Taurín (kyselina 2-aminoetylsulfónová) ( obrázok 1 ) je aminokyselina bežne sa vyskytujúca v tkanivách zvierat. Odhaduje sa, že priemerný 70 kg človek má až 70 g taurínu [ 92 ]. V dôsledku prítomnosti sulfónovej skupiny v karboxylovom mieste netvorí taurín peptidové väzby, preto sa v tele nachádza hlavne vo voľnom stave. Najväčšie množstvo tejto aminokyseliny sa našlo v kostrových svaloch, srdci, mozgu a sietnici.

Taurín bol prvýkrát izolovaný začiatkom 19. storočia z býčej žlče a jeho názov pochádza z latinského druhového názvu tohto zvieraťa – Bos taurus . Záujem o taurín sa zvýšil na začiatku 70. rokov, keď bola zistená degenerácia sietnice u mačiatok s diétnym deficitom tejto aminokyseliny [ 60 ]. V súčasnosti je taurín predmetom intenzívneho výskumu. Objavuje sa stále viac nových funkcií, ktoré hrá vo vývoji a fyziológii živočíšneho tela, ako aj potenciálne výhody používania taurínu v terapii.

Vo väčšine živočíšnych organizmov je intracelulárna koncentrácia taurínu určená schopnosťou buniek syntetizovať túto zlúčeninu zo sírnych aminokyselín a účinnosťou transportných systémov. Endogénna produkcia však plne nezodpovedá potrebám ľudí a iných primátov [ 131 ]. Celková hladina taurínu v týchto organizmoch závisí od jeho množstva v strave, de novo syntézy v pečeni a resorpcie v obličkách [ 134 ].

Taurín sa nachádza najmä v potravinách živočíšneho pôvodu ( Tabuľka 1 ). V menšom množstve sa nachádza v rastlinných produktoch. Najvyššia koncentrácia taurínu bola zistená u niektorých kôrovcov a rýb. Spomedzi mäsa je morčacie mäso najbohatšie na taurín a mäso brojlerov je najmenej bohaté na taurín. Technologické spracovanie živočíšnych produktov výrazne znižuje koncentráciu tejto aminokyseliny v konečnom produkte. Varenie hydinového alebo ovčieho mäsa môže znížiť množstvo taurínu až o 75 % [ 125 ].

Určité množstvo taurínu možno nájsť v morských riasach, ako je japonská morská riasa ( Laminaria japonica ) a červená morská riasa Gelidium subcostatum . Významné množstvo taurínu sa nachádza v semenách niektorých plodín a v plodoch opuncie (0,3–0,6 % DM) [ 128 ]. V 4-5-dňových klíčkoch, napr. v cíceri, je koncentrácia taurínu šesťkrát vyššia ako v semenách pred vyklíčením. Môže to byť spôsobené zvýšenou syntézou taurínu zo sírnych aminokyselín uvoľnených zo zásobných bielkovín počas klíčenia [ 115 ]. V semenách fazule nebol nájdený žiadny taurín [ 75 , 77 ].

Bohatým zdrojom taurínu je mledzivo a mlieko samíc cicavcov väčšiny druhov, okrem kráv, ktorých mlieko má nízky obsah tejto aminokyseliny. Pri spracovaní na tvaroh a žltý syr sa značná časť taurínu mlieka prenáša do srvátky, a preto sušená srvátka obsahuje viac tejto aminokyseliny ako sušené mlieko [ 125 ]. Koncentrácia taurínu v mlieku sa mení v závislosti od dňa laktácie. V mlieku mačiatok sa koncentrácia zvyšuje do 14. dňa laktácie a potom postupne klesá až do 42. dňa. U prasníc sa koncentrácia taurínu v mlieku zvyšuje do 8. dňa laktácie a potom zostáva na konštantne vysokej úrovni až do odstavu prasiatok [ 148 ].

Vstrebávanie taurínu z gastrointestinálneho traktu prebieha najmä v tenkom čreve, kde sa vstrebáva aj taurín vznikajúci pri rozklade konjugátov tejto aminokyseliny so žlčovými kyselinami. V hrubom čreve tento proces prebieha oveľa pomalšie [ 137 ]. U ľudí sa taurín absorbuje hlavne aktívnym transportom, ktorý zahŕňa transportér TauT, a v menšej miere jednoduchou alebo uľahčenou difúziou.

Transportér TauT je špecifický pre β-aminokyseliny; okrem taurínu transportuje aj β-alanín a hypotaurín [ 145 ]. TauT patrí do rodiny Na ⁺ a Cl ^– závislých transportérov , ktorá zahŕňa transportéry neurotransmiterov, aminokyselín a osmolytov. Transport taurínu cez membránu vyžaduje aspoň dva ióny Na2 ⁺ a jeden Cl ^– na molekulu aminokyseliny. TauT má vysokú afinitu k substrátu. Na základe _TauT cDNA izolovanej z mozgu potkana [ 124 ], myši [ 83 ], línie MDCK psa [ 141 ], ľudskej štítnej žľazy [ 67 ], placenty [ 111 ], bunkovej línie pigmentového epitelu sietnice [ 94 , 110 ], sietnice myši [ 144 ] a endotelových buniek hovädzieho dobytka [ 109 ] sa zistilo, že proteín TauT pozostáva z približne 600 aminokyselín, má hmotnosť približne 70 kDa a obsahuje 12 transmembránových fragmentov [ 100 ]. Homológia medzi cicavčími proteínmi je viac ako 90%. Gén kódujúci TauT obsahuje mnoho cis-regulačných sekvencií [ 53 ], ktoré umožňujú reguláciu expresie v závislosti od potrieb bunky a podmienok prostredia. Vzhľadom na rozšírenú prítomnosť taurínu v tele sa jeho transportér nachádza vo väčšine telesných tkanív [ 145 ].

U ľudí je absorpcia taurínu z gastrointestinálneho traktu pomalá, a preto v prípade potreby suplementácie by sa mali používať dávky nad 3 g denne. S cieľom zvýšiť priepustnosť cez bunkové membrány sa robia pokusy syntetizovať taurínové komplexy s lipofilnými vlastnosťami, ktoré uvoľňujú taurín iba vo vnútri buniek [ 32 ]. Voľný taurín viazaný v konjugátoch s mastnými kyselinami a taurín nachádzajúci sa v bunkách mikroorganizmov sa môžu vylučovať stolicou. Straty taurínu vo výkaloch sa zvyšujú pri dodržiavaní diéty s vysokým obsahom bielkovín, najmä sójového proteínu, ktorý je spojený so zvýšenou sekréciou cholecystokinínu, ktorý zvyšuje produkciu a vylučovanie žlče do čriev [ 4 ].

Udržiavanie vhodnej hladiny taurínu v tkanivách je prísne regulované sekréciou a resorpciou vyskytujúcou sa v obličkách [ 54 ]. Taurín sa v malom rozsahu metabolizuje v tkanivách a vylučuje sa prevažne nezmenený močom. Na rozdiel od iných aminokyselín sa taurín v malej miere resorbuje z primárneho moču, a preto jeho vylučovanie obličkami do značnej miery závisí od koncentrácie aminokyseliny v krvi. Zdá sa, že transportér TauT v proximálnom tubule je hlavným miestom adaptačných zmien regulovaných dostupnosťou taurínu v potrave [ 107 ]. Reabsorpcia taurínu v distálnych renálnych tubuloch sa môže počas deficitu tejto aminokyseliny zvýšiť aj dvojnásobne [ 130 ].

V cicavčích bunkách bolo identifikovaných päť biosyntetických dráh taurínu [ 73 ]. Zdá sa však, že hlavným endogénnym zdrojom tejto aminokyseliny je reťazec reakcií opísaný nižšie ( obr. 2 ). Taurín sa syntetizuje z cysteínu, ktorý čiastočne pochádza z metabolizmu metionínu. V prvom kroku sa L-cysteín konvertuje na kyselinu L-cysteínsulfónovú cysteíndioxygenázou (EC 1.13.11.20; CDO). Potom prebieha dekarboxylácia na uhlíku a, katalyzovaná dekarboxylázou kyseliny L-cysteínsulfónovej (EC 4.1.1.29; CSD). Výsledný hypotaurín sa oxiduje za účasti hypotauríndehydrogenázy (EC 1.8.1.3).

Uskutočnila sa cDNA analýza génu cysteíndioxygenázy z potkana [ 139 ], človeka [ 140 ] a myši [ 58 ]. Gén cdo sa skladá z približne 15 kbp a obsahuje 5 exónov. V oblasti 5’UTR sa nachádzajú sekvencie viažuce pečeňový nukleárny faktor-3p, ktorý sa podieľa na expresii pečeňovo špecifických génov. Kódovaný monomérny proteín obsahujúci dvesto aminokyselín s približne 23 kDa obsahuje väzbové miesto Fe2 ⁺ . Cysteíndioxygenáza je vysoko konzervovaná, čo dokazuje 92% homológia medzi ľudským a myším CDO [ 139 ].

Štruktúra génu kódujúceho dekarboxylázu kyseliny L-cysteínsulfónovej z pečene potkana [ 113 ], človeka [ 48 ] a myši [ 104 ] je známa . Otvorený čítací rámec kóduje 55,2 kDa proteín zložený zo 493 aminokyselín. Potkanie a myšie dekarboxylázy majú 98 % homológiu, zatiaľ čo konsenzuálne sekvencie ľudského enzýmu a hlodavca majú približne 90 % homológiu. CSD obsahuje sekvenciu NPHK, ktorá je zodpovedná za väzbu koenzýmu pyridoxalfosfátu. Dekarboxyláza kyseliny L-cysteínsulfónovej vykazuje vysokú homológiu s glutamíndekarboxylázou (EC 4.1.1.15) [ 134 ].

Štruktúra a kinetické vlastnosti cicavčej izoformy hypotauríndehydrogenázy nie sú známe. Je známe len to, že v pečeni potkanov sú aktivátory hypotauríndehydrogenázy: cysteín (1 mM) a merkaptoetánamín (1 mM) [ 21 , 132 ]. Avšak aminokyselinová sekvencia enzýmu izolovaného z Rhodococcus sp. (kmeň RHA1) bola známa. V tomto organizme sa proteín hypotauríndehydrogenázy skladá zo 413 aminokyselín a má hmotnosť približne 44 kDa [ 21 ].

Hlavným orgánom zodpovedným za syntézu taurínu je pečeň, ktorá u potkanov kŕmených štandardným krmivom vykazuje oveľa väčšiu aktivitu základných enzýmov tohto procesu: CSD a CDO ako iné tkanivá ( Tabuľka 2 ). Obličky a mozog sa vyznačujú relatívne vysokou schopnosťou premeny kyseliny L-cysteínsulfónovej na hypotaurín v porovnaní s rýchlosťou okysličovania cysteínu. In vitro a in situ štúdie intenzity syntézy taurínu z cysteínu alebo kyseliny L-cysteínsulfónovej potvrdzujú dominantnú úlohu pečene pri zásobovaní tela endogénnym taurínom ( tabuľka 3 ). Väčšia produkcia taurínu z kyseliny L-cysteínsulfónovej ako cysteínu naznačuje obmedzujúcu úlohu cysteíndioxygenázy.

Enzýmy metabolizmu taurínu sú nerovnomerne distribuované v orgánoch schopných syntetizovať túto aminokyselinu. Najväčšiu aktivitu CSD preukazujú hepatocyty lokalizované okolo portálnej žily [ 12 ]. CSD mRNA aj proteín [ 114 ] a CDO mRNA [ 105 ] boli lokalizované v proximálnych tubuloch obličiek, zatiaľ čo v bronchiálnom epiteli bola detegovaná iba CDO mRNA [ 123 ]. Zdá sa, že k premene cysteínu na taurín dochádza aj v mozgu, ale ide o dvojkrokový proces. CDO mRNA (v druhom z nich aj proteín) bola lokalizovaná v cerebelárnych Purkyňových bunkách, hipokampálnych pyramídových bunkách [ 106 ] a kultúrach astrocytov [ 9 ], čo poukazuje na potenciálnu schopnosť buniek okysličovať cysteín. Prítomnosť CSD sa však zistila iba v astrocytoch v rámci týchto mozgových štruktúr [ 113 ]. Je preto možné, že dôjde k medzibunkovému transportu medziproduktov biosyntézy taurínu. Táto hypotéza však vyžaduje potvrdenie.

Hlavným faktorom regulujúcim procesy biosyntézy a transportu taurínu je dostupnosť sírnych aminokyselín a taurínu dodávaných potravou. V pečeni zvierat kŕmených diétou s vysokým obsahom bielkovín [ 13 , 62 ] alebo obohatenou o cysteín alebo metionín sa nepozorovalo výrazné zvýšenie aktivity CDO [ 6 ] a žiadna zmena alebo mierny pokles aktivity CSD [ 65 ]. Podrobnejšie štúdie ukázali, že stonásobné zvýšenie aktivity CDO bolo sprevádzané viac ako štyridsaťnásobným zvýšením množstva enzymatického proteínu. Neboli však pozorované žiadne zmeny v množstve mRNA kódujúcej CDO [ 10 ]. Za rovnakých podmienok dekarboxylázová aktivita aj množstvo enzymatického proteínu a _CDS mRNA vykazovali dvojnásobný pokles [ 11 , 63 , 66 ]. In vitro štúdie na primárnych kultúrach hepatocytov ukázali, že po podaní Met alebo Cys do média sa aktivita CDO a koncentrácia proteínu zvýšila viac ako 10-krát, zatiaľ čo mRNA _CDO sa zvýšila iba 1,5 až 3-krát. Pridanie inhibítora cystationín γ-lyázy (EC 4.4.1.1) do média obohateného iba o metionín, ktorý zabraňuje konverzii metionínu na cysteín, viedlo k absencii predtým pozorovaného zvýšenia aktivity a množstva CDO. Preto sa dospelo k záveru, že iba cysteín má regulačné vlastnosti vo vzťahu k pečeňovej izoforme CDO a nie jeho prekurzory alebo metabolity [ 79 ]. Stimulačný účinok cysteínu na aktivitu CDO alebo na zvýšenie množstva proteínu alebo mRNACDO nebol pozorovaný v pľúcach, obličkách alebo mozgu zvierat kŕmených krmivom so zvýšeným množstvom metionínu a cysteínu [ 129 ]. Pečeň je hlavným orgánom, ktorý reguluje hladinu sírnych aminokyselín v krvi. Existencia pozitívnej väzby medzi úrovňou aktivácie Cys a CDO v hepatocytoch umožňuje udržiavať konštantnú koncentráciu tejto aminokyseliny, aj keď je dodávaná v nadbytku s jedlom [ 134 ].

Zvýšenie koncentrácie taurínu v črevnom obsahu klesá a zvýšenie osmotického tlaku zvyšuje transport taurínu do enterocytov [ 118 ]. Zvýšenie koncentrácie tejto aminokyseliny v krvi však vedie k zníženiu rýchlosti transportu (resorpcie) cez membránu epitelových buniek proximálnych renálnych tubulov [ 25 , 44 ]. Podrobnejšie štúdie in vitro s použitím MDCK buniek ukázali, že zníženie úrovne transkripcie napnutého génu [ 51 ] je spôsobené prítomnosťou aspoň jedného elementu citlivého na taurín v jeho 5’UTR oblasti v pozíciách -574 až -1532. Ca ²⁺ sa podieľa na prenose signálu , pretože chelatácia týchto iónov eliminuje negatívny účinok taurínu [ 54 ]. Na základe štúdií na primárnych kultúrach astrocytov sa však ukázalo, že Tau nespôsobuje zmeny v expresii CDO a CSD génov, aj keď pozitívne reguluje produkciu _TauT mRNA [ 18 ].

Taurín slúži v tele ako osmolyt, preto zmeny v hydratácii buniek ovplyvňujú rýchlosť syntézy a určujú smer transportu tejto β-aminokyseliny. V primárnej kultúre astrocytov v médiu so zvýšenou osmolaritou [ 16 ], ako aj v bunkách izolovaných z mozgu [ 17 ] a obličiek [ 15 ] zvierat liečených soľou, nedošlo k žiadnym zmenám v množstve _CDO mRNA a _CSD mRNA. boli pozorované , ale bolo zaznamenané výrazné zvýšenie koncentrácie _TauT mRNA . Napriek tomu potkany, ktoré vylučovali malé množstvo hustého moču v porovnaní s kontrolnými zvieratami, vykazovali 2–3-krát vyššie množstvá _CDO mRNA , _CSD mRNA a _TauT mRNA v obličkových medulárnych bunkách [ 15 ]. Preto sa zdá, že gény kódujúce CDO, CSD a TauT majú regulačné oblasti citlivé na zmeny osmotického potenciálu buniek, pričom citlivosť génu TauT je oveľa väčšia ako u ostatných. Schopnosť napnutého génu reagovať na zmeny osmolarity prostredia je podmienená prítomnosťou sekvencie umiestnenej v smere od miesta štartu translácie, v súlade s konsenzuálnou sekvenciou – TonE, cieľ transkripčného faktora TonEBP (TonE binding protein), známy regulátor osmosenzitívnych génov [ 40 , 93 , 133 ]. Hyperglykémia vedie k zvýšeniu koncentrácie glukózy v bunkách a v dôsledku aktivity aldóza-6-fosfátreduktázy (EC 1.1.1.200) k hromadeniu sorbitolu, čo spôsobuje zníženie koncentrácie iných osmolytov, v najmä taurín a myo -inozitol. V bunkách pigmentového epitelu sietnice, ktoré vykazujú vysokú aktivitu aldóza-6-fosfát reduktázy, sa pod vplyvom glukózy pozoroval pokles koncentrácie taurínu. Zníženie rýchlosti transportu bolo spôsobené znížením počtu transportérov v bunkovej membráne v dôsledku obmedzenia expresie napnutého génu. Tiež sa predpokladá, že inhibičný účinok tohto cukru môže súvisieť so zrýchlením degradácie _TauT mRNA bez ovplyvnenia rýchlosti transkripcie. Mechanizmy týchto vzťahov však neboli dôkladne preskúmané [ 126 ].

Rýchlosť syntézy taurínu je ovplyvnená hormonálnym profilom organizmu. Aktivita CSD a množstvo enzýmového proteínu sú v pečeni žien oveľa nižšie ako u mužov. Adrenalektómia vedie k zníženiu aktivity a množstva CSD proteínu v hepatocytoch [ 66 ]. Podávanie trijódtyroxínu spôsobuje zníženie aktivity CSD v pečeni, ale zvýšenie v obličkách. Tento účinok závisí od koncentrácie hormónu [ 64 ].

Aminokyselinová sekvencia TauT obsahuje mnoho potenciálnych fosforylačných miest charakteristických pre PKC a PKA. Aktivácia PKC vedie k inhibícii transportu taurínu v renálnej epiteliálnej bunkovej línii [ 70 ], Ehrlichových bunkách [ 96 ], bunkových líniách kolorektálneho karcinómu [ 20 ] a gliómových líniách [ 136 ]. Podobný vzťah bol pozorovaný v primárnej kultúre astrocytov, ale nie v primárnej kultúre neurónov [ 135 ]. Podrobnejšie štúdie ukázali, že zníženie rýchlosti prenosu taurínu pod vplyvom PKC je spôsobené fosforyláciou Ser ₃₃₂ v intracelulárnom fragmente transportéra [ 52 ]. Na rozdiel od PKC, PKA zvyšuje rýchlosť transportu taurínu v Ehrlichových bunkách [ 96 ].

Stimulačné vlastnosti PKA boli potvrdené aj v štúdiách s použitím aktivátorov a inhibítorov kináz a toxínu cholery (zvyšuje koncentráciu intracelulárneho cAMP) na bunkovej línii pigmentového epitelu sietnice. Aktivácia cAMP dráhy zvyšuje afinitu TauT k substrátu [ 46 , 94 ].

Rýchlosť transportu taurínu cez bunkovú membránu sa tiež zvyšuje pod vplyvom kalmodulínu. Neboli však pozorované žiadne zmeny ani v afinite transportéra, ani v hladine jeho mRNA v bunke. Štúdie sa uskutočnili na bunkovej línii pigmentového epitelu sietnice s použitím inhibítorov kalmodulínu [ 110 ].

Zistilo sa, že ľudské črevné epitelové bunky po ošetrení LPC vykazovali náhle zníženie rýchlosti transportu taurínu, čo bolo spojené so znížením afinity TauT k substrátu. S najväčšou pravdepodobnosťou LPC interaguje s taurínovým transportérom v bunkovej membráne [ 61 ].

V bunkách línie pigmentového epitelu sietnice bolo pozorované zvýšenie rýchlosti transportu taurínu v dôsledku podávania donorov oxidu dusnatého. Neboli zaznamenané žiadne zmeny v afinite transportéra, ale podávanie inhibítorov translácie inhibovalo stimulačný účinok oxidu dusnatého [ 22 ].

V oblasti 5’UTR napnutého génu sa našli sekvencie potenciálne zodpovedné za väzbu proteínu p53 [ 55 ]. Aktivácia p53 inhibovala expresiu génu pre taurínový transportér a následne intracelulárny transport taurínu [ 49 , 55 ]. Expresia napnutého génu je pravdepodobne regulovaná aj tumor nekrotizujúcim faktorom (TNF-α), vďaka prítomnosti sekvencie rozpoznávanej NF-κB [ 53 ]. Okrem pozorovania zvýšeného transportu taurínu a zvýšených množstiev _TauT mRNA v niekoľkých štúdiách in vitro [ 72 , 95 ] sa však táto hypotéza experimentálne nepotvrdila.

Taurín má mnoho fyziologických funkcií. V dôsledku interakcie s iónovými kanálmi moduluje koncentráciu Ca2 ⁺ , má antioxidačné vlastnosti, je neurotransmiter a neuromodulátor, je zodpovedný za osmoreguláciu, podieľa sa na tvorbe žlčových kyselín, stabilizuje bunkové membrány a reguluje fosforyláciu proteínov. Mnohé z účinkov taurínu sa odohrávajú na úrovni bunkovej membrány, kde sa predpokladá, že taurín modifikuje fosfolipidy a tým aj membránové funkcie. V cytoplazme pôsobí taurín hlavne ako osmotický faktor. Presné mechanizmy pôsobenia tejto aminokyseliny v bunke, aj keď sú pozorované dlhú dobu, stále nie sú známe.

Žlč obsahuje štyri typy žlčových kyselín: cholovú, chenodeoxycholovú, deoxycholovú a litocholovú. V komplexnom enzymatickom procese zahŕňajúcom ATP a CoA sú konjugované s glycínom (asi 70 % u ľudí) a taurínom (asi 30 %). Konjugácia žlčových kyselín s aminokyselinami v pečeni zvyšuje ich polaritu a rozpustnosť vo vode. V črevách sa vyskytujú ako úplne ionizované zlúčeniny, takže sa vstrebávajú až z konečného úseku ilea, kde prebieha aktívny transport pomocou špecifických transportérov.

Biosyntéza cholesterolu, prekurzora žlčových kyselín, je riadená mechanizmami, ktoré závisia od množstva žlčových kyselín a cholesterolu vracajúcich sa z čriev do pečene. Napriek tomu sa v dôsledku suplementácie taurínu pozoroval pokles koncentrácie cholesterolu v krvi a pečeni potkanov kŕmených stravou obohatenou okrem iného o žlčové soli. vďaka schopnosti tejto aminokyseliny aktivovať cholesterol 7α-monooxygenázu (EC 1.14.13.17, CYP7A1) – hlavný enzým v dráhe degradácie cholesterolu a biosyntézy žlčových kyselín [ 101 ]. V dôsledku podávania taurínu bolo pozorované aj zvýšené vylučovanie cholesterolu do žlče [ 74 ].

V leukocytoch sa taurín vyskytuje v koncentrácii 20–50 mM [ 45 ]. Významné množstvá tejto aminokyseliny (50–100 µM) sú tiež pozorované v bunkových tekutinách, najmä v tkanivách, ktoré sú zápalové alebo vystavené oxidačným látkam [ 122 ]. Vylúčenie taurínu zo stravy mačiek spôsobuje leukopéniu a zmeny v sedimentačnej konštante bielych krviniek. Pozorovala sa aj znížená schopnosť neutrofilov podliehať výbuchu kyslíka a fagocytovať Staphylococcus epidermis . Okrem toho sa v krvi zvierat zistili zvýšené koncentrácie y-globulínov. Histologické vyšetrenie lymfatických uzlín a sleziny odhalilo regresiu folikulárnych centier, redukciu retikulárnych buniek a zrelých a nezrelých lymfocytov, ako aj miernu extravaskulárnu hemolýzu [ 120 ]. Podávanie taurínu pred vyvolaním zápalovej reakcie alebo po vystavení oxidačnému stresu zabraňuje rozvoju prozápalových zmien alebo znižuje ich intenzitu [ 119 ]. Taurín znižuje rolovanie indukované LPS a adhéziu k endotelu a diapedézu neutrofilov [ 1 , 37 ].

V dôsledku aktivácie neutrofilov a monocytov za účasti myeloperoxidázy (EC 1.11.1.7, MPO) vzniká HClO – silný oxidant, ktorý je vychytávaný taurínom za vzniku taurínchloramínu (TauCl), ( obr. 3 ) [ 147 ].

TauCl má tiež oxidačné vlastnosti, ale je to stabilná molekula, vďaka čomu je menej toxický ako H ₂ O ₂ alebo HClO. V skutočnosti je to taurín chloramín a nie samotný taurín, ktorý vykazuje imunomodulačné vlastnosti. TauCl produkovaný pri zápalových reakciách môže byť aktívne transportovaný do leukocytov, kde inhibuje produkciu prozápalových faktorov. Inhibícia sa vyskytuje na úrovni transkripcie aj translácie. TauCl znižuje produkciu oxidu dusnatého znížením úrovne transkripcie génu iNOS a translácie _iNOS mRNA . Imunomodulačný účinok zahŕňa aj spomalenie translácie mRNA kódujúcej TNF-α, čo oneskoruje účasť TNF-α na zápalovom procese. Účinok TauCl je založený na zabránení akumulácie prostaglandínu E2 ₍ PGE2 ₎ znížením biosyntézy cyklooxygenázy 2 (EC 1.14.99.1, COX2) [ 87 , 103 ]. Bola tiež preukázaná schopnosť TauCl inhibovať produkciu O ₂ ^·– a biosyntézu interleukínov (IL-6 a -8) ľudskými PMN [ 103 ]. V prítomnosti TauCl sa lymfocyty delia pomalšie a populácia neadherentných buniek vykazuje zníženú produkciu IL-2, -6 a -8 [ 104 ]. Ďalší pokles syntézy IL-1p a TNF-a bol pozorovaný v populácii adherentných lymfocytov. Vplyvom TauCl sa mení schopnosť dendritických buniek stimulovať odpovede T lymfocytov, uprednostňuje sa vývoj odpovedí Th1 skôr než Th2 [ 88 ].

Imunomodulačné vlastnosti TauCl vyplývajú z jeho schopnosti znižovať aktivitu NF-κB a v menšej miere aj AP-1 transkripčných faktorov, ktoré regulujú expresiu prozápalových cytokínových génov. V prítomnosti TauCl bola počas aktivácie potkanej makrofágovej línie tiež pozorovaná inhibícia migrácie NF-KB do jadra a stabilné hladiny IkB v cytoplazme. Inhibícia aktivity NF-KB môže byť výsledkom oxidácie Met ₄₅ v IκB-α pomocou TauCl [ 71 ]. Zdá sa, že TauCl tiež nepriamo inhibuje aktivitu IκB kinázy (IKK) ovplyvnením jednej zo zložiek signálnej transdukčnej dráhy [ 7 ].

Dôležité je, že na rozdiel od NaOCl (chlorečnan sodný I) alebo chloramínov iných aminokyselín, ako je serín, alanín alebo glycín, taurín chlóramín vďaka svojej stabilnej štruktúre nie je toxický pre bunky imunitného systému. Jeho pôsobenie je založené na modulácii bunkových funkcií, nie na ich eliminácii. Experimenty in vitro pozorovali smrť lymfocytov pri vysokých koncentráciách TauCl v kultivačnom médiu, ale mala skôr známky apoptózy ako nekrózy [ 38 ].

Okrem taurínu chloramínu je známy biologicky aktívny syntetický derivát taurínu – taurolidín (bis-(1,1-dioxyperhydro-1,2,4-tiadiazinyl-4)metán). Táto zlúčenina pozostáva z dvoch molekúl taurínu a troch molekúl formaldehydu, ktoré tvoria dva taurolidínové kruhy spojené metylénovým mostíkom ( obrázok 3 ). Taurolidín je stabilná molekula s krátkym biologickým polčasom, netoxická, metabolizovaná na taurín, vodu a oxid uhličitý [ 146 ]. Tento derivát má schopnosť ireverzibilne inaktivovať LPS. Zistili sa aj jeho antiadhézne vlastnosti [ 121 ]. Podobne ako taurín, aj taurolidín inhibuje produkciu IL-1 a TNF-α [ 8 ], ale na rozdiel od neho má antibakteriálne vlastnosti [ 121 ]. Taurolidín má tiež onkostatické vlastnosti. Bol pozorovaný jeho vplyv na dlhšiu životnosť zvierat s malígnym melanómom (melanoma malignum) [ 29 ] a inhibíciu rastu buniek kolorektálneho karcinómu in vitro a in vivo [ 91 ]. Taurolidín, podobne ako taurín, môže mať ochranný účinok proti prooxidačným xenobiotikám [ 37 ].

Málo sa vie o vzájomných vzťahoch medzi koncentráciou taurínu a zmenami bunkového metabolizmu pod vplyvom silného stresu, napr. Bola však zaznamenaná pozitívna korelácia medzi poklesom koncentrácie taurínu a závažnosťou symptómov ochorenia [ 26 ].

Sietnica obsahuje významné množstvo taurínu (50–70 mM) [ 59 ], ktorý predstavuje viac ako 50 % všetkých prítomných aminokyselín, ale jeho distribúcia nie je rovnomerná v štruktúre sietnice. Vonkajšia vrstva sietnice, ktorá obsahuje fotoreceptorové bunky, ako aj vrstva Müllerových buniek a bipolárnych buniek, je bohatá na taurín [ 80 ]. Najdôležitejšími funkciami taurínu sú ochrana pred oxidačným stresom spôsobeným svetelnými lúčmi, prevencia peroxidácie lipidov a poškodenia DNA [ 33 , 34 ] a podpora diferenciácie buniek sietnice počas vývoja fotoreceptorov [ 3 ]. Taurín sa podieľa na organizácii a fungovaní zdravej a regenerujúcej sietnice [ 41 ]. Veľkosť poklesu koncentrácie taurínu po poškodení fotoreceptorov svetlom koreluje so stupňom degenerácie sietnice. Ochranný účinok taurínu bol zistený aj pri diabetickej neuropatii u potkanov, keďže u zvierat so zníženou koncentráciou tejto aminokyseliny bolo pozorované väčšie poškodenie očných tkanív ako u kontrolných zvierat [ 127 ]. Je dokázané, že taurín urýchľuje rekonštrukciu sietnice po poškodení zrakového nervu a dokonca, zdá sa, jeho prítomnosť vo vhodnej koncentrácii rozhoduje o správnej regenerácii tkaniva [ 82 ].

Mechanizmy regenerácie sietnice závislé od taurínu pozorované u zlatých rybiek ( Carassius auratus ) sú sprostredkované iónmi Ca2 ⁺ , pretože ich chelácia (intra- aj extracelulárne zásoby) eliminuje trofický účinok aminokyseliny [ 143 ]. Taurínom indukovaný zvýšený prítok vápnika bol tiež pozorovaný v explantátoch po rozdrvení zrakového nervu [ 81 ]. Menej výrazná interakcia taurínu a vápnika bola zistená v izolovaných bunkách sietnice mladých potkanov [ 90 ]. Zdá sa, že hlavným mechanizmom účinku taurínu, ktorý určuje opätovný rast neurónov, je modulácia intracelulárnej koncentrácie Ca2+ ^inhibíciou prítoku týchto iónov z extracelulárneho priestoru. Ďalším prvkom mechanizmu trofického pôsobenia taurínu môže byť regulácia stupňa fosforylácie špecifických proteínov [ 68 , 85 , 138 ]. Nevyhnutnou podmienkou trofických vlastností taurínu je zachovanie integrity tkaniva sietnice [ 28 ].

Taurín je známy ako trofický faktor počas vývoja centrálneho nervového systému (CNS) [ 131 ] a ako neurotransmiter [ 86 ] a neuromodulátor [ 78 ]. Zistilo sa tiež, že taurín chráni pred neurotoxicitou vyvolanou glutamátom [ 116 ].

Pozorované účinky taurínu v CNS sú s najväčšou pravdepodobnosťou výsledkom schopnosti tejto aminokyseliny regulovať intracelulárnu koncentráciu vápnika. Štúdie využívajúce izotopy ukázali silnú inhibíciu intracelulárneho transportu Ca2+ ^{bez vplyvu na} jeho odtok počas aktivácie NMDA receptorov. Nedostatok akumulácie vápnika v dôsledku liečby glutamátom v prítomnosti taurínu však nie je spôsobený antagonistickou interakciou β-aminokyseliny s NMDA receptorom [ 42 ]. Taurín tiež inhibuje reverzný Na ⁺ /Ca ²⁺ antiport, ku ktorému dochádza pri dlhodobej stimulácii neurónov , čo tiež prispieva k zníženiu intracelulárnej koncentrácie iónov vápnika. Uvoľňovanie vápnika z intracelulárnych membránových štruktúr je tiež inhibované v dôsledku aktivácie metabotropných glutamátergných receptorov. Ochranný účinok taurínu spočíva v znížení intracelulárnej koncentrácie vápnika, čo zabraňuje poškodeniu mitochondrií a iniciácii procesu apoptózy [ 149 ].

Tiež sa predpokladá, že taurín je schopný viazať sa nielen na ionotropné receptory, ale je tiež ligandom receptorov spojených s G-proteínom (GPCR). Bolo pozorované, že GTP inhibuje väzbu taurínu na tieto receptory [ 150 ]. Taurín znižuje produkciu inozitoltrifosfátu (IP ₃ ) v experimentálnych systémoch. Preto sa zdá, že táto aminokyselina inhibuje signálne dráhy aktivované glutamátom vďaka v súčasnosti neznámym špecifickým metabotropným systémom [ 42 ].

Miestom pôsobenia taurínu vo svaloch je kanál ClC-1. In vitro štúdie na svaloch ošetrených roztokom taurínu preukázali schopnosť tejto aminokyseliny znižovať excitabilitu svalových vlákien zvýšením intracelulárnych Cl ^– prúdov [ 31 ]. Je to spôsobené interakciou taurínu s kanálom ClC-1 v mieste s nízkou afinitou. Analógy taurínu so zvýšenou vzdialenosťou medzi nabitými skupinami alebo s distribuovaným pozitívnym nábojom a molekuly, ktoré majú schopnosť inhibovať transportér Tau vo vysokých koncentráciách, spôsobili zvýšenie vodivosti chloridov v menšom rozsahu [ 108 ]. Štúdie využívajúce metódu path-clamp ukázali, že 20 mM taurínu zvyšuje prúd Cl ^o 100 % . Bolo tiež pozorované, že pod vplyvom taurínu je tento kanál aktivovaný na zápornejší potenciál, čo navyše spôsobuje hyperpolarizáciu membrány. Vzhľadom na schopnosť taurínu znižovať excitabilitu svalových vlákien je možné túto aminokyselinu využiť v terapii myotónie [ 30 ].

Za normálnych podmienok sa koncentrácia taurínu v srdci cicavca pohybuje od 2–3 mM u mačky a kravy po 25 mM u potkana [ 142 ]. Predpokladá sa, že taurín znižuje záťaž srdca znížením periférnej vaskulárnej rezistencie prostredníctvom:
1) zníženia koncentrácie solí v tele a diuretického účinku,
2) modulácie kontrakcie periférnych krvných ciev,
3) antagonistického účinku na angiotenzín II [ 118 ].

Taurín zlepšuje kontraktilitu srdca u ľudí so srdcovými poruchami. Hlavným mechanizmom tejto interakcie je regulácia intracelulárnej koncentrácie Ca2 ⁺ . Podávanie taurínu zvyšuje transport Na ⁺ do buniek voľnými sodíkovými kanálmi, nezávisle od tetrodotoxínu, čo následne zvyšuje koncentráciu vápnikových iónov vďaka aktivite Na ⁺ /Ca ²⁺ transportéra [ 117 ]. Pozorovalo sa aj zvýšenie transportu Ca2 ⁺ do bunky cez vápnikové kanály typu L a zvýšené uvoľňovanie tohto iónu z vnútrobunkových zásob [ 36 ]. Bola tiež zistená schopnosť taurínu regulovať proces fosforylácie proteínov v tkanivách srdca [ 84 ].

Taurín hrá dôležitú úlohu pri vývoji a správnom fungovaní obličiek. Mačiatka inbredných mačiek zbavených taurínu v potrave vykazovali okrem slepoty, ataxie, patologických zmien v mozočku, kyfózy a charakteristického vzhľadu papule aj zmenšenie veľkosti obličiek. Mikroskopické pozorovania ukázali abnormality v histologickom obraze obličiek: dilatáciu močovodov, zväčšenie a stvrdnutie glomerulov, sploštenie proximálnych tubulov, atypiu epitelu, zníženie počtu mitochondrií v apikálnej časti tubulov a zníženie počtu tubulov v porovnaní s kontrolou. Zbavenie mačiek taurínu na ďalšie 2 roky malo za následok zjazvenie obličiek, tubulárnu dezorganizáciu, atrofiu obličkovej kôry a glomerulosklerózu. Histologické vyšetrenie týchto obličiek odhalilo aj glomerulárnu hypertrofiu s intersticiálnou fibrózou. Príznaky nedostatku taurínu v potrave mačiatok sú totožné s poruchami obličiek prítomnými u pacientov so syndrómom 3p [ 14 ]. 3p syndróm je spôsobený deléciou v dlhom ramene chromozómu 3 na p25. V ľudskom genóme tento lokus (3p21-25) obsahuje gén membránového transportéra TauT [ 107 ], čo naznačuje, že absencia alebo dysfunkcia napnutého génu môže prispieť k rozvoju narušeného fenotypu syndrómu 3p.

Taurín sa podieľa na regulácii vodnej a elektrolytovej rovnováhy v tele. Jeho pôsobenie je opačné ako účinky spôsobené angiotenzínom II (Ang II), na rozdiel od toho taurín zvyšuje sekréciu Na ⁺ [ 98 ]. Natriuretický účinok taurínu je výsledkom jeho osmotických vlastností. Je možné, že sekrécia taurínu do primárneho moču znižuje stupeň resorpcie sodíkových a draselných iónov [ 69 ]. Zvrátením účinku Ang II taurín inhibuje Na ⁺ /H ⁺ transportér v proximálnych tubuloch a sekréciu aldosterónu kôrou nadobličiek [ 118 ]. Taurín má tiež schopnosť modulovať uvoľňovanie atriálneho natriuretického faktora (peptidu) a – pravdepodobne – vazopresínu [ 98 ]. Taurín tiež znižuje prietok krvi obličkami [ 118 ].

Taurín nachádzajúci sa v pankrease sa vyskytuje hlavne v α ostrovčekoch. Nebol pozorovaný v bunkách vylučujúcich inzulín [ 23 ]. Úloha taurínu v pankrease nie je známa, avšak za normálnych fyziologických podmienok bol preukázaný jeho hypoglykemický účinok u ropúch, žiab a králikov, najpravdepodobnejšie v dôsledku jeho synergického účinku s inzulínom prostredníctvom interakcie s receptorom tohto hormónu [ 56 ]. . Zistilo sa, že taurín zvyšuje intenzitu glykolýzy a zvyšuje príjem a spotrebu glukózy pečeňovými a srdcovými bunkami dospelých potkanov [ 56 ].

Správy dostupné v literatúre o vplyve taurínu na koncentráciu glukózy v krvi u diabetikov sú rozporuplné. Krátkodobé štúdie preukázali nedostatok hypoglykemických vlastností tejto aminokyseliny [ 43 ]. V dôsledku dlhodobej suplementácie taurínu sa však po 5 mesiacoch pozorovalo zníženie hladiny glukózy v krvi u potkanov s diabetom streptozotocínu [ 43 , 102 ]. Mechanizmy tohto účinku neboli preskúmané. Je možné, že dôjde k spontánnej regenerácii pankreasu [ 97 ]. Podávanie taurínu potkanom s diabetom 2. typu vyvolaným diétou s vysokým obsahom fruktózy tiež znižuje hladinu cukru v krvi, hoci nemení hladiny inzulínu v sére [ 99 ], a preto možno dospieť k záveru, že účinok taurínu nie je založený na stimulácii sekrécie inzulínu pankreasom. Štúdie in vitro však preukázali schopnosť taurínu interagovať s purifikovaným inzulínovým receptorom [ 89 ]. Je tiež možné, že vďaka svojej schopnosti interagovať s bunkovou membránou taurín zvyšuje intracelulárny transport glukózy v periférnych tkanivách [ 99 ]. Okrem toho hypoglykemický účinok taurínu môže byť výsledkom inhibície absorpcie glukózy z gastrointestinálneho traktu. Ukázalo sa, že taurín inhibuje aktivitu sodíkového glukózového transportéra (SGLT-1) [ 74 ]. Tento transportér je prítomný v epiteli tenkého čreva a je zodpovedný za vstrebávanie glukózy z potravy. Taurín je tiež schopný znížiť bazálnu hladinu uvoľňovania glukózy v pečeni ovplyvnením syntézy glykogénu [ 47 ].

Hormóny, ktoré stimulujú glukoneogenézu, pôsobia zvýšením intracelulárnej koncentrácie Ca2 ⁺ , ktorá aktivuje signálnu dráhu závislú od PKC. Jedným zo substrátov PKC je pyruvátkarboxyláza [ 76 ]. Taurín je široko považovaný za faktor, ktorý znižuje koncentráciu vápnika v bunke, čo by mohlo inhibovať de novo syntézu glukózy na úrovni pyruvátu.

Je známe, že taurín má opačný účinok ako angiotenzín II. Inhibícia aktivity tohto hormónu, ako výsledok inhibície enzýmu konvertujúceho angiotenzín (EC 3.4.15.1, ACE), ako aj použitia antagonistov receptora ATi _, vedie k zvýšeniu citlivosti na inzulín na rôznych zvieracích modeloch typu 2. diabetes [ 57 , 112 ] a v klinických štúdiách [ 2 , 19 ]. Schopnosť antagonistov AT1 receptora znižovať koncentráciu glukózy v krvi u potkanov s diabetom streptozotocínu bola tiež preukázaná zlepšením využitia tohto cukru periférnymi tkanivami [ 24 ]. Preto sa zdá pravdepodobné, že hypoglykemický účinok taurínu pri diabetických stavoch môže byť čiastočne spôsobený jeho antagonistickým účinkom na Ang II.

Hoci niektoré biologické funkcie taurínu sú známe už dlho, molekulárny základ jeho pôsobenia a presná úloha tejto aminokyseliny vo fyziológii cicavcov ešte nie je úplne vysvetlená. Je známe, že mnohé patologické stavy a procesy sú sprevádzané poklesom koncentrácie taurínu v tkanivách. Početné štúdie, vrátane klinických, ukázali, že suplementácia taurínu zvráti alebo aspoň zníži zmeny spojené s priebehom ochorenia. V súčasnosti je taurín súčasťou energetických nápojov, športovej výživy a cereálií pre deti.

Zdá sa, že hlavným miestom pôsobenia taurínu sú iónové kanály. V klinickej praxi je možné využiť aj antioxidačné a protizápalové vlastnosti tejto aminokyseliny, ako aj protirakovinové účinky jej derivátov. Nevyhnutnou podmienkou pre vedomé využitie taurínu pri liečbe očných chorôb, myotónie, kardiomyopatie, cukrovky či hypercholesterolémie je však poznať jeho pôsobenie na bunkovej úrovni za fyziologických noriem.

Autori ďakujú profesorovi Dr. Habovi. Jadwige Bryle za komentáre užitočné pri príprave článku.