Tauryna | Taurine

1.1. Historia i pochodzenie

Tauryna, inaczej kwas 2-aminoetanosulfonowy, to związek organiczny zaliczany do aminokwasów biogennych. W odróżnieniu od aminokwasów białkowych, tauryna nie buduje białek, a występuje jedynie w stanie wolnym w tkankach oraz w krwioobiegu. Związek ten został wyizolowany po raz pierwszy z żółci bydlęcej w 1827 roku przez dwóch niemieckich naukowców: Friedricha Tiedemanna i Leopolda Gmelina. Nazwa tauryna pochodzi od łacińskiego słowa taurus, oznaczającego byka lub woła i związana jest z jej odkryciem.

Tauryna w przeciwieństwie do większości aminokwasów nie posiada rodnika kwasowego pochodzącego od karboksylowego kwasu organicznego, ale od siarkowego, dokładnie sulfonowego – nieorganicznego. Ze względu na to, że tauryna nie wchodzi w skład białek zaliczana jest do aminokwasów nieproteogennych. Ich rola w organizmie jest jednak nie mniej ważna niż składników białkotwórczych.

Do połowy lat 70. ubiegłego wieku aminokwas ten nie budził zainteresowania wśród lekarzy. Uważano, że uczestniczy on jedynie w produkcji taurocholowych kwasów żółciowych. Popularność zyskał dopiero wtedy, kiedy dowiedziono, że jego zawartość w organizmie to aż 1/1000 masy ciała, z czego tylko kilka procent pojawia się w żółci. Przykładowo u osoby ważącej 100 kg ilość tauryny to aż 100 g – żaden inny aminokwas niebiałkowy nie osiąga aż tak wysokiego stężenia w organizmie, dlatego uważa się, że aminokwas ten ma dla niego ogromne znaczenie. Substancja ta m.in. poprawia metabolizm tłuszczów, chroni przed rozwojem cukrzycy, obniża ciśnienie, usprawnia pracę serca, chroni wątrobę oraz zapewnia dobry wzrok. Dodatkowo poprzez nasilenie przemian anabolicznych, podnosi wydolność organizmu.

Tauryna to niebiałkowy aminokwas endogenny, który powstaje w pośrednich przemianach metabolicznych cysteiny i metioniny. Przykładowo, gdy produktem wyjściowym jest cysteina, tauryna powstaje na drodze dioksygenazy cysteinowej, a enzym katalizujący reakcję to CSD (dekarboksylaza kwasu cysteinowo-sulfonowego). Endogenna synteza tauryny jest jednak ograniczona i zachodzi przede wszystkim w wątrobie, mózgu (zwłaszcza w przysadce mózgowej i szyszynce), jelitach i mięśniach szkieletowych. Na niedobór tauryny narażone są głównie osoby pozostające na diecie wegetariańskiej bądź wegańskiej, osoby starsze, żyjące aktywnie oraz cierpiące z powodu niewydolności nerek i wątroby. W przypadkach tych, suplementacja tauryny, często staje się niezbędna.

Istotny problem z zawartością tauryny może pojawić także u wcześniaków bądź dzieci z niska masą urodzeniową, ponieważ aminokwas ten w największych ilościach przechodzi przez łożysko do dziecka w ostatnich czterech tygodniach ciąży. Niektóre badania dowodzą, że niedobór tauryny u noworodków prowadzi do zaburzeń w procesie wchłaniania witamin rozpuszczalnych w tłuszczach. W efekcie tauryna jest coraz bardziej popularnym składnikiem odżywek dla niemowląt.

Największy udział tauryny w spożywanym pokarmie obserwuje się wśród ludności zamieszkującej słynną japońską wyspę Okinawa. Na wyspie tej odnotowano także najwyższy odsetek ludności, której wiek przekracza sto lat. Ponadto Japończycy słyną z długowieczności, a ich średnia długość ich życia jest jedną z najwyższych na świecie. Na podstawie korelacji pomiędzy spożywanym aminokwasem a wiekiem populacji japońskiej, taurynę nazwano “żywieniowym czynnikiem długowieczności Japończyków” .

1.2. Klasyfikacja

Tauryna to syntetyczny związek zaliczany do grupy aminokwasów niebiałkowych, który działa stymulująco na ośrodkowy układ nerwowy. Chroni także komórki nerwowe (właściwości neuroprotekcyjne) oraz usprawnia proces neurogenezy. Dodatkowo działa ochronnie na komórki wątroby (działanie hepatoprotekcyjne) przeciwdziałając rozwojowi chorób tego narządu. Tauryna w organizmie nasila także przemiany anaboliczne oraz działa antykatabolicznie, dlatego jest popularnym składnikiem pojawiającym się w odżywkach dla sportowców. Poprzez kontrolę metabolizmu glukozy, tauryna ogranicza ryzyko wystąpienia otyłości oraz cukrzycy.

1.3. Występowanie

Tauryna jest związkiem. który w ograniczonych ilościach jest syntetyzowany w ludzkim organizmie. Występuje również powszechnie w produktach pochodzenia zwierzęcego – największe jej stężenie stwierdzono w niektórych skorupiakach i rybach. Bogatym źródłem aminokwasu jest także mięso indycze, wątroba bydlęca, wieprzowa i drobiowa. Procesy związane z przetwórstwem technologicznym jednakże prowadzą do znacznego obniżenia zawartości tauryny w produktach spożywczych – przykładowo, podczas obróbki termicznej mięsa stężenie aminokwasu spada nawet o 75%.

Ponadto taurynę znaleźć można w mleku większości ssaków – ubogie w ten składnik jest mleko krów, a największe stężenie pojawia się w mleku kozim.

Do źródeł tauryny pochodzenia roślinnego należą wodorosty morskie (listownica japońska czy krasnorost), nasiona roślin uprawnych oraz owoce opuncji. W małej ilości aminokwas ten występuje również w soczewicy, grochu, gryce i ciecierzycy. W przypadku tej ostatniej rośliny większe stężenie tauryny obserwuje się w 4-5 dniowych kiełkach, niż w przypadku suchych nasion.

Wchłanianie tauryny w przewodzie pokarmowym ma miejsce głównie w jelicie cienkim i grubym. Proces ten jest jednak bardzo powolny i aby wyeliminować straty związane z usuwaniem tauryny wraz z kałem, należy odpowiednio zbilansować dietę, unikając produktów wysokobiałkowych.

2.1. Działanie anaboliczne i antykataboliczne

Tauryna to siarkowy aminokwas niebiałkowy. Wydawać by się mogło, że nie ma ona więc większego znaczenia dla sportowców, poniewaz jej suplementacja nie prowdzi do wzrostu mięśni. Pomimo tego, że nie wpływa bezpośrednio na budowę masy mięśniowej, to przyspiesza osiągniecie ząłożonego celu treningowego.

Mechanizmów antykatabolicznego tauryny jest kilka i jak dotad nie udało się ustalić, który z nich jest najważniejszy. Działanie to opiera się na zahamowaniu katabolizmu. Tym ostatnim terminem określa się proces degradacji białek. Wyróżnia się dwa rodzaje przemian katabolicznych: wysiłkowe, do których dochodzi podczas wysiłku fizycznego oraz poabsorbcyjne pojawiające się podczas snu. Po każdym posiłku w organizmie wzrasta ilość wolnych aminokwasów. Przenikają one następnie do mięśni, gdzie budują białka (magazyny aminokwasów). W obu sytuacjach, czyli zarówno podczas wysiłku, jak i podczas snu dochodzi do aktywacji enzymów katabolicznych, które to z kolei rozbijają białka i uwalniają aminokwasy. Wynika to z faktu wysokiego zapotrzebowania pozostałych komórek organizmu na aminokwasy. Ze względu na odległość na jakie muszą być transportowane te molekuły w organizmie wytworzony został specjalny mechanizm. Polega on na tym, że do potrzebujących tkanek transportowany jest sam azot, a tam dochodzi do odtworzenia aminokwasu (transaminacja). W skrócie: azot jest odrywany od aminokwasów, transportowany do tkanek, przyłączany do kwasu glutaminowego, który dalej ulega przemianie do glutaminianu – magazyniera i transportera azotu. Organizm niszczy białka do czasu aż osiągnięte zostanie odpowiednie stężenie glutaminianu. Przy wysokim poziomie katabolizm ustaje.

Wiele badań wskazuje, że rolę podobną do glutaminianu (magazynier i transporter aminokwasów) wypełnia także tauryna. Potwierdzeniem tego jest fakt, że 50% niebiałkowego azotu (obecnego w organizmie poza białkiem) zmagazynowane jest właśnie w taurynie. Dodatkowo, przy wzroście poziomu tauryny w organizmie wytwarzane jest mniej glutaminy, co sugeruje, że ten aminokwas niebiałkowy może zastąpić glutaminę w transporcie azotu.

Poza tym mechanizmem działania, opisany oraz udokumentowany został jeszcze jeden. Dotyczy on stabilizacji lizosomów. Za katabolizm odpowiadają enzymy proteolityczne, nazywane w pewnych przypadkach lizosomalnymi. Nazwa ta związana jest z miejscem ich występowania, gdyż magazynowane są głównie w lizosomach. Wysiłek fizyczny bądź długa przerwa między posiłkami (sen) prowadzą do zmiany fizykochemicznego stanu środowiska komórkowego. W efekcie dochodzi do destabilizacji błon lizosomów i w konsekwencji do ich uwolnienia. Stabilizacja błon polega w tym przypadku na tym, że białka nieproteogenne, pomimo tego że nie budują białek, to poprzez słabe oddziaływania mogą wiązać i wzmacniać molekuły białkowe. W efekcie błony lizosomów są mocniejsze, a wypływ enzymów katabolicznych ograniczony. Uważa się, że za 80% stabilizacji błon aminokwasami niebiałkowymi odpowiada właśnie tauryna.

Ponadto udowodniono, że tauryna hamuje aktywność hormonów katabolicznych, do których należy kortyzol i hydroksykortyzon wytwarzane w nadnerczach. Ich działanie jest dwutorowe: po pierwsze ograniczają aktywność hormonów anabolicznych, po drugie stymulują geny do produkcji enzymów katabolicznych. Tauryna oddziałuje na mózgowe ośrodki, hamując syntezę przysadkowego hormonu ACTH, a tym samym ogranicza obwodową syntezę kortyzolu i hydroksykortyzonu. W tej sytuacji poziom hormonów katabolicznych spada.

Działanie anaboliczne związane jest głównie z wpływem na aktywność hormonów anabolicznych, wśród których najważniejsza jest insulina produkowana w trzustce. Tauryna nasila syntezę insuliny. Działa jednak według mechanizmu odmiennego do glukozy. O ile glukoza stymuluję komórki trzustkowe do produkcji insuliny poprzez produkty swojego rozpadu (glikolizy), to tauryna wpływa prawdopodobnie na receptory związane z tą produkcją. Ponadto tauryna wpływa na tkanki docelowe insuliny, w których to regeneruje receptory insulinowe i znosi insulinoodporność: zwiększa wrażliwość tkanki mieśniowej oraz optymalizuje wrażliwość tkanki tłuszczowej na anaboliczną aktywność insuliny.

2.2. Przeciwdziałanie otyłości

W ostatnich latach coraz bardziej popularne jest przekonanie, że tauryna poprawia ogólny stan zdrowia organizmu, a także pomaga walczyć z otyłością. Otyłość jest chorobą cywilizacyjną, której skutki odbijają się na każdej części ciała. Wynika to głównie z powstającego w części brzusznej (trzewnej) stanu zapalnego. Na podstawie badań udowodniono, że przyjmowanie tauryny w dawce 3 gramy dziennie przez okres siedmiu tygodni skutkuje znaczącym obniżeniem masy ciała w grupie osób dorosłych z nadwagą lub otyłością, u których nie stwierdzono jednak jeszcze cukrzycy. U badanych odnotowano także redukcję poziomu triglicerydów w surowicy krwi oraz obniżenie poziomu tzw. “indeksu aterogenności” odzwierciedlającego wzajemną proporcję pomiędzy różnymi frakcjami cholesterolu, pozwalając tym samym na oszacowanie ryzyka miażdżycy.

Przeprowadzono wiele badań na zwierzętach, które dodatkowo potwierdzają właściwości tauryny pozwalające na przeciwdziałanie otyłości oraz na redukcję poziomu lipidów. Badania te podkreślają również, że przyjmowanie tauryny prowadzi do wzmożonej tolerancji glukozy u zwierząt z otyłością. Działanie to jest bardzo korzystne, ponieważ u większości osób z nadwagą dochodzi do rozwoju cukrzycy.

2.3. Przeciwdziałanie cukrzycy

Prawidłowe stężenie tauryny w organizmie jest niezbędne do przeciwdziałania cukrzycy, a także do niwelowania jej skutków. Na podstawie badań na zwierzętach udowodniono, że przy odpowiednim stężeniu tauryny, organizm jest w stanie kontrolować poziom glukozy, a tym samym zapobiegać rozwojowi cukrzycy. Ponadto tauryna niweluje wiele oznak związanych z tą chorobą.

W jednym z badań udział wzięło 20 osób chorych na cukrzycę. Suplementowali oni taurynę w dawce 1,5 g dziennie przez 2 tygodnie. Po tym czasie u pacjentów zaobserwowano znaczne osłabienie nieprawidłowości wynikających z choroby, takich jak sztywność tętnic czy inne zaburzenia układu krążenia. Wszystkie te nieprawidłowości obciążają diabetyków i zwiększają u nich ryzyko wystąpienia zgonu na skutek niewydolności sercowo-naczyniowych. Ponadto badania z udziałem szczurów chorych na cukrzycę wykazały, że tauryna chroni serce i zapobiega uszkodzeniom mięśnia sercowego. Dzieje się tak głównie za sprawą wzmożonego transportu glukozy z krwi do komórek tego narządu.

Osoby ze zdiagnozowaną cukrzycą często cierpią także z powodu bolesnej neuropatii cukrzycowej. Stosowanie tauryny w tym przypadku skutkuje spowolnieniem bądź odwróceniem zmian wynikających z neuropatii, takich jak mrowienie dłoni i stóp oraz drętwienie czy swędzenie.

2.4. Profilaktyka chorób wątroby

Istnieje coraz więcej dowodów na to, że tauryna może być skutecznym środkiem stosowanym do leczenia najczęstszej przyczyny chorób wątroby – niealkoholowej choroby stłuszczeniowej wątroby (NAFLD, ang. nonalcoholic fatty liver disease). Do rozwoju tej choroby dochodzi, gdy w wątrobie odkłada się zbyt duża ilość tłuszczu (rezultat insulinoodpornosci i zespołu metabolicznego). Z biegiem czasu efektem choroby może być zanik czynności wątroby, a także marskość narządu.

Badania pokazują, że tauryna chroni hepatocyty przed szkodliwym działaniem wolnych rodników oraz toksyn. Tym samym przyczynia się do redukcji stopnia uszkodzenia wątroby wywołanej stresem oksydacyjnym.

W jednym z badań uczestniczyło 24 chętnych pacjentów ze zdiagnozowanym przewlekłym zapaleniem wątroby. Podawano im taurynę przez 3 miesiące w dawce 2 gramy dziennie. Po tym okresie zauważono znaczną redukcję poziomu markerów uszkodzenia wątroby w surowicy krwi oraz markerów stresu oksydacyjnego. Zaobserwowano także spadek stężenie poziomu cholesterolu i triglicerydów.

2.5. Układ nerwowy

2.5.1. Neurogeneza

Przez wiele lat naukowcy twierdzili, że mózg człowieka z biegiem lat zmniejsza się wskutek niepohamowanego procesu degradacji neuronów. Ostatnie badania pokazują jednak, że zachodzące w mózgu zmiany można ukierunkować na odtworzenie utraconej materii.

Jednym z czynników koniecznych, aby w mózgu realizowane były procesy odnowy komórek nerwowych jest tauryna. Coraz częściej pojawiają się wyniki badań potwierdzających to, że tauryna przyczynia się do wzrostu komórek mózgu. Odkrywane są także nowe właściwości biochemiczne tego związku, które niejako umożliwiają ten proces. Mechanizm jej działania polega na wzmożonym różnicowaniu się komórek macierzystych w kierunku neuronów.

Badania na zwierzętach wskazują, że obszarem działania tauryny w mózgu jest głównie hipokamp. Struktura ta bierze udział w tworzeniu pamięci. Jest więc zrozumiałe, że tworzenie się nowych komórek nerwowych w hipokampie zachodzi najintensywniej.

Poziom tauryny wraz z wiekiem spada, osoby starsze nie są w stanie syntetyzować tego aminokwasu w ilości jaką potrzebują. W efekcie wraz z wiekiem spada zdolność do utrzymania procesu tworzenia nowych komórek nerwowych na takim poziomie, jaki pojawia się u ludzi młodych. Okazało się, że tauryna, aminokwas siarkowy, jest jedynym związkiem zdolnym do ratowania umierających komórek i przywrócenia prawidłowej komunikacji międzyneuronalnej.

Dzięki odkryciu tauryny i wskazaniu na jej udział w neurogenezie upadł pogląd, że kurczenie się mózgu (atrofia) jest procesem nieodwracalnym. Ta wiedza otwiera drzwi do nowego paradygmatu, który zakłada możliwość przywrócenia prawidłowej struktury oraz poprawę funkcjonowania mózgu.

Na podstawie osiąganych wyników uważa się, że suplementacja tauryny oraz wzrost jej poziomu w organizmie mogą mieć zbawienny wpływ na odwrócenie tendencji zwyrodnieniowych pojawiających się w ośrodkowym układzie nerwowym. Badania nad komórkami macierzystymi (opublikowane w Stem Cell Research) potwierdziły, że suplementacja tauryną myszy w średnim wieku przyczyniła się do wzrostu nowych komórek w obszarach mózgu związanych z pamięcią oraz uczeniem się. Do powstawania nowych neuronów dochodzi za sprawą aktywacji tzw. “uśpionych” komórek macierzystych.

2.5.2. Zmysł wzroku

Tauryna jest związkiem szczególnie istotnym, jeżeli chodzi o zdrowie oczu. Utrzymanie stężenia tauryny na odpowiednim poziomie może mieć kluczowe znaczenie w zapobieganiu związanej z wiekiem utracie wzroku. Utrata wzroku pojawiająca się wraz z upływem lat wynika głównie ze szkodliwego wpływu stresu oksydacyjnego na wrażliwe na światło komórki siatkówki.

Pomimo tego, że tauryna jest obecna w siatkówce oka w bardzo dużych ilościach, to wraz z wiekiem stężenie tego aminokwasu znacznie spada. Jest to zjawisko niekorzystne, gdyż obecna w siatkówce tauryna pomaga w zwalczaniu stresu oksydacyjnego oraz uczestniczy w zwiększeniu stężenia czynnika wzrostu nerwów (NGF), który to jest elementem niezbędnym do utrzymania zdrowia siatkówki. Spadek poziomu tauryny powoduje więc pogorszenie wzroku. Udowodniono, że suplementacja tauryny prowadzi do zahamowania tych nieprawidłowości.

2.5.3. Leczenie padaczki

Badania na zwierzętach ujawniły, że niedobór tauryny przyczynia się do wzrostu prawdopodobieństwa wystąpienia drgawek padaczkowych. W tym przypadku odnotowano, że tauryna wpływa na zwiększenie poziomu dekarboksylazy kwasu glutaminowego (GAD), czyli gammaenzymu katalizującego reakcję powstawania neuroprzekaźnika GABA. Prowadzi tym samym do wzmożonego wyciszenia komórek mózgu i redukcji prawdopodobieństwa nieskoordynowanego “wybuchu” elektrycznego, skutkującego atakiem padaczki.

2.5.4 Stymulacja ośrodkowego układu nerwowego

Wpływ tauryny na funkcjonowanie mózgu znany jest od dawna. Na przestrzeni ostatnich lat, udowodniono jednakże mechanizm działania tego związku. Liczne badania wskazują, że tauryna działa w mózgu na dwa ośrodki: na serotoninergiczny oraz na GABA-ergiczny. Impulsy nerwowe w pierwszym z nich przekazywane są za pomocą serotoniny, w drugim natomiast za pomocą kwasu ɣ-aminomasłowego.

Początkowo twierdzono, że tauryna wpływa wyłącznie na serotoninę, neuroprzekaźnik odpowiedzialny za relaksację. Aminokwas w tym przypadku hamował działanie neurotransmitera, przedłużając tym samym aktywność psychoruchową. Ostatnie badania wskazują jednak, że tauryna jeszcze bardziej niż w przypadku serotoniny, wpływa na neuroprzekaźnik GABA.

Stymulacja układu GABA-ergicznego tauryną przypomina działanie małych dawek leków anksjolitycznych lub niewielkiej ilości alkoholu etylowego. W efekcie dochodzi do wydłużenia czasu czuwania z jednoczesna redukcją poziomu lęku. Różnica pomiędzy lekami czy alkoholem a tauryną jest taka, że związek ten nie powoduje niepożądanych efektów. Z tauryny korzystają więc coraz chętniej kierowcy, a także osoby pracujące na nocna zmianę. Częściej sięgają po nią także sportowcy z dyscyplin ekstremalnych.