Открыть главное меню

Карнозин

Карнозин (бета-аланил-L-гистидин) — дипептид, состоящий из остатков аминокислот β-аланина[en] и гистидина. Обнаружен в высоких концентрациях в мышцах и тканях мозга.

Карнозин
Carnosine-2D-skeletal.png
Общие
Систематическое
наименование
(2S)-2-(3-анинопропаноил амин)-3-(1H-имидазол-5- ил)пропановая кислота
Традиционные названия бета-аланил-L-гистидин
Хим. формула C9H14O3N4
Физические свойства
Молярная масса 226,3 г/моль
Термические свойства
Т. плав. 246-260 °C
Химические свойства
pKa 6,95
Классификация
Рег. номер CAS 305-84-0
PubChem
Рег. номер EINECS 206-169-9
SMILES
InChI
ChEBI 15727
ChemSpider
Безопасность
ЛД50 > 14930 мг·лг−1 (мышь, орально)[1]
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Содержание

ОткрытиеПравить

Карнозин был открыт 1900 году B. C. Гулевичем в мясном экстракте[2] и стал первым открытым биогенным пептидом. Вместе с карнозином был открыт и его аналог ансерин[en], у которого в гетероцикле гистидина водород замещён на метильную группу. Впоследствии Гулевич поручил своему ученику Сергею Евгеньевичу Северину выяснить функцию этих веществ. С. Е. Северин остался верен заветам своего учителя и в 1952 году выяснил функцию мышечных дипептидов. Выяснилось, что если добавить карнозин к раствору, в котором находилась изолированная мышца лягушки, то она под воздействием электрического заряда приобретает способность работать часами без всякого утомления. Этот опыт в дальнейшем вошел в физиологию как «феномен Северина». После измерения всех параметров стало ясно, что в присутствии карнозина мышца в состоянии накапливать колоссальные количества лактата. Отсюда простое объяснение: карнозин выполняет роль pH-буфера и связывает образующиеся при гликолизе протоны. С. Е. Северин не согласился с такой интерпретацией его результатов, считая буферную функцию слишком простой и даже убогой. Результаты эксперимента были опубликованы на русском языке, но не получили резонанса, сам автор не придал значения открытому им эффекту, продолжая искать альтернативные функции карнозина. А через 30 лет после открытия феномена Северина его опыт был повторен за рубежом с использованием ТРИС-буфера. Было описано колоссальное увеличение работоспособности мышц под действием этого вещества, и тут уж его объяснили буферным эффектом без всяких ссылок на С. Е. Северина[3].

Свойства и функцииПравить

Карнозин метаболически инертен, что является важным его свойством как специализированного pH-буфера. Карнозин может без проблем протонироваться и депротонироваться, что никак не скажется на ходе различных метаболических процессов. Важно и то, что в его состав входит необычная β-аминокислота. По-видимому, это еще один способ сделать данное вещество более инертным, в том числе вывести его из-под контроля обычных пептидаз.

В итоге оказалось, что pH-буфер — не единственная функция карнозина. Исследователи из Великобритании[4], Южной Кореи[5][6] и других стран[7][8][9] показали, что карнозин имеет свойства антиоксиданта. Карнозин является прекрасным хелатором ионов Cu2+ и Fe2+, которые в свободном виде катализируют превращение перекиси водорода в радикал ОН•[10]. Также он участвует в тушении активных форм кислорода (АФК) и защищает организм от альфа-бета ненасыщенных альдегидов, образующихся из суперокисленных жирных кислот клеточных мембран в процессе окислительного стресса, посредством их химического связывания. Кроме того, карнозин ингибирует рост амилоидных фибрилл, которые образуются, например, при болезни Альцгеймера.

ПатентыПравить

  • Европейский патент А61К45/00 указывает, что комбинация ингибиторов карнозиназы с карнозином усиливает терапевтический эффект (Бабижаев М., Мегуро К.)
  • Японский патент JP2008-19188 демонстрирует, что производные карнозина и тролокса обеспечивают лучшую, чем карнозин, защиту нейронов от окислительного стресса (Meguro K., Boldyrev A., et. al.)
  • Американский патент US2008/0171095 A1 показывает, что карнозин уменьшает зону ишемической полутени при экспериментальном инсульте у крыс (Majid M., Krisanamurthy R.)
  • Российский патент № РФ2353382 (12.09.2007) демонстрирует усиление эффективности терапии болезни Паркинсона при комбинации карнозина с классической терапией (Болдырев А. А. и соавт.)
  • Российский патент «Кардиоплегический раствор на основе гистидина, карнозина и ацетилкарнозина (Бокерия Л. А. и соавт.)», приоритетная справка № 2009128589 от 24.07.2009

ПримечанияПравить

  1. Eintrag zu Карнозин in der ChemIDplus-Datenbank der United States National Library of Medicine (NLM).
  2. Броуде Л. М., Дервиз Г. В., Северин С. Е. Академик Владимир Сергеевич Гулевич (1867—1933) // Биохимия. 1968. Т. 33. № 2. С. 195—202.
  3. Скулачёв, 2010, с. 78-80.
  4. Aruoma OI, Laughton MJ, Halliwell B (December 1989). “Carnosine, homocarnosine and anserine: could they act as antioxidants in vivo?”. The Biochemical Journal. 264 (3): 863—9. PMC 1133665. PMID 2559719. Используется устаревший параметр |month= (справка)
  5. Choi SY, Kwon HY, Kwon OB, Kang JH (November 1999). “Hydrogen peroxide-mediated Cu,Zn-superoxide dismutase fragmentation: protection by carnosine, homocarnosine and anserine”. Biochimica et Biophysica Acta. 1472 (3): 651—7. DOI:10.1016/S0304-4165(99)00189-0. PMID 10564779. Используется устаревший параметр |month= (справка)
  6. Klebanov GI, Teselkin YuO, Babenkova IV; et al. (1998). “Effect of carnosine and its components on free-radical reactions”. Membrane & Cell Biology. 12 (1): 89—99. PMID 9829262.
  7. Babizhayev MA, Seguin MC, Gueyne J, Evstigneeva RP, Ageyeva EA, Zheltukhina GA (December 1994). “L-carnosine (beta-alanyl-L-histidine) and carcinine (beta-alanylhistamine) act as natural antioxidants with hydroxyl-radical-scavenging and lipid-peroxidase activities”. The Biochemical Journal. 304 (2): 509—16. PMC 1137521. PMID 7998987. Используется устаревший параметр |month= (справка)
  8. Chan KM, Decker EA (1994). “Endogenous skeletal muscle antioxidants”. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 34 (4): 403—26. DOI:10.1080/10408399409527669. PMID 7945896.
  9. Kohen R, Yamamoto Y, Cundy KC, Ames BN (May 1988). “Antioxidant activity of carnosine, homocarnosine, and anserine present in muscle and brain”. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 85 (9): 3175—9. DOI:10.1073/pnas.85.9.3175. PMC 280166. PMID 3362866. Используется устаревший параметр |month= (справка)
  10. Скулачёв, 2010, с. 79.

ЛитератураПравить

  • В.П.Скулачев, А.В.Богачев, Ф.О.Каспаринский. Мембранная биоэнергетика. — Москва: Издательство Московского университета, 2010. — 368 p. — 1000 экз. — ISBN 978-5-211-05871-2.