L-alanina – informacje w pigułce (podsumowanie farmaceuty)

L-alanina – naturalny aminokwas endogenny wytwarzany samodzielnie przez organizm. Występuje w osoczu krwi oraz płynie gruczołu krokowego. Stanowi składnik budowy białek i witaminy B5 oraz odpowiada za transport glukozy do czerwonych krwinek i mózgu. Ponadto bierze udział w syntezie przeciwciał, które stymulują nasz układ odpornościowy do walki, a także reguluje stężenie cukru we krwi. L-alanina stosowana jest głównie przez sportowców, ponieważ zapobiega zmęczeniu mięśni i pozwala trenować dłużej i intensywniej. 

L-alanina dostępna jest w postaci różnego rodzaju suplementów diety m.in. wpływających na funkcjonowanie gruczołu krokowego i odżywek dla sportowców. 

L-alaninę możemy również dostarczyć z pożywieniem. Znajdziemy ją w mięsie, rybach, jajach, roślinach strączkowych, orzechach, otrębach pszennych, nasionach dyni i słonecznika. Niedobór L-alaniny występuje bardzo rzadko, najczęściej u osób niedożywionych. 

Możliwe działania niepożądane: Produkty wieloskładnikowe, zawierające L-alanine stosowane w zalecanych dawkach nie powodują skutków ubocznych. 

Opracowanie: Aleksandra Rutkowska – technik farmaceutyczny – nr dyplomu T/50033363/10

L-alanina – właściwości, funkcje i zastosowanie w organizmie

L-alanina to jeden z najważniejszych aminokwasów występujących w organizmie człowieka, odgrywający kluczową rolę w metabolizmie białek, przemianach energetycznych oraz utrzymaniu homeostazy organizmu. Jako aminokwas endogenny, L-alanina może być syntezowana przez organizm samodzielnie, jednak jej odpowiednia podaż ma fundamentalne znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania wielu procesów fizjologicznych. Ten niepolarny aminokwas alifatyczny stanowi około 7,8% wszystkich aminokwasów występujących w białkach ludzkich, co czyni go drugim najczęściej występującym aminokwasem po leucynie. Jej rola w cyklu glukozowo-alaninowym, transaminacji oraz regulacji równowagi azotowej sprawia, że jest niezbędna dla prawidłowego funkcjonowania organizmu, szczególnie w okresach zwiększonego zapotrzebowania energetycznego.

Charakterystyka chemiczna L-alaniny

L-alanina (C₃H₇NO₂) to α-aminokwas o wzorze strukturalnym zawierającym grupę aminową (-NH₂), grupę karboksylową (-COOH) oraz łańcuch boczny w postaci grupy metylowej (-CH₃) przyłączonej do centralnego atomu węgla. Jej nazwa pochodzi od niemieckiego słowa „Alanin”, które zostało utworzone w nawiązaniu do aldehydu, od którego została po raz pierwszy zsyntezowana w 1850 roku przez Adolpha Streckera.

W warunkach fizjologicznych L-alanina występuje w formie zwitterionowej, gdzie grupa aminowa jest sprotonowana (+NH₃⁺), a grupa karboksylowa zdeprotonowana (-COO⁻). Ta właściwość umożliwia jej łatwą rozpuszczalność w wodzie oraz efektywne uczestnictwo w reakcjach biochemicznych. Jako aminokwas niepolarny i alifatyczny, L-alanina wykazuje hydrofobowe właściwości swojego łańcucha bocznego, co wpływa na stabilizację struktury białek rozpuszczalnych w wodzie.

Biosynteza i metabolizm L-alaniny

Synteza endogenna

L-alanina może być syntezowana w organizmie na kilka sposobów, co czyni ją aminokwasem endogennym. Główne szlaki biosyntezy obejmują:

• Transaminację z pirogronianem – reakcja katalizowana przez aminotransferazę alaninową (ALT), w której pirogronian jako akceptor grupy aminowej łączy się z donorem aminowym
• Przekształcenie z aminokwasów BCAA – walina, leucyna i izoleucyna mogą służyć jako źródło grup aminowych do syntezy L-alaniny
• Konwersja z cysteiny – przez działanie desulfurazy cysteinowej, przy czym proces ten służy również jako źródło siarki dla syntezy innych związków

Głównym miejscem syntezy L-alaniny jest wątroba, gdzie proces ten jest ściśle regulowany przez zapotrzebowanie metaboliczne organizmu. Aminokwas ten występuje w znacznych stężeniach w osoczu krwi oraz w płynie gruczołu krokowego u mężczyzn.

Katabolizm

Rozpad L-alaniny zachodzi poprzez dezaminację oksydacyjną – proces odwrotny do syntezy redukcyjnej. Reakcja ta jest katalizowana przez te same enzymy, które uczestniczą w biosyntezie, a kierunek procesu zależy od względnego stężenia substratów i produktów reakcji.

Fizjologiczne funkcje L-alaniny

Cykl glukozowo-alaninowy

Jedną z najważniejszych funkcji L-alaniny jest jej udział w cyklu glukozowo-alaninowym – kluczowym mechanizmie metabolicznym zachodzącym między mięśniami a wątrobą. W tkance mięśniowej, podczas degradacji aminokwasów na potrzeby energetyczne, grupy aminowe są gromadzone w postaci glutaminianu poprzez transaminację. Następnie glutaminian może przekazać swoją grupę aminową pirogronianowi (produktowi glikolizy mięśniowej) przez działanie aminotransferazy alaninowej, tworząc L-alaninę i α-ketoglutaran.

Powstała L-alanina przedostaje się do krwiobiegu i transportowana jest do wątroby, gdzie reakcja aminotransferazy zachodzi w kierunku odwrotnym. Odtworzony pirogronian wykorzystywany jest w glukoneogenezie do wytworzenia glukozy, która wraca do mięśni poprzez układ krążenia, zamykając tym samym cykl.

Regulacja równowagi azotowej

L-alanina pełni rolę głównego transportera azotu między obwodowymi tkankami a wątrobą. W procesie transaminacji uczestniczy w przenoszeniu grup aminowych, co ma fundamentalne znaczenie dla utrzymania równowagi azotowej organizmu. Glutaminian powstający w wątrobie z L-alaniny może być dalej metabolizowany przez dehydrogenazę glutaminianową do α-ketoglutaranu i jonu amonowego, który następnie uczestniczy w cyklu mocznikowym.

Udział w przemianach energetycznych

Podczas zwiększonego zapotrzebowania energetycznego L-alanina może być konwertowana do glukozy poprzez glukoneogenezę. Ten proces jest szczególnie istotny podczas głodzenia, wysiłku fizycznego lub w stanach patologicznych, gdy zapasy glikogenu są wyczerpane. L-alanina zaliczana jest do aminokwasów glukogennych, co oznacza, że jej szkielet węglowy może być wykorzystany do syntezy glukozy.

Znaczenie kliniczne

Aminotransferaza alaninowa (ALT) jako marker diagnostyczny

L-alanina jest substratem dla aminotransferazy alaninowej (ALT, ALAT), enzymu występującego głównie w hepatocytach. Oznaczenie aktywności ALT w surowicy krwi stanowi jeden z podstawowych testów diagnostycznych w ocenie funkcji wątroby. Podwyższone wartości ALT mogą wskazywać na:

• Ostre lub przewlekłe wirusowe zapalenie wątroby
• Stłuszczenie wątroby
• Marskość wątroby
• Uszkodzenie polekowe wątroby
• Toksyczne uszkodzenie wątroby

Normy ALT:

• Kobiety: 7-30 U/l
• Mężczyźni: 10-55 U/l

Stosunek AST/ALT (wskaźnik de Ritisa)

W diagnostyce wykorzystywany jest stosunek aminotransferazy asparaginianowej (AST) do aminotransferazy alaninowej (ALT), zwany wskaźnikiem de Ritisa. W większości chorób wątroby ALT jest wyższe niż AST (stosunek <1), natomiast w alkoholowym uszkodzeniu wątroby, marskości lub stłuszczeniu wątroby stosunek ten jest odwrócony (>1).

Zastosowania terapeutyczne

Badania kliniczne

Aktualnie prowadzone są badania kliniczne oceniające potencjalne zastosowanie L-alaniny w terapii:

Niealkoholowe stłuszczeniowe zapalenie wątroby (NASH) – badania sugerują, że suplementacja L-alaniną może poprawić funkcjonowanie wątroby i zmniejszyć stan zapalny u pacjentów z NASH poprzez wpływ na markery biochemiczne i histopatologiczne.

Regulacja hormonalna – L-alanina może wpływać na produkcję kluczowych hormonów, takich jak glukagon i insulina, które odgrywają zasadniczą rolę w regulacji poziomu glukozy we krwi.

Kardioprotekcja

Roztwory konserwujące narządy do transplantacji, takie jak Custodiol-N, zawierają L-alaninę jako jeden ze składników aktywnych. Aminokwas ten może pełnić funkcję ochronną dla serca w warunkach niedokrwienia oraz wpływać na jego kurczliwość.

Źródła pokarmowe L-alaniny

L-alanina występuje naturalnie w wielu produktach spożywczych, szczególnie bogatych w białko:

Źródła zwierzęce:

• Mięso czerwone (wołowina, wieprzowina)
• Drób (kurczak, indyk)
• Ryby i owoce morza
• Nabiał (sery, mleko)
• Jaja

Źródła roślinne:

• Kasza jaglana
• Otręby pszeniczne
• Nasiona roślin strączkowych
• Orzechy i pestki
• Produkty sojowe

Dla osób stosujących dietę tradycyjną, urozmaicone odżywianie zazwyczaj z łatwością pokrywa zapotrzebowanie organizmu na L-alaninę. Osoby na dietach wegańskich lub wegetariańskich powinny zwracać szczególną uwagę na odpowiednie źródła aminokwasów w diecie roślinnej.

Niedobory i przedawkowanie

Niedobór L-alaniny

Niedobory L-alaniny występują rzadko ze względu na jej endogenny charakter. Mogą pojawić się jedynie w ekstremalnych przypadkach:

• Długotrwałe i głębokie niedożywienie białkowe
• Ciężkie zaburzenia funkcji wątroby
• Wyjątkowo restrykcyjne diety

Objawy niedoboru:

• Osłabienie wytrzymałości mięśniowej
• Zaburzenia metabolizmu energetycznego
• Zwiększona podatność na zmęczenie
• Obniżona odporność organizmu

Przedawkowanie

L-alanina jest generalnie dobrze tolerowana, a przypadki przedawkowania są rzadkie. Potencjalne skutki nadmiernego spożycia mogą obejmować:

• Zaburzenia równowagi amino-kwasowej
• Obciążenie funkcji wątroby i nerek
• W skrajnych przypadkach: hipotonia i zaburzenia oddechowe

L-alanina a aktywność fizyczna

L-alanina może mieć korzystny wpływ na zdolności wysiłkowe organizmu, służąc jako dodatkowe źródło energii podczas intensywnej aktywności fizycznej. Podczas wysiłku może być przekształcana do glukozy w procesie glukoneogenezy, wspierając tym samym utrzymanie odpowiedniego poziomu glikemii.

Dodatkowo, L-alanina może być prekursorem dla syntezy β-alaniny, aminokwasu o udowodnionych właściwościach ergogennych. β-alanina uczestniczy w syntezie karnozyny, dipeptydu o działaniu buforującym w mięśniach, który pomaga neutralizować kwasowość powstającą podczas intensywnego wysiłku.

Interakcje i przeciwwskazania

Interakcje lekowe

L-alanina może wpływać na działanie niektórych leków, szczególnie tych metabolizowanych w wątrobie. Pacjenci przyjmujący leki hepatotoksyczne powinni być monitorowani pod kątem parametrów wątrobowych.

Przeciwwskazania

• Ciężka niewydolność wątroby
• Zaawansowane choroby nerek
• Indywidualna nadwrażliwość na aminokwasy
• Ciąża i laktacja (brak wystarczających badań bezpieczeństwa)

Monitorowanie terapii

Pacjenci otrzymujący preparaty zawierające L-alaninę powinni być regularnie monitorowani poprzez:

• Oznaczenie aktywności aminotransferaz (ALT, AST)
• Kontrolę funkcji nerek (kreatynina, mocznik)
• Ocenę bilansu azotowego
• Monitorowanie poziomu glukozy we krwi