ALFA-KETOGLUTARAT: SVOJSTVA, FUNKCIJE I APLIKACIJE - KEMIJA - 2026

Alfa - ketoglutarata organska sol proizvedena od disocijacije kiseline-ketoglutarne. To je spoj koji ima medicinsku upotrebu, a prisutan je i u eukariotskim i prokariotskim stanicama, koji su dio Krebsova ciklusa (limunske ili trikarboksilne kiseline).

Ovaj ciklus je od velike biološke važnosti, jer djeluje kao posrednik između glikolize i elektroničkog transportnog lanca, koji je zauzvrat povezan s oksidativnom fosforilacijom, procesom odgovornim za metaboličku proizvodnju ATP-a.

Strukturna formula aniona alfa-ketoglutarata. Njegova dva negativna naboja moraju se uravnotežiti prisutnošću kationa, stvaranjem soli. Izvor: NEUROtiker / Javna domena

Alpha-ketoglutarat se daje intravenski, kako bi se spriječile srčane ozljede tijekom srčanih operacija, povezane s problemima protoka krvi. Također se koristi za sprečavanje propadanja mišića, kao rezultat operacije ili traume.

Koristi se u proizvodnji lijekova za bolesti bubrega, crijevne i želučane tegobe, kao i za mnoga stanja; međutim, znanstveni dokazi za ove namjene su slabi i oskudni.

Ova sol ispunjava mnoge funkcije, uključujući stvaranje aminokiselina, poput prolina, glutamina i glutaminske kiseline. On također intervenira u imunološkim procesima, te u poboljšanju strukture i funkcioniranja koštanog sustava.

Svojstva

Izgled

Bijeli prah ili kristalno žuti prah.

sinonimi

α-ketoglutarat, 2-oksoglutarat i 2-ketoglutarat.

IUPAC preferirano ime: 2-okso-pentandioat.

Molekulska masa

144,08 g / mol

Molekularna formula

C ₅ H ₄ O ₅ ^2-

Imajte na umu da je riječ o anionu kojeg mora pratiti kation da uravnoteži njegov negativni naboj; bilo da je to Na ⁺, K ⁺, Ca ²⁺ ili drugi.

Topnost u vodi

56,5 g / L

Talište

113 - 115 ºC

Vrelište

Prije vrenja razgrađuje se.

Značajke

Krebsov ciklus

Alfa-ketoglutarat je spoj koji je dio Krebsova ciklusa. Građena je od djelovanja enzima izocitrat dehidrogenaza na izocitrat s nakupljanja NADH i CO ₂. Nadalje, alfa-ketoglutarat je mjesto uključivanja u Krebsov ciklus glutaminske kiseline, aminokiseline.

Glutaminska kiselina pretvara se u alfa-ketoglutarat, na način da se izbjegne iscrpljivanje komponenata Krebsovog ciklusa. Putovi koji ispunjavaju ovu funkciju nazivaju se anaplerotični. Nakon toga, alfa-ketoglutarat se pretvara u sukcinil CoA.

Alfa-ketoglutarat je odlučujući faktor u brzini Krebsova ciklusa i uključen je u nekoliko metaboličkih putova. To je i izvor energije za stanično djelovanje, baš kao što se događa i sa stanicama crijeva.

Sinteza aminokiselina

Alfa-ketoglutarat izravno ili neizravno sudjeluje u stvaranju različitih aminokiselina. Kad je prisutan u prehrani, on se pretvara u crijevne stanice (enterociti) u prolin i leucin, među ostale aminokiseline.

Alfa-ketoglutarat je izvor za sintezu glutamina i glutaminske kiseline (glutamata); aminokiseline koje potiču sintezu proteina. Glutamat, neutralan odašiljač, oslobođen živčanih završetaka u koštanom tkivu, te u procesu uključivanja amina u alfa-ketoglutarat stvara prolin.

Prolin je vitalna aminokiselina za sintezu kolagena: vlaknasti protein koji je jako bogat u sisavaca i dio je kože, kostiju, tetiva, hrskavice i zuba.

S druge strane, alfa-ketoglutarat usmjerava transformaciju prolina u hidroksiprolin. To uzrokuje transformaciju prokolagena u kolagen i stvaranje koštanog matriksa.

Alfa-ketoglutarat aktivira prolidazu, enzim koji sudjeluje u recikliranju prolina. Uz to, utječe na koštano tkivo djelovanjem glutamata i glutamina.

Te aminokiseline aktiviraju sintezu aminokiselina ornitin i arginin, koje potiču izlučivanje hormona rasta.

Transport dušika

Alfa-ketoglutarat je uključen u proces transporta i eliminacije dušika koji stvaraju stanice. Amino skupine prisutne u aminokiselinama prenose se u alfa-ketoglutarat postupkom transaminacije. Te se amino skupine potom prenose u jetru.

U jetri nastaje ciklus uree. Potonji i amonijev (NH ₄ ⁺) glavni oblici izlučivanje dušika u mokraći. Uz to, alfa-ketoglutarat igra važnu ulogu u detoksikaciji dušika u mozgu.

Dugovječnost i starenje

Alfa-ketoglutarat bi djelovao povećanjem očekivane životne dobi u crva Caenorhabditis elegans, djelujući posebno na kompleks TOR (cilj rapamicin). Ovaj kompleks povezan je s bolestima koje povećavaju njihovu učestalost tijekom starosne faze ljudi.

Jedan oblik TOR-a, TORC1, odnosi se na pojavu dijabetesa, srčanih bolesti i raka u starosti. TORC1 je identificiran kao odnos stanične starenja i stvaranja ovih bolesti.

Čini se da alfa-ketoglutarat ima ulogu u inhibiciji TOR kompleksa, stoga bi imao važnu ulogu u povećanju očekivane životne dobi kod ljudi. Inhibicija TORC1 kod starijih ljudi smanjuje učestalost infekcija.

Antioksidantna funkcija

Alfa-ketoglutarat djeluje kao antioksidans, u stanju je reagirati s vodikovim peroksidom, pri čemu nastaje sukcinat, voda i ugljični dioksid. Pored toga, sposobna je reagirati s drugim komponentama reaktivnih kisikovih vrsta (ROS).

Ublažava oksidativni stres, djeluje kao energent i antioksidans u stanicama sisavaca. Također povećava antioksidacijske sposobnosti promičući sintezu glutamina.

Prijave

Kod životinja

Alfa-ketoglutarat se isporučuje puretinama, svinjama i štakorima, što rezultira poboljšanjem kvalitete kostiju, što bi moglo biti uzrokovano pozitivnim učincima povećane proizvodnje glutamata, jer intervenira u regulaciji koštanog metabolizma.

Isto tako, povećava se sinteza kolagena, kao rezultat veće opskrbe prolinom. Životinje liječene alfa-ketoglutaratom pokazuju povećanu težinu, dužinu, gustoću kostiju, sadržaj minerala u kosti i elastičnu čvrstoću kostiju.

Kod ljudi

Smatra se da alfa-ketoglutarat pomaže povećati sintezu proteina u mišićima kod postoperativnih bolesnika, kao i poboljšati metabolizam aminokiselina kod bolesnika na dijalizi.

Liječnici ga daju intravenski pacijentima tijekom srčane operacije kako bi se spriječila ozljeda srca, a također i kako bi se spriječilo raspad mišića nakon operacije. Spoj pomaže u proizvodnji mišićnog tkiva i liječenju rana.

Alfa-ketoglutarat koristi se u različite svrhe i stanja kod ljudi, kao što je pomoć u borbi protiv bakterijskih infekcija, problema s jetrom, katarakta i za poboljšanje prerade proteina kod dijaliznih bolesnika. Također pomaže poboljšati atletske performanse.

Reference

1. Wikipedia. (2020). alfa-ketoglutarne kiseline. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
2. Wu, N., Yang, M., Gaur, U., Xu, H., Yao, Y., & Li, D. (2016). Alpha-Ketoglutarate: Fiziološke funkcije i primjene. Biomolekule i terapeutici, 24 (1), 1–8. doi.org/10.4062/biomolther.2015.078
3. Nacionalni centar za biotehnološke informacije. (2020). Alfa-ketoglutarata. PubChem baza podataka., CID = 164533. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. WebMD LLC. (2019). Alfa-ketoglutarat (AKG). Oporavak od: webmd.com
5. Shaojuan Liu i sur. (2018.). Antioksidativna funkcija alfa-ketoglutarata i njegove primjene. doi.org/10.1155/2018/3408467
6. Barbara Beer i sur. (2017). In vitro metabolički inženjering za proizvodnju α-ketoglutarata. doi.org/10.1016/j.ymben.2017.02.011
7. Kraljevsko društvo za kemiju. (2020). α-Ketoglutarna kiselina. Oporavilo od: chemspider.com