کراتینیک بیومولکول رایج است که به ذخیره انرژی در بدن کمک می کند. نام شیمیایی کراتین N-(aminoiminomethyl)-N-methylglycine است که با نام متیل گوانیدین استیک اسید نیز شناخته می شود. سنتز کراتین به طور معمول در ماهیچه ها، کبد و کلیه ها اتفاق می افتد، اما می توان آن را از غذا نیز به دست آورد. در بدن، کراتین در ماهیچه ها ذخیره می شود و می تواند خروجی انرژی با شدت بالا را فراهم کند، بنابراین به طور گسترده در تمرینات بدنی و تمرینات ورزشکاران استفاده می شود. در ادامه تمامی مسیرهای مصنوعی کراتین به تفصیل معرفی خواهند شد.
1. روش سنتز کبد:
سنتز کبدی کراتین مسیر اصلی سنتز کراتین است. این سنتز از طریق سه اسید آمینه در کبد انجام می شود: متیونین، اسید آسپارتیک و گلیسین. فرآیند خاص به شرح زیر است:
1) متیونین از طریق متیونین پپتید آسیل ترانسفراز (S-adenosylmethionine:guanidinoacetate N-methyltransferase، SAM-GAT) در کبد با گلیسین جفت می شود تا S-adenosylmethionine (S-adenosylmethionine) تولید شود.
2) S-آدنوزیل متیونین واکنش جفت شدن گلیسین و اسید آسپارتیک را کاتالیز می کند تا یک محصول میانی گلیسین فرماید (گوانیدینو استات) تولید کند.
3) در نهایت، واکنش هیدرولیز بین گلیسین فرمامید و مولکول های آب باعث تولید کراتین می شود.
این فرآیند عمدتاً به عملکرد آنزیم های کاتالیزوری کبدی از جمله دهیدروژنازهای مختلف، متیل ترانسفراز و سایر اگزالواستات ترانسفرازها بستگی دارد.
2. روش سنتز کلیه:
کراتین توسط کلیه از طریق فرآیندی به نام مسیر متیلن شدن کلیه سنتز می شود که در آن متیل ترانسفرازها واکنش SAM و گلیسین را برای تولید کراتین کاتالیز می کنند. بستر شروع این فرآیند متیونین نیست، بلکه آرژنین است. آرژنین به گلیسین تبدیل می شود و گلیسین با SAM ترکیب می شود تا کراتین تولید کند. این فرآیند واکنش باید توسط متیل ترانسفراز کاتالیز شود و جزء کاتالیزوری اصلی رنین است.
3. روش سنتز منبع غذایی:
سنتز کراتین از منابع غذایی عمدتا در گوشت و ماهی اتفاق می افتد. این غذاها حاوی مقادیر زیادی کارنیتین هستند که در بدن به اسید متیل گوانیدینواستیک و دی متیل گوانیدینو استیک اسید تبدیل می شود. این محصولات سپس از طریق خون به ماهیچه ها منتقل می شوند و در آنجا تبدیل می شوند تا در نهایت کراتین تولید کنند.
شایان ذکر است که کراتین تولید شده توسط کبد و کلیه عمدتاً برای ذخیره و استفاده به عضلات منتقل می شود. بنابراین وقتی مشکلی در عملکرد کبد و کلیه وجود دارد، تولید کراتین کافی برای بدن انسان مشکل است و باید کراتین بیشتری از طریق غذا به دست آورد.
به طور کلی سنتز کراتین نقش بسیار مهمی در سلامت انسان و بهبود ورزش دارد. با درک مسیرهای مختلف سنتز، میتوانیم فرآیندهای فیزیولوژیکی بدن برای افزایش مصرف غذا یا اجرای سایر درمانهای کمکی در صورت نیاز را بهتر درک کنیم.
کراتین مشتقی از اسید آمینه با فرمول شیمیایی C4H9N3O2 است. این عمدتا در بافت عضلانی و عصبی یافت می شود که می تواند سرعت سوختن ATP را در عضلات افزایش دهد و به متابولیسم انرژی بدن کمک کند. ساختار مولکولی کراتین شامل یک گروه متیل، یک گروه تری آمینو، یک گروه اسید کربوکسیلیک و یک پیوند پپتیدی جفت شده با یک اتم نیتروژن است. کراتین حاوی یک حلقه حاوی نیتروژن به نام حلقه اوره است که قادر به انجام واکنش های فیزیکی و شیمیایی با مولکول های دیگر است. همچنین پیش ساز مولکول ذخیره انرژی عضلانی فسفوکراتین است.
کراتین کاملاً در آب محلول است، هر چه PH کمتر باشد، حلالیت آن بیشتر است. پودر سفید در دمای معمولی، بی مزه و بی بو است. کراتین یک ماده اسیدی ضعیف با pKa حدود 10 است. این بدان معنی است که در شرایط خنثی یا اسیدی، تا حدی پروتونه می شود. در سطح مشترک PL (بین لیپیدها و آب)، کراتین فعالیت سطحی بالایی دارد و به دلیل آبگریز بودن، می تواند با گروه های آبگریز تعامل داشته باشد و یک اسکلت قوی از بافت ماهیچه ای تشکیل دهد.
در بدن انسان، کراتین همراه با اسید گلوتامیک می تواند کراتین فسفاتاز را برای ذخیره انرژی سنتز کند که منبع مستقیم انرژی آزاد است و یک فسفات پر انرژی است که در ماهیچه های چربی ذخیره می شود. متابولیسم کراتین در بدن با مکانیسم انقباض عضلات مرتبط است. این می تواند ATP تشکیل شده در طول انقباض عضلانی را تقویت کند و عملکرد ماهیچه را حفظ کند.
در واکنش شیمیایی، کراتین ممکن است توسط نیتریت اکسید شود و به فرممید و فرمت تبدیل شود. این اکسیداسیون برگشت پذیر است، اما در غلظت ها و شرایط بالا، این واکنش ممکن است تسریع شود. روش های زیادی برای وجود کراتین وجود دارد که رایج ترین روش ها استخراج یا سنتز شیمیایی است. به عنوان مثال، کراتین سنتز شده شیمیایی را می توان با مخلوط کردن زاتین متیله، ترکیبی شبیه به کراتین، با کاربامات تهیه کرد.
به طور خلاصه، کراتین یک جزء مهم بافت عضلانی با انواع فعالیت های بیولوژیکی و خواص شیمیایی است و می تواند نقش های فیزیولوژیکی مهمی مانند ذخیره انرژی عضلانی، متابولیسم انرژی و انقباض عضلانی را در بدن انسان ایفا کند.
نوآوری نیروی محرکه ایجاد نوآوری است. کراتین بهعنوان یک محصول پرکاربرد برای سلامت انسان، بسیار فراتر از زمان حال توسعه یافته است. کراتین کاربردهای وسیعی دارد، از جمله ورزش، سلامت سالمندان، سیستم عصبی و غیره. در اینجا چند چشم انداز برای مناطق توسعه آتی کراتین وجود دارد:
1. ورزش سلامتی:
کراتین به طور گسترده در دنیای ورزش مورد استفاده قرار گرفته است، اما بیشتر تحقیقات فعلی بر تقویت قدرت عضلانی و افزایش استقامت متمرکز شده است. تحقیقات بیشتر ممکن است به ما این امکان را بدهد که نقش کراتین در افزایش چابکی، قدرت و استقامت و همچنین سایر جنبههای اثرات ورزش، مانند ارتباط آن با آسیب و ترمیم عضلانی را درک کنیم. کاوش بیشتر همچنین ممکن است شامل استفاده از کراتین برای تسهیل تحقیقات در مورد مسائل کلی سلامت جسمانی، مانند ریکاوری پس از ورزش و برنامه ریزی رژیم غذایی باشد.
2. سلامت قلب و اعصاب:
در سالهای اخیر، دانشمندان شروع به استفاده از کراتین در تحقیقات در زمینههای سلامت قلب و عصبی کردهاند. آنها کاربردهای کراتین، از جمله پیشگیری و درمان نارسایی قلبی و سایر بیماریها، محافظت عصبی و عملکردهای مختلف در سیستم عصبی را بررسی میکنند. تحقیقات آینده در این زمینه عمیق تر خواهد شد و ممکن است امکان بهره برداری از خواص محافظت کننده عصبی بین زمینه ها یا آماده سازی های مختلف را نیز به دلیل کراتین در نظر بگیرد.
3- تقویت حافظه:
ارتباط بین کراتین و افزایش هوش و عملکرد شناختی در حال افزایش است. بسیاری از محققان بر این باورند که کراتین می تواند سرعت ذخیره اطلاعات جدید در مغز و انتقال اطلاعات را افزایش داده و حافظه کوتاه مدت و حافظه کاری را بهبود بخشد. دانشمندان در حال بررسی استفاده از کراتین برای درمان بیماری زوال عقل هستند، که ممکن است منجر به مطالعات بیشتری برای بررسی اثرات آن در درمانهای خود، به دور از محدودیتها شود.
4. ارتقای سلامت پزشکی:
استفاده از کراتین به عنوان یک درمان برای بیماری های مختلف پزشکی به طور فزاینده ای در حال مطالعه است. اینها شامل بیماری های قلبی عروقی، دیابت و اختلالات متابولیسم لیپیدها و غیره است. مطالعات این کاربردها شامل درمان طولانی مدت و استفاده از کراتین به عنوان یک درمان جایگزین است. این مطالعات، و همچنین مطالعات بالینی و حیوانی بیشتر، منجر به نتایج بیشتری در مورد ارزش آن به عنوان یک گزینه درمانی برای بیماری در آینده خواهد شد.
اگرچه کراتین درمان همه چیز نیست، تحقیقات کاربرد گسترده آن را از بسیاری جهات نشان داده است. در آینده، در زمینههای بیشتری مانند تقویت عملکرد شناختی فکری و سلامت درازمدت مورد توجه قرار خواهد گرفت و بسیاری از دانشمندان خود را وقف یافتن راههای تحقیقاتی خواهند کرد تا بتوان از آن در آینده به طور گستردهتری استفاده کرد.