Część 1.
Słowa kluczowe: betaina, betainy, metyloaminokwasy, kosubstraty, metylacja, glicyna, sarkozyna, glikocyjamina, kreatyna.
Swojego czasu – dogłębnie drążyłem temat aminokwasów sprzężonych, bo te okazały się znacznie skuteczniejszymi suplementami, wspomagającymi rozwój zdolności wysiłkowych, aniżeli zwykłe, wolne aminokwasy. Pisywałem wtedy o aminokwasach sprzężonych kwasami karboksylowymi (np. o acetyloglutaminie), natomiast dzisiejsza bohaterka – betaina – sprzężona jest nieco inaczej…
Kosubstraty to związki, ściśle współpracujące z enzymami w przenoszeniu grup chemicznych pomiędzy substancjami. Jednym z kosubstratów jest np. koenzym A (CoA), który zajmuje się przenoszeniem grup (rodników) acetylowych, czyli aktywnego kwasu octowego. Może on jednak przenosić również inne, aktywne kwasy karboksylowe, które wtedy – ogólnie nazywane są grupami (rodnikami) acylowymi. Kiedy CoA związany jest z przenoszonym rodnikiem acetylowym, nazywamy go acetyloCoA, zaś kiedy z rodnikiem acylowym – acyloCoA. To właśnie dzięki tym cechom CoA – mogą przebiegać zarówno reakcje sprzęgania aminokwasów z kwasem octowym, jak też w zasadzie – ze wszystkimi kwasami karboksylowymi.
Kosubstraty nie są związane z enzymem chemicznie, ale wiąże je miejsce działania. Enzymy działają bowiem w określonych przedziałach komórkowych. Właśnie z uwagi na ograniczone pole działania kosubstratów – organizm posługuje się jeszcze drugim kosubstratem. Taki drugi kosubstrat wiąże grupy chemiczne, magazynuje je i przenosi pomiędzy przedziałami komórkowymi. W przypadku rodników acetylowych i acylowych – drugim kosubstratem jest dobrze nam znana karnityna. Ponieważ przenosi ona wszystkie rodniki acylowe (kwasowe), więc wprowadza też kwasy tłuszczowe do miejsc ich spalania – do mitochondriów. Z tego powodu – stosujemy ją głównie, jako spalacz tłuszczu. Jednak już jej formę sprzężoną z rodnikiem acetylowym (kwasem octowym) – acetylokarnitynę (ALC) – stosujemy dla poprawy umięśnienia, gdyż – jako drugi kosubstrat w reakcjach acetylacji – dostarcza rodników acetylowych do kilku procesów, związanych z syntezą białek i generowaniem impulsów siłowych.
Układami dwóch kosubstratów organizm posługuje się standardowo… Innym, dobrze znanym przykładem jest układ – ATP/fosfokreatyna. ATP to pierwszy kosubstrat w fosforylacjach – reakcjach przenoszenia rodników fosforanowych, służących – między innymi – do skurczów włókienek i syntezy białek mięśniowych. Fosfokreatyna natomiast pełni rolę drugiego kosubstratu, przenoszącego rodniki fosforanowe pomiędzy przedziałami komórkowymi – z miejsc ich wytwarzania (mitochondriów) – do miejsc ich działania; do włókienek mięśniowych – generujących impuls siłowy, do kinaz – enzymów przenoszących sygnały anabolicznych hormonów, jak również do rybosomów – ostatecznie produkujących białka mięśniowe.
Może powyższa dygresja wyda się zbyt długa – niektórym czytelnikom, ale już wkrótce okaże się niezwykle istotna – przy omawianiu funkcji betainy…
Betainy.
Aminokwasy posiadają jednocześnie dwie grupy funkcyjne – aminową i karboksylową.
Możliwość tworzenia różnorodności białek i całego bogactwa przyrody ożywionej wynika właśnie z tego oto faktu: grupa aminowa jednego aminokwasu może wiązać grupę karboksylową innego – i tak dalej, i dalej – w nieskończoność…
W podobny sposób powstają aminokwasy sprzężone, kiedy to grupa aminowa aminokwasu wiąże grupę karboksylową jakiegoś kwasu organicznego. Jednak grupa aminowa może wiązać również inne, dowolne grupy funkcyjne. Z uwagi na swoje właściwości chemiczne, maksymalnie może związać – aż trzy… Właśnie jeden ze sposobów sprzęgania aminokwasów polega na wiązaniu przez grupę aminową – grup (rodników) metylowych. Aminokwasy sprzężone rodnikami metylowymi nazywane są metyloaminokwasami. Jeżeli grupa aminowa wiąże trzy rodniki metylowe, związek taki nazywamy trimetyloaminokwasem – lub prościej… – betainą.
Metyloaminokwasy zaabsorbowały uwagę badaczy, gdyż to właśnie one pełnią najczęściej funkcje drugich kosubstratów. Np. popularna kreatyna to właśnie metyloaminokwas – metyloguanidynoglicyna, zaś równie popularna karnityna to betaina – trimetylohydroksyaminomaślan.
Metyloaminokwasy są też składnikami Naszego pożywienia, chociaż ich wpływ na organizm jest dopiero, szczegółowo badany. Najwięcej metyloaminokwasów zawierają korzenie buraka, a dominuje tu ten, do którego przylgnęła na stałe nazwa betainy – trimetyloglicyna.
Betaina.
Wprawdzie badania betainy (trimetyloglicyny) trwają już kilkadziesiąt lat, to dopiero w ostatnim dziesięcioleciu udało się dowieść jej niebagatelnego znaczenia dla rozwoju formy. Dawniej – uboga metodyka badań biochemicznych nie pozwalała na określenie znaczenia dla organizmu reakcji metylacji, w których betaina pełni funkcję drugiego kosubstratu, jak fosfokreatyna w reakcjach fosforylacji i acetylokarnityna – acetylacji.
Pierwszym kosubstratem metylacji jest S-adenozylometionina (SAM), która dostarcza rodników metylowych – enzymom. Natomiast betaina przenosi rodniki metylowe pomiędzy przedziałami komórkowymi, tak jak fosfokreatyna rodniki fosforanowe, zaś acetylokarnityna – acetylowe. Układ betaina/SAM jest więc analogiczny do układów: acetylokarnityna/acetyloCoA i fosfokreatyna/ATP.
Poza metylacją, betaina bierze udział w jeszcze jednym procesie, niezwykle istotnym dla rozwoju zdolności wysiłkowych – syntezie glikocyjaminy – bezpośredniego prekursora kreatyny.
Matka kreatyny.
Wprawdzie mówimy zazwyczaj, że prekursorem kreatyny jest arginina, to aminokwas ten dostarcza jedynie drobnego fragmentu cząsteczki kreatyny – molekułę guanidyny. Drugim fragmentem jest metyloaminokwas, powstający z betainy – sarkozyna.
Pierwszy etap syntezy kreatyny zachodzi w komórkach nerek. Ponieważ, najwcześniej poznano reakcję argininy z glicyną, prowadzącą do powstawania produktu pośredniego – glikocyjaminy – w podręcznikach biochemii czytamy, że synteza kreatyny rozpoczyna się od reakcji argininy z glicyną, z wytworzeniem glikocyjaminy. Jednak, jak pokazują badania, ten pierwszy etap może być bardziej skomplikowany…
Wydawałoby się, że organizm nie ma żadnego kłopotu z pozyskaniem do syntezy kreatyny – glicyny – najpowszechniejszego składnika białek. Glicyna należy też do aminokwasów endogennych, czyli takich, które mogą być syntetyzowane w organizmie. Ponieważ jednak glicyna jest najpowszechniejszym aminokwasem, budującym białka, to 99% jej puli pozostaje związana w molekułach białkowych – w postaci nieprzydatnej do syntezy kreatyny. W tej sytuacji, organizm bez przerwy prowadzi jej syntezę – i to kilkoma szlakami metabolicznymi – na raz. Tak zapewnia sobie pulę wolnej glicyny – wykorzystywaną w wielu procesach metabolicznych.
Jednym ze szlaków tworzenia glicyny jest przemiana w nią – betainy. Podczas tej przemiany – powstaje też produkt pośredni, stanowiący fragment cząsteczki kreatyny – sarkozyna.
A więc na szlaku metabolizmu betainy – arginina reaguje nie tylko z powstającą cząsteczką glicyny, ale też bezpośrednio – z sarkozyną, co prowadzi od razu do powstania gotowej kreatyny – z pominięciem etapu produkcji glikocyjaminy. Jednak powstająca w ten sposób kreatyna trudno opuszcza komórki nerkowe. Pomimo, iż w nerkach może powstawać gotowa kreatyna, to niewiele z tej puli dociera do mięśni. Nerki są więc – w praktyce – jedynie „eksporterem” glikocyjaminy. Glikocyjamina łatwo opuszcza komórki nerkowe – przenika do wątroby, gdzie dopiero przekształca się w użyteczną kreatynę.
Wprawdzie dawniej próbowano suplementacji glicyny – jako sposobu stymulacji syntezy kreatyny, to jednak efekty były umiarkowane, gdyż nadmiar glicyny ulega utylizacji w wątrobie. Jedynie mała część glicyny jest tutaj metylowana, czyli przekształcana w betainę.
Znacznie skuteczniej syntezę kreatyny stymulowała właśnie betaina… Ta jest bowiem metyloglicyną – a więc formą glicyny – już jakby przetworzoną przez wątrobę, którą wątroba łatwiej przepuszcza dalej – między innymi – do komórek nerkowych i syntezy kreatyny.
Tak więc na pierwszym etapie syntezy kreatyny – betaina dostarcza głównie cząsteczek glicyny – do wiązania ich z argininą i wytwarzania molekuł glikocyjaminy.
Betaina jest również niezwykle pomocna na drugim etapie syntezy kreatyny – w wątrobie. Tutaj właśnie – docierająca z nerek glikocyjamina jest metylowana (wiązana z rodnikiem metylowym), co dopiero prowadzi do ostatecznego ukształtowania cząsteczki kreatyny. A jak pamiętamy – w reakcjach metylacji, betaina pełni bardzo doniosłą funkcję: jest przecież tutaj – bądź co bądź – drugim kosubstratem!
Ponieważ, ostatecznie betaina okazuje się przydatna – a nawet niezbędna – na każdym etapie syntezy kreatyny, dlatego śmiało możemy nazwać ją: „Matką Kreatyny”.
Betaina kontroluje jeszcze kilka procesów, kształtujących zdolności wysiłkowe, ale o tym wszystkim – w kolejnym odcinku…
