III. Значення реакцій трансамінування в формуванні природної стійкості до гіпоксії
Для стійких до гіпоксії особин характерно більш інтенсивне використання ГК в якості джерела енергії, виходячи з активності НАД+-ГДГ головного мозку. Але в глутаміновій кислоті зосереджуються аміногрупи інших амінокислот, які беруть участь в реакції утворення енергії, тому важливими є реакції переамінування, в яких приймає участь ГК з ПВК (ГПТ) та глутамата з ЩОК (ГОТ). Глутамат-піруват-трансміназа і Глутамат-оксалоацетат-трансміназа в фізіологічних умовах забезпечують рівновагу у перетворенні глутамата в α-кетоглутарат і навпаки, активуючись піридоксальфосфатом і піддаючись впливу гормонів щитовидної залози та наднирників. Відомо, що гіпоксія активізує гліколітичний шлях перетворення вуглеводів. Подальше перетворення ПВК, що утворюється в процесі гліколізу, може йти декількома шляхами:
1. через декарбоксилювання і утворення ацетил-КоА піруват включається в початкові реакції циклу трикарбонових кислот
2. піруват може бути використаний в якості одного із субстратів переамінування з глутаматом
3. піруват карбоксилюється в молочну кислоту
Підкріплення циклу трикарбонових кислот α-кетоглутаровою кислотою зміщує інтенсивність реакцій на його дикарбонову частину. В умовах гіпоксії, коли ПВК вступає в реакції трансамінування, в тканинах зменшується вміст вільного ацетил-КоА, і гальмується утворення лимонної кислоти. Накопичення лимонної кислоти в цитоплазмі інгібує фосфофруктокіназу – головний фермент гліколізу, який постачає ПВК. В умовах гіпоксії зменшується утворення лимонної кислоти, що стимулює інтенсивність гліколітичного процесу, накопичення ПВК. А збільшення вмісту ПВК в умовах in vitro активує ГПТ, тобто утворення α-кетоглутарової кислоти і аланіну. Збільшення вмісту аланіну при гіпоксії розглядається як альтернативний шлях для пірувата, частина якого завдяки трансамінуванню з глутаміновою кислотою не перетворюється в молочну кислоту. Аланін інгібує перетворення глутамінової кислоти в глутамін, і направляє його по шляху перетворення в якості джерела енергії. Будучи глюкогенною амінокислотою, аланін може перетворюватися в глюкозу, що більш інтенсивно проходить в умовах гіпоксії. Переключення ПВК на реакції переамінування обмежує утворення жирних кислот та жирів, так як попередником жирних кислот є ендогенний ацетил-КоА, що утворюється в тканинах при декарбоксилюванні пірувата. Відмічено зменшення потреби кисню в умовах гіпоксії, за рахунок зниження інтенсивності жирового обміну. Переміення інтенсивності реакцій трикарбонових кислот на його дикарбонову частину організм набуває здатності активувати механізми транспорту кисню до тканин. Велике значення в цьому належить проміжній реакції окиснення α-кетоглутарової кислоти в сукцинат, з утворенням сукцинат-КоА, який разом з гліцином використовується для утворення порфіринового кільця гему гемоглобіну. Під впливом гіпоксії посилюється еритропоез, і в аеробних умовах збільшується споживання глутамату та утворенням сукцинату в трансаміназній реакції через α-кетоглутарову кислоту проходить блокування перетворення сукциніл-КоА в сукцинат, щоб зберегти його для синтезу гемоглобіну. Сукциліл-КоА є попередником порфірину А, і входить до складу цитохромів. Транспорт кисню з крові в тканини може збільшуватися шляхом активування активності клітинних мембран під впливом амонійного йону. Хоукінз спостерігав збільшення утилізації глюкози в мозку на 29% та підвищення артеріовенозної різниці глюкози і кисню in vivo відповідно на 35 і 33% при введенні NH4+. Концентраціая аміака під впливом гіпоксії в крові збільшується в 5 разів. В реакції перетворення α-кетоглутарової кислоти в янтарну на субстратному рівні утворюється макроергічний зв’язок в гуадинтрифосфаті (ГТФ) який використовується на визначених етапах вуглеводів та білка.
Таким чином в умовах гіпоксичної гіпоксії інгібується жировий обмін, активуються механізми транспорту кисню до тканин і переключається інтенсивність реакцій циклу трикарбонових кислот на дикарбонову його частину шляхом перерозподілу метаболітів на перехресних ділянках метаболічних шляхів. Для високостійких до гіпоксичної гіпоксії щурів порівняно з низькостійкими характерний “гіпоксичний стан” амінокислотного обміну, більша активність НАД+-ГДГ і трансміназ тканин, особливо крові. Більш активна ГПТ і НАД+-ГДГ у високостійких до гіпоксії особин порівняно з низькостійкими сприяє більш активному надходженню α-кетоглутарової кислоти в цикл трикарбонових кислот та перетворенню її в сукциніл-КоА, відповідно у високостійких до гіпоксії особин проходить більш інтенсивний синтез гему гемоглобіна і цитохромів. Для високостійких до гіпоксії особин характерна здатність економного витрачення кисню шляхом обмеження жирового обміну, та переключення ПВК на реакції переамінування з глутаміновою кислотою.