Biochemické a farmakologické vlastnosti biogenních aminů

2.3 Biosyntéza a funkce

Biogenní aminy obecně vznikají v důsledku dekarboxylace volných aminokyselin mikrobiálními enzymy. Dekarboxylace aminokyselin probíhá odstraněním α-karboxylové skupiny . Jejich výskyt je následující: histamin z aminokyseliny histidinu, tyramin z aminokyseliny tyrosinu, tryptamin a serotonin z aminokyseliny tryptofanu, fenyletylamin z aminokyseliny fenylalaninu, putrescin z aminokyseliny ornitinu, kadaverin z aminokyseliny lysinu a agmatin z aminokyseliny argininu (obr. 3) .

Biogenní aminy hrají zásadní roli při stabilizaci buněčných membrán, imunitních funkcích a prevenci chronických onemocnění, protože se podílejí na syntéze nukleových kyselin a proteinů . Kromě toho jsou to sloučeniny, které vznikají jako regulátory růstu (spermin, spermidin a kadaverin), nervového přenosu (serotonin) a mediátory zánětu (histamin a tyramin) .

Histamin, standardní složka organismu, se skládá z aminokyseliny histidinu v důsledku aktivity histidin dekarboxylázy v závislosti na pyridoxalfosfátu (obr. 3) . Distribuce a koncentrace histaminu zjištěné ve tkáních všech obratlovců jsou velmi nestálé . Histamin přebírá některé funkce spojené s vyrovnáváním tělesné teploty a regulací objemu žaludku, pH žaludku a mozkové činnosti, neboť se podílí na základních funkcích, jako je neurotransmise a propustnost cév . Hraje však také roli při spouštění alergických reakcí .

Tryptamin se skládá z aminokyseliny tryptofanu v důsledku aktivity dekarboxylázy aromatických L-aminokyselin (obr. 3) . Tryptamin je monoaminový alkaloid vyskytující se v rostlinách, houbách a zvířatech . Tryptamin, který se ve stopovém množství nachází v mozku savců, zvyšuje krevní tlak a také hraje roli neurotransmiteru nebo neuromodulátoru .

Aminokyselina fenylalanin syntetizuje fenyletylamin prostřednictvím dekarboxylázy aromatické L-aminokyseliny u lidí, některých hub a bakterií a také u několika druhů rostlin a zvířat (obrázek 3) . Funguje jako neurotransmiter v lidském centrálním nervovém systému .

Tyramin, který se skládá z aminokyseliny tyrosinu v důsledku činnosti tyrosin dekarboxylázy, se obecně vyskytuje v nízkém množství (obrázek 3) . Tyramin vede k několika fyziologickým reakcím, jako je zvýšení krevního tlaku, vazokonstrikce , vylučování noradrenalinu aktivního v tyraminu atd. jako sympatický nervový systém řídí několik funkcí organismu . Tyramin uložený v neuronech způsobuje zvýšení slzení, slinění a dýchání i mydriázu .

Tryptofan syntetizuje serotonin v důsledku činnosti enzymů tryptofanhydroxylázy a dekarboxylázy aromatických L-aminokyselin (obrázek 3) . Serotonin, jeden z klíčových neurotransmiterů centrálního nervového systému, hraje roli v mnoha kritických fyziologických mechanismech, jako je spánek, poruchy nálady, regulace chuti k jídlu, sexuální chování, regulace průtoku krve mozkem a propustnost hematoencefalické bariéry .

Putrescin se skládá z ornitinové aminokyseliny v důsledku aktivity ornitin dekarboxylázy. Kromě toho může být syntetizován argininem prostřednictvím agmatinu a karbamoylputrescinu (obr. 3) . Putrescin, produkovaný bakteriemi a houbami, přispívá k buněčnému růstu, buněčnému dělení a nádorovému bujení, protože je předběžnou látkou spermidinu a sperminu .

Kadaverin, syntetizovaný lysinem v důsledku aktivity enzymu lysin-dekarboxylázy, se stará o tvorbu diaminu a polyaminu (obr. 3) .

Spermidin-syntáza katalyzuje tvorbu spermidinu z putrescinu (obr. 3) . Spermidin je prekurzorem dalších polyaminů, jako je spermin a strukturní izomer termospermin . Spermidin, který reguluje několik klíčových biologických procesů (Na+-K+ ATPaz), chrání membránový potenciál a kontroluje intracelulární pH a objem . Kromě toho má spermidin, polyamin vyskytující se v buněčném metabolismu, úlohu v inhibici neuronální syntázy oxidu dusnatého a ve vývoji střevní tkáně .

Spermin, jehož prekurzorovou aminokyselinou je ornitin, se tvoří ze spermidinu prostřednictvím enzymu spermin syntázy (obr. 3) . Spermin je přítomen v několika organismech a tkáních, protože se jedná o polyamin, který se nachází ve všech eukaryotických buňkách a má úlohu v buněčném metabolismu . Hraje roli ve vývoji střevní tkáně a stabilizuje šroubovicovou strukturu ve virech .

Agmatin je biogenní amin vznikající činností enzymu arginin dekarboxylázy z aminokyseliny argininu (obrázek 3) . Agmatin se podílí na metabolismu polyaminů přes putrescin hydrolyzovaný enzymem agmatinem a má několik funkcí, jako je regulace syntézy oxidu dusnatého, metabolismus polyaminů a aktivita matrix metaloproteinázy a enzymu vedoucího k produkci H2O2 .