Kwas nerwowy NAto długołańcuchowy-jednonienasycony kwas tłuszczowy. Należy do kategorii kwasów tłuszczowych o bardzo długich-łańcuchach. Jako strukturalnie wyspecjalizowany członek rodziny kwasów tłuszczowych, synteza kwasu nerwowego zależy od innych prekursorów kwasów tłuszczowych i odgrywa niezastąpioną rolę w strukturze osłonki mielinowej ośrodkowego układu nerwowego. Jaki jest związek między kwasem nerwowym a kwasami tłuszczowymi?
Jaki jest związek między kwasem nerwowym a kwasami tłuszczowymi?
Pozycjonowanie kwasu nerwowego w kwasie tłuszczowym
Kwasy tłuszczowe to związki organiczne składające się z łańcuchów węglowodorowych i końcowych grup karboksylowych. Na podstawie długości łańcucha węglowego kwasy tłuszczowe można podzielić na krótko-kwasy tłuszczowe (C2-C6), średnio-kwasy tłuszczowe (C8-C14), długo-kwasy tłuszczowe (C16-C18) i bardzo długołańcuchowe kwasy tłuszczowe (C20 i więcej). Kwas nerwowy ma 24 atomy węgla, co klasyfikuje go jako typowy kwas tłuszczowy o bardzo długim łańcuchu.
Ze względu na nienasycenie kwasy tłuszczowe dzielimy na nasycone kwasy tłuszczowe (bez podwójnych wiązań), jednonienasycone kwasy tłuszczowe (zawierające jedno podwójne wiązanie) i wielonienasycone kwasy tłuszczowe (zawierające dwa lub więcej podwójnych wiązań). Kwas nerwowy zawiera podwójne wiązanie pomiędzy 15. i 16. atomem węgla w swoim łańcuchu węglowym. Dlatego zaliczany jest do jednonienasyconych kwasów tłuszczowych.
W oparciu o położenie wiązania podwójnego, jednonienasycone kwasy tłuszczowe dzielą się dalej na serię ω-9 (podwójne wiązanie zlokalizowane pomiędzy 9. a 10. węglem, licząc od końca metylowego) i szereg ω-7 itd. Pozycja podwójnego wiązania kwasu nervonowego wynosi Δ15, czyli pomiędzy 9. a 10. węglem, licząc od końca metylowego; dlatego należy do kategorii jednonienasyconych kwasów tłuszczowych ω-9. Inni członkowie tej rodziny obejmują kwas oleinowy i kwas erukowy.
Powyższą zależność klasyfikacyjną można podsumować jako: kwas nerwowy → długo-kwasy tłuszczowe → jednonienasycone kwasy tłuszczowe → kwasy tłuszczowe ω-9.
Szlak biosyntezy kwasu nerwowego
Synteza kwasu nerwowego w organizmach nie zachodzi niezależnie, ale zależy od reakcji wydłużania łańcucha węglowego i desaturacji długołańcuchowych-kwasów tłuszczowych. Ścieżka syntezy składa się z dwóch etapów.
Etap 1: Konwersja kwasu oleinowego w kwas erukowy
Kwas oleinowy (18:1Δ9) jest członkiem rodziny kwasów tłuszczowych ω-9 o najkrótszym-łańcuchu i służy jako punkt wyjścia do syntezy kwasu nerwowego. Katalizowany przez kompleks elongazy kwasów tłuszczowych związany z siateczką śródplazmatyczną, kwas oleinowy ulega dwóm kolejnym reakcjom wydłużania łańcucha węglowego:
Kwas oleinowy (18:1Δ9) jest wydłużany przez elongazę, tworząc kwas eikosenowy (20:1Δ11).
Kwas eikozenowy jest dalej wydłużany, tworząc kwas erukowy (22:1Δ13).
Etap 2: Wydłużenie kwasu erukowego do kwasu nerwowego
Kwas erukowy (22:1Δ13) jest katalizowany przez kompleks elongazy kwasu tłuszczowego, który dodaje dwa atomy węgla na końcu karboksylowym, tworząc kwas nerwowy (24:1Δ15). Ta reakcja wydłużania wymaga malonylo-CoA jako donora dwu-węglowego i opiera się na zredukowanym koenzymie II (NADPH) w celu uzyskania siły redukującej.
Powyższy szlak metaboliczny wskazuje, że biosynteza kwasu nerwowego zależy bezpośrednio od poprzedzających kwasów tłuszczowych, takich jak kwas oleinowy, kwas eikosenowy i kwas erukowy. Jeżeli podaż kwasu oleinowego w organizmie jest niewystarczająca lub następuje zahamowanie aktywności enzymów wydłużających kwasy tłuszczowe, strumień syntezy kwasu nerwowego ulega znacznemu zmniejszeniu.
Ponadto niektóre organizmy (takie jak niektóre rośliny i mikroorganizmy) mają alternatywne szlaki syntezy, a mianowicie wytwarzanie kwasu nerwowego poprzez wydłużanie kwasu erukowego; jednakże szlak ten ma niską aktywność w tkankach ssaków.
Funkcjonować kwasu nerwowego w kwasie tłuszczowym
Kwas nerwowy nie jest wszechobecny we wszystkich pulach metabolicznych kwasów tłuszczowych, ale raczej wykazuje wysoce wyspecjalizowaną dystrybucję w tkankach i orientację funkcjonalną. U ssaków kwas nerwowy koncentruje się głównie w obszarze istoty białej ośrodkowego układu nerwowego, szczególnie w cząsteczkach sfingomieliny osłonki mielinowej.
Sfingomielina składa się ze szkieletu sfingozyny, głowy fosfocholiny i ogona kwasu tłuszczowego. Kwas nerwowy jest jednym z kluczowych składników tworzących ogon kwasów tłuszczowych sfingomieliny. Jego wyjątkowo-długi łańcuch węglowy (24 atomy węgla) nadaje cząsteczkom sfingomieliny następujące właściwości:
● Zwiększanie grubości dwuwarstwy lipidowej jest korzystne dla funkcji izolacyjnej osłonki mielinowej.
● Poprawa stabilności struktur tratw lipidowych ułatwia zakotwiczenie białek związanych z przekazywaniem sygnału nerwowego.
● Regulacja sztywności zginania membrany w celu dostosowania się do geometrii aksonu.
Z punktu widzenia sieci metabolicznej kwas nerwowy ma zarówno konkurencyjne, jak i synergistyczne relacje z innymi kwasami tłuszczowymi. Na przykład podczas syntezy mieliny C24:1 (kwas nerwowy) i C24:0 (kwas ligninowy, nasycony ultra-długo-kwas tłuszczowy) wspólnie uczestniczą w budowie sfingomieliny, a ich stosunek wpływa na płynność osłonki mielinowej. Ponadto kwas nerwowy i kwas dokozaheksaenowy (DHA, 22:6ω-3) mają różną dystrybucję w błonach neuronalnych: kwas nerwowy znajduje się głównie w osłonce mielinowej, podczas gdy DHA znajduje się głównie w błonie synaptycznej i zewnątrzkomórkowym segmencie pręcików.
Kwas nerwowy i inne kwasy tłuszczowe w chorobie
Kilka dziedzicznych zaburzeń metabolizmu kwasów tłuszczowych ujawniło klinicznie istotne ilościowe zależności pomiędzy kwasem nerwowym i innymi kwasami tłuszczowymi. Na przykład w przypadku adrenoleukodystrofii (ALD) u pacjentów występuje nieprawidłowe nagromadzenie nasyconych-kwasów tłuszczowych o długim łańcuchu (zwłaszcza C24:0 i C26:0), podczas gdy poziom kwasu nerwowego jest stosunkowo obniżony. W diagnostyce klinicznej stosunek C24:0/C24:1 w osoczu i stosunek C26:0/C22:0 są standaryzowanymi biomarkerami ALD.
W tkance mózgowej pacjentów ze stwardnieniem rozsianym poziom kwasu nerwowego jest o 30%-50% niższy niż u zdrowych osób kontrolnych, podczas gdy poziomy innych długołańcuchowych jednonienasyconych kwasów tłuszczowych (takich jak kwas oleinowy) nie wykazują znaczących zmian. Wskazuje to, że kwas nerwowy ma wysoką specyficzność wobec patologicznego procesu demielinizacji.
Z perspektywy terapii uzupełniającej spożycie egzogennego kwasu nerwowego może konkurencyjnie hamować enzymy wydłużające kwasy tłuszczowe, zmniejszając w ten sposób syntezę endogennych nasyconych długołańcuchowych-kwasów tłuszczowych. Mechanizm ten został potwierdzony w niektórych zwierzęcych modelach chorób neurodegeneracyjnych, ale dokładna zależność dawka-reakcja u ludzi nadal wymaga dalszych badań klinicznych w celu potwierdzenia.
Jak wybrać wysoką-jakośćKwas nerwowy?
Biorąc pod uwagę wspomnianą już zależność pomiędzy kwasem nerwowym a kwasami tłuszczowymi, klienci B2B przy wyborze surowców kwasu nerwowego powinni zwrócić uwagę na następujące parametry techniczne:
• Definicja czystości:
Potwierdzić, czy wartość czystości podana przez dostawcę odnosi się do zawartości procentowej estrów metylowych kwasu nerwonowego w całkowitej liczbie estrów metylowych kwasów tłuszczowych (czystość FAME) lub zawartości procentowej wolnego kwasu nerwonowego w całkowitym ekstrakcie lipidów. Różnica między tymi dwiema wartościami może wynosić 10–20%.
• Profil powiązanych kwasów tłuszczowych:
Należy zażądać od dostawcy dostarczenia pełnego wykazu ilościowego kwasów tłuszczowych innych niż kwas nerwowy, ze szczególnym uwzględnieniem zawartości C22:1 (kwas erukowy), C24:0 (kwas lignocerowy) i C18:2 (kwas linolowy).
• Stabilność oksydacyjna:
Poproś dostawcę o dostarczenie trzech wskaźników-liczby nadtlenkowej, liczby kwasowej i liczby p-anizydynowej-a nie tylko jednego z nich.
• Rozpuszczalność i zgodność receptury:
Kwas nerwowy, jako jednonienasycony kwas tłuszczowy o bardzo-długim-łańcuchu, jest stałą, woskowatą substancją w temperaturze pokojowej i ma temperaturę topnienia około 42–43 stopni. Ta cecha wpływa na zachowanie dyspersji w preparatach na bazie oleju-lub wody-. Klienci powinni zażądać od dostawcy odpowiednich specyfikacji wielkości cząstek w oparciu o zamierzoną postać dawkowania (kapsułki miękkie, proszek mikrokapsułkowy, emulsje itp.).
Wniosek:
Związek między kwasem nerwowym a kwasami tłuszczowymi można podsumować na trzech poziomach. Na poziomie taksonomicznym kwas nerwowy jest typowym członkiem rodziny ultra-długich-łańcuchowych jednonienasyconych kwasów tłuszczowych ω-9. Na poziomie metabolicznym biosynteza kwasu nerwowego zależy od wydłużenia-łańcucha węglowego poprzedzających kwasów tłuszczowych, takich jak kwas oleinowy i kwas erukowy, a jego poziom in vivo jest wspólnie regulowany przez układy enzymów wydłużających kwasy tłuszczowe i układy enzymów desaturacyjnych. Na poziomie funkcjonalnym kwas nerwowy wraz z innymi ultra-długołańcuchowymi kwasami tłuszczowymi (zwłaszcza nasyconymi C24:0) synergicznie tworzy hydrofobowy rdzeń sfingomieliny mielinowej, a zmiany jego zawartości są ilościowo skorelowane z różnymi chorobami demielinizacyjnymi.
W oparciu o powyższe zasady biochemiczne firma Guanjie Biotechnology opracowała kompleksowy system technologiczny ekstrakcji, oczyszczania, kontroli jakości i formułowania kwasów tłuszczowych kwasu nerwowego. Firma koncentruje się na badaniach i rozwoju innowacyjnych produktów w postaci proszku kwasu nerwowego luzem, wdraża-pełną kontrolę jakości procesu od surowców po gotowe produkty i dostarcza produkty-klientom końcowym B w ponad 100 krajach na całym świecie.
W celu uzyskania specyfikacji technicznych, próbek lub niestandardowych usług produkcyjnych surowców kwasu nerwowego, prosimy o kontakt: info@gybiotech.com.
Referencje
[1] Sargent, JR, Tocher, DR i Bell, JG (2002).Lipidy. W: Halver, JE, Hardy, RW (red.), Odżywianie ryb (wyd. 3). Prasa akademicka.
[2] Guillou, H., Zadravec, D., Martin, PGP i Jacobsson, A. (2010).Kluczowa rola elongaz i desaturaz w metabolizmie kwasów tłuszczowych u ssaków. Postęp w badaniach nad lipidami, 49(2), 186–199.
[3] Leonard, AE, Pereira, SL, Sprecher, H. i Huang, YS (2004).Wydłużanie-długołańcuchowych kwasów tłuszczowych. Postęp w badaniach nad lipidami, 43 (1), 36–54.
[4] Sandhoff, R. i Brugger, B. (2015).Metabolizm i funkcje sfingolipidów w układzie nerwowym. Listy FEBS, 589(22), 3779–3791.
[5] O'Brien, JS i Sampson, EL (1965).Skład kwasów tłuszczowych i aldehydów tłuszczowych głównych lipidów mózgowych w normalnej ludzkiej istocie szarej, istocie białej i mielinie. Journal of Lipid Research, 6 (4), 537–544.
[6] Kemp, S., Berger, J. i Aubourg, P. (2012).Adrenoleukodystrofia powiązana z X-: aspekty kliniczne, metaboliczne, genetyczne i patofizjologiczne. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molekularne Podstawy Chorób, 1822(9), 1465–1474.
[7] Martínez, M. (1992).Nieprawidłowe profile bardzo długołańcuchowych kwasów tłuszczowych w chorobach demielinizacyjnych. Neurologia, 42(4), 801–806.
[8]Skok, DB (2002).Biochemia wielonienasyconych kwasów tłuszczowych n-3. Journal of Biological Chemistry, 277 (11), 8755–8758.
