TAURIINI, orgaanisia osmolyyttejä

LAMBERT Ian Henry. Regulation of the cellular content of the organic osmolyte taurine in mammalian cells. June 2003 University of Copenhagen.

Imettäväissoluissa on suuri veden permeabiliteetti ja useimmat solut reagoivatkin miltei kuin täydellisinä osmometreinä, kun ne altistuvat joko hypotoniseen tai hypertoniseen tilanteeseen.
Solut - tilanteesta riippuen- aktivoivat koko joukon plasmakalvoon sitoutuneita jonikuljettajia ja päteviä orgaanisia osmolyyttejä. Tästä seuraa osmolyyttien verkkosiirtymäliike (net movement) ja veden meno kalvon läpi ja solun tilavuuden korjautuminen (restoration of the cell volyme).
Solun turpoamisesta ( swelling) tai toisaalta solun kutistumisesta (shrinkage) seuraava volyymia säätelevä vaste ( volyme regulatory response) on hahmoteltu termeillä säätelyllinen tilavuuden vähenemä, RVD ( regulatory volyme decrease (RVD) tai vastaavasti säätelyllinen tilavuuden enenemä RVI ( regulatory volyme increase).
Vuonna 1939 raportoi August KROGH, että orgaaniset osmolyytit antoivat oman osuutensa solun sisäosan osmoottisten komponenttien altaaseen. Nykyään on tiedossa, että pätevien osmolyyttien verkkomenetys antaa merkitsevän osuuden selkärankaisten RVD-prosessiin.
Tällaisia päteviä osmolyyttejä RVD prosessissa selkärankaisissa ovat

• vapaat aminohapot, kuten tauriini, alaniini, glysiini, proliini, glutamiinihappo, glutamiini, asparagiinihappo, beeta-alaniini

• metyloidut yhdisteet kuten glyserofosfokoliini, betaiini

• sokerit, kuten sorbitoli

• polyolit, kuten myo-inositoli.

TAURIINIA, joka  on beeta-aminoetaanisulfonihappo, pidetään tärkeänä orgaanisena osmolyyttinä imettäväissoluissa ja eri solulinjat esimerkiksi astrosyyteissä, neuroneissa, haiman A-soluissa, MDCK-soluissa ja NIH3T3 soluissa ensisijaisesti käyttävät tauriinia osmoottisissa häiriöissä orgaanisena osmolyyttinä, vaikka jonkin toisen orgaanisen osmolyytin pitoisuus olisi suurempikin. Poikkeuksia sellaisista soluista ovat haiman beeta-solut ja munuaisepiteelisolut.

Non-sytotoksinen tauriini onkin sopiva osmolyytti säätelemään solunsisäistä osmoottista painetta ja solun tilavuutta, koska se on oikein hyvin veteenliukenevaa ja sen kyky diffundoitua solukalvon läpi on huono (low liposolubility), se on biokemiallisesti inertti aine ja heikko kationien kelatoija (poor chelation of metal ions, zwitterionic)

Ehrlichin ascites soluissa on arvioitu olevan solunsisäisen ja solunulkoisen tauriinipitoisuuden suhde 600:1, Tämä seuraa funktionaalisena tasapainona

• aktiivin soluunoton (TauT)
• passiivisen solusta ulosvapautumisen  (volyme-sensitive taurine leak pathway)
• cysteiinistä tapahtuvan biosynteesin kesken (Methionine- Cysteine-Cysteinesulfinic acid- Hypotaurine- Taurine)

Lisäks i(= sen lisäksi että tauriini on tärkeä orgaaninen osmolyytti) se osallistuu myös joukkoon erilaisia fysiologisia prosesseja.

• Sappisuolojen muodostaminen (bile salt formation). Tauriini on hyvä sappisuolojen muodostaja, koska se pysyy jonisoituna myös suoliston yläosan happamessa miljöössä. Ihmiskeholla on kyky tehdä vaihde tauriinikonjugaatiosta glysiinikonjugaatioon, jos tauriinin saanti on alentunut. Kissat eivät pysty syntetisoimaan kehossaan tarpeeksi tauriinia, joten niiden on välttämättä saatava tauriinia ravinnossaan, koska niitten keho ei voi käyttää glysiiniin konjugoitumista.
• Osmoregulaatio ( Lambertin kirja käsittelee laajasti ja yksityiskohtaisesti tätä asiaa)
• Kalvostruktuuri ja kalvofunktio: Taurini sitoutuu neutraaleihin fosfolipideihin. Siitä seuraava tauriini-fosfolipidi-vuorovaikutus, joka käsittää joniparin muodostumisen pääteryhmien välille, vaikuttaa kalvojen ominaisuuteen, rakenteeseen ja fluiditeettiin. Tauriini estää fosfolipidien N-metylaatiota, eli sitä konversiota,  missä kefaliinista (PE) tulee lesitiiniä (PC).
• Ca++ homeostasis: Aktiivi kalsium Ca++ sitoutuu fosfatidylinositoliin (PI) ja fosfatidylseriiniin (PS). Tauriini lisää aktiivin kalsiumin affiniteettiä sitoutua fosfolipideihin mutta toisaalta taas vähentää sitoutumisen kapasiteettia (Ca++ storage capacity) . Täten tauriinin läsnäolo vaikuttaa sekä kalsiumin soluunottoon että kalsiumin vapautumiseen.
• Antioksidaatio: Tauriini ja hypotauriini vielä suuremmassa määrin omaa antioksidatiivista ominaisuutta.
• Jonikanavafunktio: Tauriini vaikuttaa kloridivirtauksiin (Cl-) ja säätelee anionikanavien aktiivisuutta.
• Neurotransmission (hermoimpulssinvälittymistoiminnan) modulaatio: Tauriini vuorovaikuttaa GABA- ja Glysiini-sääteisiin kloridi (Cl-) jonikanavaperheisiin.

TAURIININ biosynteesitiestä:
Tauriini on tärkeä lopputuote orgaanista rikkiä suovien aminohappojen metioniinin (Met, M) ja cysteiinin (Cys,C) aineenvaihdunnasta.
Suurimmaksi osaksi tauriini lienee vapaana zwitterjonina kehonnesteissä. Kuitenkin on raportoitu, että se voi muodostaa karboksyylipäädyn ( C-terminaalin) joissain matalamolekyylipainoisissa synaptisissa aivopeptideissä. Sen on havaittu esim Tetrahymena-lajissa olevan inkorporoituna kalvolipideihin ns. taurolopideihin.

Useimmat carnivora ja omnivora-lajit ( lihansyöjät ja kaikkiruokaiset) kykenevät syntetisoimaan tauriinia. Kuienkin vastasyntyneissä imettäväisyksilöissä ( kissat ja apinat mukaanluettuna) on hyvin vähän kykyä tauriinin de novo biosynteesiin tai ei mitään kykyä siihen ja sen takia niiden on saatava dietääriä tietä tauriinia.

Tauriinin kokonaisallas kehossa kontrolloituu tauriinin aktiivilla kuljettajalla  (TauT), jota sijaitsee munuaisten proksimaalisessa tubuluksessa ja distaalisen nefronin basolateraalisessa kalvossa. Tämän TauT kuljettajamolekyylin ilmenemisen päällesäätymistä tai vaimennussäätöä vaikuttaa tauriinin läsnäolo tai tauriinin edeltäjäaineitten metioniinin ja cysteiinin saatavilla olo.

Tauriinin vaje johtaa kehityksen viivästymään (developmental retardation), neurologisiin defekteihin, solujen kykenemättömyyteen kasvaa ja pysyä elossa sekä sydämen epänormaalisuuksiin (cardiac abnormalities).