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 ${\displaystyle pK_{a}}$	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

Метаболизм ГАМК, вовлечение глиальных клеток

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

Экспрессия мРНК эмбрионального варианта ГАМК-продуцирующего фермента GAD67 в корональном отделе мозга однодневной крысы Wistar^[англ.] с наивысшей экспрессией в субвентрикулярной зоне (svz)^[1]

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.

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

• Агонисты ГАМК-рецепторов^[англ.]
• Антагонисты ГАМК-рецепторов^[англ.]
• ГАМК-трансаминаза
• Ингибиторы ГАМК-трансаминазы^[англ.]
• Ингибиторы обратного захвата ГАМК^[англ.]
• ГАМК-шунт
• ГАМК-оперон
• Гамма-аминомасляная кислота (лекарственное средство)
• Аналоги ГАМК^[англ.]
• Транспортеры гамма-аминомасляной кислоты
• Астроцит
• Аминомасляная кислота
  • Альфа-аминомасляная кислота
  • Бета-аминомасляная кислота^[англ.]
• β-Аланин^[англ.]
• Габа (чай)
• Дефицит янтарной полуальдегиддегидрогеназы^[англ.]
• Мусцимол

Примечания

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]
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.
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.
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.
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.

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