Клиническое значение аминотрансфераз

В медицине нашло практическое применение определение активности двух ферментов трансаминирования – аланинаминотрансферазы(АЛТ, АлАТ) и аспартатаминтрансферазы(АСТ).

Оба фермента обратимо взаимодействуют с α-кетоглутаровой кислотой и переносят на нее аминогруппы от соответствующих аминокислот с образованием глутаминовой кислоты и кетокислот.

Рис. 12. Реакции, катализируемые аланинаминотрансферазой и аспартатаминотрансферазой

Активность обоих ферментов значительно возрастает при заболеваниях сердечной мышцы и печени.Однако, при поражении клеток миокарда наибольшая активность в сыворотке крови обнаруживается для АСТ, при гепатитах – для АЛТ.

В клинической практике определение активности АЛТ и АСТ используется для дифференциальной диагностики болезней печени и миокарда, глубины поражения и контроля эффективности их лечения.

В мышце дезаминирование аминокислот идет особым образом

Так как в скелетных мышцах нет глутаматдегидрогеназы и нет возможности производить прямое дезаминирование аминокислот, то для этого существует особый путь.

В мышечных клетках при интенсивной работе, когда идет распад мышечных белков, активируется альтернативный способ дезаминирования аминокислот – цикл АМФ-ИМФ. Образовавшийся при трансаминировании глутамат при участии аспартатаминотрансферазыреагирует с оксалоацетатом и образуется аспарагиновая кислота. Аспартат далее передает свою аминогруппу на инозинмонофосфат (ИМФ) с образованием АМФ, который в свою очередь подвергается дезаминированию с образованием свободного аммиака.

Рис. 13. Реакции непрямого дезаминирования аминокислот в мышечной ткани

Процесс носит защитный характер, т.к. при мышечной работе выделяется молочная кислота. Аммиак, связывая ионы Н⁺, предотвращает закисление цитозоля миоцитов.

Образование аммиака.

Аммиак непрерывно образуется во всех органах и тканях организма. Наиболее активными его продуцентами в кровь являются органы с высоким обменом аминокислот и биогенных аминов – нервная ткань, печень, кишечник, мышцы.

Основные источники аммиака

Основными источниками аммиака являются следующие реакции:

• неокислительное дезаминирование некоторых аминокислот (серина, треонина, гистидина) – в печени,
• окислительное дазаминирование глутаминовой кислоты во всех тканях (кроме мышечной), особенно в печени и почках,
• дезаминирование амидовглутаминовой и аспарагиновой кислот – в печени и почках,
• катаболизм биогенных аминов – во всех тканях, в наибольшей степени в нервной ткани,
• распад пуриновых и пиримидиновых оснований – во всех тканях,
• жизнедеятельность бактерийтолстого кишечника.

Связывание аммиака

Так как аммиак является чрезвычайно токсичным соединением, то в тканях существуют несколько реакций связывания (обезвреживания) аммиака – синтез глутамата и глутамина, синтез аспарагина, синтез карбамоилфосфата:

1. синтез глутамата (восстановительное аминирование) – взаимодействие α-кетоглутарата с аммиаком. Реакция по сути обратнареакции окислительного дезаминирования, однако в качестве кофермента используется НАДФН. Происходит практически во всех тканях, кроме мышечной, но имеет небольшое значение, т.к. для глутаматдегидрогеназы предпочтительным субстратом является глутаминовая кислота и равновесие реакции сдвинуто в сторону α-кетоглутарата,

L-глутамат + H₂O + NAD⁺ ↔ α-кетоглутарат+ NH₃ + NADH + H⁺

(EC 1.4.1.2):

L-глутамат + H₂O + NAD(P)⁺ ↔ α-кетоглутарат + NH₃ + NAD(P)H + H⁺

(EC 1.4.1.3):

(EC 1.4.1.4):

Рис. 15. Реакция синтеза глутамата

1. синтез глутамина – связывание аммиака глутаматом. В нервной и мышечной ткани, в почках, сетчатке глаза и печени является главным способом связывания аммиака. Реакция протекает в митохондриях.

Рис. 15. Реакция синтеза глутамина

Благодаря этому процессу в крови присутствует довольно высокая концентрация глутамина - 0,5-0,7 ммоль/л.

Так как глутамин проникает через клеточные мембраны путем облегченной диффузии, то он легко попадает в другие клетки, где есть потребность в аминогруппах. Азот, переносимый глутамином, используется клетками для синтеза:

· пуринового и пиримидинового колец,

· гуанозинмонофосфата (ГМФ) из ксантозин-5-фосфата (инозин-5-фосфата),

· аспарагина,

· глюкозамино-6-фосфата (предшественник всех остальных аминосахаров).

3. синтез аспарагина– взаимодействие аспартата с аммиаком. Является второстепенным способом уборки аммиака, энергетически невыгоден, т.к. при этом тратятся 2 макроэргические связи,

Рис. 16. Реакция синтеза аспарагина

4. синтез карбамоилфосфата в митохондриях печени – реакция является первой в процессе синтеза мочевины, средства для удаления аммиака из организма.

Транспорт аммиака

Транспортными формами аммиака из тканей в печень являются глутамини аланин, в меньшей степени аспарагини глутамат, некоторое количество аммиака находится в крови в свободном виде. Глутамин и аланин являются наиболее представленными, их доля среди всех аминокислот крови составляет до 50%. Большая часть глутамина поступает из мышц и нервной ткани, аланин переносит аммиак от мышц и стенки кишечника.