L-карнозин

Карнозин, обнаруженный впервые В. Гулевичем и С. Амнраджнби в 1900 г., до сих пор привлекает к себе внимание исследователей. Большой вклад в изучение биологических эффектов и возможностей применения карнозина в медицине внесли С.Е. Северин, А.А. Болдырев и другие российские ученые. Сейчас карнозин и родственные ему соединения являются хорошо известными дипептидами, состоящими из β-аланина и гистидина. Он обладает замечательной способностью омоложения клеток, приближающихся к старению. Исследования показали, что карнозин эффективен против таких форм модификации белков как окисление, карбонилирование, гликирование и образование конечных гликозилированных продуктов. Он обладает уникальным мультимодальным защитным эффектом против деградации белков и старения клеток. С возрастом функциональная активность протеосом, разрушающих поврежденные белки, падает, происходит накопление поврежденных белков, приводящее  к старению клеток и накоплению в них флуоресцирующего пигмента старения – липофусцина. Традиционно с ним связывают появление возрастной пигментации. Он не является химически агрессивным, но, накапливаясь, мешает нормальной клеточной функции. 

Карнозин позволяет уменьшить накопление в тканях продуктов старения, усиливая протеолиз, причём особенно сильно в старых клетках и несколько меньше в стареющих, компенсируя тем самым снижение протеолитической активности клеток. Недавно обнаружился ещё один интересный аспект омолаживающего действия карнозина на клетки. В работах японских исследователей была показана способность карнозина к стимуляции образования виментина в культуре фибробластов, который придаёт клетке упругость и постоянство формы, характерные для молодой клетки. Карнозин ‒ это уникальный мощный антиоксидант широкого спектра действия, способный защищать липиды, белки и нуклеиновые кислоты от окисления. Следует подчеркнуть, что карнозин эффективнее таких выдающихся традиционных антиоксидантов, как витамин Е и селен, поскольку в отличие от карнозина они не влияют на два процесса:

• карбонилирование (химическое взаимодействие альдегидов с белками означает потерю белком функциональных свойств, т.е. гибель белка). До сих пор этот процесс считался необратимым. Однако, добавление карнозина в таким карбоншгарованным белкам in vitro приводило к потере белками карбонильных групп и восстановлению нативной (исходной) конформации белка. Это означает, что карнозин является молекулой-реаниматором, которая возвращает к жизни уже погибшие молекулы);

• гликозилирование (т.е. реакцию биомолекул с глюкозой с образованием патологических поперечных сшивок ‒ именно гликация приводит к морщинам, которые так старят человека, ведут к ухудшению остроты зрения, проблемам с работой сердца и сосудов)^2,5.

Около десяти лет назад был обнаружен удивительный омолаживающий эффект карнозина в культуре фибробластов. Обычно клетки на последних пассажах деления проявляют такие признаки старения как увеличение вариабельности по размеру и форме, повышение содержания гранул и вакуолей, потере способности прикрепляться к подложке. Однако в присутствие карнозина (20-50 мМ) клетки выглядели молодыми даже на последних делениях. Более того, добавление карнозина к стареющим клеткам возвращало им молодость и нередко увеличивало их способность к делению. Перемещение клеток из среды с карнозином в среду без него приводило к быстрому появлению признаков старения клеток. Карнозин увеличивал продолжительность жизни даже старых клеток (увеличивал предел Хейфлика ‒ предел деления клеточных линий). Так, например, перенос стареющих клеток (55 удвоений) в среду с карнозином увеличивал число делений до 69-70, в то время как без карнозина клетки доживали до 57-61 деления. И если в обычной среде клетки переживали от 126 до 139 дней, то в среде с карнозином их продолжительность жизни увеличивалась до 413 дней. Таким образом, карнозин поддерживал и сохранял гомеостаз клеток почти до их смерти. Увеличение продолжительности жизни клеток в культуре, обусловленное карнозином, по мнению авторов объясняется либо увеличением длины теломерных фрагментов ДНК, теряемых клеткой при каждом удвоении, либо уменьшением скорости метилирования ДНК. Не исключено также, что карнозин снижает скорость накопления в ДНК каких-то иных изменений, накопление которых выше критической точки ведёт к прекращению делений.

По исследованиям русских ученых карнозин является одним из внутриклеточных буферов, способствующих улучшению качества физической работы спортсменов. Карнозин быстро и эффективно увеличивал силу сокращений утомленной мышцы, обеспечивая длительное последующее выполнение мышечной работы, зачастую превышающее объем работы, которую утомленная мышца могла выполнить после периода длительного отдыха. То есть карнозин заменял мышцам отдых. Более точно ‒ в утомленных мышцах накапливаются протоны и усиливается перекисное окисление липидов, что приводит к закрытию кальциевых каналов. Кальций не может проникать внутрь мышечных клеток, поэтому они теряют возможность к сокращению. Карнозин мгновенно нейтрализует протоны и АФК, тем самым восстанавливая работу кальциевой помпы и немедленно восстанавливая в полном объеме мышечную энергию. Такое действие карнозина получило в литературе название «феномен Северина».

Таким образом, карнозин тесно взаимосвязан с долголетием и очень полезен для организма человека, однако с возрастом его количество сокращается. Наличие карнозина не только в мышцах, но и в мозге дает основания предположить о его значительной роли в организме человека. В связи с этим неудивительно, что карнозин стал объектом ряда исследований на протяжении многих лет.

Карнозин идеально подходит на роль пищевой добавки: он является природным компонентом тканей человека, легко усваивается организмом, а его избыток быстро утилизируется в тканях, высвобождая эссенциальные аминокислоты гистидин и b-аланин, для него не описано токсического действия и не существует привыкания (не развивается «карнозиновая зависимость»).

Литература:
1. Анатолий Деев, Россский Государственный Университет, Москва «Могут ли карнозин и его аналоги замедлить старение кожи?»
2. И.А.Буторова, П.Б.Авчиева «Косметическое средство для профилактики старения кожи», RU 2338514 C1,  21.06.2007.
3.  А.А.Болдырев «Карнозин. Биологическое значение и возможности применения в медицине», изд-во МГУ, 1998 г.
4. Методические рекомендации по применению биологических активных добавок, содержащих бета-аланин и карнозин для повышения адаптации спортсменов к физическим нагрузкам, Москва 2013
5. «Антивозрастное и антиоксидантное действие биологического компонента - карнозина», ЦУНЭНАГА Макото*1, ТАКАДА Кэйко*2 *1, *2 ЦУНЭНАГА Макото, ТАКАДА Кэйко Life Science Research Center, Shiseido Co., Ltd
6. Наумова О.В., Гончаренко Е.Н., Деев Л.И. (1992) Биохимия, 57, 1373-1377.
7. Коробов В.Н., Долиба Н.М., Телегус Я.В. (1993) Биохимия, 58, 740-744.
8. Н.Р. Аблаев «КАРНОЗИН И ЕГО БИОМЕДИЦИНСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ», КАМЛД, Казахский национальный медицинский университет им. С.Д. Асфендиярова, ж-л  «Лабораторная медицина», 1(16)2016, Казахстан, Алматы