Цитруллин: состав, свойства и применение¶

Цитруллин — органическое соединение класса аминокислот, α-аминовалериановая кислота, входящая в состав белков и участвующая в цикле мочевины (орнитиновом цикле). В отличие от большинства протеиногенных аминокислот, цитруллин не кодируется генетическим кодом и не включается в белки в процессе трансляции, а образуется в организме ферментативно. Химическая формула — C₆H₁₃N₃O₃, молярная масса — 175,19 г/моль. Вещество существует в виде двух энантиомеров, биологически активен L-цитруллин.

¶Химический состав и строение

Молекула цитруллина содержит карбоксильную группу, α-аминогруппу и боковую цепь с концевой мочевинной (карбамидной) группой –NH–CO–NH₂. Именно наличие этой группы отличает цитруллин от родственной аминокислоты орнитина и определяет его роль в биохимических процессах.

Элементный состав:

Название происходит от латинского Citrullus — родового названия арбуза, поскольку впервые вещество выделили из сока арбуза. Известны также соли и производные цитруллина: цитруллина малат, цитруллина α-кетоглутарат, используемые в спортивном питании.

¶История открытия

Цитруллин был выделен в 1914 году японскими биохимиками Ётаро Кога и Одакэ из сока арбуза. Позднее, в 1930-х годах, немецкие исследователи Ханс Кребс и Курт Хензелейт установили его ключевую роль в орнитиновом цикле — биохимическом пути превращения аммиака в мочевину в печени. За работы по циклу мочевины Ханс Кребс в 1953 году получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

¶Биологическая роль

¶Цикл мочевины

В гепатоцитах (клетках печени) цитруллин образуется из орнитина и карбамоилфосфата под действием фермента орнитинкарбамоилтрансферазы. Далее он взаимодействует с аспартатом, превращаясь в аргининосукцинат, который расщепляется на аргинин и фумарат. Аргинин затем гидролизуется до мочевины и орнитина, замыкая цикл. Таким образом цитруллин — центральный метаболит обезвреживания аммиака.

¶Синтез оксида азота

Цитруллин является побочным продуктом реакции синтеза оксида азота (NO) из аминокислоты аргинина. Ферменты NO-синтазы превращают L-аргинин в L-цитруллин и NO — сигнальную молекулу, регулирующую тонус сосудов, работу сердца и иммунный ответ. Это делает цитруллин биомаркером эндотелиальной функции.

¶Участие в метаболизме

Цитруллин входит в состав некоторых белков (например, в филагруин, структурный белок волос и кожи). В этих белках остатки аргинина ферментативно модифицируются в цитруллин — процесс цитруллинирования, играющий роль в аутоиммунных заболеваниях, в частности при ревматоидном артрите, где антитела к цитруллинированным белкам служат диагностическим маркером.

¶Содержание в продуктах питания

Цитруллин присутствует в пищевых продуктах, особенно богаты им арбуз, дыня и тыквенные семечки.

Арбуз — один из наиболее концентрированных природных источников цитруллина среди растительных продуктов.

¶Применение

¶Спортивное питание

Цитруллина малат и цитруллин в свободной форме используются как эргогенные добавки. Считается, что они повышают выносливость, снижают мышечную усталость и улучшают кровоток за счёт увеличения доступности аргинина для синтеза оксида азота. Исследования дают неоднозначные результаты: часть работ фиксирует рост работоспособности, другие не подтверждают значимого эффекта.

¶Медицина и диагностика

Определение уровня цитруллина в крови применяется в диагностике наследственных нарушений орнитинового цикла, а также при оценке функции кишечника (цитруллин служит маркером массы энтероцитов). Антитела к цитруллинированным пептидам используются в лабораторной диагностике ревматоидного артрита.

¶Косметология

Цитруллин вводят в состав средств для ухода за кожей и волосами как увлажняющий и укрепляющий компонент.

¶Безопасность и метаболизм

Цитруллин хорошо переносится; в исследованиях дозы до 6–10 г в сутки не вызывали серьёзных побочных эффектов. Избыток вещества выводится с мочой или превращается в аргинин. Людям с нарушениями цикла мочевины добавки цитруллина противопоказаны из-за риска гипераммониемии.

¶Синтез и промышленное получение

В промышленности L-цитруллин получают микробиологическим путём — ферментацией с использованием бактерий (например, Corynebacterium glutamicum), а также химическим синтезом из орнитина. Выпускается в виде порошка, капсул и растворов.