GABA fascynujący aminokwas (część 1/2)

GABA-Badanie-neuroprzekaznikow-i-hormonow-stresu-StressPrint-Cambridge-Diagnostics-2

GABA w odróżnieniu od innych aminokwasów nie uczestniczy w syntezie białek. Mimo tego, jest bardzo ważnym związkiem, który pełni wiele ważnych funkcji w organizmie [1]. Kwas gamma-aminomasłowy (GABA) jest aminokwasem wszechobecnym zarówno w świecie mikroorganizmów, roślin, jak i zwierząt [2,3]. Zazwyczaj powstaje z glutaminianu, w procesie dekarboksylacji z udziałem enzymu dekarboksylazy glutaminianu (GAD), chociaż szlaki syntezy w każdym z organizmów mogą się różnić [4]. Aktywność enzymu zależy od aktywnej formy witaminy B6 (fosforanu pirydoksalu), a w procesie syntezy uczestniczą tauryna i arginina – aminokwasy, których dostępność warunkuje efektywność reakcji [4,5]. U ludzi GABA pełni przede wszystkim rolę neuroprzekaźnika hamującego w ośrodkowym układzie nerwowym (OUN) działając antagonistycznie do katecholamin i glutaminianu, z którego jest syntetyzowany. GABA reguluje również pracę mięśni gładkich przewodu pokarmowego oraz układów: oddechowego, hormonalnego i współczulnego. Jego receptory odkryto również w komórkach układu odpornościowego (m.in. limfocytach T), co może świadczyć o jego udziale w reakcjach odpornościowych [6,7].

Działanie neurologiczne GABA

Receptory GABA-ergiczne ze względu na swoją lokalizację w mózgu, odpowiadają za relaksację i prawidłowy sen. Obniżone stężenie GABA może zatem być związane z zaburzeniami takimi jak lęk, bezsenność, depresja, czy padaczka [8,9,10,11,12,13]. Receptory GABA zlokalizowane we wzgórzu odpowiadają za jakość i długość snu [13], dlatego leki na bezsenność opierają się na składnikach zwiększających ich aktywność [14].

Hamujące właściwości GABA stanowią główny mechanizm równoważący pobudzające działanie glutaminianu w ataku padaczki, dlatego obecnie większość stosowanych leków przeciwpadaczkowych działa poprzez wzmocnienie funkcji GABA [15]. Stany pobudzenia jak lęki, agresja i panika są związane z niedoborem GABA, który jest niezbędny do zrównoważenia działania neuroprzekaźników pobudzających [16,17]. Odpowiedni poziom GABA ogranicza również impulsywne zachowania w sytuacjach stresowych i reguluje poziom kortyzolu, który w odpowiedzi na stres powoduje wzrost stężenia glukozy [18].

Regulacja hormonalna GABA

Kortyzol to tylko jeden z hormonów, w których regulacji bierze udział GABA. Kolejnym z nich jest hormon wzrostu, który odpowiada za metabolizm lipidów, a jego stymulacja ma duże znaczenie w przyroście masy mięśniowej [19]. W jednym z badań po pojedynczym podaniu dużych dawek GABA zaobserwowano znaczny wzrost poziomu hormonu wzrostu w osoczu [20]. GABA działa też hamująco na sekrecję innych hormonów anabolicznych, jak: testosteron oraz insulinopodobny czynnik wzrostu 1 (IGF-1).

W komórkach beta wysp trzustkowych, odpowiedzialnych za wydzielanie insuliny, stwierdzono obecność GABA i enzymu GAD, co świadczy o tym, że GABA może być w nich syntetyzowany [4]. GABA przypisuje się również rolę w regulacji łaknienia. Wykazano jego stymulujący wpływ na podwzgórze i zwiększenie apetytu, co można wytłumaczyć istnieniem neuronów GABAergicznych w jądrach podwzgórza odpowiedzialnych za regulację apetytu. W przeprowadzonych doświadczeniach na myszach odnotowano, ze podczas głodówki dochodzi do wzrostu stężenia GABA w podwzgórzu, co – jak tłumaczą autorzy – może wynikać nie tyle ze wzrostu syntezy GABA, a z zahamowania jego rozpadu [21,22]. Być może jest to mechanizm obronny organizmu, który podczas głodówki „przechodzi na tryb oszczędzania”, aby utrzymując GABA w odpowiednim stężeniu.

Autoimmunizacja a GABA

Jedyną dobrze udokumentowaną chorobą autoimmunizacyjną u podłoża której leży upośledzenie funkcji enzymu katalizującego syntezę GABA z glutaminianu jest zespół uogólnionej sztywności (SMS), charakteryzujący się postępującą sztywnością i skurczami mięśni. Jednak pojawiają się doniesienia, że inne choroby autoimmunizacyjne mogą być również związane z niedoborem GABA [4]. W cukrzycy typu 1., której przyczyną jest niszczenie komórek beta trzustki, wykrywa się głównie przeciwciała anty-GAD. Jednak związek pomiędzy cukrzycą typu 1. i SMS wciąż pozostaje niewyjaśniony [4]. Co ciekawe w badaniach na myszach z cukrzycą typu 2. wykazano, że suplementacja GABA może pomóc w przywróceniu prawidłowego stężenia glukozy na czczo i insulinowrażliwości na diecie wysokotłuszczowej. Dodatkowo doustne leczenie GABA hamowało również wzrost masy ciała i stan zapalny. Badania nad przeciwcukrzycowym działaniem GABA dają wielkie nadzieje na możliwości leczenia różnych typów cukrzycy [23]. Trwają również badania mające na celu zbadanie wpływu GABA na kolagenowe zapalenie stawów, kontaktowe zapalenie skóry czy stwardnienie rozsiane. W jednym z badań nad stwardnieniem rozsianym zaobserwowano korzyści z podawania GABA, które przypisano aktywacji mechanizmów naprawczych neuronów i gleju oraz prawdopodobnemu działaniu GABA na układ odpornościowy [24,25].

Jeśli interesuj Cię zbadanie poziomu GABA – czytaj więcej o badaniu neuroprzekaźników

Kolejna część artykułu wkrótce, obserwuj nasz funpage, aby nie przegapić!

  1. Uehara E., Hokazono H., Sasaki T. et al.: Effects of GABA on the expression of type I collagen gene in normal human dermal fibroblasts. Bioscience, Biotechnology and Biochemistry, 2017; 81(2): 376-379.
  2. Shelp B.J., Bown A.W., McLean M.D., Metabolism and functions of gammaaminobutyric acid. Trends in Plant Science, 1999; 4(11): 446-452.
  3. Bown A.W., Shelp B.J.: Plant GABA: not just a metabolite. Trends Plant Sci, 2016; 21(10): 811-813.
  4. Ganong W.F.: Fizjolofia komórek nerwowych i mięśniowych w Fizjologia, pod red. Lewin-Kowalik, PWWL, Warszawa, 2009.
  5. Petroff O.A.C.: Gamma-aminobutyric acid and glutamate in the human brain. Neuroscientist, 2002; 8(6):562-573.
  6. Erdo S.L.: Peripheral GABAergic mechanisms. Trends in Pharmacological Sciences, 1985; 6(C):205-208.
  7. Jin Z., Mendu S.K., Birnir B.: GABA is an effective immunomodulatory molecule. Amino Acids, 2013; 45:87-94.
  8. Netiieroff C.B.: Tlie role of GABA in the patbopbysiology and treatment of anxiety disorders. Piychophnrmacol Bull, 2003; 37:133-146.
  9. Kendell S.F., Krystal J.H., Sanacora G.: GABA and glutamate systems as therapeutic targets in depression and mood disorders. Expert Opin Ther Targets, 2005; 9:153-168.
  10. Kugaya A., Sanacora G.: Beyond monoamines: glutamacergic function in mood disorders. CNS Spectr, 2005; 10:808-819.
  11. Krystal J.H., Sanacora G., Blumberg H. et al.: Glutamate and GABA systems as targets for novel antidepressant and mood-stabilizing treatments. Mol Psychiatry, 2002; 7:S71-S80.
  12. Treiman D.M.: GABAergic mechanisms in epilepsy. Epilepsia, 2001; 42:8-12.
  13. Gottesmann C.: GABA mechanisms and sleep. Neuroscience, 2002; 111:231-239.
  14. Lancel M., Steiger A.: Sleep and Its Modulation by Drugs That Affect GABAA Receptor Function. Angew Chem Int Ed Engl. 1999; 38(19):2852-2864.
  15. Khazipov R.: GABAergic Synchronization in Epilepsy. Cold Spring Harb Perspect Med., 2016; 6(2):a022764.
  16. Narvaes R., de Almeida R.M.: Aggressive behavior and three neurotransmitters: dopamine, GABA, and serotonin – a review of the last 10 years. Psychology & Neuroscience, 2014; 7(4):601-607.
  17. Miczek K.A.: Monoamines, GABA, Glutamate and Aggression w Biology of Aggression, pod red. Nelson R.J. Oxford University Press, 2006.
  18. Houtepen L.C., Schür R.R., Wijnen J.P et al.: Acute stress effects on GABA and glutamate levels in the prefrontal cortex: A 7T 1H magnetic resonance spectroscopy study, Neuroimage Clin, 2017; 14:195-200.
  19. Powers M.E., Yarrow J.F., McCoy S.C., Borst S.E.: Growth hormone isoform responses to GABA ingestion at rest and after exercise, Med. Sci Sports Exerc., 2008; 40(1):104-10.
  20. Smith T.A.: Type A gamma-aminobutyric acid (GABAA) receptor subunits and benzodiazepine binding: significance to clinical syndromes and their treatment. BrJ Biomed Sci, 2001; 58:111-121.
  21. Korek E., Krauss H., Piątek J., Chęcińska Z.: Regulacja hormonalna łaknienia. Medycyna Ogólna i Nauki o Zdrowiu, 2013; 19(2): 211-217.
  22. Delgado T.C.: Glutamate and GABA in Appetite Regulation. Front Endocrinol (Lausanne), 2013; 15(4):103.
  23. Tian J., Dang,H.N., Yong J. et al.: Oral treatment with γ-aminobutyric acid improves glucose tolerance and insulin sensitivity by inhibiting inflammation in high fat diet-fed mice. PLoS ONE, 2011; 6(9):e25338.
  24. Stangel M.: Neuroprotection and neuroregeneration in multiple sclerosis. J Neurol, 2008; 255(Suppl 6):77-81.
  25. Prud’homme G.J., Glinka Y., Wang Q.: Immunological GABAergic interactions and therapeutic applications in autoimmune diseases. Autoimmun Rev., 2015; 14(11):1048-1056.