Глицин: что это, формула, польза, действие и химические свойства глицина

Глицин – это самая маленькая и простая по химической структуре аминокислота. Всего-то один атом углерода, карбоксильная группа да аминогруппа. При этом функции глицина в организме многообразны, и его значение весьма велико. Узкое амплуа ноотропа, созданное усилиями фармпроизводителей, оказалось весьма однобоким! Эта маленькая аминокислота проявляет интересные свойства как в составе пептидов, так и в свободном виде. Конечно же, данная информация представляет большой интерес для врачей интегративной медицины.

Знакомьтесь: глицин

Итак, поговорим о том, что такое глицин. Это соединение относится к аминокислотам, образующим белки. Его химическую формулу можно записать как NH2-CH2-COOH, а структурная формула схематически представлена на рисунке справа. За счёт такого простого строения эта аминокислота не имеет L- и D-форм. Это относится к понятию хиральности: когда две молекулы с одинаковой химической формулой являются зеркальными отражениями друг друга и не совпадают в пространстве, как правая и левая руки.

Так вот, у глицина такого эффекта нет, и это отличает его от всех остальных аминокислот. Впервые глицин смог выделить в 1820 году из кислых гидролизатов белка французский химик Х. Браконно. Это соединение (кстати, его второе имя – аминоуксусная кислота) на вкус сладкое, за что оно и получило своё название (от греческого «glykys», как и глюкоза). Уровень глицина в плазме крови довольно высок, он составляет 11,5% от всех аминокислот, и на него приходится 20% всего азота в протеинах.

Поток глицина в организме молодых людей оценивается как 34–35 мг/кг/час. Нормальным считается уровень аминокислоты в крови взрослого человека 98–383 мкмоль/л, а у ребёнка – 111–426 мкмоль/л. При его усиленном потреблении с пищей эти показатели могут существенно повышаться, при этом благотворное действие глицина на организм (об этом  ещё поговорим ниже ) усиливается, не вызывая нежелательных реакций.

Глицин в белках и пептидах

Примерно 80% глицина в организме человека и других млекопитающих используется для синтеза белков. Эта аминокислота занимает каждую третью позицию в молекулах коллагена. Именно за счёт неё три коллагеновые нити сплетаются в суперспираль и формируют очень прочную структуру. Отсюда важность в поддержании прочности всех соединительнотканных структур.

Много глицина присутствует также в эластине и других внеклеточных белках. За счёт отсутствия у молекулы глицина бокового звена, он делает участки пептидов, в которых находится, гибкими, и это свойство важно для целого ряда ферментов.

Также глицин полезен там, где нужно сформировать спираль, максимально изогнуть белковую молекулу и в «узких» местах, где не могут поместиться более крупные аминокислоты. В то время как коллаген состоит из глицина чуть более  чем или на 30%, в транспортных белках, ферментах и мембранных белках на него приходится около 10%. И это тоже много, особенно если учесть тот факт, что в образовании белков участвуют 20 разных аминокислот.

Откуда берётся глицин в организме?

В результате эндогенного синтеза в организме образуется около 35% всего глицина. Таким образом, эта аминокислота не относится к незаменимым, но её нередко называют частично незаменимой, потому что считается, что сам организм синтезирует её в недостаточных количествах. Тело человека и других млекопитающих умеет производить глицин из серина, холина, треонина, гидроксипролина и глиоксилата. В свою очередь, сам глицин является предшественником таких соединений, как порфирины, глутатион, гем, пурины, креатин.

Также в печени глицин может синтезироваться de novo из углекислого газа и аммиака. Эта реакция катализируется ферментом глицинсинтазой. Примерно 65% аминокислоты поступает в организм с пищей. Она есть во всех продуктах, богатых белком.

Вот некоторые примеры:

Также глицин продаётся в виде БАДов в сочетании с другими средствами, например, витаминами, минералами, L-карнитином, гинкго билобой, готу колой. И, конечно же, в аптеках доступны хорошо знакомые многим сладкие таблетки для рассасывания под языком, по 100 мг аминокислоты в каждой.

Суточная потребность в экзогенном (поступающем с пищей) глицине для взрослого составляет 1,5–3 г. Обычный полноценный рацион вполне может это обеспечить.

Глицин — предшественник гема

Чтобы разобраться, для чего нужен глицин, вспомним немного органическую химию и гематологию. Кислород в организме человека переносит сложный железосодержащий белок, который называется гемоглобином. Его простетическая группа (небелковая часть) представлена гемом, а он, в свою очередь, является не чем иным, как комплексом порфирина и железа. Это то самое «сердце» эритроцита, которое и связывает кислород.

Чтобы в организме человека и других позвоночных успешно синтезировался гем, нужны три субстрата: сукцинил-КоА, железо и… глицин! При этом для одной молекулы гема нужен всего один атом железа и целых восемь молекул глицина. О том, что недостаток железа приводит к нарушению образования гемоглобина, хорошо знают все врачи, железодефицитная анемия постоянно у всех на слуху. А что же насчёт глицина? Этим вопросом в 2017 году задалась группа канадских учёных. Они использовали методы генной инженерии, чтобы отключить у мышей ген, кодирующий белок-транспортёр глицина под названием GlyT1. Мыши с обеими отключёнными копиями гена погибали вскоре после рождения, а в их крови обнаруживалась гипохромная микроцитарная анемия.

Ранее, в 2012 году, были опубликованы результаты научной работы, авторы которой пришли к выводу о том, что глицин помогает восстановить синтез гема при врождённой сидеробластной анемии. Правда, эксперименты проводились только на дрожжах, рыбках данио и птичьих эмбрионах. Насколько нам известно, на пациентах эффективность повышенного потребления аминокислоты не проверяли.

Глицин,  как участника других жизненно важных реакций.

Можно довольно долго перечислять, как действует глицин в организме человека. Вот его основные функции:

• Играет роль нейромедиатора в центральной нервной системе. Участвует в контроле приёма пищи, поведения и гомеостаза.
• Регулирует работу иммунной системы и выработку сигнальных молекул – цитокинов, – путём изменения уровня кальция внутри клеток.
• Способствует конъюгации жёлчных кислот, тем самым играя важную роль в усвоении липидов и жирорастворимых витаминов.
• Участвует в путях синтеза РНК, ДНК, креатина, серина и гема.
• Играет роль в цитопротекции.
• Участвует в детоксикации организма.
• Является осмопротектором.
• Играет роль в защите тканей от ишемии и гипоксии.

Теперь немного сместимся в сторону практической медицины и рассмотрим некоторые благотворные эффекты глицина.

Улучшение здоровья костной ткани. По большому счёту нет доказательств, что какие-либо аминокислоты повышают минеральную плотность костей и снижают риск остеопороза. Но потенциально глицин полезен для костной ткани за счёт повышения синтеза инсулина, инсулиноподобного фактора роста 1 и коллагена.

Укрепление мышц. Креатин – соединение, для синтеза которого необходимы три аминокислоты: глицин, метионин и аргинин. Исследования показывают, что его высокий уровень в мышечной ткани помогает улучшить её работу при коротких интенсивных нагрузках, увеличить объём и силу, ускорить восстановление после травм и спортивных тренировок. Было проведено исследование, которое показало, что 5–20 г креатина при переломах и других травмах ног, когда показано ношение гипса, помогали уменьшить атрофию мышц от бездействия и повысить эффективность физических упражнений в реабилитационном периоде.

Улучшение сна. Есть данные, что 3 г глицина перед сном способствуют уменьшению чувства усталости и дневной сонливости у людей, которые не могут найти достаточно времени на сон или страдают бессонницей. Эти эффекты находят подтверждение и в экспериментах на животных: после введения глицина уменьшается активность нейронов, ответственных за возбуждение, повышается качество фазы медленного сна. Глицин улучшает сон не только напрямую, но и за счёт того, что немного снижает внутреннюю температуру тела.

Польза для нервной системы. В научной литературе есть данные о том, что дополнительный приём креатина (напомним, что он синтезируется из глицина и ещё двух аминокислот) помогает улучшить способность к рассуждению и краткосрочную память, но только у здоровых людей. Доказательств пользы в этом плане при деменции и других нейродегенеративных заболеваниях нет. Есть доказательства пользы глицина при шизофрении, и его рассматривают в качестве потенциального препарата для лечения этого психического заболевания. Но пока нет чётких данных по поводу того, в каких количествах, насколько долго и регулярно нужно принимать аминокислоту.

Защита от окислительного стресса. Глицин необходим для синтеза одного из главных антиоксидантов организма – глутатиона. Это соединение нейтрализует свободные радикалы и тем самым защищает от повреждения ДНК и другие биомолекулы при окислительном стрессе. С возрастом способность организма к синтезу глутатиона ухудшается, и ее предлагается «разгонять» с помощью дополнительного приёма глицина и цистеина.

Профилактика сахарного диабета и улучшение контроля над заболеванием. Не вдаваясь в биохимические подробности, можно сказать, что глицин помогает инсулину более эффективно снижать уровень глюкозы в кровотоке. Было проведено исследование, во время которого ближайшие родственники людей с сахарным диабетом II типа принимали по утрам БАДы с глицином. В итоге у них улучшилась секреция инсулина.

Снижение риска инфаркта. Такой эффект показало одно исследование, в котором участвовали 4000 пациентов со стенокардией. В этом исследовании было обнаружено, что уровень глицина в крови находится в обратной корреляции с риском инфаркта. Защита печени Глицин помогает предотвратить попадание части принятого алкоголя в печень и тем самым защищает её от повреждений. Это происходит за счёт того, что активируется «метаболизм первого прохождения» в желудке, и часть этилового спирта утилизируется сразу. Этот эффект нельзя считать окончательно доказанным. Ещё нужно провести исследования, чтобы проверить, насколько он реализуется у людей.

Стоит ли принимать глицин дополнительно в виде таблеток и БАДов? Если стоит, то в каких дозировках? Как это правильно делать? Чётких рекомендаций по этому поводу нет. Для пациентов есть лишь один совет: проконсультируйтесь с врачом. А врачу, чтобы дать корректные рекомендации, важно знать хотя бы основы биохимии, роль и полезные эффекты разных соединений в организме. Иными словами, каждому доктору полезно в той или иной степени быть специалистом в области интегративной медицины.