Prevencia karbonylácie
Prečo starí ľudia, ale aj zvieratá, sú vizuálne iní ako mladí?
Je to spôsobené hlavne zmenami v bielkovinách organizmov. Bielkoviny sú látky, ktoré sú najdôležitejšie pre každodenné fungovanie živých organizmov. Preto ich modifikácia má dramatický vplyv na funkcie organizmu a jeho vzhľad. Množstvo výskumných úloh posledného desaťročia sa sústreďuje na skúmanie bielkovinových modifikácií ako najvýznamnejších príčin starnutia a degeneratívných ochorení. Tieto modifikácie (deteriorácia, zmena štruktúry a pod.) bielkovín sú následkom oxidácií (teda vplyvom voľných radikálov) a podobných, nadväzných procesov ako je glykácia.
Naše telo je zostavené prevažne z bielkovín. Pretože ale antioxidačný systém organizmu a ďalšie ochranné procesy nemôžu kompletne chrániť bielkoviny, tieto majú tendenciu podstupovať deštruktívne zmeny v priebehu života, to je prevažne vplyvom voľných radikálov, glykácie, ale tak isto procesom zvaným karbonylácia. Inými slovami, karbonylové skupiny (>C=O) sa naviažu na bielkovinovú molekulu (ale taktiež na molekulu fosfolipidu) – následkom je narušenie štruktúry bielkoviny v procese zvanom proteolýza. Keďže karbonylácia bielkovín predchádza strate bunkovej membránovej integrity, je spojená s toxickými procesmi vedúcimi k bunkovému starnutiu a bunkovej smrti.
Väčšina procesov modifikácie bielkovín, ich „de facto“ denaturácia a proteolýza (rozloženie), sú spôsobované oxidáciou (voľné radikály), karbonylaciou, tvorbou skrížených väzieb, glykáciou a tvorbou pokročilých konečných produktov glykácie (AGEs), ako bolo popísané vyššie. Tieto procesy figurujú ale nie len vo všeobecných zmenách starnutia, ale sú typické pre zmeny, ktoré sa vyskytujú pri starnutí pokožky, vzniku šedého zákalu a degeneratívnych procesoch nervových buniek (napr. strata pamäti, demencia, a pod.).
Množstvo vedeckých štúdií ukazuje na karnozín ako efektívnu látku, ktorá účinkuje proti všetkým uvedeným procesom bielkovinovej denaturácie. Karnozín reaguje s karbonylovou skupinou a vytvára tzv. addukt protein-karbonyl-karnozín a tým chráni túto bielkovinu a dokonca obracia tento proces v proces obnovenia narušenej štruktúry bielkoviny.
Ako to karnozín dokáže?
Jednoducho obnoví normálne riadenie bunkových cyklov. Pre pochopenie ako karnozín funguje je možné si predstaviť nasledovné: každý „motor“ potrebuje pravidelnú výmenu oleja, pretože pri behu motora vznikajú rôzne mikroskopické a väčšie častice vzniknuté opotrebovaním (trením) povrchu. Olej obsahuje detergenty, ktoré udržiavajú tieto časti rozpustné. Akonáhle sú ale tieto dergenty spotrebované dochádza k zlučovaniu týchto odpadových látok, tieto potom následne ničia hladký povrch vnútornej časti motora, motor stráca na výkone až do úplného zlyhania. A organizmus potrebuje tak isto účinnú metódu odstraňovania zbytkov premeny látkovej, hlavne ostatkov zničených bielkovinových štruktúr. Toto bielkovinové „bahno, kal“ sa hromadí – ak nie je odstránené – v bunke a spôsobuje, že funkčné životné cykly tejto bunky sú spomalené až zastavené. To tak isto môže spôsobiť narušenie efektívneho bunkového delenia a možno ešte významnejšie, dovolí ďalšej reprodukcii tejto narušenej abnormálnej bunky. To vedie k zvýšenej chromosomálnej nestabilite, vedúcej k degeneratívnym zmenám alebo maligným nádorom. Iný možný dôsledok je rozvoj bunkovej senescencii (starnutie), keď bunka takýmto „opotrebovaním“ zastaví svoje delenie. Karbonylácia bielkovín sa tak stáva hlavnou podmienkou ukončenia života bunky. Karnozín predstavuje hlavný faktor udržania a zabezpečenia intaktných zdravých bielkovín, ich funkčnosť a včasnej obmeny. Karnozín predstavuje látku, ktorá svojimi účinkami výrazne prevyšuje tradičné antioxidaty, ako sú vitamín E alebo selén, ktoré nie sú tak efektívne, ako sme dúfali v minulosti. Tradičné antioxidanty hrajú určite významnú rolu v rôznych procesoch odstraňovania voľných radikálov, avšak nemajú žiadny efekt na karbonyláciu a glykáciu. Je určite mimo pochybnosť, že otázka vplyvu antioxidantov predstavuje kľúčový proces biochemických reakcií chrániacich pred poškodením biologických štruktúr voľnými radikálmi. Ale očakávať, že tieto tradičné antioxidanty budú chrániť pred ničivými procesmi glykácie a karbonylácie je asi to isté, ako si predstaviť stavať dom len skrutkovačom – ako základným nástrojom, ale celkom neschopným nahradiť ostatné dôležité náradia.
Karnozín je čisto prírodný, mnohostranný, viacúčelový a univerzálny nástroj ochrany bielkovín, ktorý bol evolúciou vyvinutý k riadeniu mnohých faktorov kooperujúcich pri procesoch degradácie bielkovín. Chemické vedľajšie reakcie, ktoré narušujú biologické štruktúry a funkcie v priebehu starnutia sú dôsledkom toxických vplyvov mnohých vlastných a základných prvkov chemického zloženia organizmu – kyslíku, cukrov, tukov a esenciálnych kovov. Bez týchto biochemických prvkov nemôže organizmus existovať, ale súčasná veda o výžive nám v poslednej dobe dáva informácie lepšie porozumieť ich vedľajším účinkom a tak ich lepšie kontrolovať. Bielkoviny však nie sú jediné látky, ktoré sú denaturované karbonyláciou – fosfolipidy sú karbonylované tak isto. Karbonylácia fosfolipidov spôsobuje poškodenie prevažne centrálneho a periférneho nervového systému, čo vedie k poruchám pamäti a vnímania. Karnozín je v tomto prípade schopný rovnakým spôsobom (ako u bielkovín) chrániť fosfolipidy pred karbonyláciou, eventuálne ich tak isto regenerovať, takže nie je náhodné, že tento zázračný dipeptid je neuveriteľne významný neuroprotektant (chráni nervové bunky).
V športe a budovaní svalovej hmoty (bodybuilding) je karnozín zúčastnený pri detoxikačných procesoch odstraňovania škodlivých reaktívnych aldehydov, ktoré vznikajú peroxidáciou lipidov v kostrových svaloch pri fyzicky vytrvalostných výkonoch (športovci). Karnozín tak chráni svalstvo pred poškodením, zvyšuje svalovú silu a vytrvalosť a významne urýchľuje procesy obnovy po extrémnych cvičeniach, viď ďalšie kapitoly.
