Karnosiini

Karnosiini (ß-alanyyli-L-histidiini) on beta-alaniini- ja histidiiniaminohapoista muodostunut dipeptidi. Sen kemiallinen kaava on C9H14N4O3, moolimassa 226.23 g/mol, sulamispiste 253 °C ja CAS-numero 305-84-0. Ihmisessä karnosiinia esiintyy erityisesti lihas- ja aivokudoksissa.

Karnosiini

Yleistä

Karnosiini on yleinen dipeptidi, jota tavataan kaloista, linnuista, matelijoista ja nisäkkäistä.[1][2][3] Karnosiinia ei ole suositeltavaa antaa henkilölle, jonka aivot ovat vielä kehitysvaiheessa.

Karnosiini toimii lihasaineenvaihdunnassa puskuroivana aineena; muuta selkeää fysiologista tehtävää ei tunneta. Karnosiini on luokiteltu neuropeptideihin.[4]

Karnosiinilla on kelaatio- ja antioksidantti-ominaisuuksia.[5][6] Karnosiini on ravinnossa myös alaniini-aminohapon lähde.

Karnosiini eristettiin luurankolihaksesta vuonna 1900.[7] Sittemmin havaittiin, että karnosiinia esiintyy muun muassa sydänlihaksessa, aivoissa, ihossa, maksassa ja munuaisissa.[8][9] Lähes kaikkien eläinlajien lihasten karnosiinipitoisuudet tunnetaan.[10]

Aineenvaihdunnassa

Karnosiinia syntyy aineenvaihdunnassa karnosiinisyntetaasin yhdistäessä alaniinin ja histidiinin, jossa alaniinin määrä on synteesiä rajoittava tekijä.[11] Dipeptidaasit eli karnosinaasi-entsyymit (EC 3.4.13.3) pilkkovat karnosiinia veressä ja muissa kudoksissa.[12][13]

Laajan kansainvälisen munuaisklinikoiden tutkimuksen mukaan karnosiini suojasi diabeetikoiden munuaisia korkean verensokerin aiheuttamilta vaurioilta.[14]

Lihastyö ja lihassairaudet

Karnosiini kuuluu yhdisteisiin, jotka puskuroivat lihassolujen sisäistä pH-arvoa. Tällöin lihassolujen sisäinen pH-luku säilyy pitempään suoritusta tukevana rasituksen aikana syntyneen maitohapon pH-lukua laskevasta vaikutuksesta huolimatta.[15][16]

Lihasten korkea karnosiinitaso korreloi lihasten kestävyyskyvyn kanssa.[17]

Vuonna 1938 todettiin, että lihasrappeumatauteja sairastavien henkilöiden lihaksissa on normaalia vähemmän karnosiinia.[18] Ikääntymisen myötä lihasten ja aivojen karnosiini vähenee myös terveissä ihmisissä. [19].

Karnosiinilla on merkitystä lihashermotaudeissa.[20][21] ALS-tautia ja lihasrappeumaa sairastavien potilaiden lihasten karnosiinipitoisuus on huomattavasti vähentynyt. [22]

Karnosiinin lähteet ravinnossa

Merilevä, kananmuna, liha, kala, pavut ja useat vihreälehtiset kasvit sisältävät paljon alaniiniä josta keho syntetisoi karnosiinia.[23] Myös suun kautta nautittu beta-alaniini kohottaa kehon karnosiinitasoja.

Lihan karnosiini menettää kuumennettaessa antioksidantti- ja muita vaikutuksiaan[24]. Sata grammaa naudan pihvilihaa sisältää noin 125 mg karnosiinia[25][26]. Pihvin syönnin jälkeen plasman karnosiinipitoisuus nouse noin 10 mg/l:aan ja korkeimmillaan se on 3,5 tunnin kuluessa, jolloin pitoisuus on noin 30 mg/l. Sen jälkeen plasman karnosiini alkaa vähetä, kunnes 5,5 tunnin kuluttua sitä ei enää ole mitattavia määriä.

Ravintolisänä

Beta-alaniini- tai karnosiinilisän nauttiminen muutti lihasten suorituskykyä viivästyttämällä väsymystilaa ja joissain tutkimuksissa nopeutti palautumista, mutta ei lisännyt lihasvoimaa. [27][28][29][30][31]

Suun kautta nautittu karnosiini hajoaa ruuansulatusjärjestelmässä beta-alaniiniksi ja L-histidiiniksi ja katoaa melko nopeasti aineenvaihdunnasta.[32] Elimistön karnosiinimäärän kannalta rajoittava tekijä on beta-alaniini, jota suun kautta nauttimalla lihasten karnosiinitasoja voi korottaa.[33][34]

Sairauksien hoidossa

Karnosiinilisällä on yksittäisessä tutkimuksessa saatu myönteisiä tuloksia autismin hoidossa.[35]

Karnosiini ehkäisee mahahaavaa ja nopeuttaa sen paranemista. [36]

Karnosiini koeputkikokeissa

Karnosiini ehkäisee triglyseridien ja kolesterolin hapettumista sekä glykaatiota koeputkikokeissa. [37][38][39] [38][40]

Karnosiini saattaa suojata viljeltyjä soluja hapettumistressiltä, ja proteiinejä glykaatiolta.[41][42] Karnosiini hidastaa ihmisen viljeltyjen sidekudossolujen (fibroblastien) vanhenemista ja pidentää niiden elinikää huomattavasti.[43][44][45]. Vaikutus perustunee kromosomien DNA:n telomeerien vaurioiden ehkäisyyn.[46]

L-karnosiini lisää sydänlihaksen iskuvoimaa yhtä tehokkaasti kuin verapamiili. [47]

Eräät tutkijat ovat esittäneet hypoteesin, että karnosiini voi antioksidanttivaikutuksillaan lievittää Alzheimerin taudin aiheuttamaa solukuolemaa, muun muassa lievittää taudin alkuvaiheeseen liittyviä hapetusvaurioita sekä estää proteiinien glykaatiota ja siten karnosiinilla saattaisi mahdollisesti olla potentiaalista käyttöä Alzheimerin taudin hoidossa.[48][49]

Lähteet
  1. The Distribution of Carnosine in the Animal Kingdom, Winifred Mary Clifford, Biochem J. 1921; 15(6): 725–735. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1259040/
  2. Fish, Ariño A. et al, page 252, Encyclopedia of Human Nutrition, 2nd ed., 2005, Elsevier, ISBN 0-12-150110-8
  3. Jackson MC, Lenney JF. The distribution of carnosine and related dipeptides in rat and human tissues. Inflamm Res 1996, 45(3): 132–135
  4. Carnosine - Compound Summary (CID 9369), PubChem, http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/summary/summary.cgi?cid=9369
  5. Amino Acids, Chemistry and Classification, P. W. Emery, page 82, Encyclopedia of Human Nutrition, 2nd ed., 2005, Elsevier, ISBN 0-12-150110-8
  6. Physiological role of carnosine in contracting muscle, Begum G, Cunliffe A, Leveritt M., Int J Sport Nutr Exerc Metab., 2005 Oct;15(5):493-514., abstrakti http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16327029
  7. [Gulewitch W, Amiradgibi S. Ber. Dtsch Chem. Ges. 1900;33;1902–1903]
  8. O'Dowd JJ, Robins DJ, Miller DJ. Detection, characterisation, and quantification of carnosine and other histidyl derivatives in cardiac and skeletal muscle. Biochim Biophys Acta. 1988;967(2):241–249
  9. [Kohen R, Yamamoto Y, Cundy KC, Ames BN. Antioxidant activity of carnosine, homocarnosine, and anserine present in muscle and brain. Proc Natl Acad Sci U S A. 1988 May; 85(9): 3175–3179 Free Full Text[vanhentunut linkki]
  10. Abe H. Role of Histidine-Related Compounds as Intracellular Proton Buffering Constituents in Vertebrate Muscle. Biochemistry (Mosc) 2000;65:7
  11. Muscle Carnosine Metabolism and beta-Alanine Supplementation in Relation to Exercise and Training, Derave W, Everaert I, Beeckman S, Baguet A., Sports Med. 2010 Mar 1;40(3):247-63. doi: 10.2165/11530310-000000000-00000., http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20199122
  12. Pegova A, Abe H, Boldyrev A. Hydrolysis of carnosine and related compounds by mammalian carnosinases. Comp Biochem Physiol B. 2000;127(4):443–446.
  13. Teufel M, Saudek V, Ledig JP et al. Sequence identification and characterization of human carnosinase and a closely related non- specific dipeptidase. J Biol Chem. 2002 Dec 6 [epub PubMed
  14. Janssen B, Hohenadel D, Brinkkoetter P et al. Carnosine as a Protective Factor in Diabetic Nephropathy: Association With a Leucine Repeat of the Carnosinase Gene CNDP1. Diabetes. 2005;54(8):2320–2327
  15. Kivikari Riitta. Buffering capacity of meat. Väitöskirja 1997, Helsingin yliopisto, ETK-sarja
  16. Rubtsov AM. Molecular mechanisms of regulation of the activity of sarcoplasmic reticulum Ca-release channels (ryanodine receptors), muscle fatigue, and Severin's phenomenon. Biochemistry (Mosc). 2001;66(10):1132–1143. Review
  17. Suzuki Y, Ito O, Mukai N, Takahashi H, Takamatsu K. High Level of Skeletal Muscle Carnosine Contributes to the Latter Half of Exercise Performance during 30-s Maximal Cycle Ergometer Sprinting. Jpn J Physiol. 2002;52(2):199–205
  18. Reinhold JG, Kingsley GR. The chemical composition of voluntary muscle in muscle disease: A comparison of progressive muscular dystrophy with other diseases together with a study of effects of glycine and creatine therapy. J Clin Invest. 1938; 17(4): 377–383 Full Free Text[vanhentunut linkki]
  19. Stuerenburg HJ. The roles of carnosine in aging of skeletal muscle and in neuromuscular diseases. Biochemistry (Mosc). 2000 Jul;65(7):862–865. Review
  20. Kang JH, Eum WS. Enhanced oxidative damage by the familial amyotrophic lateral sclerosis-associated Cu,Zn- superoxide dismutase mutants. Biochim Biophys Acta. 2000 Dec 15;1524(2–3):162–170
  21. Tameyasu T, Yamada M, Tanaka M, Takahashi S. Effect of zinc-carnosine chelate compound on muscle function in mdx mouse. Jpn J Physiol. 2002;52(1):111–120
  22. Stuerenburg HJ, Kunze K; Concentrations of free carnosine (a putative membrane- protective antioxidant) in human muscle Biopsies and rat muscles. Archives of Gerontology and Geriatrics, 1999, 29: 107–113
  23. Foods highest in Alanine based on calorie count http://www.nutritiondata.com/foods-000091000000000000000.html
  24. Carlsen CU, Kroger-Ohlsen M, Lund MN et al. Antioxidant properties of carnosine re-evaluated in a ferrylmyoglobin model system and in cooked pork patties. J Agric Food Chem. 2002;50(24):7164–7168
  25. Park YJ, Volpe SL, Decker EA. Quantitation of Carnosine in Humans Plasma after Dietary Consumption of Beef. J Agric Food Chem. 2005 Jun 15;53(12):4736–4739 Abstract
  26. Park YJ, Volpe SL, Decker EA. Quantitation of Carnosine in Humans Plasma after Dietary Consumption of Beef. J Agric Food Chem. 2005 Jun 15;53(12):4736–4739
  27. Effects of beta-alanine supplementation on the onset of neuromuscular fatigue and ventilatory threshold in women. Stout, J.R.; Cramer, J.T.; Zoeller, R.F.; Torok, D.; Costa, P.; Hoffman, J.R.; Harris, R.C.; O'Kroy, Amino Acids 2007, 32, 381-386. doi:10.1007/s00726-006-0474-z; http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17136505
  28. Suzuki Y, Nakao T, Maemura H., et al. Carnosine and anserine ingestion enhances contribution of nonbiocarbonate buffering. Med Sci Sport Exerc. 2006;38:334–338
  29. Maemura H, Goto K, Yoshioka T, et al. Effects of carnosine and anserine supplementation on relatively high intensity endurance performance. International journal of sport and health science 2006;4:86–94 Free Full Text[vanhentunut linkki]
  30. Hill CA, Harris RC, Kim HJ et al. Influence of beta-alanine supplementation on skeletal muscle carnosine concentrations and high intensity cycling capacity. Amino Acids. 2006 Jul 28;
  31. β-Alanine supplementation augments muscle carnosine content and attenuates fatigue during repeated isokinetic contraction bouts in trained sprinters, Wim Derave et al, Journal of Applied Physiology 103: 1736-1743, 2007. http://jap.physiology.org/cgi/content/abstract/103/5/1736
  32. [Pharmacokinetics of Carnosine, a Novel Oral Inotrope, in a Phase I Trial in Healthy Volunteers, Michael H. Wall, M.D.; Robert L. James, M.S.; Miyuki N. Shouse, M.S.; Pamela R. Roberts, M.D.; Richard C. Prielipp, M.D., Wake Forest Univ. School of Medicine, Winston-Salem, North Carolina, United States http://www.asaabstracts.com/strands/asaabstracts/abstract.htm;jsessionid=5EA9B3B76B168C6E67F88D182B962A5E?year=2001&index=3&absnum=1193]
  33. [The absorption of orally supplied β-alanine and its effect on muscle carnosine synthesis in human vastus lateralis, R. C. Harris et al, Amino Acids, Volume 30, Number 3 / May, 2006, 10.1007/s00726-006-0299-9 http://www.springerlink.com/content/j471337168464032/%5Bvanhentunut+linkki%5D]
  34. ["Beta-Alanine supplementation augments muscle carnosine content and attenuates fatigue during repeated isokinetic contraction bouts in trained sprinters.", J Appl Physiol. 2007 Nov;103(5):1736-43. Epub 2007 Aug 9., Derave W et al, Dept. of Movement and Sport Sciences, Ghent Univ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17690198]
  35. Chez MG, Buchanan CP, Aimonovitch MC, Becker M, Schaefer K, Black C, Komen J. Double-blind, placebo-controlled study of L-carnosine supplementation in children with autistic spectrum disorders. J Child Neurol. 2002;17(11):833–837
  36. Jin M, Otaka M, Watanabe S. [New therapeutic approaches to peptic ulcer using mucosal protective agents] Nippon Rinsho. 2002;60 Suppl 2:377–381. Review
  37. Lee YT, Hsu CC, Lin MH, et al. Histidine and carnosine delay diabetic deterioration in mice and protect human low density lipoprotein against oxidation and glycation. European Journal of Pharmacology 2005;513(1–2):145–150
  38. Rashid I, van Reyk DM, Davies MJ. Carnosine and its constituents inhibit glycation of low-density lipoproteins that promotes foam cell formation in vitro. FEBS Lett. 2007;581(5):1067–1070
  39. Decker EA, Ivanov V, Zhu BZ, Frei B. Inhibition of low-density lipoprotein oxidation by carnosine histidine. J Agric Food Chem. 2001;49(1):511–516
  40. Price DL, Rhett PM, Thorpe SR, et al. Chelating activity of advanced glycation end-product inhibitors. J Biol Chem. 2001;276(52):48967–48972
  41. Calabrese V, Cornelius C, Mancuso C, et al. Cellular Stress Response: A novel target for chemoprevention and nutritional neuroprotection in aging, neurodegenerative disorders and longevity. Neurochem Res. 2008 Jul 16. ahead of print[vanhentunut linkki]
  42. Sonneborn JS. Hormetic triggers for intervention in aging, disease and trauma. American Journal of Pharmacology and Toxicology 3 (1): 1-10, 2008[Full[vanhentunut linkki] Free text
  43. Kantha SS, Wada S, Tanaka H, et al. Carnosine sustains the retention of cell morphology in continuous fibroblast culture subjected to nutritional insult. Biochem Biophys Res Commun 1996; 223(2):278–282
  44. McFarland GA ,Holliday R. Further evidence for the rejuvenating effects of the dipeptide I L--carnosine on cultured human diploid fibroblast. Exp Gerontol 1999 34(l):35–45
  45. Hipkiss AR. Biosynthesis, Release, and Uptake of Carnosine in Primary Cultures. Review. Biochemistry (Mosc) 2000 c;65:7
  46. Shao L, Li QH, Tan Z. l-Carnosine reduces telomere damage and shortening rate in cultured normal fibroblasts. Biochem Biophys Res Commun. 2004 Nov 12;324(2):931–936
  47. Bharadwaj LA, Davies GF, Xavier IJ, Ovsenek N. L-carnosine and verapamil inhibit hypoxia-induced expression of hypoxia inducible factor (HIF-1 alpha) in H9c2 cardiomyoblasts. Pharmacol Res. 2002;45(3):175–181
  48. Nicoletti VG, Santoro AM, Grasso G et al. Carnosine interaction with nitric oxide and astroglial cell protection. Journal of Neuroscience Research 2007;85(10) 2239-45 Abstract[vanhentunut linkki]
  49. Hipkiss AR. Could Carnosine or Related Structures Suppress Alzheimer's Disease? Journal of Alzheimer´s Disease. 2007(11(2)229-240 Abstract

    Aiheesta muualla
    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.