Биохимия аминокислот - А. Майстер 1961
Роль аминокислот в питании
Исследование роста животных при кормлении их смесями аминокислот
Молодые крысы могут расти на рационе со смесью из 10 незаменимых аминокислот; однако установлено, что на рационе, включающем 19 аминокислот, интенсивность их роста увеличивается примерно на 25% [32]. Всю группу заменимых аминокислот можно заместить эквивалентным в расчете на азот количеством лимоннокислого или уксуснокислого аммония [64, 65], а также мочевиной (частично). Шёнхаймер [66] и Блох [67] установили, что лишь очень небольшое количество азота мочевины, введенной с пищей, включается в аммиак мочи и в белки. Однако в опытах с С14-мочевиной было найдено, что мочевина быстро превращается в углекислоту [68, 69]. Расщепление мочевины до углекислоты и аммиака катализируется бактериями, присутствующими в желудке, кишечнике и других частях тела (например, в верхних дыхательных путях) [69]. Добавление заменимых аминокислот, ионов аммония или мочевины к рациону, состоящему из 10 незаменимых аминокислот, дает лучший эффект, чем повышение количества самих незаменимых аминокислот. Из этого можно заключить, что незаменимые аминокислоты в общем медленнее превращаются в продукты обмена, необходимые для роста [70]; следовательно, возможны такие экспериментальные условия, при которых ионы аммония будут оказывать более благоприятное влияние на рост, чем смесь незаменимых аминокислот. Как упомянуто выше, некоторые аминокислоты, необходимые для обеспечения роста и азотистого равновесия, могут быть частично замещены заменимыми аминокислотами. Так, у молодых крыс цистин может покрывать от 1/6 до 1/3 потребности в метионине [30, 31], а тирозин может восполнить около половины потребности в фенилаланине [32]. Возможность замены метионина гомоцистеином зависит от наличия в пище витамина В12 и фолевой кислоты или донаторов метальных групп. Возможно, что будут найдены такие условия, при которых рост будет поддерживаться и в отсутствие некоторых других «незаменимых» аминокислот. Результаты исследований, в которых определялись рост и азотистое равновесие, свидетельствуют лишь о том, что данные функции не обеспечиваются процессами синтеза in vivo.
Возможно, что животные в какой-то мере обладают способностью синтезировать незаменимые аминокислоты. При инкубировании препаратов мозга однодневной мыши в присутствии равномерно меченной С14-глюкозы изотопная метка была найдена почти во всех аминокислотах (в том числе и в незаменимых), за исключением пролина и треонина. Исследование скоростей оборота показало, что от 5 до 12% аминокислот в белках мозга были замещены с использованием углерода глюкозы. В аналогичных опытах с тканями печени и кишечника включения изотопа не наблюдали; оно не было обнаружено и в опытах с мозгом более взрослых животных. Едва ли молекулы незаменимых аминокислот могут целиком синтезироваться в мозге однодневного животного; в эксперименте около 50% радиоактивности было найдено в а-карбоксильных группах аминокислот. Тем не менее эти данные представляют определенный интерес и указывают на наличие в обмене веществ таких явлений, которые заслуживают дальнейшего изучения [71—74]. Исследования со смесями аминокислот показали также, что для оптимального использования незаменимых аминокислот все они должны быть налицо одновременно [22, 75, 76]. Кэннон и его сотрудники [77] нашли, что при чередующемся кормлении животных двумя рационами, содержащими по пять различных незаменимых аминокислот, использование аминокислот нарушается. Отдельная аминокислота, введенная парэнтерально, используется лишь в том случае, если она введена не позднее, чем через несколько часов после кормления животного [20]. Необходимость одновременной доставки всех незаменимых аминокислот указывает на то, что аминокислоты не могут накапливаться в организме в сколько-нибудь значительном количестве; они удаляются из организма в результате процессов распада и путем экскреции. Введение неполноценных смесей аминокислот или белков сопровождается повышенным выделением аминокислот с мочой. Из этого следует, что биологическая ценность белка зависит в известной мере от скорости, с которой отдельные аминокислоты освобождаются при его переваривании. Наличие заменимых аминокислот также имеет известное значение, поэтому присутствие их в пище или скорость, с которой они синтезируются из жиров, углеводов или незаменимых аминокислот, весьма существенны.
Уже давно известно, что животные могут находиться в состоянии азотистого равновесия в условиях, когда имеет место потеря углерода организмом. Установлено также, что углеводы и жиры оказывают по отношению к белку сберегающее влияние, по-видимому выполняя роль источников углеродных цепей для синтеза некоторых заменимых аминокислот. Исследования Роуза и его сотрудников, посвященные потребности человека в аминокислотах, показали, что для сохранения азотистого равновесия у людей, получающих смесь аминокислот, необходима доставка относительно большого количества калорий. На трех испытуемых было установлено, что в том случае, когда источником азота в питании служил казеин, сохранение азотистого равновесия обеспечивалось рационом, доставляющим 35 кал на 1 кг веса тела. При использовании же эквивалентной казеину смеси аминокислот для сохранения азотистого равновесия требовалось 45,5 кал на 1 кг. В настоящее время эти данные объяснить довольно трудно. Превосходство казеина в сравнении с эквивалентной смесью аминокислот, быть может, зависит от темпов всасывания аминокислот. Очевидно, свободные аминокислоты смесей всасываются быстрее, чем аминокислоты белка, а быстрая доставка аминокислот, возможно, менее благоприятна для организма. Тем не менее трудно понять, почему введение повышенного количества калорий помогает преодолеть это затруднение. Следует также учитывать возможность непосредственного всасывания и использования белка или пептидов [78—83]. Некоторые безазотистые компоненты пищи могут каким-то образом благоприятствовать использованию аминокислот в организме.