Arginin

Sicherheitshinweise
Bitte die Befreiung von der Kennzeichnungspflicht für Arzneimittel, Medizinprodukte, Kosmetika, Lebensmittel und Futtermittel beachten
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung
07 – Achtung
Achtung
H- und P-Sätze H: Verursacht schwere Augenreizung.
P: Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
Toxikologische Daten 5110 mg/kg (LD50Ratteoral)

L-Arginin ist eine proteinogene α-Aminosäure. Für den Menschen ist sie semi-essentiell. Der Name leitet sich vom lateinischen Wort argentum (Silber) ab, da die Aminosäure zuerst als Silber-Salz isoliert werden konnte. Diese Aminosäure hat den höchsten Masseanteil an Stickstoff von allen proteinogenen Aminosäuren. Im Dreibuchstabencode wird L-Arginin mit Arg und im Einbuchstabencode als R abgekürzt.

Enantiomere

Arginin besitzt ein Stereozentrum, somit existieren zwei chirale Enantiomere.

In den Proteinen kommt ausschließlich L-Arginin [Synonym: (S)-Arginin] peptidisch gebunden vor. Enantiomer dazu ist das spiegelbildliche D-Arginin [Synonym: (R)-Arginin], das in Proteinen nicht vorkommt. Racemisches Arginin [Synonyma: DL-Arginin und (RS)-Arginin] besitzt geringe Bedeutung.

Wenn in Texten oder in der wissenschaftlichen Literatur „Arginin“ ohne weiteren Namenszusatz (Präfix) erwähnt wird, ist L-Arginin gemeint.


Strukturformel
Strukturformel von L-Arginin
Strukturformel von L-Arginin, dem natürlich vorkommenden Enantiomer
Allgemeines
Name Arginin
Andere Namen
Summenformel
  • C6H14N4O2 (Arginin)
  • C6H14N4O2·HCl (Arginin·Hydrochlorid)
  • C6H14N4O2·HCl·H2O (Arginin·Hydrochlorid·Hydrat)
Kurzbeschreibung weißer Feststoff
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer
  • 74-79-3 (L-Arginin)
  • 157-06-2 (D-Arginin)
  • 7200-25-1 (Racemat)
  • 1119-34-2 (L-Arginin·Hydrochlorid)
  • 332360-01-7 (DL-Arginin·Hydrochlorid·Hydrat)
EG-Nummer 200-811-1
ECHA-InfoCard 100.000.738
PubChem 6322
ChemSpider 6082
DrugBank DB00125
Arzneistoffangaben
ATC-Code
  • V06
  • B05XB01
Eigenschaften
Molare Masse
  • 174,20 g/mol (Arginin)
  • 210,66 g/mol (Arginin·Hydrochlorid)
  • 228,68 g/mol (Arginin·Hydrochlorid·Hydrat)
Aggregatzustand fest
Dichte 0,7 g/cm3
Schmelzpunkt 238 °C
pKs-Wert
  • COOH: 2,0
  • NH2: 9,0
  • Guanidin-Gruppe: 12,1 (stark basisch)
Löslichkeit gut in Wasser (150 g/l bei 20 °C)

 
Enantiomere von Arginin
Name L-Arginin D-Arginin
Andere Namen (S)-Arginin (R)-Arginin
Strukturformel Strukturformel von L-Arginin Strukturformel von D-Arginin
CAS-Nummer 74-79-3 157-06-2
7200-25-1 (Racemat)
EG-Nummer 200-811-1 205-866-5
230-571-3 (Racemat)
ECHA-Infocard 100.000.738 100.005.334
100.027.793 (Racemat)
PubChem 6322 71070
232 (Racemat)
DrugBank DB00125 DB04027
− (Racemat)

Vorkommen

L-Arginin ist weit verbreitet. Die folgenden Beispiele geben einen Überblick über Arginingehalte und beziehen sich jeweils auf 100 g des Lebensmittels, zusätzlich ist der prozentuale Anteil von gebundenem Arginin am Gesamtprotein angegeben.

Lebensmittel Protein Arginin Anteil
Buchweizenkörner 13,25 g 982 mg 7,4 %
Erbsen, getrocknet 24,55 g 2188 mg 8,9 %
Erdnuss, geröstet 23,68 g 2832 mg 11,9 %
Hähnchenbrustfilet, roh 21,23 g 1436 mg 6,8 %
Hühnerei 12,57 g 820 mg 6,5 %
Kuhmilch, 3,7 % Fett 3,28 g 119 mg 3,6 %
Kürbiskerne 30,23 g 5353 mg 17,7 %
Lachs, roh 20,42 g 1221 mg 6,0 %
Mais-Vollkornmehl 6,93 g 345 mg 5,0 %
Pinienkerne 13,69 g 2413 mg 17,6 %
Reis, ungeschält 7,94 g 602 mg 7,6 %
Schweinefleisch, roh 20,95 g 1394 mg 6,7 %
Walnüsse 15,23 g 2278 mg 15,0 %
Weizen-Vollkornmehl 13,70 g 642 mg 4,7 %

Alle diese Nahrungsmittel enthalten praktisch ausschließlich chemisch gebundenes L-Arginin als Proteinbestandteil, jedoch kein freies L-Arginin.

Geschichte

L-Arginin wurde 1886 erstmals durch den deutschen Chemiker Ernst Schulze und seinen Doktoranden Ernst Steiger aus Lupinenkeimlingen isoliert. 1894 gelang dann dem schwedischen Chemiker Sven Gustaf Hedin die Isolierung von Arginin aus tierischem Material durch die hydrolytische Spaltung von Hornsubstanz. Durch einen Vergleich seines „tierischen“ Arginins mit ihm zur Verfügung gestellten Proben aus dem Labor Schulzes gelang Hedin der Nachweis der Übereinstimmung der beiden Substanzen.

Eigenschaften

Zwitterionen von L-Arginin mit dem mesomeriestabilisierten Guanido-Kation

Arginin ist eine α-Aminosäure, die in ihrer Seitenkette eine hydrophile, basisch reagierende Guanidinogruppe enthält. Diese liegt im sauren, neutralen und schwach basischen Milieu protoniert vor, wobei die positive Ladung zwischen den Aminogruppen delokalisiert ist. Gemeinsam mit L-Lysin und L-Histidin gehört L-Arginin zur Gruppe der basischen Aminosäuren oder Hexonbasen.

Arginin liegt überwiegend als „inneres Salz“ bzw. Zwitterion vor, dessen Bildung dadurch zu erklären ist, dass das Proton der Carboxygruppe zum Guanidino-Rest wandert, der stärker basisch als die α-Aminogruppe ist.

Im elektrischen Feld wandert das Zwitterion nicht, da es als Ganzes ungeladen ist. Genaugenommen ist dies am isoelektrischen Punkt (bei einem bestimmten pH-Wert, hier 10,8) der Fall, bei dem das Arginin auch seine geringste Löslichkeit in Wasser besitzt.

Freies L-Arginin hat einen bitteren Geschmack.

Biosynthese

Im Harnstoffzyklus entsteht L-Arginin aus Carbamoylphosphat, L-Ornithin und L-Aspartat.

Industrielle Herstellungsverfahren

Für die Herstellung von L-Arginin gibt es zwei Verfahren:

Das dabei erhaltene L-Arginin kann ggf. in einem weiteren Produktionsschritt durch Umsetzung mit Salzsäure in das stabilere L-Arginin-Hydrochlorid umgewandelt werden.

Funktionen

L-Arginin ist eine Quelle energiereicher Stickstoff-Phosphat-Verbindungen in Organismen und ist an zahlreichen biologischen Funktionen beteiligt. Es dient in Keimlingen und Speicherzellen als Stickstoff-Reservoir. L-Arginin ist ein Metabolit des Harnstoffzyklus, in dem das Ammoniak, das beim Abbau von Stickstoffverbindungen (z.B. Aminosäuren) entsteht, in Harnstoff umgewandelt wird. L-Arginin ist die alleinige Vorstufe von Stickstoffmonoxid (NO), einem der kleinsten Botenstoffe im menschlichen Körper. Durch Stickstoffmonoxid (NO)-Synthase entsteht aus L-Arginin der Endothelium-derived relaxing Factor (EDRF), der als NO identifiziert wurde. EDRF führt physiologisch zu einer Gefäßerweiterung, indem das NO in die Muskelschicht der Gefäße diffundiert. Es aktiviert dort die lösliche Guanylatcyclase und führt so zur Erschlaffung der glatten Muskulatur und zum Nachlassen des Gefäßtonus. Studien zeigen, dass Arginin über diese Gefäßerweiterung einen erhöhten Blutdruck signifikant senken kann.

Aufgrund der gefäßerweiternden Funktion findet Arginin im Bodybuilding als sogenanntes „Pump-Supplement“ Anwendung. Weiterhin führt das NO zur Hemmung der Thrombozytenaggregation und -adhäsion. Dadurch wird die Bereitschaft für thrombotische Veränderungen an Gefäßplaque-Rupturen herabgesetzt, dem häufigsten Grund für zerebrale Insulte. Es wird angenommen, dass Arginin die unterdrückte Immunantwort bei schweren Verletzungen, Mangelernährung, Sepsis und nach Operationen positiv beeinflussen kann. Bei zusätzlicher Gabe werden eine verbesserte zelluläre Immunantwort, eine Abnahme verletzungsbedingter Funktionsstörungen der T-Zellen und eine verstärkte Phagozytose beobachtet. Zusätzlich wird die Ausbildung der endothelialen Dysfunktion (gestörten Gefäßfunktion) verhindert.

1998 erhielten die Wissenschaftler Robert F. Furchgott, Louis J. Ignarro und Ferid Murad für die Erforschung des Zusammenhangs von Arginin und NO den Nobelpreis für Medizin.

Neue Studien zeigen zudem, dass eine Supplementation mit Arginin die Freisetzung von Insulin aus den beta-Zellen der Pankreas fördern kann und gleichzeitig die Insulinresistenz signifikant verringert. Neben der positiven Wirkung von L-Arginin auf die Glucosetoleranz sowie auf Insulinsensitivität und -produktion führt eine L-Arginin-Supplementation zusätzlich zu einem verbesserten antioxidativen Status.

Arginin antagonisiert die gefährlichen Wirkungen von asymmetrischem Dimethylarginin (ADMA) auf die Blutgefäße. ADMA entkoppelt die Stickstoffmonoxid-Bildung, wodurch eine endotheliale Dysfunktion mit nitrosativem und oxidativem Stress ausgelöst wird.

Bedarf

Der Mensch kann innerhalb des Harnstoffzyklus Arginin selbst synthetisieren, allerdings sind die entstehenden Mengen nicht ausreichend, um den Bedarf vor allem bei heranwachsenden Menschen vollständig zu decken. Daher ist L-Arginin für Kinder essentiell. Aber auch bei Erwachsenen wird der Bedarf an L-Arginin durch die körpereigene Produktion oft nicht ausreichend abgedeckt. Besonders in der Wachstumsphase, durch Stress, bei diversen Krankheiten (z.B. Arteriosklerose, Bluthochdruck, erektile Dysfunktion, Gefäßerkrankungen) oder nach Unfällen übersteigt der Bedarf an Arginin die vom menschlichen Organismus produzierte Menge Auch im Alter steigt der Bedarf an L-Arginin stark an, da der endogene Gegenspieler, das asymmetrische Dimethylarginin (ADMA), um den Faktor 4 ansteigt und damit 40-fach erhöhte Argininkonzentrationen zur Neutralisierung der gefährlichen Effekte dieses Sterblichkeitsfaktors benötigt werden.> Diese Mengen können nur durch eine diätetische Zufuhr gedeckt werden. Entscheidend für den Bedarf an L-Arginin sind daher auch Faktoren wie oxidativer und nitrosativer Stress sowie die ADMA-Spiegel und damit das L-Arginin-ADMA-Verhältnis.

Bei einer Proteinzufuhr von etwa 70–90 g/Tag ergibt sich eine rechnerische tägliche Argininzufuhr von ca. 1–5 g/Tag.

Medizinische Verwendung

L-Arginin wird zur Behandlung einer schweren metabolischen Alkalose verwendet. In der Kinderheilkunde ist L-Arginin auch zur Behandlung eines durch eine schwere angeborene Stoffwechselstörung bedingten erhöhten Ammoniakgehaltes im Blut (Hyperammonämie) angezeigt. Diagnostisch wird L-Arginin zur Abklärung eines Wachstumshormonmangels bei Minderwuchs eingesetzt.

Als (semi)essentielle Aminosäure ist L-Arginin obligatorischer Bestandteil einer parenteralen Ernährung. In Elektrolyt-Konzentraten zum Zusatz zu Infusionslösungen und in peroralen Diätetika wird L-Arginin ebenfalls eingesetzt.

Pharmazeutisch verwendet wird meistens das L-Arginin-Hydrochlorid.

Arginin wird auch als Zusatz in Zahnpasta verwendet. Verglichen mit einer herkömmlichen Zahnpasta mit Fluoridzusatz wurde eine verbesserte Remineralisierung mit einer Kombination aus Arginin, Calciumcarbonat und Fluorid nachgewiesen.

Supplemente

Arginin wird zur Supplementierung bei unzureichender Zufuhr oder erhöhtem Bedarf als diätetisches Lebensmittel, insbesondere als Lebensmittel für besondere medizinische Zwecke, gemäß Diätverordnung für verschiedene Krankheitszustände wie erektile Dysfunktion, Arteriosklerose im Frühstadium, Funktionsstörungen der Blutgefäß-Innenwand (endotheliale Dysfunktion) und Bluthochdruck vermarktet. Diese Indikationen sind für die diätetische Behandlung von Erkrankten etabliert. Ob bei Patienten mit bestehender Herzschwäche die Einnahme von Arginin die körperliche Belastbarkeit oder die Lebensqualität verbessert, bleibt offen – die Ergebnisse einer kleinen, placebokontrollierten Studie verneinen dies.

Die Verwendung gesundheitsbezogener Angaben (health claims), die hingegen den Beitrag von L-Arginin auf gesunde Menschen zur Unterstützung des Kreislaufsystems (Aufrechterhaltung einer normalen Durchblutung, eines gesunden Blutdrucks und der Hämatopoese), zur Unterstützung und Verbesserung der Erektion sowie zur Kräftigung der Muskeln und zur Bereitstellung von Stickoxid im Stoffwechsel betreffen, beurteilte die europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) 2011 als wissenschaftlich nicht gerechtfertigt. Einzelne Arbeiten bestätigen die gesundheitsfördernden Wirkungen von L-Arginin bei Gesunden ebenso wie bei Arteriosklerose, endothelialer Dysfunktion und Bluthochdruck und empfehlen die Aminosäure zur Therapie der Herz-Kreislauf-Erkrankungen zugrundeliegenden Stoffwechselstörungen, Hierbei wurde eine signifikante Senkung des Blutdrucks festgestellt, wie auch in der Placebogruppe. Die Halbwertszeit nach der oralen Einnahme von 6 Gramm L-Arginin liegt bei 1,5 bis 2 Stunden.

Trenner
Basierend auf einem Artikel in: Wikipedia.de
Seitenende
Seite zurück
©  biancahoegel.de
Datum der letzten Änderung: Jena, den: 21.04. 2022