GABA | Kwas γ-aminomasłowy

1.1. Historia i pochodzenie

GABA to związek organiczny, należący do grupy aminokwasów niebiałkowych, który występuje powszechnie w organizmie człowieka i pełni rolę głównego neuroprzekaźnika hamującego. Syntetyczny kwas γ-aminomasłowy otrzymano po raz pierwszy dopiero w roku 1883. Wyjątkową rolę jaką pełni on w układzie nerwowym odkryto wiele lat później i opisano ją w roku 1950. W organizmie powstaje on w procesie dekarboksylacji aminokwasu białkowego, jakim jest kwas glutaminowy. Tę reakcję przemiany katalizuje enzym dekarboksylaza kwasu glutaminowego. Rola GABA polega na zwiększeniu progu pobudliwości komórek pozazwojowych, w następstwie czego słabsze bodźce nie są przewodzone. Po uwolnieniu w przestrzeniach międzysynaptycznych neuroprzekaźnik ten jest rozkładany w procesie katalizowanym przez gammaaminotransferazę GABA. Produktami rozkładu są cząsteczki aldehydu bursztynowego, które mogą być dalej przekształcane w kwas bursztynowy bądź kwas gamma-hydroksymasłowy.

Największe stężenie neuroprzekaźnika GABA występuje w móżdżku, prążkowiu, a także w istocie czarnej i szarej przy wodociągu mózgu. Neurony układu GABA-ergicznego nie tworzą zazwyczaj jednolitych szlaków, a raczej pojawiają się w postaci wycinków międzyneuronowych – interneuronów. Efektem działania GABA w układzie nerwowym jest rozluźnienie, uspokojenie i uczucie senności. W momencie umiarkowanego zahamowania aktywności tego neuroprzekaźnika dochodzi do pobudzenia ruchowego, nadmierne przyhamowanie natomiast może wywołać drgawki. Konieczne jest więc utrzymywanie potencjału GABA na odpowiednio zrównoważonym poziomie.

Jak dotąd udało się określić dwa rodzaje receptorów GABA. Pierwszy z nich to receptor jonotropowy, oznaczany skrótem GABA-A. Jest to kanał chlorkowy, zbudowany z pięciu podjednostek białkowych. Aktywność receptora jonotropowego regulowana jest wiązaniem swoistego liganda, czyli kwasu gamma-aminomasłowego. W momencie związania neuroprzekaźnika z receptorem następuje otwarcie kanału i przepływ jonów chlorkowych do wnętrza komórki nerwowej. Ze względu na fakt, iż receptory GABA-A zlokalizowane są w błonie neuronów, jony chlorkowe płyną do wnętrza komórek, co powoduje wzrost różnicy potencjałów po obu stronach błony, czyli jej hiperpolaryzację. Zablokowana zostaje w ten sposób możliwość powstawania potencjału czynnościowego, w efekcie czego impulsy nerwowe nie są przewodzone. GABA-A jest więc receptorem hamującym, a jego ligand neuroprzekaźnikiem hamującym. Oprócz miejsca wiązania kwasu gamma-aminomasłowego, na podjednostkach białkowych tego receptora znajdują się także domeny, do których przyłączane są barbiturany, benzodiazepiny, kwas walerenowy, alkohol czy leki z grupy anestetyków. Substancje te oddziałują z receptorami jonotropowymi na zasadzie agonizmu bądź antagonizmu.

Kolejna grupa receptorów oznaczona została skrótem GABA-B. Receptory te określa się mianem metabotropowych. Zlokalizowane są one głównie na presynaptycznych zakończeniach komórek nerwowych, gdzie pełnią rolę zarówno auto- jak i heteroreceptorów, czyli regulują ilość uwalnianego neuroprzekaźnika. W następstwie przyłączenia cząsteczki GABA do receptora aktywowane zostaje swoiste dla niego białko G i otwarcie kanałów potasowych i wapniowych.

1.2. Klasyfikacja

Kwas γ-aminomasłowy jest głównym neuroprzekaźnikiem hamującym w ośrodkowym układzie nerwowym. Jego zrównoważona aktywność jest niezbędna do utrzymania prawidłowej harmonii pomiędzy sferą hamującą i pobudzającą. Dzięki eliminacji zbędnych impulsów nerwowych, ogranicza on nadmierne pobudzenie organizmu. Wykazuje ponadto działanie nootropowe, gdyż jego suplementacja zwiększa poziom koncentracji, poprawia pamięć i ułatwia przyswajanie nowych informacji. GABA jest także popularny w świecie sportowców, ponieważ przyspiesza regenerację oraz przyrost masy mięśniowej.

1.3. Występowanie

Produkcja kwasu γ-aminomasłowego w organizmie jest ograniczona, dlatego warto uzupełniać jego zapasy, spożywając pokarmy bogate w ten neuroprzekaźnik, bądź jego prekursor – kwas glutaminowy. GABA wytwarzany jest głównie przez bakterie fermentacji mlekowej, które wykorzystywane są do produkcji przetworów mleczarskich oraz kiszonek. Neuroprzekaźnik ten znaleźć można więc w jogurcie, kefirze, kiszonych ogórkach i kapuście. Ponadto występuje w herbacie Pu-Erh oraz w pomidorach.

Kwas glutaminowy w dużych ilościach obecny jest natomiast w mięsie ryb (głównie makreli), wołowinie, drobiu, nasionach słonecznika, orzechach arachidowych i pistacjowych, a także w brukselce, pestkach dyni i suszonych morelach.

2.1. Układ nerwowy

GABA jest neurotransmiterem hamującym występującym naturalnie w ośrodkowym układzie nerwowym. Gdy mózg jest nadmiernie pobudzony, mogą pojawiać się uczucie drażliwości, niepokój, bezsenność, a nawet drgawki. Konieczne więc jest równoważenie impulsów pobudzających hamującymi. Rolę tego bufora pełni właśnie GABA. Dzięki niemu możliwe jest zachowanie wewnętrznego spokoju pomimo otaczającego chaosu. Pomaga on ponadto radzić sobie w sytuacjach stresowych, czy w pracy pod presją. Mechanizm działania GABA polega na tym, że po przyłączeniu się do specyficznych dla siebie receptorów otwarte zostają kanały jonowe. W zależności od rodzaju receptora, otwarty zostaje kanał chlorkowy, którym jony Cl- płyną do wnętrza neuronu, bądź kanały potasowe i wapniowe, którymi odpowiednie jony wypływają na zewnątrz błony, w kierunku od neuronu. W następstwie migracji jonów dochodzi do hiperpolaryzacji błony, a powstanie potencjału czynnościowego jest utrudnione. GABA zwiększa więc próg pobudliwości komórek nerwowych, w efekcie czego słabsze impulsy nie są przewodzone. Ogranicza tym samym ilość przewodzonych impulsów i zapobiega nadmiernemu pobudzeniu organizmu.

2.1.1. Działanie antystresowe i przeciwlękowe

W jednym z badań, przeprowadzonym przez grupę naukowców z Uniwersytetu Shizuoka w Japonii, uczestniczyło 13 zdrowych ochotników w wieku 25-35 lat (7 mężczyzn i 6 kobiet). Na dwie godziny przed rozpoczęciem próby osoby te nie mogły jeść, pić, ani używać jakiejkolwiek formy tytoniu, po czym poddano ich badaniu EEG. Elektroencefalogram to urządzenie mierzące aktywność fal mózgowych. W tym konkretnym przypadku skupiono się jednak tylko na falach alfa i beta. Pierwsze z nich odpowiadają za stan relaksacji, podczas gdy drugie pojawiają się w sytuacjach stresowych. Zależność pomiędzy falami alfa i beta jest wyznacznikiem poziomu koncentracji i zdolności do zachowania spokoju danej osoby. Generalnie im stosunek ten ma wyższą wartość, osoba jest bardziej zrelaksowana i bardziej czujna. Ochotnikom podawano w odstępach tygodnia 3 roztwory do wypicia, każdy po 200 ml. Pierwszym była sama woda destylowana, następnym woda destylowana, w której rozpuszczono 100 mg GABA, a ostatnim woda destylowana z 200 mg L-teaniny (aminokwas pochodzący z zielonej herbaty, który zwiększa aktywność fal alfa). Podczas badania EEG osoba leżała z zamkniętymi oczami, a pomiaru dokonywano przed podaniem roztworu, a następnie po upływie 30 i 60 minut od wypicia. Po zakończeniu eksperymentu i przebadaniu wszystkich osób obliczona została średnia wartość procentowa fal alfa i beta. Uzyskane wyniki wykazały, że GABA zwiększa aktywność fal alfa i jednocześnie zmniejsza aktywność fal beta, podczas gdy L-teanina zwiększa tylko aktywność tych pierwszych. Wyniki te sugerują więc, że GABA jest doskonałym środkiem regulującą poziom odczuwanego lęku i działającym antystresowo. Ponadto jego suplementacja nie skutkuje otumanieniem, a wręcz przeciwnie podnosi dodatkowo czujność i bystrość umysłu.

2.1.2. Sen

Ze względu na fakt, iż GABA pełni rolę neuroprzekaźnika hamującego w mózgu, suplementacja tej substancji jest z powodzeniem wykorzystywana w terapiach bezsenności. Szczególną rolę w tym przypadku odgrywają receptory GABA-A, występujące głównie we wzgórzu, czyli strukturze mózgu odpowiadającej za sen. W wielu niezależnych próbach naukowych udowodniono, że zwiększenie aktywności kwasu gamma-aminomasłowego w OUN znacząco poprawia jakość snu, ogranicza ilość wybudzeń w nocy, a także przyspiesza i ułatwia zasypianie. Dodatkowo wykazano, że podawanie 100 mg GABA wydłuża o 20% czas trwania snu głębokiego.

2.1.3. Padaczka

Większość leków o profilu przeciwpadaczkowym oddziałuje w sposób pośredni bądź bezpośredni na gospodarkę układu GABA-ergicznego. Naukowcy potwierdzili, że suplementacja GABA jest bardzo skuteczną terapią wykorzystywaną w leczeniu tej choroby. W badaniach wykazano, że podawanie kwasu gamma-aminomasłowego w sposób znaczący ogranicza częstość wystąpienia napadów padaczkowych, spowalnia rozwój choroby, a nawet powstrzymuje jej objawy.

2.1.4. Właściwości nootropowe

Poprzez zwiększenie progu pobudliwości komórek, GABA zapewnia większy poziom koncentracji i pozwala na lepsze skupienie uwagi. Ten efekt działania jest szczególnie korzystny w okresach wzmożonej pracy umysłowej, kiedy to mózg stymulowany jest wieloma bodźcami. Udowodniono, że suplementacja GABA pozwala na szybsze przyswajanie nowego materiału oraz zapamiętywanie, a tym samym na bardziej efektywną naukę. Związek ten jest więc popularnie wykorzystywany przez studentów w trakcie sesji egzaminacyjnej oraz osoby pracujące umysłowo.

2.2. Kondycja fizyczna

Osoby aktywnie uprawiające sport suplementują GABA w porach wieczornych, gdyż jako neuroprzekaźnik wyciszający pozwala on na lepszą regenerację organizmu podczas odpoczynku nocnego. Po każdym treningu organizm wymaga odpowiedniej ilości snu, w trakcie którego następuje relaksacja tkanki mięśniowej oraz do sekrecja hormonu wzrostu przez przysadkę mózgową. Ze względu na to, że stosowanie GABA zwiększa ilość wydzielanego hormonu wzrostu, działa on anabolicznie, a tym samym przyspiesza przyrost tkanki mięśniowej. W jednym z badań z 1980 roku wykazano, że po podaniu 5g GABA, stężenie hormonu wzrostu we krwi wzrosło pięciokrotnie.