АЛЬФА-КЕТОГЛУТАРАТ: ВЛАСТИВОСТІ, ФУНКЦІЇ ТА ЗАСТОСУВАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Альфа - кетоглутарат являє собою органічну сіль отримує з дисоціації кислоти-кетоглутаровой. Це сполука, яка має медичне використання, а також присутня в еукаріотичних та прокаріотичних клітинах, що входять до складу циклу Кребса (лимонної або трикарбонової кислот).

Цей цикл має велике біологічне значення, оскільки він виступає посередником між гліколізом та електронним транспортним ланцюгом, що в свою чергу пов'язане з окислювальним фосфорилюванням, процесом, що відповідає за метаболічну продукцію АТФ.

Структурна формула аніона альфа-кетоглутарата. Два її негативних заряду повинні бути збалансовані наявністю катіонів, що призводять до солі. Джерело: NEUROtiker / Public domain

Альфа-кетоглутарат вводять внутрішньовенно, щоб запобігти травмам серця під час кардіохірургічних операцій, пов’язаних із проблемами кровотоку. Він також використовується для запобігання погіршення м’язів, як результат операції або травми.

Застосовується при виготовленні ліків від захворювань нирок, кишкових і шлункових захворювань, а також при багатьох станах; однак наукові докази цих застосувань є слабкими та мізерними.

Ця сіль виконує багато функцій, включаючи вироблення амінокислот, таких як пролін, глютамін та глутамінова кислота. Він також втручається в імунологічні процеси, в поліпшення структури та функціонування кісткової системи.

Властивості

Зовнішній вигляд

Білий порошок або кристалічно-жовтий порошок.

Синоніми

α-кетоглутарат, 2-оксоглутарат та 2-кетоглутарат.

Краща назва IUPAC: 2-оксо-пентандіоат.

Молярна маса

144,08 г / моль

Молекулярна формула

C ₅ H ₄ O ₅ ^2-

Зауважте, що це аніон, який повинен супроводжуватися катіоном, щоб збалансувати його негативний заряд; будь то Na ⁺ , K ⁺ , Ca ²⁺ або інші.

Розчинність у воді

56,5 г / л

Точка плавлення

113 - 115 ºC

Точка кипіння

Він розкладається перед закипанням.

Особливості

Цикл Кребса

Альфа-кетоглутарат - це сполука, що входить до складу циклу Кребса. Він утворюється в результаті дії ферменту ізоцитратдегідрогенази на ізоцитрат з утворенням НАДН та СО ₂ . Крім того, альфа-кетоглутарат є місцем включення в цикл Кребса глутамінової кислоти, амінокислоти.

Глютамінова кислота перетворюється на альфа-кетоглутарат, це є способом уникнути виснаження компонентів циклу Кребса. Шляхи, які виконують цю функцію, називаються анаплеротичними. Згодом альфа-кетоглутарат перетворюється на сукциніл CoA.

Альфа-кетоглутарат є визначальним фактором швидкості циклу Кребса і бере участь у кількох обмінних шляхах. Це також джерело енергії для функціонування клітин, як це відбувається з клітинами кишечника.

Синтез амінокислот

Альфа-кетоглутарат бере участь безпосередньо або опосередковано в утворенні різних амінокислот. Присутні в раціоні, він перетворюється в клітинах кишечника (ентероцити) в пролін і лейцин, серед інших амінокислот.

Альфа-кетоглутарат - джерело синтезу глутаміну та глутамінової кислоти (глутамат); амінокислоти, що стимулюють синтез білка. Глутамат, нейтральний передавач, що виділяється з нервових закінчень у кістковій тканині, і в процесі включення аміна в альфа-кетоглутарат виробляє пролін.

Пролін - життєво важлива амінокислота для синтезу колагену: волокнистий білок, який дуже багатий ссавцями і входить до шкіри, кісток, сухожиль, хрящів і зубів.

З іншого боку, альфа-кетоглутарат спрямовує трансформацію проліну в гідроксипролін. Це викликає перетворення проколагену в колаген і формування кісткового матриксу.

Альфа-кетоглутарат активує пролідазу, фермент, який бере участь у переробці проліну. Крім того, він впливає на кісткову тканину завдяки дії глутамату та глютаміну.

Ці амінокислоти активізують синтез амінокислот орнітину та аргініну, які стимулюють секрецію гормону росту.

Транспорт азоту

Альфа-кетоглутарат бере участь у процесі транспортування та виведення азоту, що виробляється клітинами. Аміногрупи, присутні в амінокислотах, переносяться на альфа-кетоглутарат шляхом трансамінації. Ці аміногрупи потім переносяться в печінку.

У печінці відбувається цикл сечовини. Останній та амоній (NH ₄ ⁺ ) - основні форми виведення азоту з сечею. Крім того, альфа-кетоглутарат відіграє важливу роль у детоксикації азотом мозку.

Довговічність і старіння

Альфа-кетоглутарат може діяти за рахунок збільшення тривалості життя черв’яка Caenorhabditis elegans, діючи спеціально на комплекс TOR (ціль рапаміцину). Цей комплекс був пов'язаний із захворюваннями, які збільшують захворюваність у віковій фазі людей.

Одна з форм TOR, TORC1, пов'язана з виникненням діабету, захворювань серця та раку в старості. TORC1 був ідентифікований як взаємозв'язок між старістю клітин і генеруванням цих захворювань.

Альфа-кетоглутарат відіграє певну роль у гальмуванні комплексу TOR, тому він би зіграв важливу роль у збільшенні тривалості життя у людей. Інгібування TORC1 у літніх людей зменшує частоту інфекцій.

Антиоксидантна функція

Альфа-кетоглутарат діє як антиоксидант, здатний реагувати з перекисом водню з утворенням сукцинату, води та вуглекислого газу. Крім того, він здатний реагувати з іншими компонентами реактивних видів кисню (ROS).

Знімає оксидативний стрес, діючи як джерело енергії та антиоксидант у клітинах ссавців. Це також збільшує антиоксидантну здатність, сприяючи синтезу глютаміну.

Програми

У тварин

Альфа-кетоглутарат постачається індикам, свиням та щурам, що призводить до поліпшення якості кісток, що може бути викликано позитивними ефектами посиленої продукції глутамату, оскільки він втручається в регуляцію кісткового обміну.

Так само збільшується синтез колагену внаслідок збільшення запасу проліну. Тварини, які отримували альфа-кетоглутарат, демонструють збільшену вагу, довжину, щільність кісток, вміст мінеральних речовин у кістках та еластичну міцність кісток.

У людей

Вважається, що альфа-кетоглутарат сприяє збільшенню синтезу м’язового білка у післяопераційних пацієнтів, а також покращує метаболізм амінокислот у хворих на діаліз.

Лікарі дають його внутрішньовенно пацієнтам під час операції на серці для запобігання травм серця, а також для запобігання розпаду м’язів після операції. З’єднання допомагає у виробленні м’язової тканини і загоює рани.

Альфа-кетоглутарат застосовували для різних цілей та умов у людей, таких як, щоб допомогти боротися з бактеріальними інфекціями, проблемами з печінкою, катаракта та покращити обробку білка пацієнтами, які ведуть діаліз. Це також допомагає покращити спортивні показники.

Список літератури

1. Вікіпедія. (2020). альфа-кетоглутарової кислоти. Відновлено з: en.wikipedia.org
2. Ву, Н., Ян, М., Гаур, У., Сю, Х., Яо, Я., & Лі, Д. (2016). Альфа-кетоглутарат: фізіологічні функції та застосування. Біомолекули та терапевтичні засоби, 24 (1), 1–8. doi.org/10.4062/biomolther.2015.078
3. Національний центр інформації про біотехнології. (2020). Альфа-кетоглутарат. PubChem База даних., CID = 164533. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. ТОВ «ВебМД». (2019). Альфа-кетоглутарат (АКГ). Відновлено з: webmd.com
5. Шаоджуан Лю та ін. (2018). Антиоксидативна функція альфа-кетоглутарата та його застосування. doi.org/10.1155/2018/3408467
6. Barbara Beer та ін. (2017). Метаболічна інженерія in vitro для виробництва α-кетоглутарату. doi.org/10.1016/j.ymben.2017.02.011
7. Королівське хімічне товариство. (2020). α-кетоглутарової кислоти. Відновлено з: chemspider.com