Содержание аминокислот в крови влияет на метаболизм. Биохимики определили величины, характеризующие гомеостаз свободных аминокислот в крови, и установили физиологическое значение их колебания. Динамическое равновесие аминокислот в крови обеспечивается распадом белков в различных органах и экзогенным поступлением с пищей, а также их катаболизмом.
Концентрация свободных эндогенных аминокислот в крови людей отражает их динамику в тканях. Она зависит от транспорта аминокислот и регулируется pH, температурой, электролитным обменом, гормональной регуляцией.
Анализ данных об аминокислотном составе тканей человека (миокарда, печени, почек, надпочечных желез, селезенки и других органов) показал, что они характеризуются определенным аминокислотным спектром.
В экспериментах установлено, что у животных при физических нагрузках снижается концентрация в плазме глутаминовой кислоты на 41%, лизина и аланина — на 24%, серина — на 19%.
У крыс после физической нагрузки в печени содержание глутамина снижается на 63%, глицина — на 20%, концентрация аспартата повышается на 60%, серина — на 75%, лизина — на 80%. В почках уменьшается количество глутамина на 24%, серина — на 23%, глицина — на 20%, глутаминовой кислоты — на 13%. В мышцах снижается концентрация глутамина на 25%, глутамата — на 50%, возрастает содержание аспартата на 100%, аланина — на 22%.
У здоровых людей при физической нагрузке повышается содержание аланина на 60—96%, лейцина, изолейцина, метионина, фенилаланина и тирозина — на 8—35%. Обнаружена тесная корреляция между повышением концентрации аланина и содержанием пирувата в крови. Аланин, образовавшийся в процессе физической нагрузки в мышцах из глюкозы, превращается в печени снова в глюкозу (глюкозо-аланиновый цикл).
Изменение содержания аминокислот в тканях при физической нагрузке может быть обусловлено нарушением гормональной регуляции и процессов гликонеогенеза в печени, мышечной ткани, тканевым ацидозом, изменением ферментной активности тканей, прежде всего, ферментов переаминирования — глутамат- и пируватаминотрансфераз. Температурные воздействия (холод, тепло) также могут влиять на аминокислотный состав тканей организма. Установлено, что холодовая нагрузка изменяет метаболизм тирозина и триптофана в организме людей. Автор связывает это с изменением активности ферментов печени — триптофаноксигеназы и тирозинаминотрансферазы. У крыс при погружении в горячую воду повышается концентрация глутамата и снижается уровень аспартата и глутамина в печени.
Данные о возрастных изменениях содержания аминокислот немногочисленны. В опытах на белых крысах установили, что фонд глутамата, глутамина и ГАМК больших полушарий крыс повышается в процессе роста за счет увеличения количества свободной и связанной форм аминокислот. Это указывает на функциональное созревание мозга и развитие его метаболической активности. Увеличение количества аминокислот в полушариях мозга и мозжечке совпадает с повышением содержания белка и анатомо-физиологическими изменениями — миелинизацией нейронов, формированием гемато-энцефалического барьера. Суммарная концентрация свободных аминокислот у крыс в различных органах подвергается неоднозначным возрастным изменениям, не наблюдается параллелизма между содержанием отдельных аминокислот в различные возрастные периоды. В головном мозге с возрастом достоверно уменьшается количество аспарагиновой кислоты, тирозина, метионина, валина,
Кроме того, отмечается тенденция к снижению уровня глутаминовой кислоты. В мышцах, наряду с уменьшением содержания лизина, аргинина, аспарагиновой кислоты, глутаминовой кислоты, серина, глицина, аланина, повышается концентрация тирозина.
О неравномерном изменении в процессе старения уровня отдельных аминокислот в тканях мозга свидетельствуют данные отдельных биохимиков. Они определяли концентрацию дикарбоновых аминокислот и ГАМК в зрительном анализаторе собак и отметили, что от 1 до 3 лет снижается содержание глутаминовой, аспарагиновой кислот, повышается уровень ГАМК. У 15-летних собак концентрация всех аминокислот в исследуемых структурах меньше, чем у трехгодичных животных. Снижение уровня дикарбоновых аминокислот, ГАМК в позднем онтогенезе авторы связывают с возрастным изменением функциональной активности исследуемых структур. У старых крыс наряду с уменьшением количества глутаминовой кислоты и ГАМК в ткани мозга, обнаружили снижение активности глутаминсинтетазы, глутаматдегидрогеназы, ГАМК-аминотрансферазы и повышение активности глутаминазы.
На уменьшение в процессе старения содержания аминного азота в сыворотке крови людей указывает многие врачи. С возрастом ослабевает транспорт аминокислот вследствие снижения синтеза транспортных белков.
Возрастные изменения аминокислотного состава тканей обусловливают необходимость рационального подхода к питанию и лечению людей пожилого возраста.
Изучалось влияние белковой недостаточности на аминокислотный состав мембран субклеточных структур печени крыс и установили уменьшение содержания аминокислот во фракциях митохондрий, микросом и лизосом. Энтеральная нагрузка аминокислотной смесью приводит к увеличению свободных аминокислот в крови человека. Через 30 мин после энтеральной нагрузки содержание метионина, лейцина, изолейцина, аргинина, лизина, глицина в крови возрастает на 96—350 %.
Потребность человека в отдельных аминокислотах неодинакова в различные периоды жизни. У детей первого года ее определяют, исходя из потребляемого количества молока.
Нарушение аминокислотного равновесия
При избытке тирозина в рационе развиваются некрозы у кроликов и собак и специфический синдром у крыс. При диспропорции между аминокислотами транспорт их в клетку нарушается, вследствие чего в ней концентрируются некоторые свободные аминокислоты, что еще больше усугубляет аминокислотный дисбаланс. Под влиянием избытка некоторых аминокислот угнетается рост вирусов, синтез белка, нуклеиновых кислот.