Methionine: functies

Methionine speelt de rol in het metabolisme als leverancier van methylgroepen (CH3), die nodig zijn voor essentiële biosynthese. Om deze functie uit te voeren, moet het essentiële aminozuur eerst worden geactiveerd met ATP (adenosine trifosfaat). De reactiestappen van methionine activering worden gekatalyseerd door methionine-adenosyltransferase. Als resultaat van de splitsing van trifosfaat komt energie vrij die het transferase nodig heeft voor de overdracht van het adenosine residu naar methionine​ S-adenosylmethionine, of kortweg SAM, wordt gevormd. S-adenosylmethionine is de metabolisch actieve vorm van methionine. Vanwege de zeer reactieve methylgroep op de sulfoniumgroep kan S-adenosylmethionine transmethyleringsprocessen initiëren die worden gekatalyseerd door het enzym methyltransferase. Bijgevolg is SAM zowel een substraat als een methylgroepdonor voor methyltransferase. In een eerste stap transporteert SAM de methylgroep naar het methyltransferase, dat in een tweede stap het CH3-residu overbrengt naar specifieke substraten, die op deze manier structurele veranderingen ondergaan. Bij intermediair metabolisme zijn transmethyleringen belangrijke reacties bij de biosynthese van de volgende endogene stoffen.

  • Adrenaline, een hormoon gevormd in het bijniermerg en uitgescheiden in het bloed tijdens stressvolle situaties, dat wordt gevormd uit norepinefrine door overdracht van een methylgroep; als catecholamine heeft adrenaline een stimulerend effect op de sympathische alfa- en bèta-receptoren van het cardiovasculaire systeem - het verhoogt de bloeddruk en verhoogt de hartslag; in het centrale zenuwstelsel fungeert adrenaline als een neurotransmitter - boodschapper of transmittersubstantie - en is dus verantwoordelijk voor de overdracht van informatie van het ene neuron (zenuwcellen) naar het volgende via de contactpunten van de neuronen, de synapsen
  • Choline - wordt gesynthetiseerd uit ethanolamine door overdracht van CH3-groepen; als een primair monohydrisch middel alcohol, choline is een structureel element van beide neurotransmitter acetylcholine - azijnzuur ester van choline - en lecithine en fosfatidylcholine, respectievelijk - fosforzuur ester van choline - een essentieel onderdeel van alle biomembranen; bovendien werkt choline ook als een methylgroepdonor bij het intermediaire metabolisme; bij methioninedeficiëntie zijn onvoldoende hoeveelheden choline beschikbaar voor de synthese van de belangrijke neurotransmitter acetylcholine - een langdurig tekort aan methionine kan uiteindelijk angst veroorzaken en Depressie.
  • Creatineeen organisch zuur gevormd als resultaat van transmethylering uit guanidinoacetaat; in de vorm van creatine fosfaat, creatine is nodig voor spiercontractie en draagt ​​bij aan de energietoevoer naar de spieren.
  • Nucleïnezuren - in de vorm van RNA (ribonucleïnezuur) en DNA (desoxyribonucleïnezuur), die dient als drager van genetische informatie.
  • Polyaminen - putrescine en gedecarboxyleerde SAM geven aanleiding tot spermine en, als tussenproduct, spermidine; beide polyaminen spelen een cruciale rol bij de celdeling en helpen bij de synthese van groeiende cellen nucleïnezuren en eiwitten - daardoor hebben polyaminen een stabiliserend effect op het DNA. Het polyamine spermidine kan de darm verhogen volksgezondheid en dragen zo bij aan een verbeterde immuniteit. Studies in zowel cel- als diermodellen tonen aan dat voedingsspermidine de differentiatie van T-helpercellen naar regulerende T-cellen (Tregs) bevordert.
  • Glutathion - L-glutamyl-L-cysteinylglycine, kortweg GSH - een tripeptide gevormd uit de aminozuren glutaminezuur, cysteïne en glycine; GSH heeft als substraat van glutathionperoxidase anti-oxidant activiteit en beschermt cellen, DNA en andere macromoleculen tegen oxidatieve schade, bijvoorbeeld stralingsschade.
  • L-carnitine - methionine samen met lysine leidt tot de vorming van L-carnitine, dat een sleutelrol speelt bij de regulering van het vet-, koolhydraat- en eiwitmetabolisme.
  • Melatonine - een hormoon dat het dag-nachtritme van het menselijk lichaam regelt; het wordt gevormd door de methylering van N-acetylserotonine.
  • Gemethyleerde farmacon - ontgifting of drugs.
  • Gemethyleerd nucleïnezuur bases van DNA en RNA - bescherming van DNA tegen afbraak.

DNA methylatie

S-adenosylmethionine is essentieel voor DNA-methylering, waarbij de door SAM geleverde CH3-groepen met behulp van DNA-methyltransferasen op nucleïnezuur naar specifieke plaatsen in het dubbelstrengs DNA worden overgebracht. bases zoals adenine, guanine, cytosine en thymine. Dit is dus een DNA-wijziging of een chemische verandering in de basisstructuur van het DNA. Omdat DNA-methylatie dat niet doet leiden tot een verandering in de DNA-sequentie - de sequentie van DNA-bouwstenen - het is het onderwerp van epigenetica of epigenetische overerving. Epigenetica is de overdracht van eigenschappen op nakomelingen op basis van erfelijke veranderingen in gen regulering en expressie, in plaats van afwijkingen in de DNA-sequentie. Epigenetische veranderingen kunnen worden geïnitieerd door chemische of fysische milieufactoren​ De DNA-regio's die van bijzonder belang zijn voor methylering, worden CpG-eilanden genoemd. In deze DNA-segmenten is het dinucleotide cytosine-guanine aanwezig met een tien tot twintig keer hogere frequentie dan de rest van het genoom. Bij genetisch onderzoek bij mensen worden CpG-eilanden vaak gebruikt om genen aan toe te wijzen genetische ziekten​ DNA-methylatie heeft meerdere biologische functies. In prokaryoten biedt DNA-methylering bescherming tegen vreemd DNA. De DNA-methyltransferasen die verantwoordelijk zijn voor methylering leiden op de vorming van een methylatiepatroon door CH3-groepen over te brengen naar een gedefinieerd nucleïnezuur bases van het eigen DNA van de cel. Op basis van dit methyleringspatroon, beperking enzymen zijn in staat cel-eigen DNA te onderscheiden van DNA dat van buitenaf de cel is binnengekomen. Vreemd DNA heeft meestal een ander methyleringspatroon dan het eigen DNA van de cel. Als vreemd DNA wordt herkend, wordt het geknipt en geëlimineerd door beperking enzymen en andere nucleasen, zodat het vreemde DNA niet in het eigen DNA van de cel kan worden geïntegreerd. Bovendien is DNA-methylatie gunstig voor prokaryoten voor foutcorrectie tijdens DNA-replicatie - identieke duplicatie van DNA. Om de originele DNA-streng te onderscheiden van de nieuw gesynthetiseerde streng tijdens foutcorrectie, gebruiken DNA-reparatiesystemen het methylatiepatroon van de oorspronkelijke streng. In eukaryoten heeft DNA-methylering de functie om actieve en inactieve delen van DNA te markeren. Op deze manier kunnen enerzijds bepaalde DNA-segmenten selectief worden gebruikt voor verschillende processen. Aan de andere kant legt methylering genen stil of inactiveert ze. Voor RNA-polymerasen en andere enzymenzijn gemethyleerde nucleïnezuurbasen op DNA of RNA een teken dat ze niet moeten worden gelezen voor eiwitbiosynthese. DNA-methylaties dienen uiteindelijk om de vorming van defecte, pathogene stoffen te voorkomen eiwitten of om hun synthese af te breken. Sommige genen zijn selectief gemethyleerd, dat wordt aangeduid als gen regulatie of differentiële genexpressie. Gebieden stroomopwaarts van een gen kan een specifiek methyleringsniveau hebben dat verschilt van de omgeving en kan variëren in verschillende situaties. Dit maakt een selectieve leesfrequentie van het gen erachter mogelijk. Een voorbeeld van selectief gemethyleerde plaatsen stroomopwaarts van een gen zijn de CpG-eilanden. Aangezien deze onderhevig zijn aan hoge mutatiedruk, is methylering als een mechanisme om tumoronderdrukkingsgenen tot zwijgen te brengen van het grootste belang bij het voorkomen tumor ziekten​ Als methylering wordt onderdrukt, kunnen de cytosines van de CpG-eilanden vanwege hun instabiliteit oxidatief worden gedeamineerd tot respectievelijk thymine en uracil. Dit leidt tot basisuitwisseling en dus tot een permanente mutatie die het tumorrisico aanzienlijk verhoogt. Een speciaal geval van genregulatie is genomische inprenting. Omdat mannelijke en vrouwelijke geslachtscellen verschillende DNA-methylatiepatronen hebben, kunnen vaderlijke allelen worden onderscheiden van maternale allelen. In het geval van genen die aan imprinting onderworpen zijn, wordt alleen het moeder- of vaderlijke allel gebruikt, waardoor de geslachtsspecifieke expressie van fenotypische eigenschappen mogelijk is. Overmatige of onvoldoende methylering van stroomopwaartse DNA-gebieden kan leiden op de ontwikkeling van ziekten als gevolg van de resulterende verminderde of verhoogde genactiviteit en overerving van de dochtercellen. Tumorcellen vertonen bijvoorbeeld vaak methyleringspatronen die significant verschillen van die van gezonde weefsels. Naast individuele nucleïnezuurbasen in DNA, eiwitten en enzymen kunnen ook worden gemodificeerd door methyltransferasen. De overdracht van een methylgroep naar enzymen leidt dus tot een verandering van hun eigenschappen, waardoor de enzymactiviteit kan worden geremd of bevorderd.

Afbraak en hersynthese van methionine - de methioninecyclus

Van bijzonder belang, zowel voor het menselijk metabolisme als voor de klinische praktijk, is de afbraak van methionine. Het essentiële aminozuur methionine dat wordt ingenomen met voedsel, wordt afgebroken tot S-adenosylmethionine met de deelname van ATP. Als resultaat van de splitsing van de methylgroep, die wordt opgenomen door methyltransferase en overgebracht naar andere substraten, wordt het tussenproduct S-adenosylhomocysteïne (SAH) gevormd uit SAM, dat wordt gehydrolyseerd door SAH-hydrolase tot homocysteïne en adenosine​ Omdat SAH methyleringsprocessen remt, wordt de afbraak ervan homocysteïne is dringend nodig om methyleringsreacties te behouden. De zwavel-bevattend, niet-proteïnogeen aminozuur homocysteïne, dat het resultaat is van de methioninecyclus, kan op verschillende manieren worden gekataboliseerd. Enerzijds wordt homocysteïne afgebroken via het proces van transsulfatie met de vorming van het zwavel-bevattend aminozuur cysteïne​ Aan de andere kant kan homocysteïne worden gemetaboliseerd door een remethyleringsreactie. Remethylering van homocysteïne leidt tot de hersynthese van methionine. Tijdens het transsulfatieproces reageert methionine in een eerste stap met serine via het vitamine B6-afhankelijke cystathionine ß-synthase om cystathionine te vormen met splitsing van homocystine. Cystathionine wordt in een tweede stap gesplitst tot homoserine en de zwavel-bevattend aminozuur cysteïne​ Deze reactie wordt gekatalyseerd door cystathionase, dat ook afhankelijk is van vitamine B6. Dus wanneer zwavelhoudende methionine wordt afgebroken, wordt het andere zwavelhoudende aminozuur cysteïne gevormd, terwijl serine wordt geconsumeerd. Cysteïne kan worden afgebroken in het metabolisme van katabole aminozuren tot sulfaat en water, of leiden tot de synthese van cystine door reactie met een ander cysteïnemolecuul. Daarnaast dient het cysteïnemolecuul als uitgangsbouwsteen voor de vorming van taurine, een ß-aminoethaansulfonzuur dat een sulfonzuurgroep draagt ​​in plaats van een carboxylgroep die kenmerkend is voor aminozuren. Taurine wordt niet in het lichaam gebruikt voor de biosynthese van eiwitten, maar is grotendeels verantwoordelijk voor het stabiliseren van de vloeistof evenwicht in de cellen. Als de opname van methionine te laag is, is de synthese van cysteïne uit methionine of homocysteïne slechts marginaal, wat betekent dat het semi-essentiële aminozuur cysteïne een essentieel aminozuur kan worden en meer via de dieet​ De homoserine die het resultaat is van cystathioninesplitsing wordt door deaminering omgezet in alfa-ketobutyraat, dat wordt afgebroken tot propionyl-CoA en als gevolg van decarboxylering en een daaropvolgende vitamine B12-afhankelijke herrangschikking van de carboxylgroep tot succinyl-CoA. Dit laatste is een metaboliet van de citraatcyclus waarin onder meer energie wordt verkregen in de vorm van GTP (guanosinetrifosfaat) en de reductie-equivalenten NADH en FADH2, die leiden tot de productie van energie in de vorm van ATP (adenosine trifosfaat) in de daaropvolgende ademhalingsketen. Het proces van transsulfatie kan alleen plaatsvinden in bepaalde weefsels. Waaronder lever, nier, pancreas (pancreas) en hersenen​ Tijdens het remethyleringsproces wordt de homocysteïnesynthese uit methionine omgekeerd. Homocysteïne reageert dus eerst met adenosine om S-adenosylhomocysteïne (SAH) te vormen met splitsing van water​ Vervolgens onder invloed van de vitamine B12-afhankelijke methioninesynthase, methylgroepoverdracht vindt plaats met de vorming van S-adenosylmethionine (SAM). De methylgroep wordt geleverd door 5-methyl-tetrahydrofolaat (5-MTHF), dat de CH3-groep overbrengt naar het co-enzym van methioninesynthase, vitamine B12 (cobalamine). Geladen met methylcobalamine, transporteert methioninesynthase de CH3-groep naar SAH, waarbij SAM wordt gesynthetiseerd. Ten slotte kan methionine worden vrijgemaakt uit S-adenosylmethionine. 5-MTHF is de gemethyleerde actieve vorm van foliumzuur (vitamine B9) en heeft de functie van acceptor en zender van methylgroepen in het intermediaire metabolisme. De afgifte van de CH3-groep aan het cobalamine van methioninesynthase resulteert in het actieve tetrahydrofoliumzuur, dat nu beschikbaar is voor nieuwe methylgroepoverdrachten.Vitamine B12 functioneert op een vergelijkbare manier. In de vorm van methylcobalamine neemt het deel aan enzymatische reacties en is het verantwoordelijk voor de opname en afgifte van methylgroepen. Ten slotte is de methioninecyclus rechtstreeks verbonden met foliumzuur en vitamine B12-metabolisme in de lever en nier, homocysteïne kan ook worden hermethyleerd tot methionine via betaïne homocysteïne methyltransferase (BHMT). De methylgroep die nodig is voor methioninesynthese wordt geleverd door betaïne, een quaternaire ammoniumverbinding met drie methylgroepen, en overgebracht naar het methyltransferase. Betaïne is dus zowel substraat- als methylgroepdonor voor BHMT. Het methyltransferase transporteert nu het CH3-residu naar homocysteïne om methionine en dimethylglycine te vormen. De route van remethylering van homocysteïne of methioninesynthese via BHMT is onafhankelijk van foliumzuur en vitamine B12. Bijgevolg is het water-oplosbaar B vitaminen foliumzuur, B12 en B6 zijn betrokken bij het algehele metabolisme van methionine en homocysteïne. Als er een tekort is van zelfs maar één van deze vitaminenwordt de afbraak van homocysteïne geremd. Het resultaat is een significant verhoogde homocysteïne plasmaspiegel. Dit kan dus worden gebruikt als marker voor de aanvoer van foliumzuur, vitamine B6 en B12. Verhoogde homocysteïnespiegels in de bloed kan worden genormaliseerd door verhoogd administratie van alle drie B vitaminen in combinatie. Omdat de administratie van foliumzuur alleen kan de homocysteïnespiegel in het plasma significant verlagen, een voldoende toevoer van foliumzuur blijkt bijzonder belangrijk te zijn.

Risicofactor homocysteïne

Tekorten aan vitamine B6, B9 en B12 resulteren in het onvermogen om homocysteïne te hermethyleren tot methionine en hopen zich bijgevolg op in zowel de extracellulaire als de intracellulaire ruimte. Homocysteïneconcentraties van 5-15 µmol / l worden als normaal beschouwd. Waarden boven 15 µmol / l geven aan hyperhomocysteïnemie - verhoogde homocysteïnespiegels. Verschillende onderzoeken suggereren dat een homocysteïnespiegel in het plasma van meer dan 15 µmol / l voor beide een onafhankelijke risicofactor is dementie en hart- en vaatziekten, vooral atherosclerose (verharding van de slagaders). Het risico van coronair hart- ziekte (CHD) lijkt continu toe te nemen met toenemende homocysteïne concentratie in de bloed​ Volgens de laatste berekeningen wordt 9.7% van de sterfgevallen door hart- ziekte in de VS worden veroorzaakt door overmatige homocysteïnespiegels. Verhoogde homocysteïneconcentraties in de bloed kan vaak worden waargenomen bij toenemende leeftijd door onvoldoende inname van vitamines, waaronder vitamine B6, B9 en B12. Mannen vanaf 50 jaar en vrouwen vanaf 75 jaar hebben gemiddeld een homocysteïne plasmaspiegel van meer dan 15 µmol / l. Dienovereenkomstig lopen ouderen een bijzonder hoog risico op hart- en cerebrovasculaire aandoeningen. Om dit risico te verkleinen, moeten mensen van hoge leeftijd de voorkeur geven aan veel fruit, groenten en graanproducten, maar ook aan voedingsmiddelen van dierlijke oorsprong, zoals eieren, vis en melk en zuivelproducten, omdat deze voldoende hoeveelheden van met name de B-vitamines B6, B9 en B12 bevatten. Homocysteïne kan leiden tot atherosclerotische veranderingen in het vasculaire systeem door de vorming van vrije radicalen. Homocysteïne zelf kan echter ook direct ingrijpen in het proces van atherosclerose. Onder invloed van het overgangsmetaalion koper of het koperbevattende oxidase caeruloplasmine, homocysteïne wordt geoxideerd tot homocystine, waardoor waterstof peroxide (H2O2). H2O2 is een reactief zuurstof soorten (ROS) die reageren in aanwezigheid van ijzer (Fe2 +) via de Fenton-reactie om een ​​hydroxylradicaal te vormen. Hydroxylradicalen zijn zeer reactief moleculen die onder andere de endotheel van bloed schepen, eiwitten, vetzuren en nucleïnezuren (DNA en RNA). Homocysteïne kan door zijn terminale thiolgroep (SH-groep) zelf ook een radicaal karakter krijgen. Voor dit doel de heavy metal ijzer in de vorm van Fe2 + trekt een elektron uit de SH-groep van homocysteïne. Homocysteïne krijgt zo een pro-oxiderende werking en streeft ernaar elektronen uit een atoom of molecuul te rukken, wat resulteert in de vorming van vrije radicalen. Deze halen ook elektronen weg van andere stoffen, en zo leidt een kettingreactie tot een constante toename van het aantal radicalen in het lichaam (oxidatieve spanningOxidatief spanning is vaak de oorzaak van veranderingen in genexpressie die bijvoorbeeld worden gekenmerkt door een verhoogde uitscheiding van respectievelijk cytokinen en groeifactoren. Cytokinen, zoals interferonen, interleukines en tumor necrose factoren, worden afgescheiden van erytrocyten (rode bloedcellen) en leukocyten (witte bloedcellen) evenals fibroblasten en bevorderen de migratie van gladde spiercellen in de wanden van bloed schepen van de tunica-media - de spierlaag die in het midden van de bloedvaten ligt - tot de tunica intima - bindweefsel laag met endotheelcellen die de binnenkant bekleden bloedvat laag naar de bloedzijde. Proliferatie van gladde myocyten (spiercellen) treedt dan op in de tunica intima. De proliferatie van myocyten wordt niet alleen geïnduceerd door de vrije radicalen, maar ook door homocysteïne zelf via de inductie van cycline D1 en cycline A-mRNA. Homocysteïne is ook in staat om de biosynthese van collageen, dat een onderdeel is van de extracellulaire matrix (extracellulaire matrix, intercellulaire substantie, ECM, ECM), in gekweekte gladde spiercellen op het mRNA-niveau. Dit resulteert in een verhoogde productie van de extracellulaire matrix. Oxidatief spanning beschadigt celwanden en celcomponenten en kan op deze manier apoptose, geprogrammeerde celdood, veroorzaken. Dit treft met name de endotheelcellen van vaatwanden. De vernieuwing van vasculaire endotheelcellen wordt geremd door homocysteïne, vermoedelijk via verminderde carboxymethylering van p21ras, zodat de progressie van cellulaire schade niet kan worden gestopt. p21ras is een eiwit dat verantwoordelijk is voor de controle van de celcyclus. De beschadigde vasculaire endotheel leidt tot verhoogde adhesie (adhesie) van neutrofielen (witte bloedcellen), Zoals monocyten, die een onderdeel zijn van het bloedstollingssysteem en specifiek "plakken" aan de beschadigde endotheelcellen om te sluiten wonden​ De verhoogde adhesie van neutrofielen activeert ze om te produceren waterstof peroxide, dat de endotheelcellen verder beschadigt. Bovendien resulteert vaatwandbeschadiging in de doorgang van monocyten en geoxideerd LDL van de bloedbaan naar de tunica intima, waar monocyten differentiëren tot macrofagen en het geoxideerde LDL onbeperkt opnemen. Pathofysiologisch relevante concentraties homocysteïne-50 tot 400 µmol / l versterken de hechting van neutrofielen aan de endotheel en hun daaropvolgende migratie door het endotheel (diapedese). In de tunica intima ontwikkelen macrofagen zich tot lipide-rijke schuimcellen die snel barsten en afsterven als gevolg van lipidenoverbelasting. De talrijke lipidefracties die tijdens het proces vrijkomen, evenals het cellulaire afval van de macrofagen, worden nu afgezet in de intima. Zowel de prolifererende spiercellen als de schuimcellen en afzettingen in de vorm van lipiden, lymfocyten, proteoglycanen, collageen en elastine leiden tot verdikking van de intima of binnenkant bloedvat laag. In het verdere verloop worden de typische atherosclerotische vasculaire veranderingen gevormd - vorming van vette strepen, necrose (celdood), sclerose (verharding van de bindweefsel) en verkalking (opslag van calcium​ Deze verschijnselen in het vaatstelsel worden ook wel fibreuze plaques genoemd. Tijdens de progressie van atherosclerose kunnen de plaques scheuren, waardoor de intima scheuren. Is gestegen bloedplaatjes (bloedstolsels) hopen zich op op het beschadigde vasculaire endotheel om de wond te sluiten, wat de vorming van trombi (bloedstolsels) induceert. Thrombi kan de bloedvat, waardoor de bloedstroom aanzienlijk wordt belemmerd. Naarmate de tunica intima dikker wordt door de groei van atherosclerotische plaques, het lumen van het bloed schepen wordt steeds smaller. De ontwikkeling van trombi draagt ​​verder bij aan stenose (vernauwing). De stenosen leiden tot circulatiestoornissen en spelen een belangrijke rol bij de pathogenese van hart- en vaatziekten. De weefsels en organen geleverd door een zieke slagader lijden aan zuurstof tekort als gevolg van verminderde bloedstroom. Wanneer de halsslagader (groot slagaders van de nek) wordt beïnvloed, de hersenen wordt niet geleverd zuurstof, waardoor het risico op apoplexie (beroerte). Als de kransslagaders worden beïnvloed door stenose, de hart- kan niet worden voorzien van voldoende zuurstof en hartinfarct (hartaanvalIn veel gevallen ontwikkelen zich fibreuze plaques in de slagaders van de benen, wat niet zelden wordt geassocieerd met arteriële occlusieve ziekte (pAVD), ook bekend als etalageziekte, pijn in de kuit, dijof bilspieren na langdurig lopen. Uit talrijke onderzoeken is gebleken dat patiënten met hart- en vaatziekten en hersenverlamming, vooral degenen met atherosclerose, beroerte, Ziekte van Alzheimer, Parkinsonen seniel dementie, hebben verhoogde homocysteïnespiegels in het plasma. Deze bevinding bevestigt dat homocysteïne een belangrijke risicofactor is voor atherosclerose en de gevolgen daarvan. Naast verhoogde homocysteïnespiegels in het plasma, zwaarlijvigheid, lichamelijke inactiviteit, hypertensie (hoge bloeddruk), hypercholesterolemie alcohol en koffie consumptie, en roken zijn ook onafhankelijk risicofactoren voor cardio- en cerebrovasculaire aandoeningen. Andere functies van methionine.

  • Lipotrofie - methionine vertoont lipotrofe eigenschappen, wat betekent dat het een vetoplossend effect heeft en zo overmatige vetopslag in de lever helpt voorkomen; in studies veroorzaakte methioninedeficiëntie leververvetting bij ratten, maar dit kan worden omgekeerd door methioninesuppletie - methionine ondersteunt de regeneratie van lever- en nierweefsel; methionine wordt ook gebruikt bij hypertriglyceridemie, omdat het de afbraak van triglyceriden bevordert
  • Gebruik van belangrijke voedingsstoffen en vitale stoffen - aangezien methionine nodig is voor het metabolisme van sommigen aminozuren, zoals glycine en serine, neemt de behoefte aan methionine toe bij een hoog eiwit dieet​ voldoende hoge methionineplasmaspiegels zijn ook belangrijk om een ​​optimaal gebruik van het sporenelement te garanderen selenium in het lichaam.
  • Antioxidant - als een radicalenvanger maakt methionine vrije radicalen onschadelijk
  • Ontgifting - in combinatie met het sporenelement zink verhoogt methionine de uitscheiding van zware metalen en kan zo bijvoorbeeld loodvergiftiging voorkomen
  • Regeneratie van het lichaam na trainingsfasen - in anabole fasen, bijvoorbeeld na training, is de methioninebehoefte bijzonder hoog vanwege de noodzakelijke regeneratie of herstel van het gestreste lichaam.
  • Het verlagen van de histamine plasmaspiegel - via methylering van histamine werkt methionine als een natuurlijk antihistaminicum - het houdt zo het histaminegehalte in het bloed laag en is daarom gunstig bij atopie - overgevoeligheidsreacties - of allergieën; Histamine komt vrij bij IgE-gemedieerde allergische reacties van het "onmiddellijke type" - Type I - of door complementfactoren van de mestcellen of basofiele granulocyten en is dus betrokken bij de afweer van exogene stoffen; bovendien histamine in de centrale zenuwstelsel reguleert het slaap-waakritme en de controle over de eetlust.
  • Urineweginfecties - methionine kan worden gebruikt bij urineweginfecties om terugkerende infecties te voorkomen; het essentiële aminozuur verschuift de pH van urine naar het zure bereik, wat de vestiging van pathogene kiemen en bacteriën en de vorming van fosfaatstenen in de nieren voorkomt
  • Verbeteren geheugen prestaties in 에이즈 patiënten - methionine kan de progressie van hiv-gerelateerde encefalopathie remmen; adequate inname van methionine via de voeding - tot 6 g per dag - beschermt patiënten tegen AIDS-gerelateerde schade aan de zenuwstelsel, zoals progressief dementie, en kan dus verbeteren geheugen prestaties.

Biologische valentie

De biologische waarde (BW) van een eiwit is een maatstaf voor hoe efficiënt een voedingseiwit kan worden omgezet in endogeen eiwit of kan worden gebruikt voor endogene eiwitbiosynthese. Het is de vraag of de inhoud van essentiële aminozuren in de voeding is eiwit optimaal afgestemd op het spectrum van eiwitbouwstenen in het lichaam. Hoe hoger de kwaliteit van een voedingseiwit, hoe minder er ervan hoeft te worden ingenomen om de eiwitbiosynthese in stand te houden en aan de behoeften van het lichaam te voldoen - op voorwaarde dat het lichaam voldoende wordt voorzien van energie in de vorm van koolhydraten en vetten, zodat voedingseiwitten niet worden gebruikt voor energieproductie. Van bijzonder belang zijn de essentiële aminozuren, die belangrijk zijn voor endogene eiwitbiosynthese. Deze moeten allemaal tegelijkertijd aanwezig zijn voor de eiwitvorming op de plaats van synthese in de cel. Een intracellulair tekort van slechts één aminozuur zou de synthese van het eiwit in kwestie tot stilstand brengen, wat zou betekenen dat demoleculen reeds opgebouwde zou opnieuw moeten worden afgebroken. Het essentiële aminozuur dat als eerste de endogene eiwitbiosynthese beperkt omdat het onvoldoende is concentratie in voedingseiwit wordt het eerste beperkende aminozuur genoemd. Methionine is het eerste beperkende aminozuur in peulvruchten zoals bonen en lupinen, in gist en in de melk proteïne caseïne. In lijnzaad, vlees en gelatine, methionine is het tweede beperkende aminozuur vanwege het lage gehalte. In deze voedingsmiddelen is methionine dus het tweede beperkende aminozuur. Biologische waarde is de meest gebruikte methode om de eiwitkwaliteit te bepalen. Om dit te bepalen ontwikkelden de twee voedingsonderzoekers Kofranyi en Jekat in 1964 een speciale methode. Volgens deze methode is voor elk testeiwit de hoeveelheid voldoende om de stikstof evenwicht wordt bepaald - bepaling van het N-saldo minimum. De referentiewaarde is eiwit van hele eieren, waarvan de biologische waarde willekeurig is vastgesteld op 100 of 1-100%. Het heeft de hoogste BW van alle individuele eiwitten. Als een eiwit door het lichaam minder efficiënt wordt gebruikt dan ei-eiwit, is de BW van dit eiwit lager dan 100. Eiwitten uit dierlijk voedsel hebben een hoger BW dan eiwitten uit plantaardige bronnen vanwege hun hoge gehalte aan eiwitten (eiwit), die meestal rijk aan essentiële aminozuren​ Plantaardig voedsel heeft een vrij lage hoeveelheid eiwit in verhouding tot het gewicht. Dierlijk eiwit voorziet dus over het algemeen beter in de behoeften van de mens. Om een ​​voorbeeld te geven: varkensvlees heeft een BW van 85, terwijl rijst een BW van slechts 66 heeft. Door slim verschillende eiwitdragers te combineren, kunnen voedingsmiddelen met een lage biologische waarde worden opgewaardeerd door het beperkende aminozuur onderling in evenwicht te brengen. zuren​ Dit staat bekend als het complementaire effect van verschillende eiwitten. In de meeste gevallen resulteert de combinatie van plantaardig en dierlijk eiwit in een verbetering. Het lage BW van rijst wordt dus aanzienlijk verbeterd door het samen met vis te eten. Vis bevat een overvloed aan essentiële aminozuren zuren, zoals methionine, en heeft daarom een ​​hoge biologische waarde. Maar zelfs een combinatie van puur plantaardige eiwitbronnen, zoals de gezamenlijke inname van maïs en bonen, bereikt een biologische waarde van bijna 100. Met behulp van het suppletie-effect van individuele eiwitten is het mogelijk om een ​​BW te bereiken die hoger is dan die van heelei-eiwit. De grootste toegevoegde waarde wordt bereikt door de combinatie van 36% heel ei met 64% aardappeleiwit, wat een BW van 136 bereikt.

Afbraak van methionine

Methionine en andere aminozuren zuren kan in principe in alle cellen en organen van het organisme worden gemetaboliseerd en afgebroken. De enzymsystemen voor katabolisme van de essentiële aminozuren worden echter voornamelijk aangetroffen in hepatocyten (lever cellen). Wanneer methionine wordt afgebroken, ammonia (NH3) en een alfa-ketozuur komen vrij. Enerzijds kunnen alfa-ketozuren direct worden gebruikt voor energieproductie. Aan de andere kant, aangezien methionine glucogeen van aard is, dienen ze als een precursor voor gluconeogenese (nieuwe vorming van glucose) in de lever en spieren. Hiervoor wordt methionine via verschillende tussenstappen afgebroken tot homoserine pyruvaat en succinyl-CoA. Beide pyruvaat en succinyl-CoA, dat een tussenproduct is van de citraatcyclus, kan dienen als substraten voor gluconeogenese. Glucose vertegenwoordigt een belangrijke energiebron voor het lichaam. De erytrocyten (rode bloedcellen) en het niermerg zijn volledig afhankelijk van glucose voor energie. De hersenen slechts gedeeltelijk, omdat het in het hongermetabolisme tot 80% van zijn energie uit ketonlichamen kan halen. Bij de afbraak van glucose wordt ATP (adenosinetrifosfaat) gevormd, de belangrijkste energiebron van de cel. Wanneer het fosfaat bindingen worden hydrolytisch gesplitst door enzymen, ADP (adenosine difosfaat) of AMP (adenosine monofosfaat) wordt gevormd. De energie die bij dit proces vrijkomt, stelt de lichaamscellen in staat osmotische (transportprocessen door membranen), chemische (enzymatische reacties) of mechanische arbeid (spierweefsel) uit te voeren. contracties). ammonia maakt de synthese mogelijk van niet-essentiële aminozuren, purines, porfyrines, plasmaproteïnen en proteïnen ter verdediging van infecties. Omdat NH3 in vrije vorm zelfs in zeer kleine hoeveelheden neurotoxisch is, moet het worden gefixeerd en uitgescheiden.ammonia kan ernstige celbeschadiging veroorzaken door te remmen energiemetabolisme en pH-verschuivingen. Ammoniakfixatie vindt plaats via een glutamaat dehydrogenase reactie. Bij dit proces wordt ammoniak die vrijkomt in extrahepatische weefsels overgebracht naar alfa-ketoglutaraat, wat resulteert in glutamaat​ De overdracht van een tweede aminogroep naar glutamaat resulteert in de vorming van glutamine. Het proces van glutamine synthese dient als voorlopige ammoniak ontgifting. Glutamine, dat voornamelijk in de hersenen wordt gevormd, transporteert het gebonden en dus onschadelijke NH3 naar de lever. Andere vormen van transport van ammoniak naar de lever zijn asparaginezuur (aspartaat) en alanine​ Dit laatste aminozuur wordt gevormd door binding van ammoniak aan pyruvaat in de spieren. In de lever komt ammoniak vrij uit glutamine, glutamaat, alanine en aspartaat. NH3 wordt nu voor de laatste keer in de hepatocyten (levercellen) geïntroduceerd ontgifting met carbamyl-fosfaat synthetiseren in ureum biosynthese. Twee ammoniak moleculen vormen een molecuul van ureum, die niet giftig is en via de nieren in de urine wordt uitgescheiden. Via de vorming van ureum1-2 mol ammoniak kunnen dagelijks worden geëlimineerd. De mate van ureumsynthese is onderhevig aan de invloed van dieet, vooral de eiwitinname in termen van kwantiteit en biologische kwaliteit. In een gemiddeld dieet ligt de hoeveelheid ureum in de dagelijkse urine rond de 30 gram.

Personen met een handicap nier functie is niet in staat overtollig ureum via de nieren uit te scheiden. Getroffen personen moeten een eiwitarm dieet volgen om een ​​verhoogde productie en ophoping van ureum in de nieren als gevolg van de afbraak van aminozuren te voorkomen.