Čo je kreatínfosfát. Energetické procesy vo svaloch pre maximálny rast. Chronické srdcové zlyhanie

Medzi vysokoenergetickými fosforylovanými zlúčeninami je jedna, ktorá hrá špeciálnu úlohu v energetike excitabilných tkanív, ako sú svaly a nervy. Táto zlúčenina, kreatínfosfát alebo fosfokreatín (obr. 14-13), slúži ako rezervoár vysokoenergetických fosfátových skupín. hydrolýza kreatínfosfátu mierne prevyšuje hydrolýzu ATP.

Kreatínfosfát môže preniesť svoju fosfátovú skupinu na ADP v reakcii katalyzovanej kreatínkinázou:

Vďaka kreatínfosfátu sa koncentrácia ATP v svalové bunky udržiavané na konštantnej a navyše celkom vysoký stupeň... Toto je obzvlášť dôležité pre kostrového svalstva pracuje prerušovane, ale niekedy veľmi napäto pri vysokej rýchlosti. Kedykoľvek sa časť ATP svalovej bunky spotrebuje v kontrakcii, ADP sa vytvorí ako výsledok hydrolýzy ATP. Kreatínfosfát za účasti kreatínkinázy rýchlo prenesie svoju fosfátovú skupinu na molekuly ADP a obnoví sa normálna hladina ATP. Obsah kreatínfosfátu vo svaloch je 3-4 krát vyšší ako obsah ATP (tabuľka 14-4); preto sa vo forme kreatínfosfátu môže uložiť dostatočné množstvo fosfátových skupín, ktoré úplne zabezpečia udržanie konštantnej hladiny ATP v krátkych obdobiach zvýšenej svalovej aktivity.

Ryža. 14-12. V mihalniciach a bičíkoch eukaryotických buniek sa mechanická sila vyvíja pomocou ATP. A. Prierez mihalnicami. Tieto štruktúry pozostávajú z deviatich párov mikrotubulov tvoriacich vonkajší kruh a dvoch samostatných centrálnych mikrotubulov (usporiadanie 9 + 2; časť 2.16). Mihalnice sú obklopené membránou, ktorá je výrastkom bunkovej membrány. Energia pre charakteristické pohyby mihalníc (vlnité, posuvné alebo rotačné) sa dodáva hydrolýzou ATP. Tieto pohyby sú vykonávané mihalnicami v dôsledku kĺzania alebo krútenia párových mikrotubulov, čo je veľmi podobné kĺzaniu hrubých a tenkých vlákien závislému od ATP pozorovanému v kostrových svaloch voči sebe navzájom. Z vonkajších (párových) mikrotubulov sú výbežky umiestnené v rovnakej vzdialenosti od seba alebo výbežky, ktoré pripomínajú myozínové hlavy v hrubých svalových vláknach. Tieto výbežky sú zložené z molekúl dyneínu, pomerne veľkého proteínu s aktivitou ATPázy. ATP gylrolýza katalyzovaná dyneínom dodáva energiu na mechanický pohyb – kĺzanie alebo krútenie mikrotubulov. Bolo navrhnuté, že centrálne mikrotubuly regulujú rýchlosť pohybu mihalníc. B. Samostatné fázy bitia riasiniek v žiabreach morského červa, v ktorých sú riasy dlhé asi 30 mikrónov. Tieto charakteristické pohyby prepožičiavajú ATP-závislé kĺzanie tubulárnych filamentov voči sebe navzájom k mihalniciam.

Ryža. 14-13. Kreatínfosfát vo svaloch pôsobí ako zásobný donor vysokoenergetických fosfátových skupín. Pôsobí ako akýsi tlmivý roztok, ktorý zabezpečuje konštantnú koncentráciu ATP.

Kvôli reverzibilite kreatínkinázovej reakcie je nahromadený kreatín počas obdobia zotavenia opäť fosforylovaný ATP na kreatínfosfát. Pretože neexistuje žiadna iná metabolická cesta na tvorbu a rozklad kreatínfosfátu, táto zlúčenina je vhodná na to, aby plnila svoju funkciu zásobníka fosfátových skupín.

Vo svaloch mnohých bezstavovcov nehrá úlohu nosiča rezervnej formy energie kreatínfosfát, ale arhypifosfát. Zlúčeniny, ktoré ako kreatínfosfát a arginínfosfát slúžia ako rezervné zdroje energie, sa nazývajú fosfagény.

14.16. ATP tiež dodáva energiu pre aktívny transport cez membrány.

Chemická energia ATP sa využíva aj na vykonávanie osmotickej práce, t.j. práca potrebná na prenos akýchkoľvek iónov alebo molekúl cez membránu z jedného oddelenia do druhého, v ktorom je ich koncentrácia vyššia. Môžeme vypočítať množstvo voľnej energie potrebnej na prenos 1 mólu neionizovanej rozpustenej látky cez membránu, napríklad z prostredia do bunky, ak poznáme koncentráciu rozpustenej látky v neviazanej forme v prostredí a v bunke ( Obrázok 14-14). Na takýto výpočet použijeme všeobecnú rovnicu

kde je molárna koncentrácia danej látky v prostredí, je jej molárna koncentrácia v bunke, R je plynová konštanta a T je absolútna teplota. Pomocou tejto rovnice môžete určiť množstvo voľnej energie potrebnej na presun 1 mol glukózy oproti stonásobnému koncentračnému gradientu, napríklad z média s počiatočnou koncentráciou glukózy do priestoru, kde bude jej konečná koncentrácia. Nahradením zodpovedajúcich hodnôt do rovnice získame

Ryža. 14-14. Aktívny transport rozpustenej látky proti koncentračnému gradientu. Počnúc momentom rovnováhy, t.j. od toho momentu. keď sú koncentrácie danej rozpustenej látky v oboch kompartmentoch rovnaké, aktívny transport látky z jednej komory do druhej zabezpečuje jej pohyb proti koncentračnému gradientu. Na vytvorenie a udržanie koncentračného gradientu akejkoľvek rozpustenej látky medzi oddeleniami umiestnenými na oboch stranách membrány je potrebný výdaj voľnej energie. Ak energia z nejakého dôvodu prestane prúdiť, tak látka z kompartmentu s jej vyššou koncentráciou začne difundovať späť a difúzia dovtedy pokračuje. kým sa opäť nenastolí rovnováha, to znamená, kým sa koncentrácie látky na oboch stranách membrány nezrovnajú.

Zmena voľnej energie je v tomto prípade vyjadrená ako kladná hodnota, čo znamená, že 2,72 kcal voľnej energie, ktoré sú potrebné na prenos 1 mólu glukózy (alebo akejkoľvek neutrálnej látky) proti stonásobnému koncentračnému gradientu, sa musí preniesť do systém vďaka nejakej konjugovanej reakcii schopnej slúžiť ako zdroj energie.

Koncentračné gradienty medzi dvoma stranami bunkových membrán (transmembránové gradienty) sa značne líšia. Možno, že maximálny koncentračný gradient v tele je udržiavaný plazmatickou membránou parietálnych buniek žalúdočnej sliznice, ktoré vylučujú kyselinu chlorovodíkovú do žalúdočnej šťavy. Koncentrácia v žalúdočnej šťave môže dosiahnuť, kým koncentrácia iónov v bunkách je približne. To znamená, že parietálne bunky majú schopnosť vylučovať vodíkové ióny aj proti rádovému gradientu. Zdá sa, že tieto bunky majú niektoré veľmi aktívne membránové „čerpadlá“ na vylučovanie vodíkových iónov, pretože na udržanie takého vysokého koncentračného gradientu je potrebné značné množstvo energie. Transport látok cez membrány proti koncentračnému gradientu sa nazýva aktívny transport. Produkciu žalúdka stimuluje špeciálny membránovo viazaný enzým nazývaný β-transportujúca ATPáza. Počas tvorby žalúdočnej šťavy sa pre každú molekulu cytosolického ATP hydrolyzovaného na ADP a fosfát vylučujú dva ióny z cytosolu von cez plazmatickú membránu.

Ďalším dôležitým príkladom aktívneho transportu je transport iónov cez plazmatickú membránu vo všetkých živočíšnych bunkách. Tento proces sa najlepšie študuje v červených krvinkách. Zistilo sa, že koncentrácia erytrocytov v cytosóle dosahuje približne rovnakú hodnotu ako len v krvnej plazme. Zároveň koncentrácia v krvnej plazme dosahuje a v erytrocytoch je približne. Na udržanie takýchto vysokých transmembránových gradientov je potrebná energia ATP. Membrána erytrocytov obsahuje špecializovaný enzým nazývaný ATPázový transportný enzým, ktorý funguje ako enzým aj ako molekulárna pumpa. Táto ATPáza katalyzuje hydrolytické štiepenie ATP na ADP a fosfát a uvoľnená voľná energia sa využíva na pumpovanie iónov z prostredia do bunky a iónov z bunky do prostredia (obr. 14-15). Štádium, v ktorom v tomto procese nastáva prenos energie, je prenos koncovej fosfátovej skupiny ATP na molekulu a-ATPázy.

Ryža. 14-15. Diagram vysvetľujúci pôsobenie -ATRázy. Voľná ​​energia je potrebná na transport do bunky (kde je jej koncentrácia vyššia ako v prostredí) a transport z bunky do prostredia (kde je koncentrácia týchto iónov vyššia ako v bunke). Jeho zdrojom je hydrolýza ATP. Na každú molekulu ATP hydrolyzovanú na ADP opustia bunku tri ióny a dva ióny do nej vstúpia z prostredia. Tento transport iónov zahŕňa dve fázy. V prvom štádiu je molekula ATPázy fosforylovaná pôsobením ATP. a to mu umožňuje pripojiť ión.V druhom štádiu sa pripojí ión, čo vedie k prenosu K a K cez membránu s elimináciou voľného fosfátu vstupujúceho do cytosólu. ATP a jeho produkty hydrolýzy (ADP a) zostávajú v bunke.

Lyofilizát na prípravu infúzneho roztoku vo forme bieleho alebo takmer bieleho prášku s možnou agregáciou častíc.

Sklenené facony (1) - kartónové krabice.

Popis lieku vychádza z oficiálne schváleného návodu na použitie lieku a bol vyrobený v roku 2019. Aktualizovaný dátum: 23.05.2019

farmakologický účinok

Kreatínfosfát (fosfokreatín) hrá kľúčovú úlohu v zásobovaní energiou mechanizmu svalovej kontrakcie. V myokarde a v kostrových svaloch je kreatínfosfát rezervnou formou biochemickej energie, ktorá sa využíva na resyntézu ATP, vďaka hydrolýze poskytuje energiu pre proces svalovej kontrakcie. Pri ischémii svalového tkaniva rýchlo klesá obsah kreatínfosfátu v myocytoch, čo je jedna z hlavných príčin zhoršenej kontraktility. Kreatínfosfát zlepšuje metabolizmus myokardu a svalového tkaniva, spomaľuje pokles kontraktility srdcového svalu pri ischémii a pôsobí kardioprotektívne na ischemický myokard.

Experimentálne kardiofarmakologické štúdie potvrdili metabolickú úlohu kreatínfosfátu a jeho ochranné vlastnosti vo vzťahu k myokardu:

a) zavedenie kreatínfosfátu v / m má ochranný účinok závislý od dávky pri rôznych kardiomyopatiách vyvolaných izoprenalínom u potkanov a holubov, tyroxínom u potkanov, emetínom u morčiat, p-nitrofenolom u potkanov;

b) kreatínfosfát má pozitívny inotropný účinok na izolované srdce žaby, morčaťa, potkana, ako aj pri stavoch glukózy, nedostatku vápnika alebo predávkovania draslíkom;

c) kreatínfosfát pôsobí proti negatívnemu inotropnému účinku vyvolanému anoxiou na izolovanú predsieň morčiat;

d) pridanie kreatínfosfátu do kardioplegických roztokov zvyšuje ochranu myokardu v rôznych experimentálnych modeloch na izolovanom orgáne aj in vivo:

• na srdci potkana s kardiopulmonálnym bypassom a ischemickou zástavou srdca perfúzia kardioplegickými roztokmi s prídavkom kreatínfosfátu v podmienkach normálnych aj hypotermických, chráni srdce pred ischemickým poškodením; tento ochranný účinok s prídavkom draslíka, horčíka a prokaínu je optimálny pri koncentrácii kreatínfosfátu 10 mmol/l;
• na pracovnom izolovanom srdci potkana, pri stavoch regionálnej ischémie (podviazanie ľavej prednej descendentnej koronárnej artérie na 15 minút) má preischemická infúzia kreatínfosfátu (10 mmol/l) ochranný účinok proti rozvoju reperfúznej arytmie;
• na izolovanom srdci psa a in vivo (na normálnom a hypertrofickom srdci) po zástave srdca s použitím roztokov hyperdraslíka hrá ochrannú úlohu perfúzia kardioplegických roztokov kreatínfosfátom; súčasne je zaznamenaný pokles degradácie ATP a kreatínfosfátu, zachovanie štruktúry mitochondrií a sarkolemy, zlepšenie funkčného zotavenia po reperfúznej arytmii;
• na srdci prasaťa in vivo v podmienkach cirkulačného bypassu, pridanie kreatínfosfátu do kardioplegických roztokov poskytuje najlepšia ochrana myokardu;

e) kreatínfosfát hrá ochrannú úlohu pri experimentálnom infarkte myokardu a pri koronárnej oklúzii:

• u psov počas experimentálneho infarktu myokardu získaného podviazaním cirkumflexnej artérie, zavedením kreatínfosfátu (200 mg/kg bolus s následnou infúziou 5 mg/kg/min) stabilizuje hemodynamické parametre, má antiarytmické a antifibrilačné účinky, zabraňuje zníženie kontraktilnej funkcie srdca počas ischémie, čím sa obmedzí rozšírenie zóny infarktu;
• u potkanov v podmienkach koronárnej ligácie znižuje kreatínfosfát frekvenciu a trvanie ventrikulárnej fibrilácie;
• IV infúzia kreatínfosfátu znižuje oblasť infarktu u králikov a mačiek po podviazaní koronárnej artérie;

f) kardioprotektívny účinok kreatínfosfátu je spojený so stabilizáciou sarkolemy, zachovanie bunkovej zásoby adenínových nukleotidov na inhibíciu enzýmov katabolizmu nukleotidov, zabránenie degradácii fosfolipidov v ischemickom myokarde, môže zlepšiť mikrocirkuláciu v ischemických zónach a inhibujú ADP-indukovanú agregáciu.

Farmakokinetika

U králikov sa po jednorazovej intramuskulárnej injekcii kreatínfosfátu pozoruje C max kreatínfosfátu v krvnom obehu, čo je 25 – 28 % podanej dávky, 20 – 40 minút po podaní. Koncentrácia kreatínfosfátu pomaly klesá a 250 minút po podaní je v krvnom obehu obsiahnutých 9% exogénneho kreatínfosfátu. Po jednorazovej intramuskulárnej injekcii kreatínfosfátu sa tiež pozoruje zvýšenie hladiny ATP. Účinok sa zistí 40 minút po podaní a trvá až 250 minút. V tomto prípade maximálne zvýšenie koncentrácie ATP o 25% nastane 100 minút po zavedení kreatínfosfátu. Po intravenóznom podaní králikom zostáva kreatínfosfát v krvnom obehu s postupným poklesom obsahu do 30 minút. V tomto prípade dochádza aj k zvýšeniu koncentrácie ATP v krvi o 24 % s návratom na normálnu úroveň po 300 minútach.

U ľudí za podmienok jednej intravenóznej injekcie začína T 1/2 kreatínfosfátu od 0,09 do 0,2 hod. Podanie kreatínfosfátu v dávke 10 g, obsah kreatínfosfátu v krvi je asi 10 nmol / ml. Po i/m podaní sa kreatínfosfát objaví v krvnom obehu po 5 minútach, pričom C max dosiahne za 30 minút - asi 10 nmol/ml pri dávke 500 mg a asi 11-12 nmol/ml pri dávke 750 mg. 60 minút po podaní sa koncentrácia kreatínfosfátu v krvi zníži na 4-5 nmol / ml. 120 minút po podaní je zvyškový obsah exogénneho kreatínfosfátu 1-2 nmol/ml.

Indikácie na použitie

Ako súčasť kombinovanej liečby nasledujúcich ochorení:

• akútny infarkt myokardu;
• chronické srdcové zlyhanie;
• intraoperačná ischémia myokardu;
• intraoperačná ischémia dolných končatín;
• metabolické poruchy myokardu v podmienkach hypoxie;
• v športovej medicíne na prevenciu rozvoja syndrómu akútneho a chronického fyzického prepätia a zlepšenie adaptácie športovcov na extrémnu fyzickú námahu.

Dávkovací režim

Liečivo sa podáva iba intravenózne (IV, prúdom alebo kvapkaním) podľa predpisu lekára počas 30-45 minút, 1 g 1-2 krát denne.

Maximálne sa podáva kreatínfosfát krátka doba od okamihu prejavu príznakov ischémie, čo zlepšuje prognózu ochorenia.

Obsah injekčnej liekovky sa rozpustí v 10 ml vody na injekciu, 10 ml 0,9 % infúzneho roztoku chloridu sodného alebo 5 % infúzneho roztoku glukózy. Fľašu dôkladne pretrepte, kým sa úplne nerozpustí. Úplné rozpustenie lieku trvá spravidla najmenej 3 minúty.

Kreatínfosfát sa používa v kardioplegických roztokoch v koncentrácii 10 mmol/l (~ 2,1 g/l) na ochranu myokardu počas operácie srdca. Pridajte do zloženia roztoku bezprostredne pred podaním.

Akútny infarkt myokardu

• 2-4 g liečiva, zriedeného v 50 ml vody na injekciu, vo forme intravenóznej rýchlej infúzie, po ktorej nasleduje intravenózna infúzia 8-16 g v 200 ml 5% roztoku dextrózy (glukózy) počas 2 hodín.

• 2-4 g v 50 ml vody na injekciu IV kvapkanie (trvanie infúzie najmenej 30 minút) 2-krát denne.

• 2 g v 50 ml vody na injekciu IV kvapkanie (trvanie infúzie najmenej 30 minút) 2-krát denne. Ak je to potrebné, môže sa vykonať infúzia 2 g lieku 2-krát denne počas 6 dní. Najlepšie výsledky liečby boli zaznamenané u pacientov, ktorí dostali prvú injekciu lieku najneskôr 6–8 hodín po nástupe klinických prejavov ochorenia.

Chronické srdcové zlyhanie

V závislosti od stavu pacienta môžete začať liečbu "šokovými" dávkami 5-10 g lieku v 200 ml 5% roztoku dextrózy (glukózy) IV kvapkaním rýchlosťou 4-5 g / h počas 3-5 dní a potom prejdite na intravenózne kvapkanie (trvanie infúzie najmenej 30 minút) 1-2 g lieku zriedeného v 50 ml vody na injekciu, 2-krát denne napr.
2-6 týždňov alebo ihneď začnite intravenózne kvapkať udržiavacie dávky kreatínfosfátu (1-2 g v 50 ml vody na injekciu 2-krát denne počas 2-6 týždňov).

Intraoperačná ischémia myokardu

Odporúčame kúru intravenóznych kvapkových infúzií v trvaní minimálne 30 minút, 2 g liečiva v 50 ml vody na injekciu 2-krát denne 3-5 dní pred operáciou a 1-2 dni po nej. Počas chirurgická intervencia Kreatínfosfát sa pridáva do zloženia bežného kardioplegického roztoku v koncentrácii 10 mmol / l alebo 2,5 g / l bezprostredne pred podaním.

Intraoperačná ischémia dolných končatín

2-4 g lieku Kreatínfosfát v 50 ml vody na injekciu vo forme i/v rýchlej infúzie pred operáciou, po ktorej nasleduje i/v kvapkanie 8-10 g lieku v 200 ml 5% dextrózy (glukózový) roztok rýchlosťou 4-5 g / h počas operácie a počas reperfúzie.

Metabolické poruchy myokardu v podmienkach hypoxie

História kreatínu

Kreatín objavil v roku 1832 francúzsky vedec Chevreul, ktorý objavil dovtedy neznámu zložku kostrového svalstva, neskôr nazval kreatín, z gréckeho kreas, čo znamená „mäso“.

Po Chevreulovom objave kreatínu v roku 1835 ďalší vedec, Lieberg, potvrdil, že kreatín je bežnou súčasťou svalov cicavcov. Približne v rovnakom čase vedci Heinz a Pettenkofer objavili v moči látku s názvom „kreatinín“. Predpokladali, že kreatinín sa tvorí z kreatínu uloženého vo svaloch. Už na začiatku 20. storočia vedci vykonali množstvo štúdií o kreatíne ako doplnku stravy. Zistilo sa, že nie všetok kreatín užívaný ústami sa vylučuje močom. To naznačuje, že časť kreatínu zostáva v tele.

Výskumníci Folin a Denis v rokoch 1912 a 1914 v súlade s tým bolo pridanie kreatínu do jedla určené na zvýšenie obsahu kreatínu vo svalových bunkách. V roku 1923 Hahn a Meyer vypočítali celkový obsah kreatínu u muža s hmotnosťou 70 kg, ktorý bol zistený približne na 140 gramov. Už v roku 1926 bolo experimentálne dokázané, že zavedenie kreatínu do tela stimuluje rast svalovej hmoty, čo spôsobuje zadržiavanie „dusíka“ v tele. V roku 1927 výskumníci Fiske a Sabbarow objavili „fosfokreatín“, čo je chemicky viazaná molekula kreatínu a fosfátu, ktorá sa hromadí vo svalovom tkanive. Voľné formy kreatínu a fosforylovaný fosfokreatín sú uznávané ako kľúčové metabolické medziprodukty v kostrovom svale.

Prvá štúdia, ktorá jasne preukázala účinok kreatínu u ľudí, bola vykonaná koncom 80. rokov v laboratóriu Dr. Erica Haltmana vo Švédsku. Štúdia zistila, že konzumácia 20 g kreatín monohydrátu denne počas 4-5 dní zvýšila svalový kreatín približne o 20%. Výsledky tejto práce však boli publikované až v roku 1992 v časopise Clinical Science, odvtedy sa začína história príjmu kreatínu v kulturistike.

Myšlienku „nakladania“ a následného udržiavacieho dávkovania vyvinul Dr. Greenhoff na University of Nottingham v rokoch 1993-1994 a výsledky výskumu boli publikované v spolupráci s Dr. Haltmanom. Dr. Greenhoff a kolegovia vykonali štúdie svalového tkaniva, aby preskúmali účinky zaťaženia kreatínom.

V roku 1993 bol publikovaný článok v časopise Scandinavian Journal of Medicine, Science and Sports, ktorý ukazuje, že suplementácia kreatínu môže spôsobiť výrazné zvýšenie telesnej hmotnosti a svalovej sily (dokonca aj počas jedného týždňa užívania) a že tento liek je základom pre zlepšenie výsledkov tréningu. vysoká intenzita.

V roku 1994 Anthony Almada s kolegami uskutočnil výskum na Texaskej ženskej univerzite. Hlavným cieľom výskumu bolo preukázať, že k nárastu telesnej hmotnosti pri užívaní kreatínu dochádza v dôsledku nárastu „čistej“ svalovej hmoty (bez účasti tuku) a že príjem kreatínu vedie k zvýšeniu indikátory napájania(Kontrolovali sa výsledky bench pressu). Výsledky výskumu boli publikované v časopise Acta Physiologica Scandinavica.

Od roku 1993-1995 medzi novými produktmi športová výživa V kulturistike neexistuje obľúbenejší doplnok výživy ako kreatín. V skutočnosti sa od tej doby začal triumfálny pochod kreatínu naprieč krajinami a kontinentmi v najväčšom odlišné typyšport.

Začiatkom 90. rokov minulého storočia už boli v Británii dostupné nízkoúčinné kreatínové doplnky a až po roku 1993 bol vyvinutý vysokokvalitný kreatinínový doplnok na zvýšenie sily, dostupný pre bežného spotrebiteľa. Vydala ho spoločnosť Experimental and Applied Sciences (EAS) a predstavila kreatín pod obchodným názvom Phosphagen.

V roku 1998 spoločnosť MuscleTech Research and Development uviedla na trh Cell-Tech, prvý doplnok, ktorý kombinuje kreatín, sacharidy a kyselinu alfa-lipoovú. Ukázalo sa, že kyselina alfa-lipoová ďalej zvyšuje hladinu svalového fosfokreatínu a celkového kreatínu. Štúdie v roku 2003 potvrdili účinnosť tejto kombinácie, no treba priznať, že úroveň účinnosti je dosť nízka.

Vedci zo Sci Fit však zašli ďalej a vyvinuli sa v roku 2001 nový druh spracovanie kreatínu - Kre-Alkalyn, "prelomenie kreatínového kódu", ako o tomto vývoji písali vo vedeckých časopisoch zo sveta športu a kulturistiky a patentovanie tohto vynálezu, ktoré získalo patent č. 6,399,611. O tri roky neskôr bola táto novinka nahradená novou, keďže sa preukázala neúspešná podradnosť tohto prístupu.

Ďalšia dôležitá udalosť sa odohrala v roku 2004, keď svet prvýkrát počul o kreatín etyl esteri (CEE), ktorý okamžite vzrástol na popularite. CEE je teraz široko používaný a vyrábaný mnohými spoločnosťami spolu s kreatín monohydrátom. Ale jeho účinnosť v porovnaní s kreatín monohydrátom nebola preukázaná.

Okrem toho boli v poslednom desaťročí syntetizované tri-kreatín malát, dikreatín malát, etylester kreatín malátu, kreatín alfa-ketoglutarát a niektoré ďalšie formy kreatínu, ktoré sa však pre svoju nízku účinnosť veľmi nerozšírili.

Biologická úloha kreatínu

Kreatín je prirodzená látka nachádzajúca sa vo svaloch ľudí a zvierat a je potrebná pre energetický metabolizmus a pohyb. Ľudské telo obsahuje asi 100-140 g tejto látky, ktorá slúži ako zdroj energie pre svaly. Denná spotreba kreatín v normálnych podmienkach je asi 2 g Kreatín je pre život rovnako dôležitý ako bielkoviny, sacharidy, tuky, vitamíny a minerály. Kreatín si telo dokáže syntetizovať nezávisle od 3 aminokyselín: glycínu, arginínu a metionínu. Tieto aminokyseliny sú bielkovinové zložky.

U ľudí sú enzýmy zapojené do syntézy kreatínu lokalizované v pečeni, pankrease a obličkách. Kreatín môže byť produkovaný v ktoromkoľvek z týchto orgánov a potom transportovaný krvou do svalov. Približne 95 % z celkového množstva kreatínu je uložených v tkanivách kostrového svalstva.

Pri zvyšovaní fyzická aktivita zvyšuje sa aj spotreba kreatínu, ktorého zásoby je potrebné dopĺňať stravou alebo prirodzenou produkciou tela.

Rozhodujúcim faktorom pre dosiahnutie vysokých výsledkov v športe je schopnosť tela vydať veľké množstvo energie v krátkom časovom úseku. Naše telo v zásade neustále dostáva energiu štiepením sacharidov a tukov.

Priamym zdrojom energie pre kontrakciu kostrového svalstva je molekula nazývaná ATP (adenozíntrifosfát). Množstvo okamžite dostupného ATP je obmedzené a rozhodujúce pre športový výkon.

Všetky zdroje paliva – sacharidy, tuky a bielkoviny – sa najskôr rôznymi chemickými reakciami premenia na ATP, ktorý je potom dostupný ako jediná molekula, ktorú telo využíva na energiu. Keď ATP uvoľňuje energiu na poskytnutie energie pre svalové kontrakcie, fosfátová skupina sa odštiepi a vytvorí sa nová molekula nazývaná ADP (adenozíndifosfát). Táto reakcia je reverzibilná pomocou kreatínfosfátu, látky bohatej na energiu.

Kreatín sa spája s fosfátom v tele za vzniku fosfokreatínu, ktorý je určujúcim faktorom pre produkciu energie vo svalovom tkanive.

Účinky kreatínu

Zvýšená sila

V kulturistike sa pri vysokointenzívnom cvičení výrazne zvyšuje potreba ATP v pracujúcich svaloch – stokrát vyššia ako v pokoji. Vyčerpané zásoby ATP a fosfokreatínu sa musia neustále dopĺňať, aby svalové kontrakcie mohli pokračovať na najvyššej úrovni frekvencie a intenzity. Zvýšením fosfokreatínu užívaním kreatín monohydrátu môžete zvýšiť množstvo ATP a tým zvýšiť svalovú silu.

Kreatín fosforečná kyselina (kreatínfosfát, fosfokreatín) - kyselina 2-[metyl-(N "-fosfonokarboimidoyl)amino]octová. Bezfarebné kryštály, rozpustné vo vode, ľahko hydrolyzovateľné štiepením fosfamidom komunikácia N-P v kyslom prostredí, stabilný v alkalickom prostredí.

Kyselinu objavili Philip a Grace Eggleton z Cambridgeskej univerzity a nezávisle Cyrus Fiske a Yellapragada Subbarao z Harvardskej lekárskej fakulty v roku 1927.

Laboratórna syntéza - fosforylácia kreatínu POCl 3 v alkalickom prostredí.

Kreatínfosfát je produktom reverzibilnej metabolickej N-fosforylácie kreatínu, ktorý je podobne ako ATP vysokoenergetickou zlúčeninou. Avšak na rozdiel od ATP, ktorý je hydrolyzovaný pyrofosfátom O-P komunikácia kreatínfosfát je hydrolyzovaný na N-P fosfamidovej väzbe, čo spôsobuje oveľa väčší energetický efekt reakcie. Pri hydrolýze je teda zmena voľnej energie pre kreatín G 0 ~ –43 kJ/mol, kým pri hydrolýze ATP na ADP je G 0 ~ –30,5 kJ/mol.

Kreatínfosfát sa nachádza hlavne v excitabilných tkanivách (svalové a nervové tkanivo) a jeho biologickou funkciou je udržiavať konštantnú koncentráciu ATP v dôsledku reverzibilnej fosforylačnej reakcie:

Táto reakcia je katalyzovaná cytoplazmatickými a mitochondriálnymi enzýmami, kreatínkinázami; so spotrebou (a teda znížením koncentrácie) ATP, napríklad s kontrakciou buniek svalového tkaniva, sa rovnováha reakcie posunie doprava, čo vedie k obnoveniu normálnej koncentrácie ATP.

Koncentrácia kreatínfosfátu v kľudovom svalovom tkanive je 3-8 krát vyššia ako koncentrácia ATP, čo umožňuje kompenzovať spotrebu ATP počas krátkych období svalovej aktivity, v období odpočinku pri absencii svalovej aktivity v v tkanive prebieha glykolýza a oxidačná fosforylácia ADP v ATP, čo vedie k tomu, že sa rovnováha reakcie posúva doľava a koncentrácia kreatínfosfátu sa obnoví.

V tkanivách kreatínfosfát podlieha spontánnej neenzymatickej hydrolýze s cyklizáciou na kreatinín, vylučovaný močom, úroveň vylučovania kreatinínu závisí od stavu organizmu, mení sa za patologických stavov a je diagnostickým znakom.

Kreatínfosfát je jedným z fosfagénov – N-fosforylovaných derivátov guanidínu, ktoré sú energetickým depotom, ktorý zabezpečuje rýchlu syntézu ATP. Takže u mnohých bezstavovcov (napríklad hmyzu) zohráva úlohu fosfagénu kyselina arginín fosforečná, u niektorých annelidov N-fosfolombricín.

Téma: "CHARAKTERISTIKA VÝMENY GLYCÍNU, SERINU, SÍRU OBSAHUJÚCICH A AROMATICKÝCH AMINOKYSELÍN"

1. Spôsoby tvorby a využitia glycínu a serínu v organizme. Úloha kyseliny tetrahydrolistovej pri tvorbe a prenose jednouhlíkových skupín.
2. Spôsoby tvorby a využitia cysteínu v organizme. S-adenosylmetionín, jeho účasť na reakciách prenosu metylových skupín. Úloha metylkobalamínu a metyl-THPK pri regenerácii metionínu v tele. Metylová konjugácia.
3. Biosyntéza kreatínu a kreatínfosfátu, biologická úloha. Tvorba a uvoľňovanie kreatinínu. Klinická a diagnostická hodnota stanovenia obsahu kreatínu a kreatinínu v krvi a moči.
4. Metabolizmus fenylalanínu a tyrozínu, znaky ich katabolizmu, účasť na syntéze hormónov, neurotransmiterov a pigmentov. Vlastnosti katabolizmu fenylalanínu a tyrozínu.
5. Vrodené poruchy metabolizmu fenylalanínu a tyrozínu (fenylketonúria, alkaptonúria, albinizmus): hlavné príznaky, biochemická diagnostika, stravovacie vlastnosti.

Výmena serínu a glycínu. Vznik a prenos jednouhlíkových skupín.

Hlavnú úlohu v reakciách metabolizmu serínu a glycínu zohrávajú enzýmy, medzi ktoré patrí kyselina tetrahydrolistová (THFA) ako koenzým. THFA vzniká v tele ako výsledok obnovy kyseliny listovej (vitamín Bc).

kyselina listová

THFK

25.1.2. Reaktívnymi centrami v molekule THPA sú atómy dusíka v polohách 5 a 10. Atómy vodíka na N5 a N10 môžu byť nahradené rôznymi jednouhlíkovými skupinami: metyl (-CH3), metylén (-CH2-), metylén (= CH- ), formyl (-CH = O) a niektoré ďalšie. Serín a glycín sú hlavnými zdrojmi jednouhlíkových skupín v bunke.

5,10-Metylén-THPA sa používa ako donor metylovej skupiny v biosyntetických reakciách tymidylnukleotid.

Oxidáciou 5,10-metylén-THPA sa získa 5,10-metylén-THPA a 10-formyl-THPA. Tieto deriváty THFA slúžia ako zdroje atómov uhlíka v tomto procese biosyntéza purínových nukleotidov (adenyl a guanyl).

Redukciou 5,10-metylén-THPA sa získa 5-metyl-THPA. Táto zlúčenina je zaujímavá tým, že môže poskytnúť metylovú skupinu pre regenerácia metionínu z homocysteínu (pozri nižšie).

25.1.3. Aminokyselina glycín Okrem toho, že sa podieľa na syntéze bielkovín a tvorbe rôznych jednouhlíkových skupín, je prekurzorom množstva špecializovaných biomolekúl:

• v štruktúre purínového jadra (atómy C4, C5 a N7) môžu byť zahrnuté oba atómy uhlíka aj atóm dusíka glycínu;
• glycín je hlavným prekurzorom porfyrínov (prostetická skupina hemoglobínu, myoglobínu, cytochrómov);
• glycín sa podieľa na syntéze kreatínu, prekurzora kreatínfosfátu, ktorý sa podieľa na bioenergetike svalového a nervového tkaniva;
• glycín je súčasťou peptidového koenzýmu glutatiónu;
• podieľa sa na tvorbe konjugátov (kyselina glykocholová, kyselina hippurová).

Výmena metionínu a cysteínu. Transmetylačné reakcie

Metylová skupina metionínu, naviazaná na atóm síry, je tiež mobilná jednouhlíková skupina schopná zúčastniť sa transmetylačných reakcií (prenos metylovej skupiny). Aktívnou formou metionínu, ktorá sa priamo podieľa na týchto premenách, je S-adenosylmetionín, ktorý vzniká interakciou metionínu s ATP.

Príklady transmetylačných reakcií zahŕňajúcich S-adenosylmetionín sú uvedené v tabuľke 25.1.

Tabuľka 25.1

Použitie metylovej skupiny S-adenosylmetionínu v transmetylačných reakciách

Tu je niekoľko príkladov týchto reakcií.

1) Tvorba fosfatidylcholínu z fosfatidyletanolamínu- kľúčová reakcia syntézy fosfolipidov:

Fosfatidylcholín je hlavnou fosfolipidovou zložkou biologických membrán; je súčasťou lipoproteínov, podieľa sa na transporte cholesterolu a triacylglycerolov; porušenie syntézy fosfatidylcholínu v pečeni vedie k mastnej infiltrácii.

2) Tvorba adrenalínu z norepinefrínu- konečná reakcia syntézy hormónu drene nadobličiek:

Adrenalín sa uvoľňuje do krvného obehu pri emočnom strese a podieľa sa na regulácii metabolizmu sacharidov a lipidov v tele.

3) Reakcie konjugácie metylu- jedna z fáz neutralizácie cudzích zlúčenín a endogénnych biologicky aktívnych látok:

V dôsledku metylácie sú reaktívne skupiny SH a NH substrátov blokované. Produkty reakcie sú neaktívne a vylučujú sa močom.

25.2.3. Po uvoľnení metylovej skupiny sa S-adenosylmetionín premení na S-adenosylhomocysteín. Ten sa štiepi na adenozín a homocysteín. Homocysteín sa môže premeniť späť na metionín metylovou skupinou 5-metyl-THPA (pozri predchádzajúci odsek):

Metylkobalamín, derivát vitamínu B12, sa zúčastňuje tejto reakcie ako koenzým. Pri nedostatku vitamínu B12 je narušená syntéza metionínu z homocysteínu a hromadí sa 5-metyl-THPA. Keďže reakcia tvorby 5-metyl-THPA z 5,10-metylén-THPA je nevratná, súčasne dochádza k nedostatku kyseliny listovej.

25.2.4. Ďalším spôsobom využitia homocysteínu, ako už bolo spomenuté, je participácia pri syntéze cysteínu... Biologická úloha cysteínu:

• je súčasťou proteínu, kde môže vytvárať disulfidové väzby, ktoré stabilizujú priestorovú štruktúru makromolekuly;
• podieľa sa na syntéze glutatiónu a cysteínová skupina SH určuje reaktivitu tohto koenzýmu;
• je prekurzorom tioetanolamínu v molekule HS-CoA;
• slúži ako prekurzor taurínu v konjugovaných žlčových kyselinách;
• je zdrojom atómu síry v organických sulfátoch (chondroitín sulfát, heparín, FAFS).

Biosyntéza kreatínu a jeho následné premeny.

Syntéza kreatínu v ľudských tkanivách prebieha v dvoch fázach. V prvej fáze sa guanidínacetát tvorí v obličkách:

V druhej fáze dochádza k transmetylačnej reakcii v pečeni:

25.3.2. Kreatín syntetizovaný v pečeni vstupuje do krvného obehu a dodáva sa do svalov. Tam interaguje s ATP, čo vedie k tvorbe vysokoenergetickej zlúčeniny kreatínfosfátu. Táto reakcia je ľahko reverzibilná.

V pokoji svaly hromadia kreatínfosfát (jeho obsah v nepracujúcom svale je 3-8 krát vyšší ako obsah ATP). Prechodom do svalovej práce sa mení smer reakcie a vzniká ATP, ktorý je potrebný pre svalovú kontrakciu.

Tvorba ATP za účasti kreatínfosfátu je najrýchlejší spôsob tvorby ATP. Rezerva kreatínfosfátu poskytuje intenzívnu svalovú prácu po dobu 2 - 5 sekúnd. Za tento čas človek zvládne ubehnúť 15-50 metrov. Medzitým sa zapínajú ďalšie mechanizmy tvorby ATP: mobilizácia svalového glykogénu, oxidácia substrátov pochádzajúcich z pečene a tukového tkaniva.

Koncentrácia kreatínu v krvi zdravých dospelých je približne 50 μmol / l; v moči prakticky chýba. Výskyt kreatínu v moči nie je vždy príznakom ochorenia. Takže u malých detí a dospievajúcich moč vždy obsahuje kreatín (fyziologická kreatinuria). Pri svalových ochoreniach, kedy je narušená tvorba kreatínfosfátu, sa zvyšuje obsah kreatínu v krvi a zvyšuje sa jeho vylučovanie močom.

25.3.3. V dôsledku neenzymatickej defosforylácie kreatínfosfátu vzniká kreatinín – kreatínanhydrid.

Kreatinín je jedným z konečných produktov metabolizmu dusíka v tele, vylučuje sa močom. Denné uvoľňovanie kreatinínu u zdravého človeka je úmerné jeho svalová hmota... Kreatinín sa neabsorbuje v obličkových tubuloch, preto je jeho denné vylučovanie indikátorom filtračnej funkcie obličiek. Obsah kreatinínu v krvi klesá s ochorením svalov a zvyšuje sa s poruchou funkcie obličiek. Vylučovanie kreatinínu močom je v oboch prípadoch znížené.

Výmena fenylalanínu a tyrozínu.

Výmenu fenylalanínu a tyrozínu v ľudských tkanivách možno znázorniť nasledovne (pozri obrázok 25.1).

Obrázok 25.1. Metabolické cesty fenylalanínu a tyrozínu v tkanivách (čísla označujú najčastejšie defekty enzýmov, ďalej je uvedený popis týchto porúch).

25.4.2. Počet vrodené metabolické poruchy fenylalanínu a tyrozínu.

fenylketonúria- vrodená porucha procesu hydroxylácie fenylalanínu na tyrozín. Ochorenie je najčastejšie spôsobené absenciou alebo nedostatkom enzýmu fenylalanínhydroxylázy (označené číslom 1 na obrázku 25.1), menej často porušením tvorby tetrahydrobiopterínu.

Skorými príznakmi fenylketonúrie sú zvýšená excitabilita a fyzická aktivita, zvracanie a ťažkosti s kŕmením, od 3. do 5. mesiaca je narušený intelektuálny vývin, mizne reakcia na prostredie. Postupom času sa u detí vyvinú záchvaty. Vlasy a oči sú zvyčajne menej pigmentované ako ostatní členovia rodiny. Pri absencii liečby je dĺžka života pacientov 20-30 rokov.

Biochemickým základom fenylketonúrie je akumulácia fenylalanín v organizme. Vysoká koncentrácia aminokyseliny stimuluje produkciu enzýmu, ktorý premieňa fenylalanín na fenylpyruvát(normálne je tento enzým neaktívny). Redukciou sa fenylpyruvát premení na fenyllaktát, a dekarboxyláciou - in fenylacetát... Tieto produkty sa spolu s fenylalanínom nachádzajú vo významných množstvách v moči pacientov.

Teraz existujú silné dôkazy, že vysoké koncentrácie fenylalanínu sú zodpovedné hlavne za toxické poškodenie mozgu. Zvýšený obsah fenylalanínu inhibuje transport tyrozínu a iných aminokyselín cez biologické membrány. To vedie k obmedzeniu syntézy proteínov v mozgových bunkách a narušeniu syntézy neurotransmiterov.

Včasná diagnóza ochorenia sa nedá uskutočniť len na základe klinických príznakov. Diagnóza sa robí biochemicky skríningom všetkých novorodencov. Liečba pacientov s fenylketonúriou je založená na obmedzení príjmu fenylalanínu do organizmu a znížení koncentrácie tejto aminokyseliny v plazme. Na tento účel sa používajú umelé výživové zmesi, v ktorých chýba fenylalanín (napríklad berlofén).

Alkaptonúria- vrodená porucha metabolizmu fenylalanínu spôsobená absenciou enzýmu oxidáza kyseliny homogentisovej (číslo 2 na obrázku 25.1). To vedie k narušeniu tvorby maleylacetoacetátu, ktorý sa ďalej štiepi na fumarát a acetoacetát. V ranom detstvo jediným prejavom nedostatku enzýmu je zmena farby moču. Kyselina homogentisová sa vylučuje do lúmenu tubulov a vo významných množstvách sa vylučuje močom. Na vzduchu oxiduje a následne polymerizuje na farebnú zlúčeninu, ktorá sfarbí plienky do čiernej. Vylučovanie kyseliny homogentisovej závisí od obsahu fenylalanínu a tyrozínu v potrave.

Výsledkom je hromadenie kyseliny homogentisovej v tele ochronóza- bridlicovo modrý odtieň ušnej a nosovej chrupavky, spôsobený nahromadením pigmentu v nich. Rozvoju ochronózy možno zabrániť, ak s nízky vek obmedziť príjem fenylalanínu a tyrozínu s jedlom.

albinizmus sa vyvíja v neprítomnosti enzýmu tyrozinázy v pigmentových bunkách (označené číslom 3 na obrázku 25.1), ktorý sa podieľa na tvorbe melanínu. Výsledkom je, že vlasy, pokožka a oči pacienta sú zbavené tohto pigmentu. Pri albinizme sa zvyšuje citlivosť na slnečné svetlo a niektoré poruchy zraku.