Гамма-аминомасляная кислота

γ-Аминомасляная кислота (сокр. ГАМК, GABA) — органическое соединение, непротеиногенная аминокислота, важнейший тормозной нейромедиатор центральной нервной системы (ЦНС) человека и других млекопитающих. Аминомасляная кислота является биогенным веществом. Содержится в ЦНС и принимает участие в нейромедиаторных и метаболических процессах в мозге.

Гамма-​аминомасляная кислота
Изображение химической структуры Изображение молекулярной модели
Общие
Систематическое
наименование
4-​аминобутановая кислота
Хим. формула C4H9O2N
Физические свойства
Состояние твёрдое
Молярная масса 103,120 г/моль
Плотность 1,11 г/см³
Термические свойства
Температура
 • плавления 203 °C
 • кипения 247,9 °C
Химические свойства
Константа диссоциации кислоты 4,05
Растворимость
 • в воде 130 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS 56-12-2
PubChem
Рег. номер EINECS 200-258-6
SMILES
InChI
RTECS ES6300000
ChEBI 16865
ChemSpider
Безопасность
ЛД50 12 680 мг/кг (мыши, перорально)
Токсичность слаботоксичное вещество, ирритант
Пиктограммы ECB Пиктограмма «Xi: Раздражитель» системы ECB
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Логотип Викисклада Медиафайлы на Викискладе
Метаболизм ГАМК, вовлечение глиальных клеток
Производство, высвобождение, действие и деградация ГАМК при стереотипном ГАМКергическом синапсе
Экспрессию мРНК эмбрионального варианта ГАМК-продуцирующего фермента GAD67 в корональном отделе мозга однодневной крысы Wistar[en] с наивысшей экспрессией в субвентрикулярной зоне (svz)[1]

ПолучениеПравить

Гамма-аминомасляная кислота в организме позвоночных образуется в центральной нервной системе из L-глутаминовой кислоты с помощью фермента глутаматдекарбоксилазы[2].

Биологическая активностьПравить

В нервной системеПравить

γ-Аминомасляная кислота выполняет в организме функцию ингибирующего медиатора центральной нервной системы. При выбросе ГАМК в синаптическую щель происходит активация ионных каналов ГАМКA- и ГАМКC-рецепторов, приводящая к ингибированию нервного импульса. Лиганды рецепторов ГАМК рассматриваются как потенциальные средства для лечения различных расстройств психики и центральной нервной системы, к которым относятся болезни Паркинсона и Альцгеймера, расстройства сна (бессонница, нарколепсия), эпилепсия.

Установлено, что ГАМК является основным нейромедиатором, участвующим в процессах центрального торможения.

Вместе с тем, ГАМК не связана исключительно с синаптическим торможением в ЦНС. На ранних этапах развития мозга ГАМК опосредует преимущественно синаптическое возбуждение[3]. В незрелых нейронах ГАМК проявляет возбуждающие и деполяризующие свойства в синергичном взаимодействии с глутаматом. Возбуждающее поведение ГАМК обусловлено высокой внутриклеточной концентрацией ионов хлора, накапливаемого при помощи транспортного белка NKCC, таким образом, открытие ГАМК-рецепторов приводит к потере этих анионов и возникновению ВПСП на мембране нейрона. Во взрослом мозге возбуждающая функция ГАМК сохраняется лишь частично, уступая место синаптическому торможению[4].

Под влиянием ГАМК активируются также энергетические процессы мозга, повышается дыхательная активность тканей, улучшается утилизация мозгом глюкозы, улучшается кровоснабжение. В экстремальных условиях при большом недостатке энергии ГАМК окисляется в мозге бескислородным путём, при этом выделяется много энергии и нормализуется содержание гистамина и серотонина в мозге.

Действие ГАМК в ЦНС осуществляется путём её взаимодействия со специфическими ГАМКергическими рецепторами, которые в последнее время подразделяют на ГАМКA- и ГАМКB-рецепторы и др. В механизме действия целого ряда центральных нейротропных веществ (снотворных, противосудорожных, судорожных и др.) существенную роль играет их агонистическое или антагонистическое взаимодействие с ГАМК-рецепторами. Связываясь с α- и γ-субъединицами ГАМК-А рецептора, бензодиазепины, барбитураты и некоторые другие депрессанты ЦНС (золпидем, метаквалон) потенцируют, а флумазенил и бемегрид - ослабляют эффекты ГАМК.

Наличие ГАМК в ЦНС было обнаружено в середине 1950-х годов, в 1963 году осуществлён её синтез (Krnjević K., Phillis J. W.[5][6]). В конце 1960-х годов под названием «Гаммалон» ГАМК была предложена для применения в качестве лекарственного средства за рубежом, затем — под названием «Аминалон» — в России.

За пределами нервной системыПравить

В 2007 году была впервые описана ГАМКергическая система в эпителии дыхательных путей. Система активируется под воздействием аллергенов и может играть роль в механизмах астмы[7].

Другая ГАМКергическая система описана в яичках, она может влиять на работу клеток Лейдига[8].

Исследователи больницы St. Michael, Торонто, Канада, установили в июле 2011 года, что ГАМК играет роль в предотвращении и, возможно, обратном развитии сахарного диабета у мышей[9].

ГАМК обнаружена в бета-клетках поджелудочной железы в концентрациях, сопоставимых с таковыми в ЦНС. Секреция ГАМК в бета-клетках происходит совместно с секрецией инсулина. ГАМК опосредованно ингибирует секрецию глюкагона, связанную с повышением концентрации глюкозы в крови.[10]

Пищевая добавкаПравить

ГАМК в виде пищевых добавок применяется при умственной отсталости, после инсульта и травм мозга, для лечения энцефалопатии и ДЦП.[11]

Традиционно считалось, что экзогенная ГАМК не проникает через гематоэнцефалический барьер, однако более современные исследования показывают, что это не так[12]. Во-первых, есть свидетельства того, что ГАМК транспортируется в мозг с помощью специфических мембранных транспортеров GAT2 и BGT-1[13]. А во-вторых, экзогенная ГАМК в форме пищевых добавок может оказывать ГАМКергические эффекты и на кишечную нервную систему, которая, в свою очередь, стимулирует выработку эндогенной ГАМК[14][15].

Это согласуется с хорошо изученным влиянием микробиоты кишечника на настроение, стресс и возбуждение[16] [17]и данными о широком распространении рецепторов ГАМК по всей ЭНС кишечника[18].

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. Popp A., Urbach A., Witte O.W., Frahm C. Adult and embryonic GAD transcripts are spatiotemporally regulated during postnatal development in the rat brain (англ.) // PLoS ONE : journal / Reh, Thomas A.. — 2009. — Vol. 4, no. 2. — P. e4371. — doi:10.1371/journal.pone.0004371. — Bibcode2009PLoSO...4.4371P. — PMID 19190758.
  2. Carmine D. Clemente. Sleep and The Maturing Nervous System. — Academic Press, 2012. — С. 82. — 491 с. — ISBN 978-0-323-14835-1.
  3. Yehezkel Ben-Ari. Excitatory actions of gaba during development: the nature of the nurture // Nature Reviews. Neuroscience. — 2002-9. — Т. 3, вып. 9. — С. 728—739. — ISSN 1471-003X. — doi:10.1038/nrn920.
  4. Frontiers | Excitatory actions of GABA during development. www.frontiersin.org. Дата обращения: 13 декабря 2018.
  5. Krnjević K., Phillis J. W. Iontophoretic studies of neurones in the mammalian cerebral cortex // The Journal of Physiology. — 1963. — Vol. 165(2). — P. 274—304. — PMID 14035891.
  6. Krnjević Krešimir. From ‘soup physiology’ to normal brain science // The Journal of Physiology. — 2005. — Vol. 569. — P. 1—2. — doi:10.1113/jphysiol.2005.096883. [исправить]
  7. Xiang Y. Y. et al. A GABAergic system in airway epithelium is essential for mucus overproduction in asthma (англ.) // Nat. Med. — 09 июля 2007. — Vol. 13, no. 7. — P. 862—867. — doi:10.1038/nm1604. — PMID 17589520.
  8. Mayerhofer A. Neuronal Signaling Molecules and Leydig Cells // The Leydig cell in health and disease (англ.) / Eds.: Payne A. H., Hardy M. P. — Humana Press, 2007. — P. 299. — (Contemporary Endocrinology). — ISBN 1-58829-754-3, 978-1-58829-754-9. — doi:10.1007/978-1-59745-453-7.
  9. Soltani N. et al. GABA exerts protective and regenerative effects on islet beta cells and reverses diabetes (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2011. — Vol. 108. — P. 11692—11697. — doi:10.1073/pnas.1102715108. [исправить]
  10. P. Rorsman, P. O. Berggren, K. Bokvist, H. Ericson, H. Möhler. Glucose-inhibition of glucagon secretion involves activation of GABAA-receptor chloride channels (англ.) // Nature. — 1989-09-21. — Vol. 341, iss. 6239. — P. 233—236. — ISSN 0028-0836. — doi:10.1038/341233a0.
  11. Машковский М.Д. "Лекарственные средства" (16-е изд.),Новая волна, 2012, ISBN: 978-5-7864-0218-7, стр. 117
  12. Evert Boonstra, Roy de Kleijn, Lorenza S. Colzato, Anneke Alkemade, Birte U. Forstmann. Neurotransmitters as food supplements: the effects of GABA on brain and behavior (англ.) // Frontiers in Psychology. — 2015. — Т. 6. — ISSN 1664-1078. — doi:10.3389/fpsyg.2015.01520.
  13. Diegel J. G., Pintar M. M. A possible improvement in the resolution of proton spin relaxation for the study of cancer at low frequency (англ.) // J. Natl. Cancer Inst. — 1975. — Vol. 55, no. 3. — P. 725—726. — PMID 1159850.
  14. E. Barrett, R.P. Ross, P.W. O'Toole, G.F. Fitzgerald, C. Stanton. γ-Aminobutyric acid production by culturable bacteria from the human intestine (англ.) // Journal of Applied Microbiology. — 2012-08. — Vol. 113, iss. 2. — P. 411–417. — doi:10.1111/j.1365-2672.2012.05344.x.
  15. Laura Steenbergen, Roberta Sellaro, Saskia van Hemert, Jos A. Bosch, Lorenza S. Colzato. A randomized controlled trial to test the effect of multispecies probiotics on cognitive reactivity to sad mood (англ.) // Brain, Behavior, and Immunity. — 2015-08. — Vol. 48. — P. 258–264. — doi:10.1016/j.bbi.2015.04.003.
  16. John F. Cryan, Timothy G. Dinan. Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour (англ.) // Nature Reviews Neuroscience. — 2012-10. — Vol. 13, iss. 10. — P. 701–712. — ISSN 1471-0048 1471-003X, 1471-0048. — doi:10.1038/nrn3346.
  17. J. A. Bravo, P. Forsythe, M. V. Chew, E. Escaravage, H. M. Savignac. Ingestion of Lactobacillus strain regulates emotional behavior and central GABA receptor expression in a mouse via the vagus nerve (англ.) // Proceedings of the National Academy of Sciences. — 2011-09-20. — Vol. 108, iss. 38. — P. 16050–16055. — ISSN 1091-6490 0027-8424, 1091-6490. — doi:10.1073/pnas.1102999108.
  18. Michelangelo Auteri, Maria Grazia Zizzo, Rosa Serio. GABA and GABA receptors in the gastrointestinal tract: from motility to inflammation (англ.) // Pharmacological Research. — 2015-03-01. — Vol. 93. — P. 11–21. — ISSN 1043-6618. — doi:10.1016/j.phrs.2014.12.001.

ЛитератураПравить

СсылкиПравить