19 веке он был обнаружен в сахарной свекле ( Beta vulgaris subsp. vulgaris ). [6]
Бетаин, продаваемый, среди прочего, под торговой маркой Цистадан , показан для дополнительного лечения гомоцистинурии, связанной с недостаточностью или дефектами метаболизма цистатионин-бета-синтазы (CBS), 5,10-метилентетрагидрофолатредуктазы (MTHFR) или метаболизма кофактора кобаламина. бл). [3] [4] [5]
Наиболее частым побочным эффектом является повышение уровня метионина в крови. [4]
ЕС утвердил утверждение о том, что бетаин «способствует нормальному метаболизму гомоцистеина ». [7]
Триметилглицин представляет собой N -метилированную аминокислоту. Это цвиттер-ион , поскольку молекула содержит как четвертичную аммониевую группу, так и карбоксильную группу. Карбоксильная группа будет частично протонирована в водном растворе при pH ниже 4, то есть примерно ниже pH, равного (p K a + 2).
Деметилирование триметилглицина дает диметилглицин .
Переработка сахарозы из сахарной свеклы дает в качестве побочного продукта глицин-бетаин . Экономическая ценность триметилглицина сопоставима с ценностью содержания сахара в сахарной свекле. [8]
У большинства организмов глицин-бетаин биосинтезируется путем окисления холина в два этапа. Промежуточное соединение, бетаинальдегид , образуется под действием фермента митохондриальной холиноксидазы ( холиндегидрогеназа , EC 1.1.99.1). Бетаинальдегид далее окисляется в митохондриях мышей до бетаина ферментом бетаин-альдегиддегидрогеназой (EC 1.2.1.8). [9] [10] У человека активность бетаин-альдегида осуществляется неспецифическим ферментом цистозоль-альдегиддегидрогеназой (EC 1.2.1.3) [11]
Триметилглицин представляет собой органический осмолит . Сахарную свеклу выращивали из морской свеклы , которой необходимы осмолиты, чтобы выжить в засоленных почвах прибрежных районов. Триметилглицин также встречается в высоких концентрациях (~ 10 мМ) у многих морских беспозвоночных, таких как ракообразные и моллюски . Он служит мощным аттрактантом для хищников широкого профиля, таких как хищный морской слизень Pleurobranchaea California . [12]
Триметилглицин является важным кофактором метилирования , процесса, который происходит в каждой клетке млекопитающих, жертвуя метильные группы (-CH 3 ) для других процессов в организме. Эти процессы включают синтез нейротрансмиттеров, таких как дофамин и серотонин . Метилирование также необходимо для биосинтеза мелатонина и компонента коэнзима Q 10 цепи переноса электронов , а также метилирования ДНК для эпигенетики.
Главным этапом цикла метилирования является реметилирование гомоцистеина , соединения , которое естественным образом образуется при деметилировании незаменимой аминокислоты метионина . Несмотря на свое естественное образование, гомоцистеин связан с воспалением, депрессией, определенными формами деменции и различными типами сосудистых заболеваний. Процесс реметилирования, который детоксифицирует гомоцистеин и превращает его обратно в метионин, может происходить по одному из двух путей. Путь, присутствующий практически во всех клетках, включает фермент метионинсинтазу (MS), который требует витамина B12 в качестве кофактора, а также косвенно зависит от фолиевой кислоты и других витаминов группы B. Второй путь (ограниченный печенью и почками у большинства млекопитающих) включает бетаин-гомоцистеинметилтрансферазу (BHMT) и требует триметилглицина в качестве кофактора. В нормальных физиологических условиях оба пути в равной степени способствуют удалению гомоцистеина из организма. [13] Дальнейшее расщепление бетаина с помощью фермента диметилглициндегидрогеназы производит фолат, тем самым внося свой вклад в образование метионинсинтазы. Таким образом, бетаин участвует в синтезе многих биологически важных молекул и может быть даже более важным в ситуациях, когда основной путь регенерации метионина из гомоцистеина нарушен генетическими полиморфизмами, такими как мутации в гене рассеянного склероза.
Триметилглицин вырабатывается некоторыми цианобактериями . Габбай-Азария и др. в 1988 году используют ядерный магнитный резонанс 13 С для обнаружения триметилглицинов, продуцируемых галофильными цианобактериями. Они обнаружили, что он обеспечивает частичную защиту их ферментов от ингибирования NaCl и KCl . [14]
На промышленных фермах в корм добавляют триметилглицин и лизин для увеличения мышечной массы скота (и, следовательно, «выхода туши», количества годного к употреблению мяса).
Лососевые фермы применяют триметилглицин для снижения осмотического давления на клетки рыб, когда рабочие переводят рыбу из пресной воды в соленую. [8] [15]
Добавки триметилглицина уменьшают количество жировой ткани у свиней; однако исследования на людях не показали никакого влияния на массу тела, состав тела или расход энергии в состоянии покоя. [16]
С точки зрения питания бетаин не нужен, если в пище присутствует достаточное количество холина для синтеза. [17] Когда бетаина недостаточно, происходит повышение уровня гомоцистеина и снижение уровня SAM в крови. Добавление бетаина в этой ситуации решит проблемы с маркерами крови, но не компенсирует другие функции холина. [18]
Хотя добавка триметилглицина уменьшает количество жировой ткани у свиней, исследования на людях не показали никакого влияния на массу тела, состав тела или расход энергии в состоянии покоя при использовании в сочетании с низкокалорийной диетой. [16] Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило бетаин триметилглицин (также известный под торговой маркой «Цистадан») для лечения гомоцистинурии , заболевания, вызванного аномально высоким уровнем гомоцистеина при рождении. [21] Триметилглицин также используется в виде гидрохлоридной соли (продается как гидрохлорид бетаина или гидрохлорид бетаина). Бетаин гидрохлорид продавался без рецепта (OTC) как предполагаемое средство для лечения желудка в Соединенных Штатах. Кодекс федеральных правил США, раздел 21, раздел 310.540, который вступил в силу в ноябре 1993 года, запретил продажу бетаина гидрохлорида в качестве средства для улучшения пищеварения из-за недостаточности доказательств, чтобы классифицировать его как «общепризнанный как безопасный и эффективный» для этого конкретного использования. [22]
Прием триметилглицина может вызвать диарею , вздутие живота, судороги, диспепсию, тошноту или рвоту. [23] Хотя и редко, это также может вызывать чрезмерное повышение концентрации метионина в сыворотке мозга, что может привести к отеку мозга , опасному для жизни состоянию. [23]
Добавки триметилглицина снижают уровень гомоцистеина, но также повышают уровень холестерина ЛПНП у людей с ожирением и пациентов с почечной недостаточностью. [24]
Триметилглицин может действовать как адъювант процесса полимеразной цепной реакции (ПЦР) и других анализов на основе ДНК-полимеразы , таких как секвенирование ДНК . По неизвестному механизму он помогает предотвратить образование вторичных структур в молекулах ДНК и предотвращает проблемы, связанные с амплификацией и секвенированием областей, богатых GC. Триметилглицин заставляет гуанозин и цитидин (сильные связующие) вести себя по термодинамике аналогично тимидину и аденозину (слабые связующие). Экспериментально установлено, что его лучше всего использовать при конечной концентрации 1 М. [25]
Европейское управление по безопасности пищевых продуктов (EFSA) согласилось с тем, что существует достаточное обоснование заявления о пользе бетаина для здоровья относительно его вклада в нормальный метаболизм гомоцистеина (EFSA, 2011a).
