Клетка, метаболизм и аминокислоты

Клетки – наименьшие биологические единицы высших организмов. В организме человека функционируют свыше 70 триллионов (!) клеток, из которых можно выделить свыше 200 типов различного характера с точки зрения их функций, величины и формы. На пресловутом кончике иглы можно было бы поместить до 1 миллиона клеток. Каждый орган построен из огромного количества клеток, взаимодействующих между собой. Каждая клетка в ходе жизненных процессов должна выполнять два основных действия: вводить необходимые элементы и выводить продукты распада. Обязанности эти наложены также и на транспортные белки, которые находятся в оболочке клетки, причем их там - десятки видов. Транспортные белки исполняют роль своеобразных курьеров и одновременно - ассенизаторов. Если они работают неправильно, то ткань не питается и не очищается, как следует, что ее отравляет, губит или приводит к возникновению канцерогенных субстанций. Так или иначе, сначала клетка, затем ткань, а потом и весь организм умирают. На клеточном уровне в течение одной секунды таких трагедий происходят миллионы.

Белки формируют основную клеточную структуру. Так, например, соединительную ткань создает исключительно коллаген. Такие белки, как энзимы, делают возможным обмен субстанций. Они составляют основу клеточной оболочки, где, благодаря своей пропускной способности, регулируют и поддерживают водный баланс, а также рН самой клетки и среды в которой обитают, что ярче всего можно наблюдать в межклеточном пространстве. Цепочки углеводов, возникающие на протеинах оболочек, служат точками соединения, спайки, склеивания (cola genno) в протеиновых слоях соединительной ткани внутриклеточного матрикса с матриксом межклеточным (extracellular matrix) – и обе они богаты коллагеном.

Между собой клетки соединяются также при помощи белков. Лишь благодаря белковым рецепторам, сигнальным молекулам, коллагеновым биовекторам, нейромедиаторам происходит взаимодействие клеток. Протеины также дают клеткам возможность выполнения транспортной роли переноса специфических субстанций из органа в орган, из клетки в клетку. Например: альбумин плазмы крови переносит среди прочих жировые кислоты, гемоглобин и кислород из легких в ткани. При помощи белков-транспортеров в клетки проникают глюкоза, аминокислоты и множество других молекул. Сами аминокислоты – продукты распада низкорядного коллагена, будучи нанесенными на кожу снаружи, обладают способностью проникновения внутрь нее сквозь эпидермис.

Иммуноглобины легко распознают, связывают и нейтрализуют чужеродные молекулы, вирусы и бактерии. Актин и миозин сжимают и разжимают скелетные мышцы. Коллаген и эластин придают структурную форму многим тканям и т.д. и т.д. можно назвать еще огромное количество других биологических функций клеточного белка. В том числе – ферментирующая, регулирующая, энергетическая или энзимная. Когда происходит процесс изменения состава белков в тканях, когда иммунологическая система начинает действовать против белков собственного организма – мы говорим о болезненном состоянии, о протеинопатии. Когда энзимы разрезают коллагеновые волокна мы говорим о коллагенозе.

Способностью ремонта, восстановления клеток, уникальной способностью регенерации тканей живого организма обладают только аминокислоты. Не только медикам, но и многим людям известны случаи рекордного темпа срастания переломов, вывихов, быстрого заживания различного рода ожогов, ранений, язв или внутренних кровотечений. Это происходит тогда, когда организм располагает своим собственным коллагеном высшей кондиции, но происходит это, прежде всего, когда приходящая во время и в достаточной концентрации скорая помощь аминокислот, возникших из катаболизма белков, сумеет в ускоренном темпе вернуть ткани к норме, то есть к такому состоянию, когда организм уже совершенно самостоятельно сможет до конца решить свою проблему, ставшую в данном случае, результатом внезапной травмы.

Ярким примером такой «терапевтической интервенции» служит ситуация, когда проникающие в организм свободные аминокислоты смешиваются с аминокислотами, метаболизированными в процессе распада белков и совместно действуют следующим образом:

1. участвуют в биосинтезе белка, выступающего в тканях. Характеристики белков, подлежащих синтезу, закодированы в ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоте). Ключевым моментом в биосинтезе белка является создание пептидной связи между молекулами аминокислот. Именно тогда, кстати, и возникает коллагеновая хелиса,

2. подвергаются реакции катаболизма. Углеродная основа аминокислот окисляется до двуокиси углерода или преобразуется в углеводы либо жиры, в то время как азот выводится в форме мочи,

3. используются в биосинтезе новых, биологически активных соединений, содержащих азот, таких, например, как пуриновые фундаменты, адреналин, витамин РР. Это необратимые потери азота, который уже не может быть вторично утилизован для белкового обмена.

Обмен и смешивание свободных аминокислот, собранных в своеобразных хранилищах в крови или - (внимание!) поставляемых в организм в изолированном виде (именно такие аминокислоты освобождаются из лиофилизованного рыбьего коллагена), а также аминокислот, возникших в процессе катаболизма естественного питания – возможны. Это связано также с обменом витаминов и микроэлементов. Первостепенное влияние на вышеописанный белковый обмен имеют:

- витамины С, В6, А, Е, К;

- инсулин;

- анаболические субстанции;

- энзимы.

В организме непрерывно идут процессы распада белковых молекул и биосинтеза нового белка. Протеины в нашем организме, а в особенности коллагеновые белки, необыкновенно динамичны и постоянно обновляются. Так же непрерывно идут процессы обмена аминокислот между клетками, обмена между аминокислотами новыми, внесенными в организм с пищей или с диетическими добавками, и теми «старыми», уже имеющимися в нем.

Круговорот белка охватывает процессы распада и синтеза. В целом круговорот аминокислот у взрослого человека с весом тела 70 кг. (все белки тела весят около 12 кг.) составляет около 400 г. в сутки. Из этого количества около 100 г. приходятся на аминокислоты, усваиваемые тут же с питанием и около 300 г. на белки, подлежащие распаду и уже имеющиеся в организме. И далее, соответственно: около 300 г. аминокислот в последующем употребляется на биосинтез белка, а 100 г. подлежат процессу катаболизма (распада).

Количество аминокислот, участвующих в процессе реутилизации, таким образом, троекратно превышает количество аминокислот, попадающих в организм вместе с пищей. Освобожденные во время процесса распада белков аминокислоты, направляются в кровь, создавая новые хранилища свободных аминокислот. Определенная их часть окисляется в процессе высвобождения энергии. Окисленные аминокислоты должны уравновешивать аминокислоты, поставляемые извне. На процессы биосинтеза белка употребляется около 20% энергии.

Понимание простоты и биологически гениальной целесообразности этого механизма позволяет оценить необыкновенную роль свободных и легко усваиваемых аминокислот, которые мы доставили бы организму в виде суплементов. Именно такие свободные и чрезвычайно легко усваиваемые аминокислоты находятся в COLVITA – суплементе диеты, производимом на основе лиофилизованного тропоколлагена, полученного непосредственно из рыбьей кожи. Введение таких аминокислот в организм вызывает дополнительный противокатаболический эффект.

Вышеприведенный расчет пропорции массы белкового обмена является, конечно, определенным упрощением. Он относится к общей массе аминокислот для всех белков и всех органов, в которых они присутствуют. Следует помнить об огромном разнообразии белков уже упомянутом ранее. Упрощение это относится также и ко времени их обмена в организме. Неколлагеновые белки (например, некоторые энзимы) живут всего лишь несколько минут. А вот коллаген, присутствующий во многих органах и тканях, заменяется полностью в печени в течение, примерно, месяца, а в костях – в течение около года. 400 г. суточного обмена для взрослого человека весом 70 кг. – это среднее количество всех белков для такого примера.

Вся значимость самой возможности суплементирования организма свободными аминокислотами, становится особенно ясной для понимания, если учесть, что всевозможные травмы, оперативные вмешательства, инфекции, болезни, повышение температуры, истощение организма, или переходные периоды, такие как климакс, реабилитация, длительные посты или голодания, интенсивные тренировки, тяжелый изнурительный труд и т. п. - всегда приводят к увеличению скорости распада и серьезным потерям белка. Есть еще один дополнительный аспект. Систематическое введение в организм свободных аминокислот приводит к циклическому росту уровня плазматических аминокислот, что хоть и временно, но в значительной степени поднимает уровень синтеза белка.

Таблица 1. Потребность организма в белке при разных состояниях здоровья

Состояние здоровья Потребность в белке г/кг массы тела

1. Здоровые взрослые (для сравнения) 0, 6 – 0, 8

2. Старческий возраст 1, 0 – 1, 25

3. Хирургические операции 1, 1 – 1, 5

4. Период менопаузы 1, 3 – 1, 6

5. Тяжелые травмы 1, 5 – 2, 0

6. Ожоги 1, 5 – 2, 5

7. Почечная недостаточность (диализ) 1, 2

Внимание! Из чистого любопытства мы проверили информацию, заключенную в выше приведенной таблице, сравнив ее с результатами лиц с диализом (строго коррелированным), а также посредством аппликации на кожу со свежими ожогами 2-ой степени гидрата коллагена из рыбьей кожи (Коллаген натуральный Q 5 - 26). На площади ожога кожа впитывала ровно в два с половиной раза больше коллагена, чем на соседних участках (эксперимент был многократно повторен).

Продолжительные состояния недобора белков вызывают следующие общие симптомы:

- рост усталости, утрата энергии и активности

- проблемы с памятью и концентрации

- эмоциональная и вегетативная лабильность

- нарушения сна

- нервозность и вспыльчивость

- головокружения и головные боли

Исследование количества белков, участвующих в обмене, становится возможным благодаря определению азотного равновесия. Под этим определением мы понимаем соотношение между количеством азота, находящимся в принимаемой пище, и количеством азота, выведенного из организма. Если оба показателя равны, значит, организм находится в состоянии азотного равновесия. Если, однако, выведенного азота меньше – мы говорим об отрицательном азотном равновесии. Такое состояние наблюдается во время оптимального питания белками людей молодых, организм которых еще растет, у людей выздоравливающих, у спортсменов в период интенсивных тренировок и т.п. Когда же в организме происходит диссимиляция белков без их полного восстановления, мы говорим о положительном белковом равновесии. Из организма выводится больше азота, чем в него поступает. Такое состояние наблюдается у людей, быстро теряющих свой природный коллаген, например, в период менопаузы, при недостаточном питании, при многих болезнях, в результате солнечного удара, изнурительного труда, и многих других состояниях организма, которым сопутствует ускоренный распад протеинов и в особенности процессы диссимиляции коллагена. Взрослый человек на седьмой день голодания выводит из организма в течение одних суток 3, 5 – 5, 0 г. азота. Это соответствует около 20 – 35 граммам чистого белка, подлежащего распаду.

Нормальное функционирование организма на длительный период возможно только при условии состояния, наиболее близкого к полному азотному равновесию. Оно требует усваивания не менее 70 граммов белков ежедневно. Норма WHO составляет 110 г. для взрослого. Тяжело работающим людям необходимо не менее 122 граммов чистого белка, усваиваемого посредством пищи в течение суток.

С другой стороны, дозы белка, превышающие 250 граммов у людей, вышедших из юношеского возраста – если они не перерабатываются энергетически – могут перегружать печень и почки, в результате чего наступит интоксикация организма азотными компонентами, в том числе и аммиаком, что по достижении зрелого возраста противопоказано. Дело в том, что избыточный белок не складируется в организме так, как, например, жиры. Лишь его неазотная часть, действительно, переходит в жировые ткани, что, впрочем, тоже крайне нежелательно. До 8% протеинов не подлежат перевариванию, ибо они не усваиваемы, они не подлежат ни переработке в энергетические ресурсы, ни переработке в жиры и углеводы. Они удаляются с фекалиями.

Однако, свыше 92% белков готовы подвергнуться гидролитическому распаду на аминокислоты в желудке и тонком кишечнике. Усваивание организмом аминокислот происходит всегда в тонком кишечнике. Там же белки (в том числе и коллагеновые), после расщепления желудочным соком на собственные аминокислоты, поступают в систему кровообращения, чтобы принимать участие в дальнейших процессах катаболизма или анаболизма. Стоит помнить о том, что отнюдь не все аминокислоты усваиваются и, стало быть, не все включаются в работу по белковому обмену.

И здесь очень важно знание о ходе двух очень разных метаболических процессов, каким подвергаются продукты распада белков – аминокислоты, после того как они переходят из кишечника в систему кровообращения. Эти два процесса –