Нарушение межуточного обмена белков
Межуточный обмен белков — это третий этап белкового обмена. Он охватывает весь комплекс превращений различных аминокислот в реакциях переаминирования, дезаминирования, амидирования, декарбоксилирования, трансаминирования и др.
Главную роль в межуточном обмене аминокислот играет реакция переаминирования, благодаря которой при участии трансаминаз образуются новые аминокислоты, устанавливается связь белкового и углеводного обмена, осуществляется введение азота в пуриновые и пиримидиновые основания. Благодаря реакции переаминирования образуются аминосахара, порфирины, креатин. При участии этой реакции происходит в значительной мере и процесс дезаминирования аминокислот.
Переаминирование (синоним — трансаминирование) — ферментативная реакция обратимого переноса аминогрупп между амино- и кетокислотами без выделения аммиака при участии трансаминаз. Переаминирование играет важнейшую роль в обмене азотистых соединений; является основным путем биосинтеза и распада аминокислот. Нарушение переаминирования может быть обусловлено:
1. Недостатком витамина В6. Как известно, фосфорилированная форма этого витамина - фосфопиридоксаль — является активной группой трансаминаз. Фосфопиридоксаль осуществляет непосредственный перенос аминогрупп на соответствующую кетокислоту.
2. Нарушением соотношения субстратов, участвующих в пере-аминировании. В обычных условиях белкового обмена реакции переаминирования в ту или другую сторону (реакция переаминирования обратима) выступают в качестве регулятора клеточного метаболизма. В условиях патологии печени, при инсулиновой недостаточности увеличивается содержание свободных аминокислот, что приводит к усилению процессов переаминирования. Например, в генезе коматозного состояния, развивающегося при печеночной недостаточности, важнейшую роль играет блокада цикла Кребса в нейронах коры головного мозга за счет усиления реакции переаминирования с кетокнслотами.
3. Угнетение активности самих трансаминаз вследствие нарушения синтеза их белковой структуры, особенно при белковом го-лодании, что заметно снижает интенсивность процессов переаминирования (например, аланина с а-кетоглютаровой кислотой). Кроме того, активность трансаминаз регулируется такими гормонами, как АКТГ и глюкокортикоиды.
При ряде патологических процессов и состояний (белковое истощение, токсический гепатит) заметно ослабевает переаминирование тирозина, отмечается его повышение в крови, что создает предпосылки для усиления его декарбоксилирования с образованием тирамина, обладающего выраженным симпатомиметическим действием.
Локальное нарушение процессов переаминирования в отдельных органах и тканях возникает при развитии в них некрозов (инфаркт миокарда, острые гепатиты и панкреатиты, обширные травмы мышц). Течение этих заболеваний характеризуется поступлением в кровь тканевых трансаминаз, и по уровню ферментемии можно судить как о тяжести заболевания, так и прогнозировать его исход. Так, при обширных поражениях паренхимы печени в ней нарушаются процессы переаминирования, что, безусловно, отражается на всем межуточном обмене в силу двух причин:
1) значительный удельный вес печени в общем объеме переаминирования;
2) в печени процессы переаминирования (в частности, с а-ке-тоглютаровой кислотой) более всего связаны с процессами дезаминирования.
Дезаминирование— процесс отщепления аминогруппы от аминокислоты с образованием аммиака. Это универсальный процесс обмена аминокислот, определяющий как вступление аминокислот в энергетический обмен, так и образование конечных продуктов. Усиление процессов дезаминирования характерно для голодания (особенно углеводного). За счет белка организм покрывает свои энергетические потребности. Ослабление процессов дезаминирования наблюдается при:
1) нарушении окислительных процессов в тканях, что характерно для циркуляторной и тканевой гипоксии, гиповитаминозов С, РР, В2, поскольку дезаминирование осуществляется окислительным путем;
2) понижении активности аминооксидаз вследствие ослабления синтеза этих ферментов, что может наблюдаться при диффузном поражении гепатоцитов или при белковой недостаточности;
3) выраженной диссимиляции (распаде) белков; при этом отмечается гипераминоацидемия, несмотря на интенсивность дезаминирования.
Ослабление процессов дезаминирования является одним из ранних признаков белкового голодания и проявляется ослаблением мочевинообразования, гипераминоацидемией, аминоанидурией и нарушением конечного этапа белкового обмена.
Декарбоксилирование — процесс отщепления карбоксильной группы от молекулы органических кислот, в том числе аминокислот, с образованием двуокиси углерода. Осуществляется специфическими ферментами — декарбоксилазами в комплексе с коферментом фосфопири-доксалем. В результате декарбоксилирования аминокислот образуются биогенные (протеиногенные) амины: «гистидин — гистамин», «тирозин — тирамин», «ДОФА — тирамин», «5-гидрокситриптофан — се-ротонин», «глютаминовая кислота — а-аминомасляная кислота».
В обычных условиях декарбоксилирование аминокислот не является основным путем их превращения. Образующиеся в малых количествах биогенные амины связываются белками и при участии соответствующих оксидаз подвергаются окислению с образованием альдегидов и аммиака.
Избыточное накопление в тканях и крови биогенных аминов, оказывающих токсическое влияние на организм, отмечается при повышении активности декарбоксилаз, нарушении связывания аминов белками и ингибировании ферментов оксидазного действия. Факторами, способствующими накоплению биогенных аминов, являются гипоксия и деструкция тканей. Например, при заболеваниях почек (нефросклероз) в крови увеличивается содержание тирамина (в белках почек выявлено относительно высокое содержание тирозина), который участвует в становлении злокачественной гипертензии. При анафилактическом и гемотрансфузионном шоках повышено содержание серотонина как за счет усиления процесса декарбоксилирования, так и выделения из клеток-мишеней.
При гипоксии, ишемии и деструкции тканей (мышцы, кожа, печень, легкие), белки которых содержат относительно большое количество гистидина, в них усиливается декарбоксилирование, что сопровождается увеличением содержания гистамина в пораженных тканях и крови. Гистамин повышает проницаемость сосудов и снижает сосудистый тонус. Гипоксия циркуляторного или тканевого типа существенно усиливает декарбоксилирование гистидина, обусловливая длительное повышение концентрации гистамина в тканях, способствующего развитию в них склеротических и цирротических процессов (пневмосклероз, цирроз печени и т.д.).
Таким образом, нарушение межуточного обмена аминокислот в виде преобладания реакций декарбоксилирования над реакциями окислительного дезаминирования обусловливает накопление протеиноген-ных аминов и их патогенное действие на различные органы и системы.