Таурин

2-аминоэтансульфоновая кислота, также известная как тауриновая кислота — небелковая аминокислота, встречающаяся в различных тканях животных, особенно в мозге, сердце и скелетных мышцах.

Название «таурин» происходит от латинского taurus (родственного древнегреческому ταῦρος , «taûros»), что означает бык: действительно, таурин был впервые выделен из желчи быка, Bos taurus, в 1827 году немецкими учеными Леопольдом Гмелином и Фридрихом Тидеманом.

Таурин обнаруживается в высоких концентрациях в окислительных тканях, характеризующихся большим количеством митохондрий, и в более низких концентрациях в гликолитических тканях.

Хотя организм человека может синтезировать таурин в некоторой степени, его потребление с пищей необходимо для поддержания оптимального уровня. Продукты, богатые таурином, включают мясо, рыбу, птицу и молочные продукты.

Таурин был тщательно изучен для определения его влияния на здоровье человека. С точки зрения клеточной функции, таурин в основном содержится во внутриклеточной жидкости многих тканей, где он играет жизненно важную роль в ряде физиологических процессов.

Таурин действует как осмолит, регулируя объем клеток и поддерживая целостность клеток.
В печени таурин конъюгируется с желчными кислотами, образуя желчные соли, которые помогают в переваривании жиров и всасывании в кишечнике. Эти процессы имеют решающее значение для метаболизма липидов и всасывания жирорастворимых витаминов.
Таурин также участвует в передаче сигналов кальция (Ca 2+), модуляции ионных каналов и нейротрансмиссии, влияя на нервную возбудимость и синаптическую передачу.
Интересно, что эта аминокислота проявляет важные антиоксидантные свойства, защищая клетки от окислительного и нитрозативного стресса, удаляя свободные радикалы и активные формы кислорода (ROS). Эти антиоксидантные действия, безусловно, способствуют его потенциальным преимуществам с точки зрения нейропротекции и здоровья сердечно-сосудистой системы.
Таурин имеет высокую концентрацию в мозге, и несколько исследований показывают, что таурин может действовать как нейротрансмиттер или нейромодулятор, влияя на высвобождение нейротрансмиттеров и функцию рецепторов, влияя на когнитивные процессы, настроение, поведение, память, обучение и регулирование тревожности.
Таурин считался необходимым для развития и выживания нервных клеток и для их защиты в условиях повреждения клеток, действительно, в стволе мозга таурин регулирует жизненно важные функции, включая сердечно-сосудистый контроль и артериальное кровяное давление. Его нейропротекторные эффекты включают также снижение нейронального апоптоза и воспаления, что делает его предметом интереса в исследованиях нейродегенеративных заболеваний и травм мозга и предлагает преимущества во время восстановления после инсульта.
Недоношенные дети уязвимы к дефициту таурина, поскольку у них отсутствуют некоторые ферменты, необходимые для синтеза цистеина и таурина. Однако грудное молоко человека содержит высокие уровни таурина, которых достаточно для новорожденных; молочные смеси часто дополняются таурином, хотя данные относительно того, полезна ли эта стратегия на самом деле или нет, неоднозначны.

Таурин и костная ткань

Кость — это остеобласты, остеокласты и остеоциты, костные клетки, погружены в органическую и неорганическую матрицу, состоящую из коллагена типа I, меньшей доли неколлагеновых белков и наноразмерных кристаллов гидроксиапатита.

Интересно, что влияние таурина на рост костей было объяснено менее 10 лет назад Романом-Гарсиа, который обнаружил, что дефицит витамина B12 вызывает задержку роста и остеопороз в мышиной модели параллельно с низкой выработкой таурина печенью. Этот эффект приводит к отмене оси гормон роста-инсулиноподобный фактор роста (ГР/ИФР-I) и резистентности к ГР. Поскольку ГР контролирует синтез таурина зависимым от витамина B12 образом, эта аминокислота, следовательно, является регулятором выработки ИФР-I в печени и регулятором в остеобластах.

Таурин способствует остеогенезу, повышая регуляцию фактора транскрипции Runt-related 2 (RUNX2), а также увеличивая активность щелочной фосфатазы (ALP) и отложение кальция остеобластами.
Играет антиоксидантную роль в остеобластах и остеоцитах.
В остеокластогенезе таурин оказывает ингибирующую функцию.
В хондрогенной дифференциации таурин способствует синтезу компонентов внеклеточного матрикса, таких как гликозаминогликаны и коллаген, в дополнение к увеличению экспрессии фактора транскрипции SRY-box 9 (SOX9).
В здоровье костей и хрящей таурин способствует образованию костных мозолей в процессе консолидации и способствует остеоинтеграции.
При таких патологических состояниях, как остеопороз, добавление таурина увеличивает массу костей.
При остеоартрите, ревматоидном артрите и некоторых опухолях костей наблюдаются нарушения в метаболизме таурина.

Таурин и заживление костей

Заживление кости — это процесс восстановления ткани при наличии переломов или дефектов костей. Основные метаболические фазы заживления переломов включают воспаление, эндохондральную оссификацию и сопряженное ремоделирование.

Наконец, было исследовано включение таурина в биоматериалы для улучшения остеоинтеграции биоактивных каркасов для регенерации костных дефектов. Было обнаружено, что трехмерная комбинация полимолочной кислоты, поликапролактона, желатиновых нановолокон и таурина подходит для роста и пролиферации клеток. Кроме того, дефекты костей, обработанные этим каркасом, привели к более высокому образованию новой кости, чем наблюдалось в контрольной группе, что иллюстрирует потенциальное использование таурина в биоматериалах.

Таурин и заболевания костей

Таурин и остеопороз

Остеопороз — хроническое заболевание, при котором снижается масса костной ткани. По данным Всемирной организации здравоохранения, взрослые, у которых значения минеральной плотности костной ткани (МПКТ) или по крайней мере на 2,5 стандартных отклонения меньше среднего значения МПКТ для нормальных взрослых, страдают остеопорозом. Клинически остеопороз характеризуется болью в спине, вызванной ухудшением состояния позвоночника, переломами и потерей веса. Связь между таурином и остеопорозом изучалась с использованием различных подходов; в частности, метаболомные исследования показали низкий уровень таурина в крови пациентов с остеопорозом. При остеопорозе снижение синтеза таурина вызывает нарушение регуляции кальция и витамина D, которые являются необходимыми элементами для роста и резорбции костей.

Таурин и остеоартрит

Таурин участвует не только в поддержании костей, но и в поддержании хрящей и может эффективно способствовать хондрогенной дифференциации мезенхимальных стволовых клеток, полученных из пуповины человека, усиливая синтез гликозаминогликанов и повышая экспрессию коллагена II, аггрекана и мРНК хондроцитов SOX9. Аналогичные результаты были получены для человеческих суставных хондроцитов, обработанных таурином, такие как стимулирование пролиферации, поддержание фенотипически усиленного накопления гликозаминогликанов и коллагенов и повышенный уровень экспрессии SOX9.

Проблемы с хрящом включают разрывы и травмы, вызванные спортивными травмами, генетическими факторами и различными типами артрита. В последней группе остеоартрит (ОА) является наиболее распространенной формой, определяемой как дегенеративное заболевание хряща, которое поражает суставы. По оценкам, распространенность ОА составляет 303 миллионов человек во всем мире среди взрослых в возрасте ≥65 лет, что является основной причиной инвалидности среди пожилого населения.

Метаболизм значительно изменен при ОА. Нормальный энергетический гомеостаз в основном поддерживается путем AMP-активируемой протеинкиназы–NAD-зависимой протеиндеацетилазы сиртуина 1–активируемого пролифератором пероксисом рецептора γ коактиватора 1α (AMPK–SIRT1–PGC1α); однако хондроциты при ОА переключаются с окислительного фосфорилирования на гликолиз, нарушая митохондриальный метаболизм и накапливая ROS, тем самым ингибируя сигнализацию AMPK. Кроме того, накапливающиеся данные показывают, что другие метаболические пути, такие как метаболизм таурина, дерегулированы в дополнение к гликолизу. В частности, метаболомный анализ показал, что в образцах сыворотки пациентов с ОА уровень таурина значительно ниже, чем у здоровых лиц контрольной группы, с чувствительностью и специфичностью ≥80%; та же тенденция наблюдалась в субхондральной кости и синовиальной жидкости.

Помимо участия таурина в качестве важнейшего элемента при ОА, различные исследования выявили его полезные эффекты в качестве возможного лечения. Например, ежедневный прием таурина вызывает высокую активность СОД в крови пациентов с ОА коленного сустава, тогда как инъекция таурина в хвостовую вену облегчала симптомы ОА в модели хирургического вмешательства на крысах в зависимости от дозы и времени, облегчая аллодинию и ингибирование отека колена. Гистопатологический анализ выявил подавление потери матрикса и дегенерации хряща, а также снижение экспрессии матриксной металлопротеиназы-3 (ММП-3) и гомологичного белка, связывающего энхансер CCAAT (CHOP). Наконец, исследования in vitro показали, что таурин оказывал антиоксидантное действие, облегчая стресс эндоплазматического ретикулума, вызванный H 2 O 2, и впоследствии ингибируя апоптоз хондроцитов, полученных от пациента, при различных стадиях ОА.

Таурин и здоровье сердечно-сосудистой системы

Таурин играет важную роль в сердечно-сосудистой физиологии. Многочисленные исследования изучали потенциальные кардиопротекторные эффекты таурина, уделяя особое внимание его влиянию на артериальное давление, сократимость сердца и сосудистую функцию. Он может помочь снизить артериальное давление у людей с гипертонией и улучшить эндотелиальную функцию, что приводит к улучшению здоровья сосудов. Его антиоксидантные свойства также могут снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний, таких как атеросклероз и сердечная недостаточность.

Таурин также участвует в регуляции метаболизма, особенно в отношении метаболизма глюкозы и липидов. Различные исследования показывают, что таурин может помочь улучшить чувствительность к инсулину, что делает его полезным для людей с диабетом 2 типа (СД2) или тех, кто подвержен риску развития этого заболевания. Кроме того, таурин может помочь снизить уровень триглицеридов и улучшить липидный профиль, потенциально снижая риск сердечно-сосудистых заболеваний и метаболического синдрома.

Таурин составляет ~50% от общего количества свободных аминокислот в сердце; было показано, что он усиливает сердечную сократимость и улучшает функцию сердца как у людей, так и у животных. Исследования на животных показали, что дефицит таурина вызывает атрофическое ремоделирование сердца, в то время как добавление таурина может увеличить сократимость миокарда, ударный объем и сердечный выброс. У людей таурин был связан с улучшением функции левого желудочка и толерантности к физической нагрузке. Примечательно, что в 1985 году таурин был одобрен в качестве лечения пациентов с сердечной недостаточностью в Японии.

Было показано, что таурин улучшает функцию эндотелия сосудов, способствуя выработке оксида азота (NO) и уменьшая эндотелиальную дисфункцию. Улучшенная функция эндотелия способствует лучшему расслаблению сосудов, уменьшению воспаления и улучшению кровотока, что может принести пользу здоровью сердечно-сосудистой системы и снизить риск атеросклероза и сердечно-сосудистых событий.

Способность таурина регулировать ионные каналы, модулировать гомеостаз Ca2 + и улучшать эндотелиальную функцию может способствовать его антигипертензивным свойствам. Кроме того, его антиоксидантная активность может помочь защитить кровеносные сосуды от окислительного стресса, что дополнительно способствует его благотворному влиянию на регуляцию артериального давления.

Поразительно, но в недавнем клиническом исследовании 120 пациентов с сахарным диабетом 2 типа были случайным образом распределены для приема либо 1 г таурина, либо плацебо три раза в день в течение 8 недель; у пациентов, принимавших таурин, наблюдалось значительное снижение уровня инсулина в сыворотке и HOMA-IR (гомеостатическая модель оценки резистентности к инсулину) по сравнению с группой плацебо, что сопровождалось значительным снижением нескольких маркеров воспаления, окислительного стресса и эндотелиальной дисфункции. Метаанализ, опубликованный в 2018 году, пришел к выводу, что прием таурина может снизить артериальное давление до клинически значимой величины без каких-либо серьезных побочных эффектов. Однако необходимы будущие исследования для установления точного влияния перорального приема таурина на целевые патологии и оптимальных доз и периодов приема.

Таурин и спортивные результаты

Некоторые исследования показывают, что таурин может улучшить способность к физическим нагрузкам, уменьшить повреждение мышц и облегчить окислительный стресс, вызванный физическими нагрузками. Его потенциал для увеличения сократимости мышц и снижения утомляемости привлек внимание спортсменов. Тем не менее, противоречивые результаты требуют осторожности при интерпретации этих заявлений, и было высказано несколько опасений относительно использования и злоупотребления энергетическими напитками.

Таурин и старение

Было показано, что уровень таурина снижается с возрастом, и компенсация этой потери с помощью добавки таурина может отсрочить развитие возрастных проблем со здоровьем.

Действительно, как показано в недавно опубликованной научной статье, когда мыши получали добавки таурина, их продолжительность жизни увеличивалась примерно на 10% по сравнению с контрольной группой. Мыши в группе таурина также казались более здоровыми, с улучшением выносливости и силы мышц.

Было также показано, что таурин формирует микробиоту кишечника мышей и положительно влияет на восстановление гомеостаза кишечника, что позволяет предположить, что его можно использовать для восстановления нормальной микросреды и лечения или профилактики дисбактериоза кишечника.

Исследование, проведенное с использованием данных Корейского национального обследования здоровья и питания (KNHANES), показало, что добавление таурина может снизить кардиометаболический риск у пожилых мужчин в возрасте 75 лет и старше.
Аналогичным образом, двойное слепое исследование, проведенное на 24 женщинах, случайным образом распределенных для приема таурина (1,5 г) или плацебо (1,5 г крахмала) в течение 16 недель, показало, что добавление таурина предотвратило снижение уровня супероксиддисмутазы (СОД) в плазме, что предполагает таурин как потенциальную стратегию для контроля окислительного стресса в процессе старения.
Многочисленные доказательства показывают, что возрастное снижение содержания таурина связано со старением клеток. Например, метаболомный анализ эндотелиальных клеток пупочной вены человека (HUVEC) на разных этапах выявил корреляцию между более низкими уровнями таурина и старением HUVEC.
Таурин препятствует образованию неправильно свернутых белков (нарушение протеостаза), Потеря протеостаза является одним из признаков старения. Бремя неправильно свернутых белков увеличивается с возрастом из-за накопления соматических мутаций, нарушения регуляции сплайсинга, потери активности шаперонов и неправильной аутофагии. Накопление неправильно свернутых белков в эндоплазматическом ретикулуме (ЭР) запускает реакцию не свернутых белков (УПР) и стресс ЭР, в конечном итоге приводя к гибели клетки.
Таурин и истощение теломеров. Таурин может увеличивать экспрессию TERT в стволовых клетках, полученных из пульпы зуба, тем самым поддерживая их хондрогенный дифференцировочный потенциал.
Таурин и сиртуины. Сиртуины — это семейство белков, обладающих либо моно-АДФ-рибозилтрансферазной, либо деацетилазной активностью. Сиртуины регулируют множество сигнальных путей, в основном связывая их с метаболическим состоянием организма. Их экспрессия снижается с возрастом, а их активация или сверхэкспрессия связана с увеличением продолжительности жизни. Было показано, что таурин активирует цитоплазматический SIRT1 в печени, сердце и мозге. В этих тканях опосредованная таурином регуляция активности SIRT1 была связана с предотвращением дисфункции органов.
Таурин и стволовые клетки. Истощение пулов стволовых клеток особенно связано со старением и возрастными расстройствами, что приводит к постепенному снижению функций органов и их способности к заживлению после повреждения. Растущие данные показывают, что таурин увеличивает выживаемость стволовых клеток, увеличивает их регенеративную способность. Несколько исследований демонстрируют благотворное влияние лечения таурином на нейральные стволовые клетки и стволовые клетки, участвующие в развитии костей и хрящей; более того, также было высказано предположение, что таурин может способствовать развитию скелетных мышц.