Обмен хромопротеидов

ОБМЕН СЛОЖНЫХ БЕЛКОВ

Аминокислоты как лекарственные вещества

Некоторые аминокислоты, продукты гидролиза белков и белки используются с лечебной целью, что определяется ведущим значением обмена аминокислот и белков для нормальной жизнедеятельности организма. С лечебной целью в медицинской практике применяют глутаминовую кислоту и гамма-аминомасляную кислоту (при заболеваниях центральной нервной системы, атеросклерозе, прогрессивной мышечной дистрофии и др.), метионин (при заболеваниях печени, атеросклерозе, дистрофии и др.), гистидин (при гепатитах, язвенной болезни желудка, атеросклерозе и др.), цистеин и вицеин (при катаракте и др.), церебролизин (при заболеваниях центральной нервной системы), гидролизаты для парентерального питания (гидролизин, гидролизат казеина, аминопептид, аминокровин, фибриносол).

Обмен сложных белков отличается от обмена простых белков превращениями их простетических групп. Рассмотрим особенности обмена двух важных групп сложных белков – хромопротеидов и нуклеопротеидов.

Особенности обмена гемоглобина могут служить иллюстрацией особенностей обмена хромопротеидов.

Гемоглобин, как и другие хромопротеиды (хлорофиллпротеиды, миоглобин и др.), попав с пищей в пищеварительный канал, гидролизуется пищеварительными ферментами, распадаясь на белок и простетическую группу (гем). Глобиновая часть подвергается обычным превращениям, которые свойственны простым белкам. Простетическая же группа гемоглобина (гем) окисляется в гематин. Гематин всасывается в кишечнике очень плохо и поэтому выделяется в основном с калом. Таким образом, простетическая группа хромопротеидов пищи не может быть использована для синтеза соответствующих сложных белков.

Иные превращения свойственны гемоглобину в тканях организма. Установлено, что все количество эритроцитов, а следовательно, и гемоглобина, полностью обновляется в организме на протяжении 3-4 месяцев. Разрушение эритроцитов и распад гемоглобина происходит в клетках ретикуло-эндоте­лиальной системы (клетках костного мозга, купферовских клетках печени, клетках селезенки и др.).

В печени распад гемоглобина начинается с разрыва α-метиновой связи между 1 и 2 пиррольными кольцами порфиринового ядра. Реакция катализируется НАДФ-зависимой оксидазой и приводит к образованию вердоглобина (зеленого пигмента). В реакции участвуют в качестве кофакторов аскорбиновая кислота, ионы двухвалентного железа и др. В дальнейшем происходит распад вердоглобина на глобин, биливердин и железо. Биливердин в основном в печени превращается при восстановлении в билирубин – главный желчный пигмент у человека и плотоядных животных. Частично билирубин может образовываться также в селезенке и, по-видимому, в эритроцитах.

Образовавшийся свободный билирубин плохо растворим в воде и не дает прямой реакции с диазореактивом Эрлиха, так как легко адсорбируется на белках плазмы крови. Поэтому он получил название «непрямого билирубина». Свободный билирубин (непрямой) является для организма токсическим веществом. Поступающий с током крови в печень и образовавшийся в печени свободный («непрямой») билирубин подвергается обезвреживанию в печени путем образования с глюкуроновой кислотой диглюкуронида билирубина (частично – моноглюкуронида). Он хорошо растворим в воде и дает прямую реакцию с диазореактивом. Поэтому он получил название «прямой» билирубин. Глюкуроновая кислота вступает в реакцию с билирубином в виде уридиндифосфатглюкуроновой кислоты в присутствии особого фермента глюкуронидтрансферазы.

В желчи всегда присутствует «прямой» (связанный) билирубин, который с желчью поступает в двенадцатиперстную кишку. В крови взрослого здорового человека содержится относительно постоянное количество общего билирубина – от 2,5 до 12 мг/л или 8,6-20,5 мкмоль/л. Около 75% этого билирубина приходится на свободный «непрямой» билирубин. Повышение билирубина в крови до 20 мг/л (27 мкмоль/л) приводит к развитию желтухи. В крови количество и соотношение между «прямым» и «непрямым» билирубином резко меняется при поражениях печени, селезенки, костного мозга, болезнях крови и т.д., поэтому определение обеих форм билирубина имеет значение в клинике для дифференциальной диагностики различных форм желтухи.

Различают надпеченочную, печеночную и подпеченочную желтуху.

При надпеченочных желтухах (гемолитические анемии, желтуха новорожденных и др.) увеличивается содержание свободного билирубина в крови.

При печеночных желтухах (поражение гепатоцитов) повышается концентрация (незначительно) свободного и особенно связанного билирубина крови (из-за нарушения экскреции - перехода в желчь билирубина связанного).

При подпеченочных желтухах - (механическая желтуха) наблюдается возрастание в крови уровня и свободного, и в большей степени - связанного билирубина в крови.

Попадая вместе с желчью в пищеварительный тракт, желчные пигменты подвергаются здесь воздействию бактерий. При этом от диглюкуронида билирубина отщепляется глюкуроновая кислота и образовавшийся свободный билирубин восстанавливается в стеркобилиноген и в таком виде выводится с калом.

Под влиянием света и воздуха стеркобилиноген окисляется, превращаясь в стеркобилин. Механизм превращения билирубина в стеркобилиноген до конца не выяснен. Установлено, что вначале билирубин восстанавливается в мезобилиноген (уробилиноген), который всасывается и частично разрушается в печени, а частично выводится с мочой. В мочу также частично (в результате всасывания через систему геморроидальных вен) попадает стеркобилиноген. Увеличение последних в моче является свидетельством недостаточности печени (паренхиматозная желтуха), когда печень теряет способность извлекать эти пигменты из крови и обезвреживать их. Напротив, исчезновение пигментов из мочи при наличии билирубина и биливердина в крови является свидетельством полного прекращения поступления желчи в кишечник (закупорка желчного протока). Таким образом, определение содержания желчных пигментов в моче и в крови может служить важным лабораторным методом при дифференциальной диагностике заболеваний.

Синтез гемоглобина характеризуется многостадийностью. Считается, что пиррольные кольца порфиринового ядра гема синтезируются в организме человека и животных с использованием гликокола (глицина) и сукцинилКоА при участии фермента, содержащего фосфопиридоксаль.

С помощью меченных атомов установлено, что глицин является источником всех 4 атомов азота и 8 атомов углерода тетрапиррольного кольца гема. Источником остальных 26 атомов углерода является сукцинил-КоА. Благодаря исследованиям Д. Шемина и др. последовательность химических реакций синтеза тетрапирролов в организме животных можно условно разделить на несколько стадий.

На первой стадии сукцинил-КоА взаимодействует с глицином с образованием δ-аминолевулиновой кислоты.

Эта стадия катализируется специфическим пиридоксальфосфатзависимым ферментом δ -аминолевулинатсинтетазой. Это ключевой, аллостерический фермент синтеза тетрапирролов, ингибируется по принципу обратной связи конечным продуктом синтеза - гемом.

На второй стадии происходит конденсация двух молекул δ -аминолевулиновой кислоты с дегидратацией и образованием первого монопиррольного соединения – порфобилиногена.

Фермент, катализирующий эту стадию - порфобилиногенсинтаза также является регуляторным ферментом, ингибируется по типу «обратной связи» конечным продуктом синтеза - гемом.

В следующей многоступенчатой стадии, катализируемой соответствующими ферментами, из 4-х монопиррольных молекул порфобилиногена синтезируется тетрапиррольный комплекс протопорфирин IX, являющийся непосредственным предшественником гема. Некоторые этапы сложного пути синтеза окончательно не установлены.

В заключительной стадии протопорфирин IX присоединяет молекулу железа при участии гемсинтазы (ферохелатазы) и образуется гем.

Гем используется для биосинтеза всех гемсодержащих протеидов, в том числе гемоглобина.

Источником железа для этой реакции является ферритин, который считается резервным гемпротеидом, откладывающимся в клетках костного мозга, печени и селезенки.

Путь синтеза гемоглобина свидетельствует о том, что гем, освобожденный из гемоглобина после распада эритроцитов, не используется для ресинтеза гемоглобина и в этом смысле распад гемоглобина является необратимым процессом.

Дата добавления: 2014-01-05