Гамма-аминомасляная кислота

Гамма-аминомасляная кислота
Гамма-аминомасляная кислота
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	119 и 6992099
Рег. номер EINECS	200-258-6
SMILES	C(CC(=O)O)CN
InChI	InChI=1S/C4H9NO2/c5-3-1-2-4(6)7/h1-3,5H2,(H,6,7) BTCSSZJGUNDROE-UHFFFAOYSA-N
RTECS	ES6300000
ChEBI	16865 и 59888
ChemSpider	116
Безопасность
ЛД50	12 680 мг/кг (мыши, перорально)
Токсичность	слаботоксичное вещество, ирритант
Пиктограммы ECB
	Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
	Медиафайлы на Викискладе

γ-Аминомасляная кислота (гамма-аминомасляная кислота, сокр. ГАМК) — 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.

Производство, высвобождение, действие и деградация ГАМК при стереотипном ГАМКергическом синапсе

Получение

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

Биологическая активность

В нервной системе

γ-Аминомасляная кислота выполняет в организме функцию ингибирующего медиатора центральной нервной системы. При выбросе ГАМК в синаптическую щель происходит активация ионных каналов ГАМК_A- и ГАМК_C-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 ГАМК_A- и ГАМК_B-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 системы

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].

Агонисты ГАМК рецепторов способны повышать концентрацию иммунореактивного гормона роста (irGH) и иммунофункционального гормона роста (ifGH) в состоянии покоя и после физической нагрузки^[11]

Пищевая добавка

ГАМК в виде пищевых добавок применяется при умственной отсталости, после инсульта и травм мозга, для лечения энцефалопатии и ДЦП^[12].

Традиционно считалось, что экзогенная ГАМК не проникает через гематоэнцефалический барьер, однако более современные исследования ставят это утверждение под сомнение^[13]. Во-первых, есть свидетельства того, что ГАМК транспортируется в мозг с помощью специфических мембранных транспортеров GAT2 и BGT-1^[14]. А во-вторых, экзогенная ГАМК в форме пищевых добавок может оказывать ГАМКергические эффекты и на энтеральную нервную систему, которая, в свою очередь, стимулирует выработку эндогенной ГАМК^[15]^[16].

Это согласуется с хорошо изученным влиянием микробиоты кишечника на настроение, стресс и возбуждение^[17]^[18] и данными о широком распространении рецепторов ГАМК по всей ЭНС кишечника^[19].

Принимать ГАМК кормящим и беременным женщинам не рекомендуется.^[20]

Потребление естественного и биосинтетического ГАМК может оказывать благотворное влияние на стресс и сон. Однако необходимы дальнейшие исследования для установления времени введения дозы, продолжительности и взаимосвязи реакции как для природных, так и для биосинтетических форм ГАМК.^[21]

См. также

Примечания

↑ 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. — Bibcode: 2009PLoSO...4.4371P. — PMID 19190758. — PMC 2629816.
↑ Carmine D. Clemente. Sleep and The Maturing Nervous System. — Academic Press, 2012. — С. 82. — 491 с. — ISBN 978-0-323-14835-1. Архивировано 7 января 2022 года.
↑ 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. Архивировано 24 февраля 2019 года.
↑ Frontiers | Excitatory actions of GABA during development (неопр.). www.frontiersin.org. Дата обращения: 13 декабря 2018. Архивировано 24 февраля 2019 года.
↑ 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.
↑ 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]
↑ 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. Архивировано 11 июля 2015 года.
↑ 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.
↑ 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]
↑ 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. Архивировано 16 мая 2011 года.
↑ Michael E. Powers, Joshua F. Yarrow, Sean C. McCoy, Stephen E. Borst. Growth hormone isoform responses to GABA ingestion at rest and after exercise // Medicine and Science in Sports and Exercise. — 2008-01. — Т. 40, вып. 1. — С. 104–110. — ISSN 0195-9131. — doi:10.1249/mss.0b013e318158b518.
↑ Машковский М. Д. «Лекарственные средства» (16-е изд.), Новая волна, 2012, ISBN 978-5-7864-0218-7, стр. 117
↑ 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. Архивировано 25 февраля 2021 года.
↑ 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.
↑ 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.
↑ 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. Архивировано 28 февраля 2021 года.
↑ 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. Архивировано 25 февраля 2021 года.
↑ 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.
↑ 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.
↑ Oketch-Rabah HA, Madden EF, Roe AL, Betz JM (August 2021). "United States Pharmacopeia (USP) Safety Review of Gamma-Aminobutyric Acid (GABA)". Nutrients. 13 (8). doi:10.3390/nu13082742. PMC 8399837. PMID 34444905.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)
↑ Hepsomali P, Groeger JA, Nishihira J, Scholey A (2020). "Effects of Oral Gamma-Aminobutyric Acid (GABA) Administration on Stress and Sleep in Humans: A Systematic Review". Front Neurosci. 14: 923. doi:10.3389/fnins.2020.00923. PMC 7527439. PMID 33041752.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)

Литература

Ben-Ari Y., Gaiarsa J. L., Tyzio R., Khazipov R. GABA: a pioneer transmitter that excites immature neurons and generates primitive oscillations (англ.) // Physiol. Rev. — 2007. — Vol. 87. — P. 1215—1284. — PMID 17928584.

Ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Гамма-аминомасляная кислота

[pmid19190758-1] 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. — Bibcode: 2009PLoSO...4.4371P. — PMID 19190758. — PMC 2629816.

[2] Carmine D. Clemente. Sleep and The Maturing Nervous System. — Academic Press, 2012. — С. 82. — 491 с. — ISBN 978-0-323-14835-1. Архивировано 7 января 2022 года.

[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. Архивировано 24 февраля 2019 года.

[4] Frontiers | Excitatory actions of GABA during development (неопр.). www.frontiersin.org. Дата обращения: 13 декабря 2018. Архивировано 24 февраля 2019 года.

[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]

[GABA_lungs-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. Архивировано 11 июля 2015 года.

[Inyerballs-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. Архивировано 16 мая 2011 года.

[11] Michael E. Powers, Joshua F. Yarrow, Sean C. McCoy, Stephen E. Borst. Growth hormone isoform responses to GABA ingestion at rest and after exercise // Medicine and Science in Sports and Exercise. — 2008-01. — Т. 40, вып. 1. — С. 104–110. — ISSN 0195-9131. — doi:10.1249/mss.0b013e318158b518.

[12] Машковский М. Д. «Лекарственные средства» (16-е изд.), Новая волна, 2012, ISBN 978-5-7864-0218-7, стр. 117

[13] 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. Архивировано 25 февраля 2021 года.

[14] 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.

[15] 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.

[16] 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. Архивировано 28 февраля 2021 года.

[17] 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. Архивировано 25 февраля 2021 года.

[18] 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.

[19] 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.

[pmid34444905-20] Oketch-Rabah HA, Madden EF, Roe AL, Betz JM (August 2021). "United States Pharmacopeia (USP) Safety Review of Gamma-Aminobutyric Acid (GABA)". Nutrients. 13 (8). doi:10.3390/nu13082742. PMC 8399837. PMID 34444905.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)

[pmid33041752-21] Hepsomali P, Groeger JA, Nishihira J, Scholey A (2020). "Effects of Oral Gamma-Aminobutyric Acid (GABA) Administration on Stress and Sleep in Humans: A Systematic Review". Front Neurosci. 14: 923. doi:10.3389/fnins.2020.00923. PMC 7527439. PMID 33041752.{{cite journal}}: Википедия:Обслуживание CS1 (не помеченный открытым DOI) (ссылка)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]