Podle nejnovějších výzkumů dokáže karnosin nejen zpomalit různé fyziologické procesy v organismu související s buněčnou senescencí (stárnutím), ale je schopen také zpomalit mnoho škodlivých biochemických procesů, o nichž se předpokládá, že jsou spojeny s tvorbou starého fenotypu.
Vědecká studie účinků perorálního podávání orodispergovatelného levo-karnosinu na kvalitu života [1] prezentuje, že suplementace lidské stravy karnosinem (β-alanyl-L-histidin), který se přirozeně vyskytuje jako neurobiologický peptid, může příznivě ovlivňovat fyzickou aktivitu a kvalitu života. Studie o Délce telomer a reaktivitě kortizolu u dětí depresivních matek [2] ukázala, že velká depresivní porucha (MDD) je spojena se sníženou délkou telomer, zvýšenou náchylností na dysfunkci spojenou s věkem a zvýšenými hladinami kortizolu v reakci na stres, zatímco další dvě studie popsaly souvislost mezi sníženou délkou telomer leukocytů a poruchami souvisejícími se stresem [3, 4]. Výsledky těchto vědeckých prací mají poukázat na to, že karnosinová nedostatečnost by mohla způsobit souvislost mezi stresem a jevy souvisejícími s depresí a dysfunkcí související s věkem. Karnosin může představovat terapeutický potenciál pro léčbu deprese a stresových poruch, pokud bude podáván jako doplněk stravy.
Nejvyšší koncentrace karnosinu se nacházejí v mozku a ve svalech. V mozkovém karnosinu je syntetizován a vylučován z astrocytů: degraduje se na jeho složku aminokyseliny buď buněčnou karnosinázou (CNDP1) nebo sérovou karnosinázou (CNDP2), jejíž činnost v mozku se může zvýšit ve stáří [5]. Karnosin a související peptidy, jako jsou anserin a balenin, lze získat i konzumováním tmavého masa, proto v přísné vegetariánské stravě chybí.
Přestože byl karnosin objeven již více než před stoletím [6], stále nám nejsou známy všechny jeho účinky, a proto byl tento dipeptid popsán jako „plný tajemství“ [7]. Důkazy ze studií na zvířatech naznačují, že karnosin je multifunkční. Studie buněčné kultury ukazují, že karnosin může inhibovat růst transformovaných buněk [8, 9, 10], oddálit buněčnou senescenci [11], pomoci udržet délku telomer [12] a podpořit tvorbu více mladistvého fenotypu, když se přidá do senescenčních buněk [11]. Karnosin může inhibovat mnoho škodlivých biochemických jevů, o nichž se předpokládá, že jsou spojeny s tvorbou starého fenotypu, kam patří poškození bílkovin (včetně křížového propojení [13] vyvolaného reaktivními druhy kyslíku [14]), reaktivními druhy dusíku [15, 16], redukujícími cukry [13] a reaktivními karbonylovými druhy, jako jsou malondialdehyd [17], 4-hydroxynonenal [18, 19] a metylglyoxal [20]. Modelové studie na zvířatech poukazují na příznivé účinky dipeptidu na množství fyziologických stavů souvisejících s věkem, včetně zlepšeného hojení ran [21, 22], Alzheimerovy choroby [23, 24], Parkinsonovy choroby [25, 26], cévní mozkové příhody [27, 28], aterosklerózy [29, 30], šedého zákalu [31, 32] a diabetického onemocnění ledvin.
Práce od Gotliba a kol. [2] poukazuje na vztah mezi délkou telomer, hladinami kortizolu v séru a depresí u žen. Předpokládá se, že u pacientů s depresivní poruchou (MDD) se zvyšují predispozice na vznik mnoha poruch souvisejících s věkem [vizte 2 a ref. v tomto odkazu pro úplnější diskusi]. Práce Millera a Sadeh [3] a Shaleh et al. [4] podrobně popisují vztah mezi erozí telomer a depresivními poruchami souvisejícími se stresem. Povaha vztahu mezi hladinami kortizolu, depresí, délkou telomer a stárnutím není jasná. Předpokládá se, že existuje společná molekulární entita, jejíž činnosti spojují stárnutí, telomery, kortizol a chování. Karnosin může poskytnout terapeutickou souvislost mezi těmito jevy, protože, jak již bylo uvedeno, karnosin:
i.) může působit jako prostředek proti stárnutí (napodobující rapamycin), včetně příznivých účinků na zvířecí modely mozkové dysfunkce související s věkem [23, 24, 25, 26, 27, 28];
ii.) může pomáhat udržovat délku telomer [12];
iii.) může zvyšovat metabolismus kortizolu – přinejmenším u myší [36];
iv.) zmírňuje změny vyvolané stresem v metabolismu u myší [37];
v.) a pokud jsou v komplexu se zinkem, potlačují účinky kortizolu na metabolismus kostí potkanů [38].
Předpokládá se, že antistresové účinky karnosinu u myší jsou zprostředkovány modulací stresem aktivované osy hypotalamus-hypofýza-nadledviny [37], zatímco se prokázalo, že zvýšené hladiny kortizolu jsou přítomny u pacientů s Alzheimerovou chorobou, v mozkomíšním moku, které vznikají pravděpodobně při dysregulaci osy hypotalamus-hypofýza-nadledviny [39]. Tato pozorování naznačují možnou roli karnosinu při kontrole neurologické dysfunkce související s věkem prostřednictvím účinků na osy hypotalamus-hypofýza-nadledviny v lidském mozku.
Suplementace karnosin může ovlivnit chování kuřat [40] a hlodavců [41, 42]. Jeho schopnost potlačit úzkost u potkanů [42] je pravděpodobně způsobená zvýšeným metabolismem kortizolu [36]. Zajímavé je, že se také uvádí, že karnosin (β-alanyl-histidin) a jeho reverzní struktura (t.j. histidinyl-β-alanin) mají opačné účinky chování u kuřat [40, 43].
U lidí se zjistilo, že suplementace karnosinem zlepšuje poznávací schopnosti nebo pohodu alespoň v pěti studiích [1, 44, 45, 46, 47]. Výživové doplňky s karnosinem měly příznivé účinky na chování u dětí s poruchami autistického spektra [44] a zlepšily kognitivní funkce u pacientů trpících nemocemi z války v Zálivu [45], schizofrenií [46] a chronickým srdečním selháním [1]. Jiná skupina také oznámila výrazné zlepšení kvality jejich života [1]. Nedávná studie ukázala, že suplementace karnosinem spolu s anserinem zlepšily kognitivní funkce a fyzickou kapacitu u starších lidí [47]. Tyto objevy poskytují důkazy o tom, že suplementace karnosinem má terapeutický potenciál u lidí, a to i přes přítomnost karnosinázy, u které se dá očekávat, že bude působit proti jakékoliv účinnosti, kterou by dipeptid mohl vyvolávat. Ukázalo se však, že zvýšené hladiny ledvinové karnosinázy zvyšují pravděpodobnost diabetického onemocnění ledvin u diabetiků typu II [34], což je pravděpodobně způsobeno zvýšenou destrukcí dipeptidu. Skutečnost, že u lidí byly zjištěny příznivé účinky suplementace karnosinem [1, 44, 45, 46, 47] naznačuje, že aktivita karnosinázy není nutně překážkou účinnosti dipeptidu.
Schopnost karnosinu pozitivně ovlivňovat chování u lidí, pokud je přítomen jako doplněk stravy, podporuje myšlenku, že karnosin by se měl zkoumat pro svůj terapeutický potenciál při zvládání deprese a posttraumatické stresové poruchy, jakož i při kontrole mnoha patologií souvisejících s věkem, a to navzdory přítomnosti karnosinázy. Dá se však očekávat, že geneticky podmíněné rozdíly v aktivitě karnosinázy mohou ovlivnit jakékoliv příznivé účinky karnosinu, které byly pozorovány v souvislosti s diabetickým onemocněním ledvin [5, 33, 34].
[1] Lombardi C, Carubelli V, Lazzarini V, Vizzardi E, Bordonali T, Ciccarese C, Castrini AI, Dei Cas A, Nodari S, Metra M (2015). Účinky perorálneho podávania orodispergovateľného levo-karnozínu na kvalitu života a výkon cvičenia u pacientov s chronickým srdcovým zlyhaním. Výživa, 31: 72-8.
[2] Gotlib IH, LeMoult J, Colich NL, Foland-Ross LC, Hallmayer J, Joormann J, Lin J, Wolkowitz OM (2014). Dĺžka telomér a reaktivita kortizolu u detí depresívnych matiek. Mol psychiatria, v tlači [JCR: 15.147]
[3] Miller MW, Sadeh N (2014). Traumatický stres, oxidačný stres a posttraumatická stresová porucha: neurodegenerácia a zrýchlená hypotéza starnutia. Mol Psych, 19: 1156-1162.
[4] Shalev I, Moffittt TE, Braithwaite AW, Danese A, Flemming NIetal. (2014). Internalizačné poruchy a erózia telomérov leukocytov: prospektívna štúdia depresie, generalizovanej úzkostnej poruchy a posttraumatickej stresovej poruchy. Mol Psych, 19: 1163-1169.
[5] Boldyrev AA, Aldini G, Derav W(2013). Fyziológia a patofyziológia karnozínu. Physiol. Rev, 93 ; 1803-1845. [JCR: 29.041]
[6] Skulachev Viceprezident (2000). Sté výročie Gulevitschovho objavu. Biochem (Moskva), 65: 749-750.
[7] Bauer K (2005). Karnozín a homokarnozín, zabudnuté, tajomné peptidy mozgu. Neurochem Res, 30: 1339-45. [JCR: 2.551]
[8] Holliday R, McFarland GA (1996). Inhibícia rastu transformovaných a neoplastických buniek dipeptidom karnozínom. Brit J. Cancer, 73: 966-971. [JCR: 4.817]
[9] Gaunitz F, Hipkiss AR (2012). Karnozín a rakovina: perspektíva. Aminokyseliny, 43: 135-142. [JCR: 3.653]
[10] Zheng Z, Miao L, Wu X, Liu G, Peng Y, Xin Xakol. (2014). Karnozín inhibuje proliferáciu buniek ľudského karcinómu žalúdka tým, že spomaľuje signalizáciu Akt/mTOR/p70S6K. J Rakovina, 5: 382-389. [JCR: 2.639]
[11] McFarland GA, Holliday R (1994). Spomalenie senescencie v kultivovaných ľudských diploidných fibroblastoch karnozínom. Exp Cell Res, 212: 167-175. [JCR: 3.372]
[12] Shao L, Li Q-H, Tan ZM (2004). L-karnozín znižuje poškodenie telomér a skracuje rýchlosť v kultivovaných normálnych fibroblastoch. Biochem Biophys Res Cmmns, 324: 931-936.
[13] Hipkiss AR, Michaelis J, Syrris P (1995). Neenzymická glykozylácia dipeptidu L-karnozín, potenciálneho anti-proteín-cross-linking agenta. FEBS Letts, 371: 81-85. [JCR: 3.341]
[14] Kohen R, Yamamoto Y, Cundy KC, Ames BN (1988). Antioxidačná aktivita karnozínu, homokarnozínu a anséra prítomného vo svaloch a mozgu. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 95: 2175-2179.
[15] Fontana M, Pinnen F, Lucente G, Pecci L (2002). Prevencia poškodenia závislého od peroxynitrátu karnozínom a súvisiacimi pseudopeptidmi sulfónamidu. Cell Mol Life Sci, 59: 546-55. [JCR: 5.856]
[16] Calabrese V, Coombrita C, Guagliano E, Sapoenza M, Ravagna A, Cardile V, et al. (2005). Ochranný účinok karnozínu počas nitrosactive stresu v astroglial bunkových kultúrach. Neurochem Res, 30: 797-807. [JCR: 2.551]
[17] Hipkiss AR, Worthington VC, Himsworth DT, Herwig W (1998). Ochranné účinky karnozínu proti modifikácii bielkovín sprostredkované malondialdehydom a chlórnanom. Biochim Biophys Acta, 1380: 46-54
[18] Orioli M, Aldini G, Beretta G, Mattei Facino R, Carini M (2005). Stanovenie LC-ESI-MS/MS 4-hydroxy-trans-2-nonenal Michaelových aluktov s peptidmi obsahujúcimi cysteín a histidín ako skoré markery oxidačného stresu v excitable tkanivách. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci, 827: 109-118.
[19] Liu Y, Xu G, Sayre LM (2003)Karnozín inhibuje (E)-4-hydroxy-2-nonenal-indukovanej proteín cross-linking: štrukturálne charakterizácia karnozínu-HNE aduktuktov. Chem Res Toxicol, 16: 1589-1597. [JCR: 4.19]
[20] Hipkiss AR, Chana H(1998). Karnozín chráni bielkoviny pred metylglyoxálnymi modifikáciami. Biochem Biophys Res Cmmns, 248: 28-32.
[21] Nagai K, Suda T, Kawasaki K, Mathuura S (1986). Údenie karnozínu a β-alanínu pri hojení rán. Chirurgia, 100: 815-821. [JCR: 3.105]
[22] Ansurudeen I, Sunkari VG, Grünler J, Peters V, Schmitt CP, Catrina SB, Brismar K, Forsberg EA (2012). Karnozín zvyšuje diabetickej hojenie rán v db / db myš model cukrovky typu 2. Aminokyseliny, 43: 127-34. [JCR: 3.653]
[23] Herculano B, Tamura M, Ohba A, Shimatani M, Kutsuna N, Hisatsune T (2013). β-alanyl-L-histidín zachrauje kognitívne deficity spôsobené kŕmením stravy s vysokým obsahom tuku v transgénnom modeli myši Alzheimerovej choroby. J Alzheimerova choroba Dis, 33: 983-97. [JCR: 3.612]
[24] Corona C, Frazzini V, Silvestri E, Lattanzio R, La Sorda R, Piantelli M, Canzoniero LM, Ciavardelli D, Rizzarelli E, Sensi SL (2011). Účinky stravy suplementácia karnozínu na mitochondriálnej dysfunkcie, amyloid patológie, a kognitívne deficity u 3xTg-AD myší. PLoS Jeden, 6(3): e17971. [JCR: 3.534]
[25] Afshin-Majd S, Khalili M, Roghani M, Mehranmehr N, Baluchnejadmojarad T (2014). Karnozín pôsobí neuroprotektívne účinky proti 6-hydroxydopamínovej toxicite u hemiparkinsonických potkanov. Mol Neurobiol. V tlači [JCR: 5.286]
[26] Boldyrev AA, Stvolinsky SL, Fedorova TN, Suslina ZA (2010). Karnozín ako prírodný antioxidant a geroprotektor: od molekulárnych mechanizmov až po klinické skúšky. Omladenie Res, 13: 156-8. [JCR: 3.931]
[27] Baek SH, Noh AR, Kim KA, Akram M, Shin YJ, Kim ES, Yu SW, Majid A, Bae ON (2014). Modulácia mitochondriálnej funkcie a autofágia sugly sugistuje neurochranciu karnozínu proti ischemickému poškodeniu mozgu. Zdvih, 45: 2438-43. [JCR: 6.018]
[28] Wang JP, Yang ZT, Liu C, He YH, Zhao SS (2013). L-karnozín inhibuje apoptózu neurónových buniek prostredníctvom signálu a aktivátora transkripcie 3 signalizačnej dráhy po akútnej fokálnej mozgovej ischémii. Brain Res, 1507: 125-33. [JCR: 2.828]
[29] Brown BE, Kim CH, Torpy FR, Bursill CA, McRobb LS, Heather AK, Davies MJ, van Reyk DM (2014). Suplementácia karnozínom znižuje plazmatické triglyceridy a moduluje zloženie aterosklerotického plaku u diabetických myší apo E(-/-). Ateroskleróza, 232: 403-9. [JCR: 3.971]
[30] Barski OA, Xie Z, Baba SP, Sithu SD, Agarwal A, Cai J, Bhatnagar A, Srivastava S (2013). Karnozín v strave zabraňuje skorému tvorbe aterosklerotických lézií u myší apolipoproteínu E-null. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 33: 1162-70.
[31] Liao JH, Lin IL, Huang KF, Kuo PT, Wu SH, Wu TH (2014). Karnozín ameliorates šošovky proteín zákal formácie inhibíciou kalpain proteolýzy a ultrafialové C-indukovanej degradácie. J. Agric Food Chem, 62: 5932-8.
[32] Dizhevskaya AK, Muranov KO, Boldyrev AA, Ostrovsky MA (2012). Prírodné dipeptidy ako mini-chaperones: molekulárny mechanizmus inhibície šošovky βL-kryštalickej agregácie. Curr Starnutie Sci, 5: 236-41.
[33] Aldini G, Orioli M, Rossoni G, Savi F, Braidotti P, Vistoli G, Yeum KJ, Negrisoli G, Carini M (2011). Karbonylový karnozín ameliorates dyslipidémia a funkcie obličiek u Zucker obéznych potkanov. J Bunka Mol Med, 15: 1339-54. [JCR: 3.698]
[34] Janssen B, Hohenadel D, Brinkkoetter P, Peters V, Rind N, Fischer C, et al. (2005). Karnozín ako ochranný faktor diabetickej nefropatie: spojenie s leucínom opakovaním karnozínového génu CNDP1. Diabetes, 54: 2320-7. [JCR: 8.474]
[35] Hipkiss AR(2011). Energetický metabolizmus, proteotoxický stres a dysfunkcia súvisiaca s vekom – ochrana karnozínom. Mol. Aspekty Med, 32: 267-278. [JCR: 10.302]
[36] Nagai K, Suda T, Kawasaki K, Yamaguchi Y (1990). Zrýchlenie metabolizmu látok súvisiacich so stresom l-karnozínom. Nihon Seirigaku Zasshi, 52: 221-8.
[37] Tsoi B, He RR, Yang DH, Li YF, Li XD, Li WX, Abe K, Kurihara H (2011). Karnozín ameliorates stres-indukovanej glukózy poruchy metabolizmu u umiernených myší. J Pharmacol Sci, 117: 223-9. [JCR: 2.114]
[38] Segawa Y, Tsuzuike N, Tagashira E, Yamaguchi M. (1992). Beta-alanyl-L-histidino zinok zabraňuje hydrokortizón-indukovanej poruchy metabolizmu kostí u potkanov. Res Exp Med (Berl), 192: 317-22.
[39] Popp J, Wolfsgruber S, Heuser I, Peters O, Hull M, et al. (2014). Cerebrospinálnej tekutiny kortizolu a klinickej progresie ochorenia v MCI a demencie typu Alzheimerovej choroby. Neurobiol Starnutie, v tlači [JCR: 4.853]
[40] Tomonaga S, Tachibana T, Takagi T, Saito ES, Zhang R, Denbow DM, Furuse M (2004). Účinok centrálneho podávania karnozínu a jeho zložiek na správanie kurčiat. Brain Res Bull, 63: 75-82. [JCR: 2.974]
[41] Li YF, He RR, Tsoi B, Li XD, Li WX, Abe K, Kurihara H (2012). Anti-stresové účinky karnozínu na obmedzenie-evokoval imunokompromitovať u myší prostredníctvom sleziny lymfocytov číslo údržby. PLoS Jeden, 7(4): e33190. [JCR: 3.534]
[42] Tomonaga S, Yamane H, Onitsuka E, Yamada S, Sato M, Takahata Y, Morimatsu F, Furuse M (2008). Aktivita u potkanov vyvolaná karnozínom vyvolaná antidepresívami. Pharmacol Biochem Behav, 89: 627-32.
[43] Tsuneyoshi Y, Yamane H, Tomonaga S, Morishita K, Denbow DM, Furuse M (2008). Reverzná štruktúra karnozínu-indukovanej sedatívne a hypnotické účinky u mláďaťa pri akútnom strese. Život Sci, 82 ; 1065-1069 [JCR: 2.296]
[44] Chez MG, Buchanan CP, Aimonovitch MC, Becker M, Schaefer K, Black C, Komen J (2002). Dvojito zaslepená, placebom kontrolovaná štúdia suplementácie L-karnozínu u detí s poruchami autistického spektra. J Detský neurón, 17: 833-7 [JCR: 1.666]
[45] Baraniuk JN, El-Amin S, Corey R, Rayhan R, Timbol C (2013). Karnozín liečba choroby vojny v Perzskom zálive: randomizovanej kontrolovanej štúdii. Glob J Zdravie Sci, 5: 69-81.
[46] Chengappa KN, Turkin SR, DeSanti S, Bowie CR, Brar JS, Schlicht PJ, Murphy SL, Hetrick ML, Bilder R, Flotila D (2012). Predbežná, randomizovaná, dvojito zaslepená, placebom kontrolovaná štúdia L-karnozínu na zlepšenie poznania schizofrénie. Schizophr Res, 142: 145-52. [JCR: 4.426]
[47] Szczesniak D, Budzen S, Kopec W, Rymaszewska J (2014). Suplementácia anserínu a karnozínu u starších ľudí: účinky na kognitívne funkcie a fyzickú kapacitu. Asch Gereontol Geriatr, 59: 485-90.
Zdroj informací: http://www.aginganddisease.org/article/2015/2152-5250/ad-6-5-300.html
