Podstawowe informacje

Nazwa polska:
Lizyna

Nazwa angielska:
Lysine

Inne nazwy:
Lys, K, kwas 2,6-diaminoheksanowy

Podstawowe korzyści

→ poprawa odporności na stres

→ leczenie i profilaktyka opryszczki

→ zwiększenie wytrzymałości kości

→ wsparcie wydolności fizycznej

→ regulacja poziomu glukozy we krwi

 

Spis treści:

1. Co to jest?
   1.1. Historia i pochodzenie
   1.2. Klasyfikacja
   2.3. Występowanie
2. Jak działa?
   2.1. Wpływ na układ nerwowy
        2.1.1. Odporność na stres
        2.1.2. Neuroprzekaźnictwo
               2.1.2.1. GABA
               2.1.2.2. Serotonina
               2.1.2.3. Glutaminian
   2.2. Wpływ na układ odpornościowy
   2.3. Wpływ na układ kostno-stawowy
   2.4. Wpływ na układ sercowo-naczyniowy
        2.4.1. Serce
        2.4.2. Poziom glukozy we krwi
   2.5. Wpływ na mięśnie i wydzielanie hormonu wzrostu
3. Jak stosować?
   3.1. Dawkowanie
   3.2. Łączenie
   3.3. Niepożądane interakcje i skutki uboczne

 

1. Co to jest Lizyna?

1.1. Historia i pochodzenie

Lizyna została po raz pierwszy wyizolowana w 1889 roku z białka mleka, kazeiny, przez niemieckiego chemika Ferdinanda Heinricha Edmunda Drechsela. On też nadał nazwę temu aminokwasowi. Kilkanaście lat później, w 1902 roku, Emil Fischer i Fritz Weigert, również niemieccy chemicy, po raz pierwszy dokonali jej syntezy i ustalili strukturę jej cząsteczki. Lizyna występuje w postaci dwóch izomerów optycznych – L- i D-lizyny – z których tylko L-lizyna jest wykorzystywana przez organizmy żywe.

Lizyna jest wytwarzana przez organizmy prokariotyczne, protisty, rośliny, niektóre gatunki drożdży i grzyby wyższe. Dla organizmów zwierzęcych jest to więc aminokwas egzogenny, który musi być dostarczany wraz z pożywieniem.

L-lizyna jest wykorzystywana w różnych gałęziach przemysłu, w tym w żywieniu zwierząt, przemyśle farmaceutycznym i kosmetycznym. Zapotrzebowanie nań wciąż wzrasta – w 2001 roku wynosiło 550 000 ton, zaś w 2009 roku już ponad 1 000 000 ton. Produkcję tego aminokwasu na skalę przemysłową rozpoczęto w 1978 roku, w Japonii. Wykorzystywano wówczas hodowlę bakterii Corynebacterium glutamicum na podłożu zawierającym węglowodany z buraków i trzciny cukrowej. Sposób ten, określany mianem fermentacji, obok syntezy enzymatycznej należy do biotechnologicznych metod wytwarzania L-lizyny. Oprócz nich istnieją też inne możliwości jej wytwarzania: ekstrakcja, dziś nie stosowana, oraz synteza chemiczna, w rezultacie której otrzymuje się racemiczną mieszaninę obu enancjomerów tego aminokwasu. Obecnie najczęściej stosuje się metodę fermentacji.

 

1.2. Klasyfikacja

Pod względem chemicznym lizyna należy do aminokwasów alifatycznych, w których cząsteczkach nie występują pierścienie. Zaliczana jest również do aminokwasów wielozasadowych, wraz z argininą, cysteiną i ornityną, gdyż w jej cząsteczce występują dwie grupy zasadowe. Dla człowieka jest aminokwasem niezbędnym, którego organizm nie potrafi sam wytworzyć, ale który jest potrzebny do jego prawidłowego funkcjonowania. Jest to jeden z aminokwasów białkowych, kodowany przez kodony AAA i AAG.

W ludzkim organizmie lizyna pełni wiele istotnych funkcji. Odgrywa rolę mikroelementu, nutraceutyku, a nawet leku przeciwdrgawkowego. Jest wykorzystywana do produkcji białek, głównie w mięśniach i kościach, a także do budowy kolagenu. Bierze również udział w wytwarzaniu hormonów, przeciwciał i enzymów. Wykazano, że wspomaga działanie układu odpornościowego w walce z infekcjami. Wpływa też na pracę ośrodkowego układu nerwowego i pomaga zwiększyć odporność na stres.

 

1.3. Występowanie

Za dobre źródła pokarmowe lizyny uważane są produkty, w których aminokwas ten stanowi min. 5,1% białka. Należą do nich:

  • ryby
  • wołowina
  • kurczak
  • fasola azuki
  • mleko beztłuszczowe
  • soja
  • groch
  • soczewica
  • fasola
  • ciecierzyca

Chlorowodorek lizyny (Lysine HCl), często stosowany jako suplement diety, zawiera ok. 80% czystej lizyny.

 

2. Jak działa Lizyna?

2.1. Wpływ na układ nerwowy

2.1.1. Wpływ na odporność na stres

Wyniki licznych badań naukowych pozwoliły potwierdzić, że lizyna bierze udział w regulacji pracy ośrodkowego układu nerwowego. Wykazano, że u zwierząt doświadczalnych dieta z niedostateczną ilością tego aminokwasu powoduje nasilenie niepokoju w odpowiedzi na stres. Jego suplementacja z kolei przyczynia się do objawów stresu, takich jak poziom kortykosteronu w osoczu, mierzonych podczas testu podniesionego labiryntu krzyżowego.

Podobny efekt można zaobserwować także u ludzi, w których diecie brakuje produktów wysokobiałkowych, w tym tych, które pozwalają zaspokoić zapotrzebowanie na lizynę. W 3003 roku przeprowadzono trzymiesięczne badanie z udziałem ochotników z 48 gospodarstw domowych, żyjących w pięciu wioskach w dolinie Khanasser, na terenie północno-zachodniej Syrii. Jest to obszar półpustynny, na którym uprawiane są głównie jęczmień i pszenica. Zboża te, ubogie w lizynę, dostarczają ok. 65% białka w diecie mieszkańców. Przez okres trzech miesięcy ochotnicy spożywali mąkę pszenną wzbogaconą w lizynę. Po tym czasie zaobserwowano obniżenie poziomu kortyzolu w osoczu krwi u kobiet oraz zmniejszenia pobudzenia współczulnego u mężczyzn. Mężczyźni wykazywali również wykazywali mniejsze natężenie symptomów świadczących o odczuwaniu lęku. Analiza wyników pozwoliła stwierdzić, że zwiększenie udziału lizyny w diecie umożliwiło redukcję zarówno ostrej, jak i przewlekłej odpowiedzi na stres. Obserwowane efekty były związane m.in. z hamowaniem czynności osi podwzgórze-przysadka-nadnercza (ang. hypothalamic-pituitary-adrenal axis, HPA) i redukcją wydzielania kortyzolu.

W innym badaniu, przeprowadzonym w Japonii z udziałem 109 zdrowych osób dorosłych, wykorzystano mieszaninę L-lizyny i L-argininy. Ochotnicy przyjmowali po 2,64 g każdego z tych aminokwasów dziennie przez okres jednego tygodnia. Również i w tym przypadku wyniki świadczyły o tym, że suplementacja pozwoliła obniżyć poziom biomarkerów stresu, takich jak poziom kortyzolu i chromograniny A w ślinie. W kolejnym, mniejszym badaniu, z udziałem 29 ochotników, wykazano, że dziesięciodniowa suplementacja 3 g mieszaniny L-lizyny i L-argininy pomogła zmodyfikować odpowiedź hormonalną na psychologiczny stres i zmniejszyć poziom odczuwanego lęku, czego nie zaobserwowano w przypadku placebo.

 

2.1.2. Wpływ na neuroprzekaźnictwo
2.1.2.1. GABA

Wyniki badań naukowych wykazały, że L-lizyna działa w ośrodkowym układzie nerwowym jako modulator receptora GABA-A. Udowodniono, że podana wraz z diazepamem, zwiększa jego aktywność przeciwko napadom wywołanym pentylenetetrazolem. Odbywa się to poprzez zwiększenie powinowactwa receptora benzodiazepinowego i ułatwienie wiązania do niego jego ligandów. Sama lizyna również była w stanie opóźnić pojawienie się wywołanych farmakologicznie epizodów drgawkowych.

2.1.2.2. Serotonina

Udowodniono również, że lizyna wpływa na neuroprzekaźnictwo serotoninergiczne, zmieniając aktywność neurotransmisji za pośrednictwem receptorów 5-HT4. Występują one w obrębie układu nerwowego, a także w przewodzie pokarmowym, sercu, nadnerczach i pęcherzu moczowym. Ich pobudzenie wiąże się z reakcją na silny stres, ułatwiając reakcje behawioralne, żołądkowo-jelitowe i sercowo-naczyniowe. Wykazano, że antagoniści tych receptorów nie wpływają na funkcje fizjologiczne, ale jednocześnie osłabiają zaburzenia, np. ze strony przewodu pokarmowego, występujące w następstwie ekspozycji na stres. U szczurów, którym podawano doustnie ten aminokwas, obserwowano zmniejszenie intensywności niepokoju i biegunki w odpowiedzi na bodźce stresowe. Analiza otrzymanych wyników pozwoliła stwierdzić, że L-lizyna działa jako częściowy antagonista receptorów 5-HT4.

W badaniu z wykorzystaniem hodowli in vitro ludzkich komórek kory nadnerczy stwierdzono, że dodatek L-lizyny w pożywce hamuje produkcję aldosteronu, indukowaną przez agonistów receptorów 5-HT4. Sprawdzono również czy podobny efekt można zaobserwować in vivo. W tym celu 20 zdrowych ochotników przyjmować doustnie 4,95 g dziennie L-lizyny lub placebo. Analiza wyników wykazała, że aminokwas ten nie wpływał na podstawowy poziom aldosteronu. Jednocześnie zanotowano, iż znacząco zmniejszał on wzrost poziomu tego hormonu po podaniu metoklopramidu. Stanowi to potwierdzenie faktu, iż lizyna działa in vivo jako antagonista receptora 5-HT4 i sugeruje, że może być stosowana w terapii schorzeń, w których nadmierne wytwarzanie kortykosteroidów spowodowane jest przez nadekspresję tego receptora.

2.1.2.3. Glutaminian

Wyniki badań naukowych wskazują na to, że lizyna uczestniczy w produkcji de novo glutaminianu. Aminokwas ten pełni rolę głównego neuroprzekaźnika pobudzającego. Jest bardzo istotny dla prawidłowych zdolności poznawczych i bierze udział w procesie długotrwałego pobudzenia synaptycznego (LTP, ang. long-term potentiation), stanowiącego podstawę uczenia się. Główną ścieżką degradacji lizyny w komórkach ssaków jest szlak sacharopiny. Zachodzi on w kilku etapach, z których dwa początkowe prowadzą do powstania glutaminianu. W pierwszym etapie enzym reduktaza oksoglutaranu lizyny (LOR) łączy cząsteczkę lizyny z cząsteczką alfa-glutaranu, prowadząc do utworzenia sacharopiny. Następnie dehydrogenaza sacharopiny (SDH) rozkłada ją na cząsteczkę semialdehydu 2-aminoadipinowego, ulegającego dalszym przemianom, i cząsteczkę glutaminianu. Udowodniono, iż ten łańcuch metaboliczny zachodzi w wielu tkankach ssaków, w tym w wątrobie i nerkach, a także w ośrodkowym układzie nerwowym szczura. Ze względu na to, iż lizyna obficie występuje w ośrodkowym układzie nerwowym ssaków, naukowcy przypuszczają, iż przedstawiona ścieżka może być drogą syntezy glutaminianu w tym obszarze.

 

2.2. Wpływ na układ odpornościowy

Wyniki licznych badań naukowych wskazują na to, że lizyna jest w stanie zahamować namnażanie się wirusa opryszczki wargowej (HSV-1). Mechanizm, który prowadzi do tego efektu, opiera się na podobieństwie strukturalnym cząsteczek lizyny i argininy. Drugi z tych aminokwasów jest niezbędny do prawidłowego namnażania się HSV jako substancja odżywcza. Wysoka podaż lizyny, przy jednoczesnym zmniejszeniu stężenia argininy, jest więc w stanie znacznie spowolnić wzrost HSV-1.

Wpływ lizyny na HSV-1 zbadano w hodowli tkankowej. Otrzymane w ten sposób wyniki świadczyły o skuteczności tego aminokwasu w hamowaniu wzrostu wirusa. Efekt ten został potwierdzony podczas testów klinicznych. Wykazano w nich, że dobowa dawka 3 000 mg lizyny jest w stanie przyspieszyć gojenie się zmian skórnych wywołanych przez HSV-1. Mniejsze ilości okazały się natomiast wystarczające, aby zapobiec nawrotom opryszczki lub zmniejszyć częstotliwość jej występowania.

 

2.3. Wpływ na układ kostno-stawowy

Zmniejszenie wchłaniania wapnia i nasilenie jego wydalania wraz z moczem przyczynia się do utraty masy kostnej. Grupę szczególnie narażoną stanowią kobiety po okresie menopauzy. Wypłukiwanie wapnia z kości prowadzi do ich osłabienia i do zwiększenia podatności na złamania. Wyniki badań naukowych potwierdziły, że L-lizyna jest w stanie zwiększyć biodostępność wapnia i poprawia wchłanianie tego minerału z przewodu pokarmowego. W jednym z testów klinicznych podawano 3 000 mg wapnia i 400 mg lizyny lub placebo kobietom zdrowym i chorującym na osteoporozę. W obu grupach zaobserwowano wzrost poziomu wapnia w osoczu krwi. W grupie otrzymującej placebo zanotowano jednak zwiększone stężenie tego minerału w moczu, czego nie obserwowano u osób przyjmujących L-lizynę. Fakt ten świadczy o tym, że aminokwas ten dodatkowo pomaga zatrzymać wapń w organizmie, gdzie może zostać wykorzystany do wzmocnienia tkanki kostnej.

Lizyna jest aminokwasem niezbędnym do wydajnej produkcji kolagenu – najbardziej rozpowszechnionego białka strukturalnego u kręgowców. Nadaje on elastyczność skórze, a także wzmacnia kości i buduje chrząstki stawowe. Zbyt niska zawartość lizyny osłabia produkcję kolagenu. Suplementacja tego aminokwasu nie tylko pomaga w produkcji tego białka, ale również zapobiega jego nadmiernemu rozkładnaniu.

 

2.4. Wpływ na układ sercowo-naczyniowy

2.4.1. Serce

Wykazano, że L-lizyna, w przeciwieństwie do drugiego izomeru, D-lizyny, wykazuje pozytywny efekt inotropowy w komórkach serca ssaków. Efekt ten został potwierdzony z wykorzystaniem kardiomiocytów izolowanych z komory serca myszy oraz beleczek mięśniowych pobranych od pacjentów z chorobą wieńcową podczas zabiegu chirurgicznego. Inkubacja w pożywce zawierającej L-lizynę spowodowała zwiększenie siły skurczu tych komórek. Naukowcy przypuszczają, że aminokwas ten może być przydatny jako wsparcie leczenia podtrzymującego sprawność serca.

2.4.2. Poziom glukozy we krwi

Udowodniono, że lizyna może wpływać na poziom glukozy w osoczu krwi poprzez oddziaływanie na regulujące ten parametr hormony: insulinę i glukagon. Podczas testu klinicznego suplementacja lizyny skutkowała obniżeniem stężenia glukozy we krwi na czczo, a także zwiększyła poziom insuliny i glukagonu.

 

2.5. Wpływ na mięśnie i wydzielanie hormonu wzrostu

Lizyna jest aminokwasem egzogennym, w związku z czym stanowi czynnik limitujący dla rozwoju mięśni. Wyniki licznych badań wykazały, że jej niedobór w diecie skutkuje spadkiem lub niewłaściwym przyrostem masy mięśniowej, zarówno u zwierząt, jak i u ludzi. Udowodniono również, że aminokwas ten pełni nie tylko funkcję budulcową, lecz także regulacyjną. W testach klinicznych potwierdzono, że jego suplementacja, szczególnie w połączeniu z argininą, stymuluje uwalnianie somatotropiny (hormonu wzrostu). Hormon ten wykazuje działania anaboliczne i stymuluje budowę masy mięśniowej, a także regenerację organizmu, np. po intensywnym wysiłku.

 

3. Jak stosować Lizynę?

3.1. Dawkowanie

W testach klinicznych stosowano dobowe dawki L-lizyny w zakresie od 1 000 mg do 3 000 mg. Podczas długotrwałej suplementacji najlepiej jest jednak stosować mniejsze ilości, nie wyższe niż 2 000 mg dziennie. Ze względu na to, że inne aminokwasy mogą zmniejszać wchłanianie lizyny z przewodu pokarmowego, najlepiej jest przyjmować ją bez posiłku.

 

3.2. Łączenie

W celu wzmocnienia korzystnych efektów lizyny, można połączyć ją z innymi suplementami diety.

W celu zwiększenia wydolności fizycznej można połączyć ją z:

W celu wsparcia zdrowia kości synergicznie działają:

W celu złagodzenia stresu można stosować łącznie z:

W celu wsparcia walki z opryszczką można łączyć z:

 

3.3. Niepożądane interakcje i skutki uboczne

Lizyna jest uważana za bezpieczny suplement diety. Jednakże u niektórych osób może wywołać skutki uboczne takie jak:

  • biegunka
  • ból żołądka
  • skurcze żołądka (u osób z nietolerancją białka lizynurowego)

Szczególną ostrożność powinny zachować:

  • osoby przyjmujące preparaty wapnia – lizyna zwiększa wchłanianie tego minerału z przewodu pokarmowego
  • osoby cierpiące na choroby nerek – przed rozpoczęciem suplementacji należy skonsultować się z lekarzem
  • kobiety w ciąży i karmiące piersią – brak wystarczających danych dotyczących bezpieczeństwa
Bibliografia:
Bhagavan N.V., Ha C.-E. Chapter 3: Amino acids. in Bhagavan, Essentials of Medical Biochemistry. 2015
Bihuniak J.D et al. Supplementing a low-protein diet with dibasic amino acids increases urinary calcium excretion in young women. J Nutr. 2014
Boldt A. et al. Inotropic effects of L-lysine in the mammalian heart. Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 2009
Chang Y.-M., Wei H.-W. The Effects of Dietary Lysine Deficiency on Muscle Protein Turnover in Postweanling Pigs. Asian-Aust. J. Anim. Sci. 2005
Chang Y.F., Gao X.M. L-lysine is a barbiturate-like anticonvulsant and modulator of the benzodiazepine receptor. Neurochem Res. 1995
Civitelli R. et al. Dietary L-lysine and calcium metabolism in humans. Nutrition 1992
Drechsel E. Der Abbau der Eiweissstoffe. Archiv für Anatomie und Physiologie. 1891
Drechsel E. Zur Kenntniss der Spaltungsprodukte des Caseïns. Journal für Praktische Chemie. 1891
Dupaec C. et al. L-Lysine Acts as a Serotonin Type 4 Receptor Antagonist to Counteract In Vitro and In Vivo the Stimulatory Effect of Serotonergic Agents on Aldosterone Secretion in Man. Horm Metab Res. 2017
Feng Y.C., Hargest V., Chen J.-S. Modulation of benzodiazepine by lysine and pipecolic acid on pentylenetetrazol-induced seizures. Life Sciences 1988
Fisher W., Weigert F. Synthese der α,ε – Diaminocapronsäure (Inactives Lysin). Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 1902
Flakoll P. et al. Effect of β-hydroxy-β-methylbutyrate, arginine, and lysine supplementation on strength, functionality, body composition, and protein metabolism in elderly women. Nutrition 2004
Foldin N.W. The metabolic roles, pharmacology, and toxicology of lysine. J Am Coll Nutr. 1997
Griffith R.S. et al.. Success of L-lysine therapy in frequently recurrent herpes simplex infection. Treatment and prophylaxis. Dermatologica. 1987
Griffith R.S., DeLong D.C., Nelson J.D. Relation of arginine-lysine antagonism to herpes simplex growth in tissue culture. Chemotherapy. 1981
Hegde S.S. Peripheral 5-HT4 receptors. FASEB J. 1996
Hevrøy E.M. et al. Lysine intake affects gene expression of anabolic hormones in atlantic salmon, Salmo salar. General and Comparative Endocrinology 2007
Isidori A., Lo Monaco A., Cappa M. A study of growth hormone release in man after oral administration of amino acids. Current Medical Research and Opinion 1981
Jezova D. et al. Subchronic treatment with amino acid mixture of L-lysine and L-arginine modifies neuroendocrine activation during psychosocial stress in subjects with high trait anxiety. Nutritional Neuroscience 2005
Kalogeropoulou D. et al. Lysine ingestion markedly attenuates the glucose response to ingested glucose without a change in insulin response.The American Journal of Clinical Nutrition 2009
Marcason W. Will taking the amino acid supplement lysine prevent or treat the herpes simplex virus? Journal of the American Dietetic Association 2003
McCune M.A. Treatment of recurrent herpes simplex infections with L-lysine monohydrochloride. Cutis. 1984
Milman N., Scheibel J., Jessen O. Lysine prophylaxis in recurrent herpes simplex labialis: a double-blind, controlled crossover study. Acta Derm Venereol. 1980
Morales A. et al. Effect of L-lysine on expression of selected genes, serum concentration of amino acids, muscle growth and performance of growing pigs. J Anim Physiol Anim Nutr (Berl). 2015
Papes F. et al. The essential amino acid lysine acts as precursor of glutamate in the mammalian central nervous system. FEBS Letters 2001
Sigh B.B. et al. Safety and Effectiveness of an L-Lysine, Zinc, and Herbal-Based Product on the Treatment of Facial and Circumoral Herpes. Altern Med Rev 2005
Smriga M. et al. Dietary L-Lysine Deficiency Increases Stress-Induced Anxiety and Fecal Excretion in Rats. The Journal of Nutrition 2002
Smriga M. et al. Lysine fortification reduces anxiety and lessens stress in family members in economically weak communities in Northwest Syria. PNAS 2004
Smriga M. et al. Oral treatment with L-lysine and L-arginine reduces anxiety and basal cortisol levels in healthy humans. Biomedical Research 2007
Smriga M., Torii K. L-Lysine acts like a partial serotonin receptor 4 antagonist and inhibits serotonin-mediated intestinal pathologies and anxiety in rats. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003
Smriga M., Torii K. Prolonged Treatment with l-Lysine and l-Arginine Reduces Stress-induced Anxiety in an Elevated Plus Maze. Nutritional Neuroscience 2003
Suminski R.R. et al. Acute Effect of Amino Acid Ingestion and Resistance Exercise on Plasma Growth Hormone Concentration in Young Men. International Journal of Sport Nutrition 1997
Tadepally H.D. Recent Advances in the Industrial Production of l-Lysine by Bacteria. Recent Developments in Applied Microbiology and Biochemistry 2019
Thein D.J., Hurt W.C. Lysine as a prophylactic agent in the treatment of recurrent herpes simplex labialis. Oral Surg Oral Med Oral Pathol. 1984
Uauy R. et al. Role of Protein and Amino Acids in Infant and Young Child Nutrition: Protein and Amino Acid Needs and Relationship with Child Growth J Nutr Sci Vitaminol (Tokyo). 2015
Yamauchi M., Sricholpech M. Lysine post-translational modifications of collagen. Essays Biochem. 2012
Young V.R., Pellett P.L. Plant proteins in relation to human protein and amino acid nutrition. The American Journal of Clinical Nutrition. 1994
https://examine.com/supplements/lysine/
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Lysine
https://www.webmd.com/vitamins/ai/ingredientmono-237/lysine

Dodaj komentarz