- ลักษณะเฉพาะ
- โครงสร้าง
- คุณสมบัติ
- เป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์ที่ใช้งานอยู่
- ฟังก์ชั่นอื่น ๆ
- การสังเคราะห์
- การปลด
- อาหารที่อุดมด้วยฮิสทิดีน
- ประโยชน์ของการบริโภค
- ความผิดปกติของการขาด
- อ้างอิง
ฮิสติดีน (ของพระองค์ H) เป็นกรดอะมิโนที่ใช้สำหรับการสังเคราะห์โปรตีน มันเป็นโมเลกุลที่ชอบน้ำดังนั้นโดยทั่วไปจึงมุ่งเน้นไปที่โครงสร้างโปรตีนด้านนอกเมื่ออยู่ในของเหลว
ถือเป็นกรดอะมิโนที่จำเป็นสำหรับเด็กที่กำลังเติบโตเนื่องจากพวกเขาไม่ได้ผลิต ในผู้ใหญ่มีการผลิตฮิสทิดีนเพียงเล็กน้อย แต่ไม่เพียงพอต่อความต้องการในแต่ละวันด้วยเหตุนี้จึงถือว่าเป็นกรดอะมิโนกึ่งจำเป็น
โครงสร้างทางเคมีของกรดอะมิโนฮิสติดีน (ที่มา: Borb, ผ่าน Wikimedia Commons)
สำหรับสัตว์และมนุษย์ฮิสทิดีนเป็นกรดอะมิโนที่จำเป็นหรืออย่างน้อยกึ่งจำเป็นอย่างไรก็ตามพืชเชื้อราและจุลินทรีย์จะผลิตฮิสทิดีนที่ต้องการได้อย่างมีประสิทธิภาพและเป็นส่วนหนึ่งของแหล่งอาหารของฮิสทิดีนนอกเหนือจากโปรตีน สัตว์
ฮิสทิดีนทำหน้าที่ทางสรีรวิทยาที่สำคัญมากในมนุษย์เช่น: เป็นส่วนหนึ่งของศูนย์กลางการทำงานของเอนไซม์หลายชนิดการมีส่วนร่วมในการเจริญเติบโตระบบภูมิคุ้มกันและการสร้างไมอีลินในเส้นใยประสาทเป็นต้น
การสังเคราะห์ฮิสทิดีนเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งส่วนใหญ่เกิดขึ้นในตับและต้องใช้เอนไซม์ 9 ถึง 11 ขั้นตอน การย่อยสลายเกิดขึ้นในตับและผิวหนังและผ่านการสร้างกลูตาเมตจากนั้นตามเส้นทางต่างๆ
อาหารหลายชนิดอุดมไปด้วยฮิสทิดีนเช่นโปรตีนจากสัตว์เช่นเนื้อสัตว์และผลิตภัณฑ์จากนมรวมถึงโปรตีนจากพืช สิ่งเหล่านี้เป็นส่วนสำคัญของความต้องการฮิสทิดีนประจำวันที่ร่างกายของเราต้องการเพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง
การขาดฮิสทิดีนหรือส่วนเกินที่เกิดจากปัญหาการเผาผลาญหรือการขนส่งทางพันธุกรรมหรือความล้มเหลวในการบริโภคอาหารเกี่ยวข้องกับปัญหาสำคัญบางอย่างที่ส่งผลต่อสุขภาพทั้งในเด็กและผู้ใหญ่ การบริโภคฮิสทิดีนอย่างเพียงพอจะช่วยให้คุณมีชีวิตที่แข็งแรงและมีสุขภาพดีได้ในกรณีส่วนใหญ่
ลักษณะเฉพาะ
คุณสมบัติที่โดดเด่นของฮิสทิดีนคือสามารถเปลี่ยนเป็นฮีสตามีนซึ่งเป็นสารที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาการแพ้และการอักเสบจำนวนมาก
ในปลาที่สัมผัสกับสิ่งแวดล้อมโดยไม่ต้องแช่เย็นเพียงพอแบคทีเรียสามารถเปลี่ยนฮิสทิดีนเป็นฮีสตามีนได้และนั่นคือเหตุผลว่าทำไมเมื่อกินเข้าไปจึงทำให้อาหารเป็นพิษ
คุณสมบัติอีกอย่างหนึ่งของกรดอะมิโนนี้คือเป็นหนึ่งในไม่กี่ชนิดใน 22 ชนิดที่มีอยู่ซึ่งแตกตัวเป็นไอออนในช่วง pH ทางสรีรวิทยา (ประมาณ 7.4) ดังนั้นจึงสามารถมีส่วนร่วมในบริเวณที่เร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์หลายชนิด
ในโมเลกุลของฮีโมโกลบิน proximal histidine เป็นหนึ่งในลิแกนด์ของกลุ่มฮีม กล่าวอีกนัยหนึ่งกรดอะมิโนนี้มีส่วนร่วมในหน้าที่ขนส่งออกซิเจนของฮีโมโกลบินและจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนนี้เช่นเดียวกับไมโอโกลบินซึ่งเรียกอีกอย่างว่า "ฮีโมโกลบินของกล้ามเนื้อ"
โครงสร้าง
ฮิสทิดีนเป็นกรดอะมิโนไฮโดรฟิลิกที่มีขั้วพื้นฐานซึ่งจัดอยู่ในกรดอะมิโนที่จำเป็นเนื่องจากสัตว์ไม่สามารถสังเคราะห์ได้ อย่างไรก็ตามและตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้มันถูกสังเคราะห์โดยแบคทีเรียเชื้อราและพืช
ในเด็กที่กำลังเติบโตฮิสทิดีนมีความจำเป็นอย่างยิ่ง ผู้ใหญ่สามารถสังเคราะห์ได้ แต่ยังไม่ชัดเจนว่าตรงตามความต้องการของฮิสทิดีนในแต่ละวันหรือไม่ดังนั้นจึงต้องรับประทานร่วมกับอาหาร
เช่นเดียวกับกรดอะมิโนทั้งหมดฮิสทิดีนมีคาร์บอนαซึ่งมีหมู่อะมิโนกลุ่มคาร์บอกซิลอะตอมไฮโดรเจนและโซ่ด้านข้างติดอยู่
ห่วงโซ่ด้านข้างของกรดอะมิโนนี้ประกอบขึ้นจากวงแหวนอิมิดาโซลที่ pH ทางสรีรวิทยาโปรตอนและได้รับประจุบวกและเรียกว่า "อิมิดาโซเลี่ยม" โดยย่อว่า ImH +
ร่วมกับไลซีนและอาร์จินีนฮิสทิดีนจะสร้างกลุ่มของกรดอะมิโนพื้นฐาน ฮิสทิดีนเป็นสารพื้นฐานที่น้อยที่สุดและวงแหวนอิมิดาโซลของมันสามารถลดการโตโรโทเนตที่ pH ใกล้เคียงกับ 6
เนื่องจากฮิสทิดีน pH ทางสรีรวิทยาสามารถแลกเปลี่ยนโปรตอนได้จึงมีแนวโน้มที่จะมีส่วนร่วมในการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนโปรตอน นอกจากนี้เนื่องจากเป็นกรดอะมิโนโพลาร์จึงมักพบที่ผิวด้านนอกของโปรตีนซึ่งสามารถให้ความชุ่มชื้นในตัวกลางที่เป็นน้ำได้
คุณสมบัติ
เป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์ที่ใช้งานอยู่
ฮิสทิดีนมีความจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์โปรตีนหลายชนิดโดยเฉพาะเอนไซม์ที่มีกรดอะมิโนชนิดนี้อยู่ในโครงสร้าง มันเป็นส่วนหนึ่งของศูนย์กลางการทำงานของอัลโดเลสในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมซึ่งทำหน้าที่เป็นผู้บริจาคโปรตอน
พบในใจกลางที่ใช้งานของคาร์บอกซีเปปทิเดสเอซึ่งเป็นเอนไซม์ตับอ่อนที่มีไซต์ที่ใช้งานซึ่งประกอบด้วย Zn และฮิสทิดีน ในเอนไซม์ไกลโคไลติก phosphoglycerate mutase มีฮิสทิดีนตกค้างอยู่สองตัวในศูนย์ที่ใช้งานซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวรับหรือผู้บริจาคของกลุ่มฟอสโฟรีล
นอกจากนี้ยังพบในบริเวณที่ทำงานของเอนไซม์เช่น glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase, lactate dehydrogenase, papain, chymotrypsin, RNase A และ histidine ammonia lyase (histidase) นอกจากนี้ยังเป็นตัวยับยั้ง allosteric ของเอนไซม์ glutamine synthetase
ฟังก์ชั่นอื่น ๆ
กรดอะมิโนนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อร่างกายเนื่องจากการสลายตัวของมันโดย histidine decarboxylase จะสร้างฮีสตามีนซึ่งเป็นยาขยายหลอดเลือดที่มีประสิทธิภาพซึ่งเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาการอักเสบและอาการแพ้ที่มีอยู่ในลำไส้และในเม็ดของเซลล์ของระบบฟาโกไซติกโมโนนิวเคลียร์
ฮิสทิดีนผลิตโดยเซลล์ประสาทของระบบประสาทส่วนกลางที่มีหน้าที่กดประสาท
มันจำเป็นสำหรับการสร้างปลอกไมอีลินของใยประสาทดังนั้นจึงมีบทบาทสำคัญในการส่งกระแสไฟฟ้าในตัวพวกมัน
นอกจากฮอร์โมนการเจริญเติบโตและกรดอะมิโนอื่น ๆ แล้วฮิสทิดีนยังมีส่วนช่วยในกลไกการซ่อมแซมเนื้อเยื่อส่วนใหญ่อยู่ในระบบหัวใจและหลอดเลือด
คุณสมบัติเพิ่มเติมบางประการ ได้แก่ :
- มีส่วนช่วยในการล้างพิษโลหะหนักบางชนิดเนื่องจากทำหน้าที่เป็น chelator
- ป้องกันความเสียหายจากรังสี
- มีส่วนร่วมในการสร้างเม็ดเลือดแดงและเม็ดเลือดขาว
- จำเป็นต่อการสร้างฮีโมโกลบิน
- ช่วยต่อต้านผลเสียบางอย่างของโรคไขข้ออักเสบเช่นการอักเสบและการเคลื่อนไหวไม่สะดวก
- เป็นกรดอะมิโนที่สำคัญสำหรับการงอกใหม่การเจริญเติบโตและสมรรถภาพทางเพศของเส้นผม
Carnosine, anserine และ homocarnosine เป็นไดเปปไทด์ที่เกิดจากฮิสทิดีน สองตัวแรกพบในกล้ามเนื้อและมีหน้าที่สำคัญในฐานะบัฟเฟอร์และเป็นตัวกระตุ้นของ myosin ATPase
Homocarnosine ผลิตในสมองในปริมาณที่มากกว่าไอโอดีนในกล้ามเนื้อโครงร่างถึง 100 เท่า
การสังเคราะห์
ฮิสติดีนได้รับโครงกระดูกคาร์บอนจากไรโบส 5 ฟอสเฟต ในแบคทีเรีย E. Coli กรดอะมิโนนี้ผลิตจากสารประกอบนี้โดยผ่านขั้นตอนของเอนไซม์ 11 ขั้นตอน:
- ขั้นตอนแรกของการสังเคราะห์ประกอบด้วยการถ่ายโอน phosphoribosyl จาก ATP ไปยังคาร์บอน 1 ของ ribose 5-phosphate สร้าง 5-phosphoribosyl-1-pyrophosphate (PRPP) เอนไซม์ phosphoribosyl-pyrophosphate synthetase (PRPP synthetase) เร่งปฏิกิริยานี้
- จากนั้นการถ่ายโอนกลุ่มไพโรฟอสเฟตจากคาร์บอน 1 ไปยัง N-1 ของ ATP จะเกิดขึ้นและเกิด N1- (5'-phosphoribosyl) -ATP เอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยานี้คือ ATP phosphoribosyltransferase
- ด้วยการกระทำของ phosphoribosyl-ATP-pyrophosphate hydroxylase พันธะα, β-pyrophosphate ของ ATP จะถูกไฮโดรไลซ์และเกิด N1- (5'-phosphoribosyl) -AMP
- เอนไซม์ phosphoribosyl-AMP cyclo hydroxylase จะเปิดวงแหวนพิวรีนระหว่าง N-1 และ C-6 และไรโบนิวคลีโอไทด์ N1- (5'-phosphoribosyl formimino) -5-aminoimidazole-4-carboxamide-1-ribonucleotide
- จากนั้นวงแหวนไรโบฟูราโนสที่มาจาก PRPP จะเปิดขึ้นและถูกไอโซเมอร์ไรซ์เป็นคีโตสสร้าง N1- (5'-phosphoribosyl formimino) -5-aminoimidazole-4-carboxamide-1-ribonucleotide โดยผลของเอนไซม์ไอโซเมอเรส
- เอนไซม์อะมิโนทรานสเฟอเรสจะถ่ายโอนกลุ่มอะมิโดจากกลูตามีนซึ่งเปลี่ยนเป็นกลูตาเมตและทำลายพันธะฟอร์มิมิโนจึงปล่อย 5-aminoimidazole-carboxamide-1-ribonucleotide และสร้างอิมิดาโซลกลีเซอรอลฟอสเฟต
- โมเลกุลของน้ำจะถูกกำจัดออกจากอิมิดาโซล - กลีเซอรอลฟอสเฟตโดยใช้ imidazole-glycerol phosphate dehydratase และ imidazole-acetol phosphate
- กลุ่มอะมิโนจะถูกถ่ายโอนไปยัง imidazole acetol phosphate ผ่านทาง histidinol phosphate transaminase และ histidinol phosphate
- กลุ่มฟอสฟอรัสเอสเทอร์ของฮิสทิดินอลฟอสเฟตถูกไฮโดรไลซ์เพื่อสร้างฮิสทิดินอล ฮิสทิดินอลฟอสเฟตฟอสฟาเตสเร่งปฏิกิริยานี้
- ต่อมาฮิสทิดินอลจะถูกออกซิไดซ์โดยฮิสทิดินอลดีไฮโดรจีเนสและเกิดฮีสทิดิน
- ฮิสทิดินอลดีไฮโดรจีเนสเองออกซิไดซ์ฮิสทิดินัลและแปลงเป็นฮิสทิดีน
เอนไซม์ตัวแรกของวิถีการสังเคราะห์ทางชีวภาพของฮิสทิดีนถูกยับยั้งโดยผลิตภัณฑ์ทางเดินนั่นคือฮิสทิดีนมีส่วนร่วมในการยับยั้งอัลโลสเตอริกของ ATP phosphoribosyltransferase ซึ่งแสดงถึงกลไกการกำกับดูแลหลักของทางเดิน
การปลด
ฮิสทิดีนโพรลีนกลูตาเมตอาร์จินีนและกลูตามีนเป็นกรดอะมิโนที่เมื่อถูกย่อยสลายจะกลายเป็นα-ketoglutarate สี่ในนั้นจะถูกเปลี่ยนเป็นกลูตาเมตก่อนซึ่งจากการทรานส์ฟอร์มจะทำให้เกิดα-ketoglutarate
ฮิสทิดีนผ่านฮิสทิดิเนสจะสูญเสียกลุ่มα-amino ไปเป็น urocanate จากนั้น urocanase จะไฮเดรตตำแหน่ง 1 และ 4 ของ urocanate กลายเป็น 4-imidazolone-5-propionate ต่อจากนั้นไฮโดรไลซิสของกลุ่ม imino ของ 4-imidazolone-5-propionate จะเกิดขึ้นกลายเป็น N-formiminoglutamate
ปฏิกิริยาหลังเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอน formyl จาก N-formiminoglutamate ไปยัง tetrahydrofolate ซึ่งทำงานร่วมกับเอนไซม์ glutamate formimine transferase ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของปฏิกิริยานี้คือกลูตาเมตและ N5-formimino tetrahydrofolate
Α-ketoglutarate เกิดจากการทรานส์ฟอร์มของกลูตาเมต Α-Ketoglutarate เป็นตัวกลางในวงจร Krebs และยังสามารถเข้าสู่เส้นทางกลูโคโนเจนิกเพื่อสร้างกลูโคส
กลุ่มอะมิโนของกลูตาเมตจะเข้าสู่วงจรการผลิตยูเรียเพื่อกำจัดออกทางปัสสาวะ ปฏิกิริยาทั้งหมดนี้เกิดขึ้นในตับและบางส่วนเกิดขึ้นที่ผิวหนัง
อาหารที่อุดมด้วยฮิสทิดีน
ความต้องการของฮิสติดีนต่อวันอยู่ที่ประมาณ 10 ถึง 11 มก. ต่อกก. ของน้ำหนักตัวต่อวัน ในเด็กที่กำลังเติบโตฮิสทิดีนเป็นกรดอะมิโนที่จำเป็นซึ่งต้องได้รับจากอาหาร
ในสัตว์อื่น ๆ ฮิสทิดีนเป็นกรดอะมิโนที่จำเป็นเช่นกันและผู้ที่เลี้ยงในคอกสัตว์ต้องได้รับฮิสทิดีนเพื่อรักษาระดับฮีโมโกลบินให้เป็นปกติ
อาหารที่อุดมไปด้วยฮิสทิดีน ได้แก่ :
- เนื้อวัวเนื้อแกะหมูไก่และไก่งวง นอกจากนี้ยังพบในปลาเช่นปลาทูน่า (กระป๋อง) ปลาแซลมอนปลาเทราท์ปลากะพงและปลากะพงขาวรวมถึงหอยบางชนิด
- นมและอนุพันธ์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในชีสที่สุกแล้วเช่น Parmesan, Gruyère, Swiss cheese และ gouda เป็นต้น ในครีมเวย์โยเกิร์ตและครีมเปรี้ยว
- ถั่วเหลืองและผลไม้แห้งเช่นวอลนัทและเมล็ดพืช ในดอกทานตะวันฟักทองแตงโมงาอัลมอนด์พิสตาชิโอเนยถั่วและเมล็ดเจีย
- ไข่และถั่วหรือถั่วขาว
- ธัญพืชไม่ขัดสีเช่นควินัวข้าวสาลีข้าวกล้องเป็นต้น
ประโยชน์ของการบริโภค
มีเงื่อนไขทางพยาธิวิทยาหลายประการที่ฮิสทิดีนสามารถเป็นประโยชน์ในการเสริมการรักษา
ในบรรดาโรคเหล่านี้เราสามารถตั้งชื่อโรคข้ออักเสบรูมาตอยด์ความดันโลหิตสูงในหลอดเลือดได้ (เนื่องจากมีการอธิบายถึงผลของความดันเลือดต่ำของฮิสทิดีน) ในการติดเชื้อความเยือกเย็นและความอ่อนแอทางเพศพิษของโลหะหนักโรคซินโดวิสที่เป็นพิษโรคประสาทอักเสบการอาเจียนของการตั้งครรภ์ความผิดปกติของหัวใจและหลอดเลือด และการได้ยินแผลและโรคโลหิตจาง
ในผิวหนังการย่อยสลายของฮิสทิดีนที่บริโภคจะทำให้เกิดกรดยูโรคานิกซึ่งสามารถปกป้องผิวโดยการดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต
การบริโภคฮิสทิดีนมากเกินไปโดยบุคคลที่มีสุขภาพดีไม่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญเนื่องจากมีการย่อยสลายอย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตามควร จำกัด การใช้ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารฮิสติดีนในผู้ป่วยที่มีปัญหาเกี่ยวกับตับและ / หรือไตอย่างรุนแรง
ความผิดปกติของการขาด
การขาดฮิสทิดีนเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในการตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันเนื่องจากการผลิตฮีสตามีนและเม็ดเลือดขาวลดลงการสะสมของอนุมูลอิสระและความผิดปกติหรือภาวะแคระแกร็นในทารกในครรภ์
นอกจากนี้ยังมีรายงานปัญหาเกี่ยวกับกระดูกหูหนวกและโรคโลหิตจางที่เกี่ยวข้องกับการขาดฮิสทิดีน
โรค Hartnup เป็นภาวะที่สืบทอดมาซึ่งมีผลต่อการขนส่งฮิสทิดีนและทริปโตเฟนผ่านเยื่อบุของลำไส้เล็กและไตทำให้เกิดการขาดกรดอะมิโนทั้งสอง
อาการทางคลินิกที่เกี่ยวข้องมากที่สุดคือลักษณะของสะเก็ดและรอยโรคสีแดงบนผิวหนังหลังการออกแดดการเคลื่อนไหวผิดปกติในระดับต่างๆและอาการบางอย่างของความเจ็บป่วยทางจิตเวช
ฮิสทิดีนในเลือดเป็นโรคที่เกิดจากการเสื่อมของเซลล์เม็ดเลือดขาวโดยการขาดเอนไซม์ฮิสทิเดสซึ่งทำให้ระดับฮิสทิดีนในเลือดและปัสสาวะเพิ่มขึ้น
ด้วยเหตุนี้ผู้ป่วยเหล่านี้จึงไม่สามารถย่อยสลายฮิสทิดีนให้เป็นกรดยูโรคานิกในตับและผิวหนังได้ โรคนี้มาพร้อมกับภาวะปัญญาอ่อนระดับปานกลางบกพร่องในการพูดและความจำในการได้ยินโดยไม่มีอาการหูหนวก
การ จำกัด การบริโภคฮิสทิดีนในการรักษาไม่ได้ผลในการปรับปรุงทางคลินิกและมีความเสี่ยงที่จะสร้างความผิดปกติของการเจริญเติบโตในเด็กที่ได้รับผลกระทบจากโรคนี้
อ้างอิง
- Mathews, C. , van Holde, K. , & Ahern, K. (2000). ชีวเคมี (ฉบับที่ 3) ซานฟรานซิสโกแคลิฟอร์เนีย: Pearson
- Murray, R. , Bender, D. , Botham, K. , Kennelly, P. , Rodwell, V. , & Weil, P. (2009) ชีวเคมีในภาพประกอบของ Harper (28th ed.) การแพทย์ McGraw-Hill
- Nelson, DL, & Cox, MM (2009). Lehninger หลักการทางชีวเคมี Omega Editions (ฉบับที่ 5) doi.org
- Pencharz, P. , Farri, L. , & Papageorgiou, A. (1983). ผลของนมคนและสูตรโปรตีนต่ำต่ออัตราการหมุนเวียนโปรตีนทั้งหมดในร่างกายและการขับ 3-methylhistidine ในปัสสาวะของทารกคลอดก่อนกำหนด วิทยาศาสตร์การแพทย์, 64, 611–616
- Song, BC, Joo, N. , Aldini, G. , & Yeum, K. (2014). หน้าที่ทางชีวภาพของฮิสทิดีน - ไดเปปไทด์และเมตาบอลิกซินโดรม การวิจัยและปฏิบัติการทางโภชนาการ, 8 (1), 3–10.