Аргинин в науке и медицине — РОО МО «Помощь больным муковисцидозом»

Итак, в первой части мы рассказали о удивительном растении — люпине, косметические и лечебные свойства которого были хорошо известны в древнем мире. А также узнали, как в 19 веке открыли содержащуюся в нем аминокислоту, которая, как оказалось, играет важнейшую роль в самых разных процессах в организме. В конце 80 годов XX века в мире наступил настоящий аргининовый бум, начавшийся после того, как обнаружили, что аргинин стимулирует синтез гормона роста. Этим сразу же воспользовались  бодибилдеры, которые применяли его для быстрого роста мышечной массы. Но причина столь активного участия простой аминокислоты в жизндеятельности организма оставалось неизвестной.

И вот однажды,  Роберт Фаршготт, фармаколог из Нью-йорского университета, заметил, что одни и теже лекарства иногда вызывают расширение, а иногда – сужение сосудов. Оказалось, что все зависит от состояния стенок сосудов. В 1980 году в эксперименте он показал, что ацетилхолин расширяет кровеносные сосуды в тех случаях, когда стенка сосудов не повреждена. Р.Фаршготт пришел к заключе­нию, что клетки продуцируют неизвестные ранее сигнальные молекулы, при встрече с которыми гладкая мускулатура сосудов расслабляется. Эти сигнальные молекулы ученый назвал EDRF что означаю «’эндотелий-расслабляющий фактор».

Независимо от Р.Фаршготта другой исследователь, Луис Ингарро из Университета в Калифорнии искал разгадку неизвесных сигнальных молекул, и в 1986 году пришел к выводу, что EDRF – это молекула оксила азота.

Интересно, что десятилетием ранее врач-фармаколог Ферид Мюрад из Техасского университета обнаружил, что нитроглицерин (извеcтный, кстати, с середины 19 века как средство от болей в сердце) вызывают выделение оксида азота, которая расслабляет гладкую мускулатуру. Идея о том, что окись азота может регулировать важнейшие клеточ­ные функции воодушевила автора, однако в то время у него не было достаточных экспериментальных обоснований для подтвержде­ния этой идеи.

Когда Р.Фаршготт и Л.Игнарро в 1986 году опубликовали результаты своих исследований, во всем мире ученые проявили огромный интерес к этому открытию Дейстивительно, это было новое слово в науке: газ может действовать в организме как сигнальная молекула. Оказалось, что оксид азота защищает сердце, стимулирует мозг, убивает бактерии и оказывает еще многие воздействия на самые различные системы организма.

Нобелевской пре­мии в области физиологии и медицины за 1998 год была присуждена Роберту Фаршготу, Луису Игнарро и Фериду Мюраду (Robert F. Furchgott, Louis J. Ignarro. Ferid Murad) за открытие » оксида азота как сигнальной молекулы в кардиоваскулярной системе». Факт образования газа в клетке, который, минуя мембраны, может управлять функциями других клеток, признан неизвестным до сих пор новым принципом подачи сигналов в живых организ­мах.

Именно аргинин (альфа-амино-бета-глаунатин-валериановая кислота), находясь в клетке, легко отсоединяет оксид азота – этот газовый пузырек, несущий информацию о состоянии клетки (в остальных аминокислотах организма оксид азота находится в прочном соединении). Именно аргинину предназначена природой информационная роль.

В последующие годы было доказано, что NO регулирует практически все процессы жизнедеятельности и участвует в фундаментальных биологических процессах: кровообращение и нормализация артериального давления, деятельность центральной и вегетативной нервной системы, обменные процессы, активизация иммунитета и др. За несколько секунд образовавшаяся в одной клетке молекула оксида азота проникает через мембрану своей клетки и легко проникает внутрь клетки-мишени. Внутри клетки он активирует одни и ингибирует другие ферменты, участвуя в регуляции клеточных функций и передавая сигналы от одной клетки к другой.

Клетки-киллеры иммунной системы используют оксид азота для уничтожения бактерий и клеток злокачественных опухолей. С нарушением биосинтеза и метаболизма NO связаны такие заболевания, как эссенциальная артериальная гипертензия, ишемическая болезнь сердца, инфаркт миокарда, первичная легочная гипертензия, бронхиальная астма, невротическая депрессия, эпилепсия, нейродегенеративные заболевания (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона), сахарный диабет, импотенция и др.

Так, при артериальной гипертонии, гиперхолестеринемии, диабетической ангиопатии, при инсультах, стенокардии, аритмии, при ожирении, преэкламсии беременных, сосудистых заболеваниях почек и почечной недостаточности, при перемежающейся хромоте и у курильщиков наблюдали снижение уровня NO и аргинина, в том числе у молодых людей без каких-либо субъективных жалоб. Добавление аргинина к пищевому рациону уменьшало проявления этих заболеваний, улучшало состояние сосудов и кровоснабжение органов.

При легочной гипертензии, хронической ишемии легких и системной гипоксии введение аргинина уменьшало сосудистое сопротивление в легких, восстанавливал нарушенную вазодилатацию, уровень системного и легочного АД, увеличивая при этом сердечный выброс, а также парциальное давление кислорода и системную оксигенацию, [1]

Ведутся интенсивные поиски по использованию оксила азота для прекращения опухолевого роста, для проведения интенсив­ной терапии заболеваний легких. Сегодня оксид азота успешно применяется в кардиологии, гинекологии, онкологии, стоматологии, при пластических операциях, в военно- полевой хирургии, в медицине катастроф и др. Аргинин присутствует в рецептуре гепатопротекторов, иммуномодуляторов, кардиологических препаратов, лекарственных препаратов для ожоговых больных, больных ВИЧ/СПИД, а также в рецептурах средств для парентерального питания в послеоперационный период. В последнее время лекарства с аргинином появились в геронтологии и онкологии.

Активно исследуется и участие аргинина как донора оксида азота и при муковисцидозе.

В настоящее время установлено, что при муковисцидозе снижено количество NO в дыхательных путях. Предполагают, что снижение NO связано с увеличением активности аргиназы – фермента, утилизирующего аргинин, либо с увеличением количества веществ, блокирующих синтез оксила азота из аргинина. [2, 3]

Так как NO играет важную роль в ряде физиологических процессов в легких, в том числе в защите от бактерий и регулировании иммунного статуса, в регуляции тонуса сосудов и бронхов, в движении ресничек эпителия легких, помогающих выводить слизь, дефицит NO может ухудшить течение заболевания. Также предполагают, что снижение концентрации NO может быть причиной бронзоспазма при МВ. Тормозит оксид азота и развитие остеопороза – частой сопутствующей патологии при МВ, а также эффективен в качестве терапевтического средства при легочной гипертензии, встречающейся и при МВ. [4, 5]

Показано, что пациенты с МВ, у которых снижена концентрация оксида азота, имеют худшие показатели функции легких, большую частоту бактериальной колонизации и в целом более тяжелое течение болезни. [6]

В связи с этим разрабатываются различные способы восполнения дефицита NO: ингаляции раствора аргинина, вдыхание непосредственно оксида азота, а также увеличение потребления аргинина с пищей. [7]

В последнее время получены обнадеживающие результаты применения аргинина при МВ. Так, в частности, показано, что вдыхание раствора аргинина через небулайзер значительно повышает уровень оксида азота в выдыхаемом воздухе. Наблюдали также повышение показателя ОФВ1 при ингаляции аргинина по сравнению с ингаляцией гипертонического раствора соли. [8, 9]. Увеличение потребления аргинина с пищей также может повысить концентрацию NO в дыхательных путях при МВ [10].

Интересно, что еще в 1971 году, задолго до открытия роли NO как сигнальной молекулы в организме, и задолго до появления небулайзеров, для лечения пациентов с МВ в Университете Колорадо применяли ингаляции раствора аргинина и пищевые добавки с ним. Опубликованы результаты, в которых авторы сообщали о значительном увеличении объемов легких и содержания кислорода в артериальной крови после ингаляций, увеличения веса и уменьшения болей в животе при пероральном приеме [11].

В настоящее врем ведутся активные исследования возможности применения аргинина для лечения муковисцидоза и в качестве нового способа борьбы с устойчивыми к антибиотикам бактериЯми. Снижение концентрации NO в легких пациентов МВ связано с хорошей выживаемостью бактерий – стафилококка, синегнойной палочки и опаснейшей B. cepacia. В рде исследований показано, что оксид азота уменьшает образование бактериями защитных биопленок и увеличивает чувствительность к антибиотикам. [12, 13, 14]

Результаты исследований в целом дают основание предполагать, что восполнение дефицита NO может стать шагом вперед в лечении МВ. Однако до применения в клинической практике необходимо провести значительное количество испытаний эффективности и безопасности препаратов.

Не только пользу может принести аргинин, при его употреблении, как и при употреблении любого лекарства, могут возникнуть побочные реакции. Чаще всего отмечают: расстройства пищеварения, крапивница, увеличение концентрации продуктов обмена азота (креатинин, мочевина), У пациентов с нарушением свертываемости крови возможен риск кровотечений. Противопоказан аргинин при герпесе, у пациентов с пониженным артериальным давлением, у пациентов с астмой.

Итак, аргинин — важнейшая аминокислота, которая в природе содержится в растительных и животных продуктах. Ее полезное действие (в составе растительных продуктов) было замечено и активно использовалось людьми с древнейших времен. Сейчас аргинин используется и как косметическое средство в составе омолаживающих масок, в шампунях для роста волос (шампунь одной известной марки так и называется «Сила аргинина»), в составе препаратов от ожирения, и как лекарственный препарат при самых различных заболеваниях. Применение аргинина в качестве лекарственного препарата и изолированной пищевой добавки возможно только при назначении лечащим врачом, как и каждый препарат при неправильном применении он моет быть опасен для здоровья. Безопасным способом восполнения запасов аргинина в организме является сбалансированное питание. В день здоровому человеку необходимо от 4 грамм (у детей) до 6 грамм аргинина для взрослых. В естественном виде аминокислота присутствует в некоторых продуктах – в какао, шоколаде, арахисе, сое, мясе, рыбе, твороге и зерновых.

Продукты, богатые аргинином:

  • Тыквенные семечки – 5,3 г аргинина в 100 г;
  • Кедровые орехи – 2,4 г аргинина в 100 г;
  • Грецкие орехи – 2,3 г аргинина в 100 г;
  • Куриное мясо, свинина – 1,5-2 г аргинина в 100 г;
  • Куриное яйцо – 1 г аргинина в 100 г;
  • Сырое филе лосося – 1,2 г аргинина в 100 г;
  • Молоко коровье (3,7%) – примерно 0,1 г аргинина в 100 мл (стакан молока – примерно 200 мл)
  • Арахис – 3,5 г аргинина в 100 гр
  • Семена кунжута 3,3 г аргинина в 100 гр
  • Финики – 2,5 г аргинина в 100 гр
  • Рис не шлифованный – 0,6 г аргинина в 100 гр
  • Печень – 1 гр аргинина в 100 гр
  • Колбасные продукты (салями, ветчина, бекон), рыба – около 1 гр на 100 грамм
  • Шоколад 0,8 грамм на 100 грамм

В порции мороженого, в стакане молока, упаковке йогурта, и тарелке овощного супа на мясном бульоне около 0,25 г аргинина.

Пачка творога, две сосиски, куриная ножка, вареное яйцо, тарелка овсяной каши содержат около 1,5-2 грамм аргинина. Упаковка орешков (100 грамм фундука, грецких, миндальных, арахиса), желатиновый десерт, содержит около 2,5-3 грамм аргинина.

Лучше всего усваивается аргинин из семечек тыквы, мяса, рыбы, молока.


Литература

  1. Марков Х. М. L-аргинин—оксид азота в терапии болезней сердца и сосудов. Кардиология 2005; 6: 87—95.
  2. Respir Res. 2006; 7(1): 87. Decreased systemic bioavailability of L-arginine in patients with cystic fibrosis. Hartmut Grasemann, Raphael Schwiertz et al.
  3. Am J Respir Crit Care Med. 2005 Dec 15;172(12):1523-8. Epub 2005 Sep 15. Increased arginase activity in cystic fibrosis airways. Grasemann H, Schwiertz R, Matthiesen S, Racké K, Ratjen F
  4. Am J Respir Cell Mol Biol. 2001 May;24(5):621-6. Nitric oxide deficiency contributes to impairment of airway relaxation in cystic fibrosis mice. Mhanna MJ , Ferkol T , Martin RJ , Dreshaj IA , van Heeckeren AM , Kelley TJ , Haxhiu MA .
  5. Expert Opin Pharmacother. 2008 Dec;9(17):3025-44. Nitric oxide: novel therapy for osteoporosis. Wimalawansa SJ.
  6. Pneumologie. 2002 Jun;56(6):376-81. Pulmonary metabolism of nitric oxide (NO) in patients with cystic fibrosis. Grasemann H , Ratjen F .
  7. Curr Pharm Des. 2012;18(5):726-36. Nitric oxide and L-arginine deficiency in cystic fibrosis. Grasemann H, Ratjen F.
  8. J Cyst Fibros. 2013 Jan 14. pii: S1569-1993(12)00241-X. doi: 10.1016/j.jcf.2012.12.008. A randomized controlled trial of inhaled l-Arginine in patients with cystic fibrosis. Grasemann H, Tullis E, Ratjen F.
  9. Am J Respir Crit Care Med. 2006 Jul 15;174(2):208-12. Epub 2006 Apr 20. Inhaled L-arginine improves exhaled nitric oxide and pulmonary function in patients with cystic fibrosis. Grasemann H, Kurtz F, Ratjen F.
  10. Eur Respir J. 2005 Jan;25(1):62-8. Oral L-arginine supplementation in cystic fibrosis patients: a placebo-controlled study. Grasemann H, Grasemann C, Kurtz F, Tietze-Schillings G, Vester U, Ratjen F.
  11. Pediatrics Vol. 47 No. 2 February 1, 1971 pp. 384 -390 . THE USE OF BUFFERED L-ARGININE IN THE TREATMENT OF CYSTIC FIBROSIS Clive C. Solomons, Ernest K. Cotton, Reuben Dubois, Margo Pinney
  12. Nitric oxide-induced potentiation of the killing of Burkholderia cepacia by reactive oxygen species: implications for cystic fibrosis. Smith AW, Green J, Eden CE, Watson ML / Journal of Medical Microbiology [1999, 48(5):419-423
  13. Archives of disease in childhood Howlin, R.; Cathie, K.; Hall-Stoodley, L.; Niehaus, L.; Connett, G.; Legg, J.; Daniels, T.; Carroll, M.; Jefferies, J.; Clarke, S.C.; Stoodley, P.; Webb, J.; Faust, S.N. Nitric oxide-mediated dispersal and enhanced antibiotic sensitivity in pseudomonas aeruginosa biofilms from the cystic fibrosis lung.
  14. Virulence. 2012 May 1; 3(3): 271–279. The potential of nitric oxide releasing therapies as antimicrobial agents. David O. Schairer, Jason S. Chouake et al][ Arch Dis Child 2011;96:A45 doi:10.1136/adc.2011.212563.100. Nitric oxide-mediated dispersal and enhanced antibiotic sensitivity in pseudomonas aeruginosa biofilms from the cystic fibrosis lung. R Howlin, K Cathie, L Hall-Stoodley, et al.