Патофизиология белкового обмена 2 страница

Направленность процессов переаминирования и аминирования - дезаминирования зависит от концентраций аминокислот и α-кетокислот, т.е. от нуждаемости организма в энергетической или пластической утилизации.

По причинам нарушения обмена аминокислот могут быть наследственными (аминоацидопатии) и приобретенными. Среди наследственных форм заболеваний выделяют наиболее клинически значимые: фенилпировиноградная олигофрения (аминоацидопатия фенилаланина), или фенилкетонурия, алкаптонурия (нарушен обмен гомогентизиновой кислоты), гомоцистинурия (гомоцистеин и серин), альбинизм (тирозин).

Причины приобретенных нарушений обмена аминокислот. Дефицит витамина В₆ нарушает транс- и дезаминирование в печени. Редко бывает его дефицит в пище. Чаще встречаются нарушения, связанные с появлением антагонистов трансаминаз – фтивазида, циклосерина при лечении туберкулеза. Хронический алкоголизм, беременность часто сопровождаются дефицитом витамина В₆; транс- и дезаминирование замедляются при недостатке апоферментов трансаминаз во время голодания и нарушении белковосинтетической функции печени (цирроз, стеатоз, гепатиты). Нарушения аминирования и дезаминирования наблюдаются при дефиците витаминов В₁, В₂, РР, глубокой гипоксии тканей и любом торможении окислительно-восстановительных ферментов цикла Кребса (при этом возникает дефицит α-кетокислот). Приведенные нарушения обмена кислот сопровождаются синдромами гипераминоацидемии, преренальной аминоацидурией и увеличенной потерей немочевинного азота с мочой.

Особое диагностическое значение имеет повышение содержания в плазме крови ферментов аминотрансфераз, что свидетельствует об усиленных процессах цитолиза. Повышение уровня АСАТ (аспартатаминотрансфераза) считается характерным для инфаркта миокарда, АЛАТ (аланинаминотрансфераза) – для острого гепатита. Катаболизм триптофана тормозится при гиповитаминозах В₁, В₂, В₆ и гиперкортицизме, а тирозина – при гипертиреозе, цинге, дефиците меди.

Процессы декарбоксилирования некоторых аминокислот (гистидин, тирозин, триптофан, глутаминовая кислота) приводят к образованию биогенных аминов (гистамина, тирамина, дофамина, серотонина, гамма-аминомасляной кислоты) в основном в печени, мозге, хромаффинных клетках надпочечников. При патологии они синтезируются местно – в очагах воспаления, при повреждениях клеток. В этих условиях организм пытается ограничивать системное действие этих аминов (которые становятся медиаторами воспаления). Например, окислительное дезаминирование гистамина катализирует пиридоксаль-зависимый фермент гистаминаза. Дефицит витамина В₆ формирует ослабление гистаминазной активности. Ранний токсикоз у беременных связывают именно с этим механизмом.

Избыток синтеза серотонина из триптофана наблюдается при злокачественных опухолях апудоцитарного происхождения кишечника, бронхов, поджелудочной железы. При нарушении инактивации серотонина в печени развивается карциноидный синдром. Он включает в себя вазомоторные реакции, колебания артериального давления, головные боли, астмоподобный бронхит, усиленную моторику ЖКТ, фибриноз клапанов сердца, эндокарда, аорты, плевральные шварты. Патогенез фибриноза связывают с серотонином, способствующим образованию хининовых производных фибрина, которые не подвергаются фибринолизу.

Наследственные нарушения обмена аминокислот (аминоацидопатии). Актуальность рассмотрения нарушения межуточного обмена аминокислот определяется тем, что эта патология отражается, в первую очередь, на функции нервной системы и является одной из основных причин слабоумия. Знание этой патологии необходимо в практике неонатологов и генетических лабораторий для профилактики и ранней коррекции олигофрении.

Фенилпировиноградная олигофрения (синоним – фенилкетонурия) имеет несколько генокопий в 12 хромосоме (аутосомно-рецессивный тип наследования, заболеваемость 1/10000 населения), признается одной из важнейших причин слабоумия. Наиболее частый механизм заболевания – дефект печеночного фермента фенилаланин-4-гидроксилазы. Вследствие этого фенилаланин не превращается в тирозин, накапливается, тормозит активность тирозиназы и вызывает дефицит тирозиновых и триптофановых производных. Нарушения обмена тирозина и триптофана приводят к дефициту меланина, катехоламинов, серотонина, которые являются нейромедиаторами. У больных развивается слабоумие, гипотензия, тремор, судороги. Кроме того, у них обесцвечиваются кожа, глаза, волосы. В крови и моче повышается содержание продуктов альтернативного пути обмена фенилаланина – фенилпировиноградная, фенилмолочная кислоты, фенилацетилглутамин. Образуются отсутствующие в норме метаболиты фенилэтиламин, ортофенилуксусная кислота, или фенилацетат. Эти соединения рассматриваются как нейротоксины, нарушающие липидный обмен мозга и углубляющие в сочетании с дефицитом нейромедиаторов слабоумие.

Для скрининг-тестов гиперфенилаланинемии в практике неонатологов используют реакцию Феллинга. В моче больного выявляется фенилпируват при окрашивании в зеленый цвет полуторахлористым железом. Содержащийся в моче и поте фенилацетат обусловливает своеобразный мышиный запах. Применяется также микробиологический тест Гатри, при котором выращиваются колонии фенилаланин-зависимого штамма бактерий в крови больного с гиперфенилаланином. При классической форме болезни уровень фенилаланина превышает 16 мг/дл.

Исключение фенилаланина из диеты с первых недель жизни больного и ограничение его до полового созревания – основной метод профилактики прогрессирующего слабоумия. Взрослые могут следовать менее строгой диете. В то же время, беременные женщины, страдающие феникетонурией, должны исключать продукты, содержащие фенилаланин. Признано, что фенилаланин и его метаболиты обладают еще и тератогенным действием.

Другие генные мутации ферментов метаболизма фенилаланина (дигидроптеридинредуктазы, до 10 % случаев болезни) вызывают более злокачественное течение, поскольку не корригируются диетой. Они представлены иными мутантными аллелями фермента фенилгидроксилазы, вызывая его пониженную активность и доброкачественное течение гиперфенилаланинемии без выраженного слабоумия.

Алкаптонурия – аутосомно-рециссивный тип наследования, заболеваемость 1/100000 населения, проявляется поздно (после 30 лет). Патогенез заболевания связывают с дефектом оксидазы (п-оксифенилпируватдезоксигеназы) промежуточных продуктов метаболизма фенилаланина и тирозина – гомогентизиновой кислоты, которая в норме окисляется в почках до малеилацетоуксусной кислоты. Вследствие торможения этого процесса в организме накапливается гомогентизиновая кислота. Под влиянием фермента полифенолоксидазы она превращается в хиноновые полифенолы, составляющие основу «охронозного пигмента» – алкаптона, который окрашивает мочу на воздухе в темный цвет. Проба с хлорным железом окрашивает мочу в голубой цвет. Моча как фотопроявитель окрашивает фотобумагу в черный цвет за счет хиноновых полифенолов. Часть пигмента алкаптона откладывается в хрящевой и соединительной ткани, вызывает кальцификацию, дегенеративный артрит, остеохондропатию. Хрящи скелета, гортани, трахеи, ушей, склеры становятся черными. Радикально болезнь не лечится.

Лейциноз – аутосомно-рецессивный тип наследования. Болезнь описана еще у древнегреческой мумии 3500 лет назад. Патогенез заболевания обусловлен нарушением окислительного декарбоксилирования разветвленных кислот, появляющихся после дезаминирования лейцина, изолейцина и валина. В результате в крови накапливаются кетокислоты и их источники – указанные аминокислоты, особенно лейцин. Лейцин – единственная кетогенная аминокислота, окисляемая в норме до конечных кетоновых тел – ацетоацетат и ацетилкоэнзим-А. Поскольку нормальное использование кетокислот в энергообеспечении мозга крайне затруднено, развивается слабоумие и неврологическая симптоматика, вплоть до летаргия. Нарушение окисления лейцинпроизводных сопровождается кетоацидозом, гипогликемией, гипотонией, расстройством липидного обмена и синтеза миелина. Сходный патогенез и симптоматику имеет другая аминоацидопатия – гипервалинемия, вызванная дефектом валинтрансаминазы. Основным методом лечения является диета с резким ограничением в пище разветвленных аминокислот – лейцина, валина. У некоторых больных с лейцинозом эффективно активируется дефектный фермент под действием больших доз витамина В₁.

Гомоцистинурия – скорее синдром, имеющий разную этиологию нарушения обмена серосодержащих аминокислот. В большинстве случаев патогенез заболевания связан с дефектом фермента сериндегидратазы (или цистатион-β-синтетазы). Вследствие этого возникает блок образования цистатиона из гомоцистеина и серина. Заболеваемость 1/200000. В крови накапливаются гомоцистеин, гомоцистин, серин, метион. Поскольку в норме часть метионина переходит в гомоцистеин, с мочой выделяется гомоцистин и другие серосодержащие аминокислоты. Этот генотип гомоцистинурии поддается лечению пиридоксином (витамином В₆), который активирует метаболизм гомоцистеина. В качестве синдрома гомоцистинурия наблюдается при любых нарушениях обмена метилкобаламина, который является коферментом другой ферментативной реакции обмена гомоцистина (метилтетрагидрофолат-гомоцистеин-метилтрансфераза). Диагностическим тестом у таких больных является метилмалонилацидурия, как это имеет место при гиповитаминозах по фолиевой кислоте.

Клинические проявления синдрома гомоцистинурии включают в себя слабоумие, эктопию хрусталика, остеоартрозопатии, особенно позвоночника и трубчатых костей, тромбоэмболический синдром. Гомоцистинурия способствует ускоренному развитию атеросклероза (вследствие чрезмерной продукции тромбоцитарных факторов роста гладкомышечными клетками сосудов и повышения чувствительности апо-В-рецепторов сосудов к атерогенным липопротеидам). Обсуждаются вопросы о более значительной роли клинически латентных форм гомоцистинурии и нарушений метаболизма метилированной формы витамина В₁₂ в патогенезе атеросклероза и гипертензий.

Тирозинозы – болезни нарушения обмена тирозина имеют несколько генокопий и носят аутосомно-рецессивный и аутосомно-доминантный типы наследования, сцепленные с полом. Заболеваемость 1/20000 населения. Наиболее распространенной формой заболевания признается альбинизм, описанный еще античными врачами. Наиболее частый механизм заболевания – дефект медьсодержащего фермента меланобластов тирозиназы, блокирующего превращение тирозина в диоксифенилаланин, из которого образуется эпинефрин и меланин. У альбиносов белые кожа и волосы, розово-красные глаза, фотодерматит. Больные страдают фотобоязнью и плохо видят днем вследствие депигментации сетчатки. Нарушение тирозинового обмена приводит к повреждению печени и раннему развитию цирроза.

Поскольку тирозинозы имеют много генокопий и в патогенезе прослеживаются дефекты разных ферментов метаболизма тирозина, то и клинически выделяют и другие формы. Среди них наиболее известны тирозиноз Медеса, гипертирозинемия I и II типов, хоукинсурия. При них тирозинемия с тирозинурией часто сочетаются с печеночной и почечной недостаточностью. Хоукинсурия имеет аутосомно-доминантный тип наследования и характеризуется выраженным слабоумием. Ферментативные дефекты метаболизма тирозина могут сопровождаться нарушением продукции тиреоидных гормонов на основе аминокислоты тирозина. Например, дефект йодтирозиндейодиназы – один из механизмов наследственного гипотиреоза с кретинизмом.

Преходящая тирозинемия с тирозинурией возникает у недоношенных детей вследствие незрелости печеночного фермента гидроксифенилпируватдезоксигеназы. При этом развиваются и нарушения обмена глутатиона, что грозит задержкой психомоторного развития. Терапия аскорбиновой кислотой активирует этот фермент и корригирует патологическое состояние. Кроме представленных аминоацидопатий описаны и другие: гиперпролинемия, гистидинемия, глицинурия, гипераланинемия, гиперлизинемия, триптофанемия. Многие из них сопровождаются нефропатией и задержкой психомоторного развития.

Нарушение синтеза белков. Оно проявляется клинико-патологическими состояниями синтеза аномальных протеинов и количественными нарушениями синтеза белков. По причинам могут быть приобретенными и наследственными. Проявления этого типа патологии представлены синдромами (патологическими состояниями) гипопротеинемии, диспротеинемии, парапротеинемии, описанными в разделе нарушения композиции белков плазмы, или диспротеинемии.

Нарушения конечных этапов обмена белка. Конечные этапы белкового обмена – это вся совокупность превращений, приводящих к формированию экскретируемых из организма терминальных азотсодержащих продуктов – аммиака, мочевины, мочевой кислоты, креатинина, а также сам процесс их экскреции.

Равновесным показателем выведения и образования всех этих продуктов служит уровень остаточного (небелкового) азота сыворотки крови 15-40 мг/дл или 14,3-28,5 ммоль/л, в единицах СИ.

Главная составная часть остаточного азота – мочевина. В норме содержание мочевины в плазме составляет 6-8,5 ммоль/л, аммиака близко к 10-43 мкмоль/л. Высокая скорость его образования и превращения так велики, что делает аммиак важнейшим метаболитом белка. Он высоко токсичен и легко проникает через липидные мембраны. По количеству формируемого аммиака органы можно рассматривать в порядке уменьшения его образования – мозг, печень, ЖКТ. Почки также активный продуцент аммиака – до 6 % от мочевого азота приходится именно на ион аммония.

На месте своего образования в тканях и органах аммиак подлежит немедленной нейтрализации. Это достигается путем аминирования a-кетокислот, прежде всего, a-кетоглутаровой, с образованием глутаминовой кислоты, которая под действием глутаминсинтетазы превращается в глутамин, служащий временным хранилищем нетоксичной формы аммиака. Глутамин образуется в самой печени и испытывает постоянный круговорот между ней и другими органами. Карбамоилфосфат-синтетаза I и II превращает глутаминовую кислоту и глутамин в карбамоилфосфат, который переносит аммиак в системы, синтезирующие аргинин или пиридоксин. Через синтез аргинина лежит путь аммиачного азота к мочевине – конечному выводимому продукту. Подавляющая часть мочевины синтезируется в печени, незначительное ее количество образуется и в мозге.

Весь процесс объединения аммиака с СО₂, изложенный выше, обходится печени в значительное количество энергии. Эти расходы оправдываются тем, что в результате ядовитый аммиак становится частью практически нетоксичной мочевины, которая водорастворима и легко выводится почками. Кроме того, 1 % мочевины экскретируется через потовые железы, и 25 % ее диффундирует в кишечник, где она разлагается бактериями с образованием аммиака. У здорового взрослого человека на обычной диете выделяется 25-35 г (333-583 ммоль/л) мочевины в сутки. По последним данным, уремия не является исключительно мочевинным отравлением, а представляет результат совокупного действия на организм более 200 накапливаемых продуктов. Мочевина используется почками для осмотического диуреза, а лейкоцитами – как бактерицидный агент. Не случайно она реабсорбируется здоровыми почками примерно на 1/3 от всей ее фильтрации. Мочевина даже может служить источником пищевого азота.

Тем не менее, накопление карбамида приводит к снижению аммиак-нейтрализующих реакций. В итоге нарушения выведения продуктов азотистого метаболизма (ретенционная гиперазотемия) и процессов нейтрализации аммиака в мочевину (продукционная гиперазотемия) приводят к развитию патогенетической цепи – дефицит метаболитов цикла Кребса (в частности a-кетоглутаровой)–тканевая гипоксия–кома. Главная причина продукционной гиперазотемии – печеночно-клеточная недостаточность, клинически проявляется синдромом печеночной энцефалопатии – нарушения ритма сна и бодрствования, эмоциональная лабильность, изменения ЭЭГ, бред, гиперкинезы. Изменение остаточного азота при продукционной гиперазотемии характеризуется абсолютным и относительным возрастанием его немочевинных фракций. Фракция мочевины в остаточном азоте при этом убывает.

Другая причина продукционной гиперазотемии – усиление катаболизма белков (голодание или перекорм белками). В этом случае содержание азота аминокислот и аминов также повышается, но при нормальной функции почек не происходит его накопления в крови, а относительная доля мочевинного азота снижается. Следует отметить, что продукционная гиперазотемия сопровождается синдромами гипераминоацидемии и преренальной аминоацидурии. Ретенционная гиперазотемия характеризует, прежде всего, почечную недостаточность. При острой почечной недостаточности в анурическую фазу из-за резкого снижения фильтрации растет и содержание остаточного азота, и азота мочевины. При хронической почечной недостаточности прогрессирующий нефросклероз приводит к гибели нефронов и с годами их становится все меньше.

Оставшиеся нефроны оказываются в ситуации, когда скорость клубочковой фильтрации и оттока мочи в них увеличивается до максимума, что ограничивает возможность экскреции всех вырабатываемых азотистых продуктов, так как их концентрация в моче низка. И при хронической почечной недостаточности уремия является неизбежной. Содержание остаточного азота повышается в десятки, сотни раз (до 1-3 моль/л при норме его 14,3-28,6 ммоль/л). Вместе с азотом мочевины растет азот немочевинных азотистых компонентов, в частности аммония, креатинина, мочевой кислоты и пептидов.

Наиболее тяжелое и быстрое повышение остаточного азота свойственно комбинированным нарушениям, когда страдает и печеночная, и почечная функции. Особая форма комбинированного нарушения называется гепато-ренальный синдром, т.е. вторичная почечная недостаточность при первичных болезнях печени. Она осложняет течение острой и хронической печеночно-клеточной недостаточности, острой паренхиматозной желтухи и т.п.

Отдельного рассмотрения заслуживают наследственные нарушения цикла образования мочевины. Выделяют наследственные болезни с дефектами ферментов цитруллинового цикла и блокады их активации. Практически все болезни проявляются от рождения и могут обусловить раннюю смерть больных. Подавляющая часть мочевого азота входит в состав мочевины (в норме 6-18 г азота в сутки) и аммония (0,4-1 г или 10-107 ммоль в сутки). У здоровых индивидов экскретируется также креатинин (0,3-0,8 г в сутки), мочевая кислота (0,08-0,2 г или 1,48-4,43 ммоль в сутки), пептиды (0,3-0,7 г в сутки), аминокислоты (0,08-0,15 г в сутки). При патологии могут нарушаться и процессы экскреции немочевинных компонентов мочевого азота – гуанидиновые соединения (креатин, креатинин, гуанидины, метил- и диметилгуанидин), ураты, алифатическме амины, производные ароматических аминокислот – триптофана, тирозина, фенилаланина.

Креатинин – форма креатина, производного аминокислот глицина и аргинина, который образуется в результате переаминирования через гуанидинуксусную кислоту. В норме уровень креатинина в сыворотке составляет 1-1,7 мг% или для мужчин 44-150 мкмоль/л и 44-97 мкмоль/л для женщин. Креатин образуется в печени, мышцах, миокарде, фильтруется и почти полностью реабсорбируется. Креатинин фильтруется и секретируется практически без реабсорбции. Креатинурия характерна для новорожденных и беременных. У взрослых креатина мало. Увеличение выведения креатина с мочой происходит при мышечной атрофии, миодистрофиях, миастении, миозитах. При сахарном диабете имеется креатинурия и креатининурия. При почечной недостаточности прогрессивно нарастающий креатинин наряду с другими немочевинными азотсодержащими продуктами является вероятным претендентом на роль эндотоксинов.

Дата добавления: 2015-05-09