Метилирование. Часть 1: креатин, MTHFR и метаболизм

Введение:

Я очень рад поделиться с читателями результатами своего исследования креатина, которое стало очень важным для моего здоровья, а также для здоровья моей семьи и клиентов. Если вкратце, креатин — это простая аминокислота, необходимая для энергетического обмена в организме человека. Его основная роль заключается в переработке и хранении АТФ — молекулы, вырабатываемой в митохондриях и обеспечивающей работу всех функций человеческого организма. АТФ — это аденозинтрифосфат, который вырабатывается почти в каждой клетке и обеспечивает её активность. Когда АТФ теряет фосфор в процессе такой активности, например, помогая мышцам сокращаться или нейронам в мозге возбуждаться, он превращается в АДФ — аденозиндифосфат (АДФ). Когда он теряет ещё один атом фосфора, он превращается в АМФ — аденозинмонофосфат (АМФ). Затем его нужно перезарядить, добавив фосфор, иначе в клетках закончится энергия. АТФ постоянно вырабатывается в процессе гликолиза и цикла Кребса, также известных как анаэробное и аэробное дыхание соответственно, но эти процессы требуют времени. Креатин играет важнейшую роль в качестве буфера и донора фосфора для АДФ (или АМФ), который восстанавливает АТФ гораздо быстрее, чем гликолиз и цикл Кребса. Этот процесс происходит постоянно, и потребность в креатине резко возрастает в мышечной ткани во время интенсивных тренировок, а также в мозге, который расходует 20% вырабатываемой организмом АТФ, несмотря на то, что его вес составляет всего 2% от веса тела. Креатин также нейтрализует избыток АТФ во время малоподвижного образа жизни, и в ходе этой реакции креатин превращается в фосфокреатин с помощью фосфора, высвобождаемого из неиспользованной АТФ. Это позволяет клетке иметь легкодоступный источник фосфора на случай, если вы внезапно начнёте действовать, например, вскочите с дивана после долгого сидения.

На приведённой ниже схеме показан процесс, в ходе которого фосфокреатин отдаёт свой фосфор АДФ, в результате чего образуются креатин и АТФ, а также высвобождается больше энергии для работы, которую должна выполнять клетка. На схеме также показано, что эта реакция обратима и что избыток АТФ, возникающий, когда организм находится в состоянии покоя, отдаёт свой фосфор обратно креатину для образования фосфокреатина, сохраняя его для дальнейшего использования, когда организм снова начнёт двигаться.

АТФ, а следовательно, и креатин, необходим каждой клетке для правильной работы. Насколько интенсивен этот процесс постоянного использования АТФ и регенерации креатином? Учтите, что средний человек вырабатывает более 100 фунтов (50 кг) АТФ в день и использует до 10 000 молекул АТФ в секунду. (2) АТФ должен перерабатываться с помощью креатина, который также постоянно вырабатывается в большинстве клеток, особенно в скелетных мышцах и мозге, и без достаточного количества креатина постоянный оборот АТФ и его переработка не будут происходить должным образом, и некоторые клетки могут испытывать недостаток энергии и функционировать не оптимально.

Почему кому-то может не хватать креатина?

Неудивительно, что генетические полиморфизмы в двух ферментах, которые вырабатывают креатин, и в одном, который его переносит (гуанин-5-фосфорибозил-1-пирофосфат-синтетаза, креатинкиназа и креатинфосфокиназа), приводят к нарушению баланса креатина, которое в совокупности называется «синдром дефицита креатина». Последствия этого синдрома могут быть очень серьёзными: задержка развития, задержка речи, гипотония, судороги, эпилепсия, расстройства поведения, РАС, симптомы СДВГ, двигательные расстройства и многое другое. (3) К счастью, эти очень серьёзные нарушения, связанные с дефицитом креатина, встречаются довольно редко. Но читатели, возможно, помнят, что в моей статье о витамине C и простуде ( прочитайте статью здесь) я отметил, что настоящая цинга встречается довольно редко. Однако лёгкий дефицит витамина C был практически повсеместным, и это состояние мы называем субклинической цингой, и оно всё равно было проблемой. Точно так же лёгкий дефицит креатина довольно распространён в основном из-за трёх факторов:

1. Умеренные версии генетических SNP, упомянутых выше
2. Рацион с недостаточным содержанием креатина из-за отсутствия доступа к продуктам с высоким содержанием креатина или из-за таких решений, как добровольное ограничение потребления мяса и рыбы.
3. Чрезмерный физический или умственный стресс создает временную нехватку.

Метилирование и креатин

Давайте разберёмся в этом подробнее и обсудим, как здесь задействовано метилирование. Уровень креатина поддерживается в основном за счёт эндогенного синтеза, для которого требуется функционирование ферментов, о которых я упомянул выше, а также аминокислот глицина и аргинина. Один из этих ферментов, глицин-амидинотрансфераза (ГАМТ), требует метилирования с помощью SAMe, который является конечным продуктом цикла метилирования. Без получения ГАМТ метильной группы от SAMe креатин НЕ может синтезироваться. Я собираюсь много писать о метилировании в этом информационном бюллетене и решил поговорить о креатине в качестве введения в этот важнейший процесс, поскольку на синтез креатина приходится 45-70% всего вырабатываемого человеком SAMe, который является основным донором метила в организме для очень многих важнейших целей. (1)

Что такое метилирование и почему это важно?

Метилирование в двух словах означает перенос единственного атома углерода, связанного с 3 атомами водорода в так называемой метильной группе, из одной молекулы в другую. Этот процесс имеет решающее значение для очень многих функций человеческого организма. Например, детоксикация печени, клеточная репликация, репарация ДНК, функция белка и репликация генов — все это требует метилирования. Так же как и производство нейромедиаторов, таких как дофамин и серотонин, которые так важны для психического здоровья и регуляции настроения.

У 70% и более людей генетика нарушает процесс метилирования. Читателям может быть знаком фермент под названием MTHFR, который переносит метильную группу от незаменимой (то есть мы получаем её только с пищей) аминокислоты метионина с помощью фолиевой кислоты и витамина B12. Однонуклеотидный полиморфизм (SNP) в гене этого фермента означает, что этот процесс будет протекать менее эффективно, чем у человека без этого SNP. Два наиболее подверженных влиянию гена называются A1298C и C677t, и человек может быть гомозиготным по одному из них или по обоим, то есть унаследовать две копии вариации гена от каждого из родителей. Или он может быть гетерозиготным по одному из генов или по обоим, то есть унаследовать по одной копии каждого гена от каждого из родителей. Если один из этих генов является гетерозиготным, он потенциально может снизить уровень метилирования на 30% или не снизить его вовсе, в зависимости от других генетических факторов. В целом, если вы являетесь двойным гетерозиготом по обоим генам MTHFR или гомозиготом по одному из них, вы можете снизить уровень метилирования до 60% или даже 70% (5)

Взгляните на схему выше. В левом нижнем углу вы видите фермент MTHFR. Его роль заключается в преобразовании 5,10-метилентетрагидрофолата в 5-метилтетрагидрофолат, который, в свою очередь, способен отдавать метильную группу витамину B12, а тот, в свою очередь, отдаёт её метионину, создавая таким образом S-аденозилметионин и предотвращая накопление токсичного гомоцистеина. Вы можете видеть, что в этом процессе участвует множество других ферментов; MTR, метионсинтаза, которая превращает гомоцистеин в метионин, и MTRR, которая перерабатывает витамин b-12, чтобы его можно было использовать повторно. Затем есть BHMT, который является альтернативным путем создания SAMe из бетаина, а затем семейство метилтрансфераз, таких как COMT, о которых вы, возможно, слышали, которые так важны для метаболизма дофамина и эстрогена. Наконец, есть фермент CBS (цистатионин-бета-синтаза), который принимает гомоцистеин и превращает его в глутатион, главный антиоксидант организма. В следующих статьях мы подробнее рассмотрим метилирование и важнейшие роли фолиевой кислоты, витамина B12 и глутатиона и не будем углубляться в изучение этих ферментов. Я показал вам эту схему, чтобы подчеркнуть удивительную сложность этого важнейшего метаболического пути и подчеркнуть, что в любом из этих ферментов, или в некоторых из них, или даже во всех них могут быть однонуклеотидные полиморфизмы, и это снизит эффективность этого цикла, а значит, организм будет испытывать стресс, пытаясь поддерживать выработку креатина. Простой функциональный тест на метилирование — это анализ крови на гомоцистеин, который накапливается, если MTHFR недостаточно хорошо функционирует, чтобы способствовать его превращению в SAMe. Накопление гомоцистеина настоятельно указано как фактор риска сердечно-сосудистых заболеваний. Существуют более комплексные тесты, которые могут использовать специалисты по функциональному питанию, такие как Genova Labs Methylation panel или Stratagene, чтобы помочь вам понять, как работает метилирование в вашем организме.

Как креатин соотносится с метилированием и психическим здоровьем?

Поскольку креатин необходим для выработки АТФ и выживания, организм будет отдавать приоритет своей способности к метилированию для выработки креатина в ущерб другим важным функциям, которые не так критичны для выживания, таким как выработка дофамина или серотонина. Появляется всё больше доказательств того, что это часто происходит в ущерб психическому здоровью. (4) Действительно, исследование 1988 года выявило положительную взаимосвязь между уровнями метаболитов дофамина и серотонина в спинномозговой жидкости и уровнями креатина и креатинина (1). Положительный в данном контексте означает явную связь, то есть у пациентов с более высоким уровнем креатина был более высокий уровень нейромедиаторов, а у пациентов с более низким уровнем креатина был более низкий уровень нейромедиаторов, что позволяет предположить, что на правильную работу нейромедиаторов влияет уровень креатина в мозге.

Кроме того, метаболизм креатина в психическом здоровье был изучен с помощью нейровизуализационных исследований, таких как МРТ и ПЭТ. Ученые изучили мозг здоровых людей контрольной группы и сравнили их уровни креатина с помощью этих сканирований с пациентами, страдающими различными психическими заболеваниями, и обнаружили некоторые поразительные корреляции между низкими уровнями креатина в различных структурах мозга у пациентов с депрессией, тревогой, шизофренией и ПТСР. (1) Из этого мы можем понять, что пониженный уровень креатина в головном мозге связан с различными психическими и нервными расстройствами.

Обзор:

1. Креатин является важной функцией энергетической системы митохондрий, которая делает возможной жизнь
2. Он расходуется во время интенсивных тренировок или стресса как в мышечной, так и в мозговой ткани
3. Его производство полностью зависит от системы метилирования.
4. У многих людей система метилирования может быть нарушена из-за генетических однонуклеотидных полиморфизмов в любом из генов, синтезирующих соответствующие ферменты, например MTFHR C677T.
5. Это, в свою очередь, может привести к снижению уровня нейромедиаторов в мозге
6. Это может привести к негативным последствиям для психического здоровья и неврологии

Ух ты! Мы затронули много вопросов, и этого достаточно для одной статьи. Вторая часть выйдет через несколько дней. В нем будут освещены недавние исследования с использованием креатина для лечения различных психических и неврологических расстройств, а также подробные инструкции о том, как достичь оптимального уровня креатина как с помощью диеты, так и пищевых добавок. Как всегда, благодарю вас за то, что прочитали этот информационный бюллетень, поделились им со своими друзьями и семьей и поддержали мою миссию по предоставлению информации, меняющей жизнь бесчисленных миллионов людей, которые хотели бы улучшить свое психическое и физическое здоровье.

Отказ от ответственности: Я не являюсь врачом. Информация в этой статье не является медицинской рекомендацией и не предназначена для диагностики или лечения какого-либо заболевания. Этот информационный бюллетень предназначен для информационных, образовательных и развлекательных целей. Читателям следует проконсультироваться со своим лечащим врачом, прежде чем использовать какую-либо из обсуждаемых рекомендаций.

Ссылки:

1. Аллен, П. Дж. (2012). Метаболизм креатина и психические расстройства: имеет ли креатин терапевтическую ценность? Неврология и биоповеденческие обзоры, 36(5), 1442–1462. doi: 10.1016/j.neubiorev.2012.03.005

2. Национальный центр биотехнологической информации (NCBI).Физиология, аденозинтрифосфатДжейкоб Данн; Майкл Х. Грайдер. По состоянию на 27 июня 2024 г.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK553175/

3. Мерсимек-Эндрюс, С., и Саломонс, Г. С. (без даты). Заболевания, связанные с дефицитом креатина. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK3794/#:~:text=Заболевания%20связанные%20с%20дефицитом%20креатинапо состоянию на 27 июня 2024 г.

4. Менесо, И., Клемент, П., Клемент, А. и Элдер, К. (2020). Метилирование: неизбежный биохимический и физиологический процесс, необходимый для передачи жизни. Международный журнал молекулярных наук, 21(23), 9311

5. Коровлев, Д., Тодорович, Н., Стажер, В.и др.Временные тенденции в потреблении креатина с 1999 по 2018 год: экологическое исследование с участием 89 161 человека. J Int Soc Sports Nutr 18, 53 (2021). https://doi.org/10.1186/s12970-021-00453-1

© Кевин Киркпатрик