ALFA-KETOGLUTARAT: LASTNOSTI, FUNKCIJE IN APLIKACIJE - KEMIJA - 2026

Alfa - ketoglutarat organska sol proizvedena iz disociacije kislinskega-ketoglutarjeve. To je spojina, ki ima medicinsko uporabo in je prisotna tudi v evkariontskih in prokariotskih celicah, ki so del Krebsovega cikla (citronske kisline ali trikarboksilne kisline).

Ta cikel je velikega biološkega pomena, saj deluje kot posrednik med glikolizo in elektronsko transportno verigo, kar je posledično povezano z oksidativno fosforilacijo, procesom, ki je odgovoren za metabolično proizvodnjo ATP.

Strukturna formula aniona alfa-ketoglutarata. Dva negativna naboja morata biti uravnovešena s prisotnostjo kationov, ki povzročajo sol. Vir: NEUROtiker / Javna domena

Alfa-ketoglutarat se daje intravensko, da se preprečijo poškodbe srca med srčnimi operacijami, povezane s težavami s pretokom krvi. Uporablja se tudi za preprečevanje poslabšanja mišic, ki je posledica operacije ali travme.

Uporablja se pri izdelavi zdravil za bolezni ledvic, črevesne in želodčne motnje, pa tudi za številna stanja; vendar so znanstveni dokazi za te namene šibki in maloštevilni.

Ta sol izpolnjuje številne funkcije, vključno s tvorbo aminokislin, kot so prolin, glutamin in glutaminska kislina. Vmešava se tudi v imunološke procese ter pri izboljšanju strukture in delovanja kostnega sistema.

Lastnosti

Videz

Bel prah ali kristalno rumen prah.

Sinonimi

α-ketoglutarat, 2-oksoglutarat in 2-ketoglutarat.

IUPAC prednostno ime: 2-okso-pentandioat.

Molarna masa

144,08 g / mol

Molekularna formula

C ₅ H ₄ O ₅ ^2-

Upoštevajte, da gre za anion, ki ga mora spremljati kation, da uravnoteži svoj negativni naboj; naj bo to Na ⁺ , K ⁺ , Ca ²⁺ ali drugi.

Topnost v vodi

56,5 g / l

Tališče

113 - 115 ºC

Vrelišče

Pred vretjem razpade.

Lastnosti

Krebsov cikel

Alfa-ketoglutarat je spojina, ki je del Krebsovega cikla. Nastane zaradi delovanja encima izocitrat dehidrogenaza na izcitrat s tvorbo NADH in CO ₂ . Poleg tega je alfa-ketoglutarat mesto vključitve v Krebsov cikel aminokisline glutaminske kisline.

Glutaminska kislina se pretvori v alfa-ketoglutarat, s čimer se izognemo izčrpavanju komponent Krebsovega cikla. Poti, ki izpolnjujejo to funkcijo, imenujemo anaplerotične. Nato se alfa-ketoglutarat pretvori v sukcinil CoA.

Alfa-ketoglutarat je odločilni dejavnik hitrosti Krebsovega cikla in je vključen v več presnovnih poti. Je tudi vir energije za delovanje celic, tako kot se dogaja s črevesnimi celicami.

Sinteza aminokislin

Alfa-ketoglutarat neposredno ali posredno sodeluje pri tvorbi različnih aminokislin. Ko je prisoten v prehrani, se v črevesnih celicah (enterociti) pretvori v prolin in levcin, med druge aminokisline.

Alfa-ketoglutarat je vir za sintezo glutamina in glutaminske kisline (glutamat); aminokisline, ki spodbujajo sintezo beljakovin. Glutamat, nevtralen oddajnik, ki se sprošča iz živčnih končičev v kostnem tkivu in v procesu vključevanja amina v alfa-ketoglutarat tvori prolin.

Prolin je vitalna aminokislina za sintezo kolagena: vlaknasti protein, ki je pri sesalcih zelo bogat in je del kože, kosti, kite, hrustanca in zob.

Po drugi strani alfa-ketoglutarat usmerja transformacijo prolina v hidroksiprolin. To povzroči preoblikovanje prokolagela v kolagen in nastanek kostnega matriksa.

Alfa-ketoglutarat aktivira prolidazo, encim, ki sodeluje pri recikliranju prolina. Poleg tega vpliva na kostno tkivo z delovanjem glutamata in glutamina.

Te aminokisline aktivirajo sintezo aminokislin ornitin in arginin, ki spodbujata izločanje rastnega hormona.

Transport dušika

Alfa-ketoglutarat sodeluje v procesu prevoza in izločanja dušika, ki ga proizvajajo celice. Aminokisline, prisotne v aminokislinah, se s postopkom transaminacije prenesejo na alfa-ketoglutarat. Te amino skupine se nato prenesejo v jetra.

V jetrih se pojavi cikel sečnine. Slednji in amonij (NH ₄ ⁺ ) sta glavni obliki izločanja dušika z urinom. Poleg tega ima alfa-ketoglutarat pomembno vlogo pri razstrupljanju dušika v možganih.

Dolgoživost in staranje

Alfa-ketoglutarat bi deloval s povečanjem pričakovane življenjske dobe črva Caenorhabditis elegans, ki deluje posebej na kompleks TOR (cilj rapamicina). Ta kompleks je povezan z boleznimi, ki povečajo njihovo pojavnost v starostni fazi ljudi.

Ena oblika TOR, TORC1, je vključena v pojav sladkorne bolezni, bolezni srca in raka v starosti. TORC1 je bil opredeljen kot odnos med staničnim staranjem in nastankom teh bolezni.

Zdi se, da ima alfa-ketoglutarat vlogo pri zaviranju kompleksa TOR, zato bi imel pomembno vlogo pri povečanju pričakovane življenjske dobe pri ljudeh. Zaviranje TORC1 pri starejših ljudeh zmanjša pojavnost okužb.

Antioksidantno delovanje

Alfa-ketoglutarat deluje kot antioksidant in lahko reagira z vodikovim peroksidom, da tvori sukcinat, vodo in ogljikov dioksid. Poleg tega lahko reagira z drugimi sestavnimi deli reaktivnih kisikovih vrst (ROS).

Lajša oksidativni stres, saj deluje kot vir energije in antioksidant v celicah sesalcev. Poveča tudi antioksidativno sposobnost s spodbujanjem sinteze glutamina.

Prijave

Pri živalih

Alfa-ketoglutarat se oskrbuje s purani, prašiči in podganami, kar ima za posledico izboljšanje kakovosti kosti, kar bi lahko povzročilo pozitivne učinke povečane proizvodnje glutamata, saj posega v regulacijo presnove kosti.

Prav tako se poveča sinteza kolagena, kar je posledica večje oskrbe s prolinom. Živali, zdravljene z alfa-ketoglutaratom, kažejo povečano težo, dolžino, gostoto kosti, vsebnost mineralnih kosti in elastično trdnost kosti.

Pri ljudeh

Domneva se, da alfa-ketoglutarat pomaga povečati sintezo mišičnih beljakovin pri pooperativnih bolnikih in izboljša presnovo aminokislin pri dializnih bolnikih.

Zdravniki ga dajejo intravensko bolnikom med operacijo na srcu, da preprečijo poškodbe srca, pa tudi za preprečevanje razpada mišic po operaciji. Spojina pomaga pri proizvodnji mišičnega tkiva in celjenju ran.

Alfa-ketoglutarat se uporablja za različne namene in pogoje pri ljudeh, na primer za pomoč pri boju proti bakterijskim okužbam, težavam z jetri, katarakti in za izboljšanje predelave beljakovin pri dializnih bolnikih. Pomaga tudi izboljšati atletske zmogljivosti.

Reference

1. Wikipedija. (2020). alfa-ketoglutarne kisline. Pridobljeno: en.wikipedia.org
2. Wu, N., Yang, M., Gaur, U., Xu, H., Yao, Y., & Li, D. (2016). Alpha-Ketoglutarate: Fiziološke funkcije in aplikacije. Biomolekule in terapevtiki, 24 (1), 1–8. doi.org/10.4062/biomolther.2015.078
3. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2020). Alfa-ketoglutarat. Baza podatkov PubChem., CID = 164533. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. WebMD LLC. (2019). Alfa-ketoglutarat (AKG). Pridobljeno: webmd.com
5. Shaojuan Liu in sod. (2018). Antioksidativna funkcija alfa-ketoglutarata in njegove uporabe. doi.org/10.1155/2018/3408467
6. Barbara Beer idr. (2017). In vitro presnovni inženiring za proizvodnjo α-ketoglutarata. doi.org/10.1016/j.ymben.2017.02.011
7. Royal Society of Chemistry. (2020). α-ketoglutarna kislina. Pridobljeno: chemspider.com