Аминокислоты как лекарственные вещества

Аминокислоты широко применяются в медицинской практике. В первую очередь это относится к таким аминокислотам, как метионин, гистидин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты. В последние годы список аминокислот — лекарственных препаратов — существенно расширился. В него входят аргинин, ароматические аминокислоты, цистеин и некоторые другие.

Глутаминовая кислота используется в психиатрии при эпилепсии и особенно в детской психиатрии для лечения слабоумия и последствий родовых травм. Кроме того, ее применяют в комплексной терапии язвенной болезни и при гипоксии. Весьма эффективным лекарственным препаратом является производное глутаминовой кислоты — гамма-аминомасляная кислота, или ГАМК. Она образуется из глутаминовой кислоты в результате декарбоксилирования при помощи фермента глутаматдекарбоксилазы, а ее метаболизм происходит под действием фермента 4-аминобутират: 2-оксиглутаратаминотрансферазы в присутствии пиридоксальфосфата. ГАМК тормозит передачу нервного импульса в синапсах центральной нервной системы. Кроме того, ГАМК влияет на обмен глюкозы, тканевое дыхание и окислительное фосфорилирование в головном мозге. На основе ГАМК создан лекарственный препарат гаммалон (аминолон), применяемый при нарушениях мозгового кровообращения после инсульта, при атеросклерозе мозговых сосудов, потере памяти.

Аспарагиновая кислота способствует повышению потребления кислорода сердечной мышцей, обладает антитератогенным действием. В кардиологии применяют панангин — препарат, содержащий аспартат калия и аспартат магния. Панангин применяют для лечения различного рода аритмий, а также ишемической болезни сердца.

Метионин имеет в своем составе подвижную метильную группу, которая способна переноситься на другие клеточные структуры в процессах метилирования, например в процессах конъюгации или синтеза холина. Защищает организм при отравлениях бактериальными эндотоксинами и некоторыми другими ядами, в связи с этим используется как протектор от токсикантов окружающей среды. Обладает радиопротекторными свойствами. Лекарственные препараты под названием «Метионин» выпускаются в виде таблеток. Применяются также в геронтологии в качестве профилактического средства.

Глицин, подобно ГАМК, является медиатором торможения в ЦНС. В медицинской практике применяется для лечения хронического алкоголизма. Производное глицина — бетаин — является эффективным гепатопротекторным препаратом, улучшает процессы пищеварения.

Валин входит в состав комплексонов, применяющихся для выведения радионуклидов из организма.

Эффективным представляется использование аминокислот как пищевых добавок, имеющее двоякое значение: в качестве лечебных компонентов, а также для улучшения питательной ценности пищевых продуктов и придания им оптимальных вкусовых свойств. Так, глутаминовая кислота, помимо фармакологического эффекта, улучшает вкус мясных продуктов, является весьма важным ингредиентом при консервировании и замораживании. Многие другие аминокислоты также улучшают вкус тех или иных пищевых продуктов. Термическая обработка пищи в присутствии таких аминокислот, как валин, метионин или глицин, приводит к получению своеобразного аромата мясных или хлебобулочных изделий. D-Триптофан во много раз слаще сахарозы и может использоваться для диабетического питания. В пищевой промышленности такие аминокислоты, как глицин, лизин, цистеин, используются в качестве антиоксидантов, стабилизирующих ряд витаминов, например аскорбиновую кислоту, и замедляющих пероксидное окисление липидов. Кроме того, будучи сладким на вкус, глицин применяется в пищевой промышленности при производстве приправ и безалкогольных напитков.

В сельском хозяйстве аминокислоты применяются преимущественно в качестве кормовых добавок. Многие растительные белки содержат лизин в очень малых количествах, поэтому добавление лизина в корма сельскохозяйственных животных с целью их сбалансирования по белковому питанию имеет первостепенное значение. Кроме того, в сельском хозяйстве аминокислоты применяются для защиты растений от различных болезней (метионин, глутаминовая кислота, валин). Производные таких аминокислот, как аланин и глицин, обладают гербицидным действием и используются для защиты растений от сорняков.

Введение

в такие аминокислоты, как глутаминовая или аспарагиновая кислота, гидрофобных группировок дает возможность получать поверхностно-активные вещества (ПАВ), широко используемые в синтезе полимеров, а также при производстве моющих средств, эмульгаторов, добавок к моторному топливу.

Косметические средства с добавками аминокислот более эффективно поддерживают нормальные функции кожи, благотворно сказываются на качестве волос.

Применение аминокислот постоянно расширяется и лимитируется только необходимой степенью очистки и высокой стоимостью производства.

В последние годы внимание многих исследователей обращено к регуляторным пептидам в связи с открывшимися возможностями медицинского их применения в качестве лекарственных препаратов, имитирующих действие эндогенных регуляторов организма. Как уже было сказано, большой класс нейропептидов обладает анальгезирующим действием, причем изучены молекулярные механизмы действия многих регуляторных пептидов. Так, установлено, что анальгетическое действие p-эндорфина связано с освобождением метэнкефалина в мозге. Для решения основной проблемы применения регуляторных пептидов в качестве лекарственных средств, а именно быстрой их деградации в организме используют метаболически стабильные структурные аналоги, а также ингибиторы протеиназ, катализирующих распад полипептидов до аминокислот. Эти ингибиторы, блокирующие также распад эндогенных энкефалинов, представляют собой особый класс анальгетиков смешанного типа.

Для создания структурных аналогов опиоидных пептидов проводились модификации их структуры: замена Lна D-формы некоторых аминокислот, модификация С-концевой аминокислоты, замены некоторых остатков тирозина.

При модификации энксфалина наиболее стабильный аналог был получен при замене глицина на D-аланин во втором положении с одновременным амидированием С-концевого лейцина. Перспективной является модификация, связанная с введением в полипептид углеводных остатков. Так, на основе энкефалина синтезированы его галактозильные производные, проявляющие фармакологическую активность в 1000 раз ббльшую, чем исходный полипептид. Синтетический препарат даларгин, обладающий пролонгированным действием, благодаря замене аланина на D-форму с успехом применяется в медицинской практике.