Роль Уридина в организме человека

Роль Уридина в организме человека  25.10.2019 10:30

Уридин - нуклеозид, содержит урацил, прикрепленный к кольцу рибозы (известному как рибофураноза) с помощью β-N1 - гликозидной связи. Урацил, присоединенный к кольцу дезоксирибозы, образует дезоксиуридин. Уридин – это нуклеозид, который используется для повышения синтеза клеточных мембран, а также для других неврологических целей. Он обладает потенциальными способностями улучшать когнитивный процесс. Исследователи из Гарварда сообщают, что добавки уридина и EPA / DHA омега-3 жирных кислот у крыс.

Уридин в гликолизном пути: Уридин играет важную роль в гликолизном пути галактозы. Не существует катаболического процесса для метаболизма галактозы. Таким образом, галактоза превращается в глюкозу и метаболизируется в общем глюкозном пути. После преобразования поступающей галактозы в галактозу-1-фосфат (Gal-1-P), она участвует в реакции с UDP-глюкозой, молекулой глюкозы, присоединенной к молекуле UDP (уридин-ди-фосфат). Этот процесс катализируется ферментом галактоза-1-фосфат уридилтрансферазы, и передает UDP к молекуле галактозы. Конечным результатом является молекула UDP-галактозы и молекула глюкоза-1-фосфата. Этот процесс продолжается для осуществления гликолиза молекулы галактозы.

Фармакология : Уридин поглощается из кишечника посредством либо облегченной диффузии, либо специальных транспортировщиков причина. Уровень уридина в сыворотке в состоянии покоя колеблется в диапазоне 3-8микромоль.¹⁰⁾ Эритроциты содержат энзим уридин-дифосфат-глюкозу, который входит в систему P450; при необходимости, данный энзим может быть лизирован для обеспечения в организме чистого уридина и глюкозы, когда содержание уридина израсходовано.

Неврология (Механизмы)

Уридин известен в качестве обходного пути гематоэнцефалического барьера¹¹⁾, и подхватывается одним из двух транспортировщиков, один класс которых называется равновесные¹²⁾ (семейство SLC29; например, транспортировщики ENT1, ENT2 и ENT3), обладающие низким сродством (диапазон 100–800микромоль) и независимые от натрия, и сосредоточивающие (семейство SLC28, состоящее из ENT4, а также CNT1, 2 и 3), которые представляют собой независимые от натрия активные транспортировщики с высоким сродством (1-50микромоль).¹³⁾

Уридин играет роль питательной среды в синтезе фосфатидилхолина в цикле Кеннеди (также известен как путь цитидиндифосфатхолина, фосфатидилэтаноламин также вырабатывается данным способом).¹⁴⁾ В этом способе холин киназа катализирует холин в фосфохолин, в процессе поглощая молекулу АТФ ¹⁵⁾, при этом она обладает незначительным сродством (таким образом, большая часть клеточного холина немедленно преобразуется в фосфохолин), и хотя это не единственный возможный способ производства фосфохолина (распад сфингомиелина также дает фосфохолин), он является наиболее совершенным способом и первым шагом синтеза фосфохолина посредством цикла Кеннеди, при этом концентрация фосфохолина непосредственно находится под влиянием растущего поглощения холина.¹⁶⁾ В других зонах, фосфохолин цитидилилтрансфераза преобразует цитидинтрифосфат в цитидиндифосфатхолин плюс пирофосфат (используя ранее созданный фосфохолин в качестве источника холина). Эта стадия наиболее медленная в цикле Кеннеди и ограниченная по скорости, однако ее деятельность определяет весь синтез фосфохолина.¹⁷⁾ Обычно в клеточных культурах наблюдается большое количество фосфохолина и недостаток цитидиндифосфатхолина, при этом ограничение по скорости на этой стадии определяется усвояемостью цитидинтрифосфата. Данный энзим также отрицательно регулируется мозговыми фосфолипидами, и это основные механизмы, обусловливающие гомеостаз фосфолипидов и предотвращающие избыточный синтез фосфолипидов.¹⁸⁾ В конечном итоге, холин фосфотрансфераза (не путать с карнитин-пальмитоилтрансферазой, которая имеет аналогичную аббревиатуру) транспортирует фосфохолин от цитидиндифосфатхолина до диациглицерина. Здесь также участвует энзим под названием холин–этаноламин фосфотрансфераза, который обладает двойной специфичностью для цитидиндифосфатхолина и цитидиндифосфатэтаноламина (и особенно для последнего), отдача фосфохолина диациглицерину в конечном итоге создает фосфолипиды наподобие фосфатидилхолина (другие энзимы, использующие цитидиндифосфатэтаноламин взамен этого создают фосфатидилэтаноламин). Этот энзим не стимулируется инкубацией с уридином, но стимулируется нервным ростовым фактором (НРФ).¹⁹⁾ Уридин и цитидин преобразуются в фосфолипиды с помощью цикла Кеннеди, в вышеуказанном цикле имеет место ограничение по скорости непосредственно вслед за энзимом CCT. Обеспечение воздействия энзима на цитидин – это то, что определяет скорость. Уридин используется в качестве питательной среды, из которой синтезируется цитидиндифосфатхолин (хотя и перед ограниченным по скорости этапом) косвенно за счет цитидина. Обеспечение цитидина (синтезированного из уридина) ограничено по скорости в вышеуказанном процессе, при этом обеспечение дополнительного цитидина клеткам или срезам мозга при достаточной концентрации холина ускоряет синтез цитидиндифосфатхолина.²⁰⁾ Уридин продемонстрировал аналогичное свойство за счет преобразования в цитидин путем первоначального преобразования в уридин трифосфат (УТФ) и затем в цитидинтрифосфат, что было подтверждено на живой модели. В то время как уридин создает УТФ в количестве 5микромоль, он стимулирует максимальный синтез цитидиндифосфатхолина в 50микромоль в лабораторных условиях; производство цитидиндифосфатхолина из уридина было подтверждено на живом организме при пероральном приеме уридина.²¹⁾ Добавление уридина или цитидина к клеточным культурам увеличит уровень цитидина в клетках и преодолеет ограничение скорости, что приведет к выработке фосфолипидов. Относительно фосфатидилхолина была выдвинута гипотеза[54], что недостаточность роста связана с быстрым накоплением фосфатидилхолина в мембранах фосфолипидов; гипотеза связана с предыдущим исследованием, отметившим снижение концентрации фосфатидилхолина за счет уридина или пропрепаратов уридина. Пероральный прием внутрь уридина увеличивает уровень предшественников мозговых фосфолипидов у здоровых людей, в особенности фосфатидилэтаноламина. Хотя рост фосфатидилхолина не может быть исключен, он не был достоверно выявлен у людей.

Рецепторы P2: Рецепторы P2 – это метакласс рецепторов, которые реагируют на внеклеточные пурины и пиримидины (такие как АТФ[58]) и содействуют так называемой пуринэргической нейропередаче.²³⁾ Данный класс рецепторов аналогичен по строению аденозиновым рецепторам (до такой степени, что они обычно называются так же) и разделяется на классы P2Y и P2X (которые отличаются тем, что рецепторы P2Y являются сопряжёнными с G-белком, в то время как P2X – это лиганд-управляемые ионные каналы). Уридин представляет собой агонист рецепторов P2, особенно подкласса P2Y, из которых состоят восемь известных человеческих рецепторов P2Y (1,2,4,6 и 11-14) и остальное количество не относящихся к млекопитающим рецепторов, при этом фосфорилированный уридин обладает сродством в основном с рецепторами P2Y2[64], и в меньшей степени с P2Y4, P2Y6 и P2Y14.²⁴⁾ Нервная система также представлена семью рецепторами P2X, казалось бы, не связанными с уридином. Уридин имеет свой собственный комплект рецепторов, на которые он может воздействовать, а именно рецепторы P2, где он оказывает большее влияние на P2Y2, P2Y4, P2Y6 и P2Y14. Когда уридин не задействован в качестве питательной среды для синтеза фосфолипидов, он действует подобно новому нейротрансмиттеру с помощью пуринэргических рецепторов Рецепторы P2Y2 имеют структурные элементы, которые способствуют взаимодействию с интегринами и росту управляющих рецепторов, и активация данных рецепторов приводит к активации передачи сигнала фактора роста нервной ткани/тропомиозин-рецепторной киназы A и является в основном нейропротективной.²⁵⁾

Синаптогенез: Уридин полезно влияет на синаптические функции за счет увеличения уровня мозгового фосфатидилхолина, который является составляющей мембран дендритов. Предполагается, что он приносит пользу людям, страдающим от ослабления синаптической функции или регуляции, как при болезни Альцгеймера, где ослабление синаптической функции является следствием обычных бета амилоид соединений, оказывающих токсическое воздействие на синапсы нейронов и дендритные шипики.²⁶⁾ За счет обеспечения фосфатидилхолина, уридин предположительно способствует образованию мембран и дендритов, которые могут содействовать синаптической функции. Исследования, изучающие синаптическую конструкцию под действием приема уридина, предпочитают рассматривать дендритные шипики, что связано со сложностью количественной оценки синаптической функции самой по себе, а дендритные шипики представляют собой наиболее надежный биомаркер за счет того, что 90% дендритов формируют синапсис.²⁷⁾ Кормление животных комбинацией уридина, холина и жирных кислот омега-3 (из рыбьего жира) привело к росту синаптического образования и функции и продемонстрировало улучшения у группы людей (n=221) с легкой болезнью Альцгеймера.²⁸⁾

Рост аксонов и нервных волокон: Пурины и пиримидины увеличивают клеточную дифференцировку в нейронах²⁹⁾, при этом уридин приводит к росту нейронной дифференцировки и разрастанию за счет активации передачи сигнала фактора роста нервной ткани посредством его рецептора тропомиозин-рецепторной киназы A(широко известной увеличением роста нейронов) благодаря воздействию на его собственный рецептор P2Y2. Удаление рецептора P2Y2 препятствует соответствующей передаче сигнала фактора роста нервной ткани посредством тропомиозин-рецепторной киназы A, при этом два рецептора воздействуют друг на друга как при коиммунопреципитации.³⁰⁾ В этом смысле агонисты P2Y2 повышают передачу сигнала фактора роста нервной ткани за счет увеличения разрастания нейронов благодаря чувствительности нейронов к фактору, это было обнаружено и в отношении агониста P2Y2 уридина (трифосфата). Активация рецептора P2Y2 способствует действию фактора роста нервной ткани посредством его собственного рецептора (тропомиозин-рецепторной киназы A), и в конечном счете ведет к тому, что агонисты рецептора P2Y2 увеличивают вызванный фактором рост нейронов. 6 недель, но не 1 неделя, кормления 330мг/кг (1ммоль/кг) уридина стареющих крыс увеличило уровень нейрофиламента -70 (+82%) и нейрофиламента-M (+121%), двух белков цитоскелета, вовлеченных в рост аксонов и использующихся в качестве биомаркеров³¹⁾, что ранее было вызвано в лабораторных условиях фактором роста нервной ткани в дифференцированных нейронных клетках PC12 под действием уридина, был выявлен рост аксонов , а так же быстрое восстановление поврежденной миелиновой оболочки. Примечательно, но исследование в лабораторных условиях выявило, что уридин может действовать с помощью рецептора P2Y с целью регенерации поврежденных нервных окончаний.

Катехоламин: Рацион стареющих крыс, обогащенный 2.5% двунатриевого уридина (500мг/кг, либо 330мг/кг уридина, при этом человеческий эквивалент составляет около 50мг/кг), не повлиял в состоянии покоя на уровень допамина в нейронных срезах крыс, но увеличил вызванное K+ высвобождение допамина, при этом 1 и 6 недель приема увеличили средний уровень допамина на 11.6-20.5% без разницы во временном снижении потенциала действия, при том не оказывая влияния на концентрацию ДОФУК или ГВК.³²⁾ Прием уридина увеличивает уровень допамина, выводимого из активированных нейронов, не оказывая значительного влияния на общий уровень допамина

Болезнь Альцгеймера: Уридин может способствовать лечению болезни Альцгеймера за счет поддержания синаптических соединений, которые ослабевают при болезни Альцгеймера.³³⁾ За счет разрастания синапсиса, прием уридина может применяться в терапевтических целях при болезни Альцгеймера .Одно исследование отметило значительное облегчение симптомов болезни Альцгеймера у крыс с ускоренным образованием β-амилоиды (и, тем самым, у предрасположенных к болезни Альцгеймера), но было в значительной степени запутано использованием других нутриентов для обеспечения действия уридина.

Биполярное расстройство: При 6-недельном приеме уридина в открытом исследовании биполярного расстройства у детей было отмечено, что прием причина был связан с облегчением симптомов депрессии по сравнению с исходными (со среднего значения 65.6 по шкале оценки детской депрессии до 27.2 с эффективностью в пределах недели); маниакальные симптомы не оценивались. Триацетилуридин (ТАУ) применялся в исследовании биполярного расстройства взрослых по 18г ежедневно в течение 6 недель, при этом было отмечено значительное облегчение симптомов депрессии.

Сердечная ткань: Уридин способен оказывать неотложный кардиозащитный эффект при ишемии миокарда, предварительная нагрузка которого ликвидируется блокированием калиевых каналов митохондрии (посредством 5-гидроксидеканоата); это означает, что предварительная нагрузка уридина сохраняет уровень энергетических метаболитов (АТФ, креатин фосфат и уридин) и в дальнейшем снижает липопероксидацию.³⁴⁾

Список использованной литературы:

¹ Almeida C, et al. Composition of beer by 1H NMR spectroscopy: effects of brewing site and date of production. J Agric Food Chem. (2006)

²⁾ Thorell L, Sjöberg LB, Hernell O. Nucleotides in human milk: sources and metabolism by the newborn infant. Pediatr Res. (1996)

³⁾ Inokuchi T, et al. Effects of allopurinol on beer-induced increases in plasma concentrations of purine bases and uridine. Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids. (2008)

⁴⁾ Shetlar MD, Hom K, Venditto VJ. Photohydrate-Mediated Reactions of Uridine, 2'-Deoxyuridine and 2'-Deoxycytidine with Amines at Near Neutral pH. Photochem Photobiol. (2013)

⁵⁾ Eells JT, Spector R, Huntoon S. Nucleoside and oxypurine homeostasis in adult rabbit cerebrospinal fluid and plasma. J Neurochem. (1984)

⁶⁾ Weinberg ME, et al. Enhanced uridine bioavailability following administration of a triacetyluridine-rich nutritional supplement. PLoS One. (2011)

⁷⁾ Pizzorno G, et al. Homeostatic control of uridine and the role of uridine phosphorylase: a biological and clinical update. Biochim Biophys Acta. (2002)

⁸⁾ Venhoff N, et al. Uridine pharmacokinetics of mitocnol, a sugar cane extract. AIDS. (2005)

⁹⁾ Ashour OM, Naguib FN, el Kouni MH. 5-(m-Benzyloxybenzyl)barbituric acid acyclonucleoside, a uridine phosphorylase inhibitor, and 2',3',5'-tri-O-acetyluridine, a prodrug of uridine, as modulators of plasma uridine concentration. Implications for chemotherapy. Biochem Pharmacol. (1996)

¹⁰⁾ Kretschmar C., Kaumeier S., Haase W. Medical treatment of alcoholic polyneuropathy. A randomised three-armed double-blind study comparingefficacy and tolerability of two vitamin B combinations and a nucleotide combination // Fortschr Med. 1996; 32: 439/53–443/57.

¹¹⁾Gallai V., Mazzotta G., Montesi S., Sarchielli P., Del Gatto F. Effects of uridine in the treatment of diabetic neuropathy: an electrophysiologicalstudy // Acta Neurol Scand. Italy. 1999; 86: 3–7.

^12). De Mora E., Monfort R. Estudio multicentrico de una asociacion de nucleotidos en el tratamiento del dolor neuromuscular //Phronesis 1991; 12(1): 46–50.

¹³⁾ Connolly GP, Duley JA. Uridine and its nucleotides: biological actions, therapeutic potentials. Trends Pharmacol Sci. (1999)

¹⁴⁾ Cornford EM, Oldendorf WH. Independent blood-brain barrier transport systems for nucleic acid precursors. Biochim Biophys Acta. (1975)

¹⁵⁾ Baldwin SA, et al. The equilibrative nucleoside transporter family, SLC29. Pflugers Arch. (2004)

¹⁶⁾ Podgorska M, Kocbuch K, Pawelczyk T. Recent advances in studies on biochemical and structural properties of equilibrative and concentrative nucleoside transporters. Acta Biochim Pol. (2005)

¹⁷⁾ Fagone P, Jackowski S. Phosphatidylcholine and the CDP-choline cycle. Biochim Biophys Acta. (2013)

¹⁸⁾ Wu G, Vance DE. Choline kinase and its function. Biochem Cell Biol. (2010)

¹⁹⁾ Millington WR, Wurtman RJ. Choline administration elevates brain phosphorylcholine concentrations. J Neurochem. (1982)

²⁰⁾ Kent C. Regulatory enzymes of phosphatidylcholine biosynthesis: a personal perspective. Biochim Biophys Acta. (2005)

²¹⁾ Baburina I, Jackowski S. Cellular responses to excess phospholipid. J Biol Chem. (1999)

²²⁾ Araki W, Wurtman RJ. Control of membrane phosphatidylcholine biosynthesis by diacylglycerol levels in neuronal cells undergoing neurite outgrowth. Proc Natl Acad Sci U S A. (1997)

²³⁾ G-Coviella IL, Wurtman RJ. Enhancement by cytidine of membrane phospholipid synthesis. J Neurochem. (1992)

²⁴⁾ Cansev M, et al. Oral uridine-5'-monophosphate (UMP) increases brain CDP-choline levels in gerbils. Brain Res. (2005)

²⁵⁾ Babb SM, et al. Chronic citicoline increases phosphodiesters in the brains of healthy older subjects: an in vivo phosphorus magnetic resonance spectroscopy study. Psychopharmacology (Berl). (2002)

²⁶⁾ Burnstock G. Physiology and pathophysiology of purinergic neurotransmission. Physiol Rev. (2007)

²⁷⁾ Harden TK, et al. Signalling and pharmacological properties of the P2Y receptor. Acta Physiol (Oxf). (2010)

²⁸⁾ Weisman GA, et al. Neuroprotective roles of the P2Y(2) receptor. Purinergic Signal. (2012)

²⁹⁾ Spires-Jones TL, et al. Impaired spine stability underlies plaque-related spine loss in an Alzheimer's disease mouse model. Am J Pathol. (2007)

³⁰⁾ Harms KJ, Dunaevsky A. Dendritic spine plasticity: looking beyond development. Brain Res. (2007)

³¹⁾ The efficacy of Souvenaid in mild Alzheimer’s disease: a randomized, controlled, double-blind, parallel group, multi-centre, multi-country clinical trial

³²⁾ Neary JT, et al. Trophic actions of extracellular nucleotides and nucleosides on glial and neuronal cells. Trends Neurosci. (1996)

³³⁾ Chuang HH, et al. Bradykinin and nerve growth factor release the capsaicin receptor from PtdIns(4,5)P2-mediated inhibition. Nature. (2001)

³¹⁾ Lee V, Trojanowski JQ, Schlaepfer WW. Induction of neurofilament triplet proteins in PC12 cells by nerve growth factor. Brain Res. (1982)

³²⁾ Broersen LM, et al. A Specific Multi-Nutrient Diet Reduces Alzheimer-Like Pathology in Young Adult AβPPswe/PS1dE9 Mice. J Alzheimers Dis. (2012)

³³⁾ Jensen JE, et al. Triacetyluridine (TAU) decreases depressive symptoms and increases brain pH in bipolar patients. Exp Clin Psychopharmacol. (2008)

³⁴⁾ Krylova IB, et al. Effect of uridine on energy metabolism, LPO, and antioxidant system in the myocardium under conditions of acute coronary insufficiency. Bull Exp Biol Med. (2012)

³⁵⁾ Nolan D, et al. Mitochondrial DNA depletion and morphologic changes in adipocytes associated with nucleoside reverse transcriptase inhibitor therapy. AIDS. (2003)

³⁶⁾ McComsey GA, et al. Mitochondrial function, inflammation, fat and bone in HIV lipoatrophy: randomized study of uridine supplementation or switch to tenofovir. Antivir Ther. (2012)

³⁷⁾ Choi JH, Ji YG, Lee DH. Uridine Triphosphate Increases Proliferation of Human Cancerous Pancreatic Duct Epithelial Cells by Activating P2Y2 Receptor. Pancreas. (2013)

³⁸⁾ Silver AF, Chase HB. The incorporation of tritiated uridine in hair germ and dermal papilla during dormancy (telogen) and activation (early anagen). J Invest Dermatol. (1977)

³⁹⁾ Greig AV, Linge C, Burnstock G. Purinergic receptors are part of a signalling system for proliferation and differentiation in distinct cell lineages in human anagen hair follicles. Purinergic Signal. (2008)