D-аминокислоты

Аминокислоты (АК) — это простые молекулы, содержащие как аминогруппу, так и карбоксильную группу. Соединяясь друг с другом, АК образуют пептидные связи и формируют пептидные цепи, из которых состоят белки. D и L-аминокислоты – это стереоизомеры, другими словами – зеркальные формы одной и тоже молекулы. До настоящего времени считалось, что все живые организмы содержат и используют в своей жизнедеятельности только L-аминокислоты, а D-аминокислоты элиминировались на заре возникновения жизни.

D-аминокислоты (D-АА) присутствуют в некоторых растениях, фруктах и ​​овощах, а также являются естественными компонентами ферментированных продуктов, поскольку они могут образовываться как из исходных материалов, так и в результате микробной активности во время ферментации: уровни D-Asp (D-аспарагиновая кислота) достигают 36% и 21% в пиве и йогурте соответственно, а D-Ala (D-аланин) достигает 42% и 14% в сыре Эмменталь и морковном соке. Все большее количество продуктов, богатых D-АА, производится пищевой промышленностью из-за рацемизации во время обработки. D-АА придают пище особый вкус и, как правило, слаще своих L-энантиомеров.

D-AA и их роль были лишь недавно идентифицированы у млекопитающих, в основном благодаря достижениям в аналитических методах. После первого сообщения о D-Glu (D-изомере глутаминовой кислоты) в раковых тканях в 1939 году, низкие или следовые уровни всех D-AA считаются повсеместными в тканях млекопитающих. Морские беспозвоночные (моллюски, губки и улитки) также производят соединения, содержащие D-AA. У млекопитающих D-AA часто действуют как нейромодуляторы, переворачивая фундаментальные аксиомы биологии. Так, недавно было продемонстрировано, что D-Ser (D-серин) необходим для обеспечения полной активации молчащих NMDA-рецепторов в улитке, что позволяет предположить наличие новой лекарственной мишени для лечения сенсоневральных нарушений слуха - сигнального пути D-серина.

В последние годы D-AA исследовались в раковых клетках. Например, уровень D-Ala был значительно выше в желудочном соке рака желудка у пациентов с H. pylori c положительным диагнозом, а уровни D-Glu (D-глутаминовой кислоты) и D-Gln (D-глутамина) были ниже в сыворотке пациентов с гепатоцеллюлярной карциномой. Повышенное содержание D-Asp и D-Ser было обнаружено в клетках рака молочной железы, а также в образцах мочи пациентов с колоректальным раком (КРР).

Помимо нейротрансмиссии, недавние исследования выявили многогранную роль D-AA в развитии воспаления, регуляции иммунитета, заболеваний почек и диабета.

Более того, эти исследования предполагают, что уровни D-AA в крови и моче могут служить ранними биомаркерами таких состояний, как болезнь Альцгеймера, шизофрения и хроническая болезнь почек.

Так при шизофрении (ШЗ) хорошо известны дисфункции глутаматергической системы, особенно те, которые связаны с измененным метаболизмом D-Ser и D-Asp. Недавнее исследование показало, что приблизительно 30% генов риска ШЗ кодируют белки, расположенные в глутаматергических синапсах, влияющие на функцию NMDA-рецепторов. Клинически более низкие уровни D-Ser в сыворотке связаны с нарушением исполнительной функции у пациентов с ШЗ, тогда как более высокие уровни коррелируют с когнитивными улучшениями. Для лечения шизофрении уже сейчас предложены D-AA-препараты.

Что касается болезни Альцгеймера, то большое когортное исследование показало корреляцию заболеваемости с уровнями D-Ser (повышенные уровни в сыворотке были связаны с ухудшением когнитивных функций). Данное открытие позволило предположить, что периферический D-Ser является полезным биомаркером прогрессирования заболевания.