Обмін амінокислот та його порушення

Порушення виділення білка

Напівперіод існування білків плазми коливається в широких межах – від кількох годин до 24 днів. Щоденно в організмі людини розщеплюється 200–300 г білків, з яких 25 г становлять білки плазми крові. Білки зв’язуються специфічними рецепторами на клітинній поверхні, втрачають глікозидний компонент, поглинаються шляхом ендоцитозу і розщеплюються в лізосомах клітин. Пошкоджені білки зв’язуються зі спеціальним білком – убіквітином і піддаються протео-лізу швидше, ніж неушкоджені. Деградація білків плазми відбувається в усіх тканинах. Зокрема, альбумін розкладається в шкірі, значна частина глікопротеїнів – у печінці, білки з великою молекулярною масою – у клітинах ендотелію судин. Частина білків плазми (у людей близько 5 г на добу) переходить до травного каналу, де й перетравлюється. Таким же чином розщеплюються ендогенні білки травних соків та злущеного епітелію травного каналу.

Деякі білки плазми, у тому числі 5 г альбуміну, переходять через ендотелій ниркових клубочків до первинної сечі. Близько половини цих білків становить глікопротеїн. У невеликій кількості присутні різні мікропротеїни з молекулярною масою 12000–40000 Да. Більшість їх (99 %) реабсорбується і розщеплюється у клітинах ниркових канальців. У результаті цього у здорової людини із сечею виділяється 20–80 мг білка за добу, у тому числі не більше 30 мг альбумінів. Виділення більше 150 мг загального білка, у тому числі понад 30 мг альбуміну, вважається патологічним. Поява білка в сечі у кількості, яку можна виявити, називається протеїнурією. Вона буває пререналь-ною (переднирковою), ренальною (нирковою) і постренальною або позанирковою (розділ 16).

Білки, які не розщепилися в тонкій кишці, під впливом бактері-альних ферментів піддаються гниттю у товстому кишечнику. При цьому утворюються отруйні речовини, які всмоктуються слизовою оболонкою кишок у кровоносну та лімфатичну системи і розносяться по всьому організму, спричинюючи ураження різних органів. Внаслідок декарбоксилювання утворюються отруйні аміни: з лізину – кадаверин, а з орнітину – путресцин. Із циклічних амінокислот утворюються феноли: із тирозину – крезол, триптофану – скатол та індол. Під час гнилісного розкладання цистину і цистеїну утворюються мер-каптани, сірководень, метан і вуглекислий газ.

Інтенсивне гниття білків відбувається при згодовуванні тваринам неякісних кормів, порушенні режиму годівлі, гіпотонії передшлунків, гастроентеритах різної етіології.

Амінокислоти є похідними карбонових кислот, у радикалі яких один або два атоми водню заміщені аміногрупами. Амінокислоти, які утворилися після гідролізу білків, усмоктуються в кишечнику і з током крові надходять у печінку. У гепатоцитах частина з них використовується на синтез різних білків, які беруть участь у відновленні тканини печінки, інші білки надходять у кров (альбуміни, частково – глобуліни, фібриноген і протромбін).

Невикористані в печінці амінокислоти переходять у кров, із якої вони потрапляють у різні тканини. Тут, як і в печінці, амінокислоти насамперед використовуються для синтезу структурних білків. Поруч із синтезом нових білкових молекул в організмі безперервно здійснюється оновлення “старих” білків – шляхом заміни атомів азоту або окремих амінокислот і навіть поліпептидів. Найбільш інтенсивно включаються амінокислоти до складу білків плазми крові, печінки, нирок, селезінки, слизової оболонки кишечнику. Крім того, окремі амінокислоти використовуються для синтезу гормонів, ферментів та вітамінів.

Деяка частина амінокислот розпадається до своїх кінцевих продук-тів – вуглекислоти, води та аміаку, інша – виводиться через нирки. Таким чином, депонування амінокислот не відбувається, тому за фізіо-логічних умов білковий обмін характеризується так званою азотистою рівновагою. Якщо з якоїсь причини в організмі відбувається посилене витрачання білка, то амінокислоти кормів затримуються, і баланс азоту буде позитивним.

Частина деяких амінокислот під впливом гнильних бактерій розпадається у товстому кишечнику. Так, триптофан перетворюється в індол і скатол, які надходять у печінку і знешкоджуються шляхом утворення парних сполук із сірчаною і глюкуроновою кислотами. З індолу утворюється індоксилсірчана кислота, а її сіль – індикан – виводиться з організму через нирки із сечею. При посиленому гнитті білка в кишечнику кількість індикану в сечі збільшується (індиканурія).

Частина триптофану під впливом кишкової мікрофлори розпадається з перебудовою його кілець; кінцевим продуктом при цьому є нікотинова кислота (вітамін В₅), а проміжним продуктом – ксантуренова кислота, накопичення якої порушує синтез інсуліну.

Інший шлях обміну триптофану пов’язаний із синтезом серотоніну, фізіологічно активної речовини, яка зветься тканинним гормоном. Основна кількість серотоніну (90–95 %) синтезується в ентерохромафінних клітинах стінки кишечнику, решта – у тучних клітинах сполуч-ної тканини і в нервовій системі. Серотонін необхідний як один із медіаторів нервової системи. Він впливає також на серцево-судинну систему (тахікардія, підвищення кров’яного тиску), різко посилює перистальтику кишечнику, збуджуючи гладенькі м’язи, стимулює функцію надниркових залоз, посилюючи глюкогеноліз, гальмує синтез тиреоїдних гормонів, звужує бронхіоли та судини нирок, що призводить до зниження діурезу.

Інша амінокислота – тирозин – може перетворюватися у фенол і крезол, які у формі парних сполук виділяються з організму із сечею.

ОН OH ОН

+ Н₂

– СО₂

NH₂

СН₂-СН-СООН CH₃

Тирозин Крезол Фенол

Тирозин може окиснюватись з утворенням діоксифеніламіну (ДОФА) – сполуки, яка є джерелом синтезу норадреналіну і меланіну; інший шлях перетворення тирозину пов’язаний із синтезом тиреоїдних гормонів.

Під час гнилісного розкладання цистину і цистеїну утворюються меркаптани, сірководень, метан і вуглекислий газ.

Крім екзогенного походження, амінокислоти утворюються при розщепленні ендогенного білка під впливом клітинних протеолітичних фер-ментів або катепсинів. Амінокислоти, що утворилися і не були використані для синтезу білка, гормонів, пігментів і т.д. та не виведені із сечею, перетворюються в інші сполуки. Існують три шляхи такого перетворення – дезамінування, переамінування і декарбоксилювання.

Дезамінування, тобто процес незворотного від’єднання аміногру-пи від амінокислоти, є найбільш розповсюдженим способом перетворення амінокислот. Є кілька шляхів дезамінування амінокислот, але не всі вони мають однакове значення для організму тварин. Відновне і гідролітичне характерне для більшості бактерій, які населяють передшлунки жуйних. Окисне дезамінування амінокислот є переважаючим типом у ссавців та аеробних мікроорганізмів. Унаслідок цього амінокислота перетворюється в імінокислоту, від якої від’єднується аміак, і таким чином утворюється a-кетокислота, яка при підвищеній потребі організму в енергії може окиснюватися в циклі Кребса.

R R R | | | СН-NH₂ CH = NH CO + NH₃ | | | COOH COOH COOH Амінокислота Імінокислота Кетокислота

Переамінування – це процес ферментативного перенесення аміногрупи від амінокислоти на кетокислоту без проміжного виділення аміаку, внаслідок чого синтезуються нові аміно- і кетокислоти:

R₁ R₂ R₁ R₂ | | | | СН-NH₂ + C = O C = O + CH-NH₂ | | | | COOH COOH COOH COOH Амінокислота Кетокислота Нова Нова кетокислота амінокислота

Найбільш активною у процесах переамінування є система: глутамінова кислота ® a-кетоглутарова кислота. Остання є акцептором аміногрупи від різних амінокислот і сама при цьому перетворюється в глутамінову кислоту.

Процеси переамінування забезпечують амінотрансферази (трансамінази). Їхньою простетичною групою є фосфопіридоксаль (фосфорильований вітамін В₆). Із усіх трансаміназ найбільш широкого використання в клінічній діагностиці набуло визначення аспартатамінотрансферази (АСТ) та аланінамінотрансферази (АЛТ). АСТ каталізує зворотне перенесення аміногрупи з аспарагінової кислоти на альфа-кетоглутарову, при якому утворюються глутамінова і щавлевооцтова (ЩОК) кислоти. АЛТ забезпечує переамінування в реакціях з участю аланіну, альфа-кетоглутарової, глутамінової та піровиноградної кислот.

Найбільш інтенсивно процеси переамінування проходять у міокар-ді, печінці, скелетних м’язах, нирках і тромбоцитах. Переамінування має велике значення в синтезі замінних амінокислот.

Декарбоксилювання полягає у від’єднанні СО₂ від амінокислоти з утворенням відповідних амінів, у тому числі таких, як гістамін, серотонін, тирамін, які мають виражений вплив на процеси обміну речовин і тому називаються біогенними амінами.

Реакції декарбоксилювання каталізують декарбоксилази амінокис-лот. Простетичною групою їх є також фосфопіридоксаль. Деякі амінокислоти декарбоксилюються ферментами бактерій з утворенням амінів, токсичних для організмів: з орнітину утворюється путресцин, з лізину – кадаверин (трупні отрути).

Серед порушень обміну амінокислот розрізняють дві основні групи відхилень: а) первинні порушення внутрішньоклітинного обміну, спричинені випаданням функції одного або кількох ферментів, що беруть участь у метаболізмі амінокислот; б) зміни обміну амінокислот, які спричинені ураженням ниркового епітелію, що зумовлює порушення реабсорбції амінокислот у ниркових канальцях.

Порушення обміну цистину перебігає у двох формах – цистинозу і цистинурії. Цистиноз характеризується відкладанням кристалів цистину в тканинах, особливо в ретикулоендотеліальній системі, селезін-
ці (до 8 % сухої речовини), сполучній тканині, шкірі, лімфатичних вузлах, кон’юнктиві, рогівці та кістковому мозку. У нирках цистин відкладається рідше, але його накопичення спричинює значний розлад їхньої функції. Цистинурія характеризується різким збільшенням виділення цистину із сечею і, можливо, є вродженою аномалією. Цис-тин погано розчиняється у воді, тому при порушенні його реабсорбції в канальцях він може випадати в осад у нирках, сечовому міхурі та сечоводах і призводити таким чином до утворення цистинових каменів. Особливо часто вони зустрічаються в норок (до 50 % від усіх каменів), що, можливо, пояснюється кислою реакцією сечі в хутрових звірів, у якій розчинність цистину нижча, ніж у лужній сечі.

“Генералізована аміноацидурія” (синдром Fanconi) – це збільшене виділення амінокислот із сечею, при якому співвідношення амінокислот сечі нагадує амінокислотний склад плазми. Загальна кількість амінокислотного азоту сечі збільшується у 35–40 разів, порівняно з нормою.

Аміновий діабет характеризується аміноацидурією, глюкозурією і гіперфосфатурією. В організмі розвиваються ацидоз, гіпофосфатемія, остеомаляція, рахіт, ураження очей. Захворювання виникає, очевидно, внаслідок порушення реабсорбції амінокислот у нирках.

Тирозиноз характеризується інтенсивним виділенням із сечею тирозину. Спостерігається при різних ураженнях печінки, у тому числі пухлинами.

Порушення дейодування моно- і дийодтирозину спостерігається у хворих на зоб. У нормі йодовані сполуки тирозину в кров не потрапляють, а дейодуються у щитоподібній залозі. У хворих на зоб вони секретуються у кров і виділяються із сечею, що спричинює дефіцит йоду і внаслідок цього – компенсаторну гіперплазію щитоподібної залози (зоб).

Альбінізм характеризується відсутністю пігментів у покривних тканинах тварин і є вродженою аномалією обміну тирозину. Внаслідок порушення синтезу тирозинази блокується перетворення діоксифенілаланіну в меланін.

Меланоз – це посилене утворення меланіну з тирозину і фенілаланіну, що спостерігається, зокрема, при розвитку злоякісної пухлини – меланоми. При цьому виникає дефіцит фенілаланіну, що спричинює порушення білкового обміну.

Порушення обміну триптофану може характеризуватися посиленим синтезом серотоніну. У здорових людей лише 1 % триптофану використовується для синтезу серотоніну, а при злоякісній пухлині хромафінних клітин кишечнику (карциноїд) – 60 %. Посилений синтез серотоніну при пухлині спричинює зниження синтезу нікотинової кислоти і розвиток пелагри. Перетворення триптофану порушується за недостатності в організмі вітаміну В₆. При цьому із сечею виді-ляється ксантуренова кислота.

Порушення обміну гістидину. При декарбоксилюванні гістидину утворюється гістамін, який характеризується вираженою здатністю спричиняти запалення і тому його називають “гормоном запалення”. Гістамін у першу чергу діє на судини листочків копитної стінки, оскільки в основі шкіри копит відсутні тучні клітини (тканинні базофіли), гепаринові гранули яких зв’язують біогенні аміни. Під дією гістаміну судини листочків копит розширюються, посилюється їх проникність, що супроводжується ексудацією та набряком. Листочки основи шкіри стискуються між роговими листочками, при цьому виникає сильний біль. Так розвивається ламініт при надмірному згодовуванні концентратів, ендометриті та маститі, міоглобінурії, напуванні спітнілої тварини холодною водою. Підвищення вмісту гістаміну спостерігається також при токсикозах у вагітних, травматичних пошкодженнях та анафілаксії.

Порушення обміну метіоніну зумовлюється відсутністю або зниженням активності ферменту цистионінсинтази. У крові при цьому підвищується концентрація метіоніну, а в сечі – гомоцистеїну, продук-ту його деметилювання, який далі окиснюється до гомоцистину (гомоцистинурія).

Дата добавления: 2014-01-20