Креатин: синтез и роль в энергетике¶

Креатин — азотсодержащее органическое соединение, производное аминокислот, играющее центральную роль в энергетическом обмене клеток с высоким и кратковременным запросом на энергию — прежде всего скелетных мышц и нейронов. Химически представляет собой метилгуанидиноуксусную кислоту с эмпирической формулой C₄H₉N₃O₂. В организме человека и животных креатин синтезируется эндогенно и поступает с пищей (в основном из мяса и рыбы), а его фосфорилированная форма — фосфокреатин — служит быстрым резервом энергии.

¶Синтез в организме

Синтез креатина протекает в две основные стадии и затрагивает три органа.

¶Первая стадия: почки и поджелудочная железа

Из глицина и аргинина при участии фермента глицин-амидинотрансферазы (AGAT) образуется гуанидиноуксусная кислота (гликоциамин) и высвобождается орнитин. Эта реакция идёт преимущественно в почках и поджелудочной железе.

¶Вторая стадия: печень

Гуанидиноуксусная кислота транспортируется в печень, где под действием гуанидиноацетат-метилтрансферазы (GAMT) к ней присоединяется метильная группа, донором которой служит S-аденозилметионин (SAM). В результате образуется собственно креатин.

¶Транспорт и депонирование

Синтезированный креатин переносится кровью в ткани-потребители. Мышечные и нервные клетки захватывают его с помощью специфического транспортёра креатина (CRT, ген SLC6A8), работающего против градиента концентрации. Внутри клетки креатин фосфорилируется ферментом креатинкиназой (CK) в фосфокреатин.

Среднесуточная потребность взрослого человека в креатине оценивается примерно в 1–2 г. Около половины покрывается за счёт эндогенного синтеза, остальное — за счёт питания. Запасы креатина в организме взрослого составляют порядка 120–140 г, из которых до 95 % сосредоточено в скелетных мышцах.

¶Роль в энергетике

¶Фосфокреатиновая система

Основная энергетическая функция креатина реализуется через фосфокреатиновый (креатинфосфатный) челнок. Фосфокреатин выступает обратимым резервуаром макроэргических фосфатных групп:

• при расходовании АТФ в ходе интенсивной работы креатинкиназа переносит фосфат с фосфокреатина на АДФ, быстро восстанавливая уровень АТФ;
• в период покоя, наоборот, избыток АТФ используется для рефосфорилирования креатина.

Эта система обеспечивает энергией первые секунды максимальных усилий — спринт, прыжки, тяжёлые подъёмы, — то есть работу, для которой окислительное фосфорилирование и гликолиз не успевают.

¶Изоформы креатинкиназы

Креатинкиназа существует в нескольких изоформах, приуроченных к разным тканям:

Определение активности и изоферментного спектра креатинкиназы в крови используется в клинической диагностике, в частности при подозрении на инфаркт миокарда и повреждения скелетных мышц.

¶Значение для нервной ткани

В мозге креатин и фосфокреатин участвуют в поддержании энергетического гомеостаза нейронов и астроцитов, буферируя колебания АТФ. Нарушения транспорта креатина (дефекты гена SLC6A8) приводят к тяжёлым неврологическим расстройствам.

¶Пищевые источники и метаболизм

Креатин содержится преимущественно в продуктах животного происхождения. Конечный продукт его распада — креатинин, который образуется неферментативно и выводится почками с постоянной скоростью, зависящей от мышечной массы. Именно на этом основано использование креатинина как маркера функции почек.

Вегетарианцы, как правило, имеют более низкие мышечные запасы креатина, чем люди, потребляющие мясо.

¶Применение

Синтетический креатин (чаще всего в форме моногидрата) применяется как эргогенное средство в спорте для повышения запасов фосфокреатина в мышцах и улучшения результатов в кратковременных высокоинтенсивных нагрузках. Также он изучается в клиническом контексте — при мышечных и нейродегенеративных заболеваниях, связанных с дефицитом креатина.