11. Синтез мочевины(схема). Гипераммонемия.
Гипераммонемия – это нарушение обмена веществ, проявляющиеся в недостаточности цикла ферментов мочевины, приводящее к отравлению организма аммиаком. Предельно допустимый уровень аммиака в крови 60 мкмоль/л. При повышении концентрации аммиака до предельных величин может наступить кома или смерть. При хронической гипераммонемии развивается умственная отсталость.
Основа лечения гипераммониемий сводится к ограничению белка в диете, это уже позволяет предотвратить многие нарушения мозговой деятельности.
ФЕРМЕНТЫ
Коферментные функции витаминов рр и в2
Витамин PP (ниацин) включает два соединения: никотиновую кислоту и ее амид. Открыт как фактор против пеллагры (отсюда PP), заболевания человека и животных, распространенного в XIX в.
Витамин жизненно необходим для клеточного метаболизма как катализатор окислительно-восстановительных процессов. Как и флавиновые коферменты, образующиеся из ниапина коферментные формы - никотинамида-дениндинуклеотид (НАД) и никотинамидадениндину-клеотидфосфат (НАДФ) (рис. 1), его фосфорилиро-ванные производные, участвуют в транспорте протонов и электронов.
Диапазон действия витамина чрезмерно широк. Он «вмешивается» в обмен белков, углеводов, липидов, обладает гипотензивным, антианемическим, антисклеротическим, сосудорасширяющим действием. С витамином PP связаны процессы обмена глюкозы, аминокислот, биосинтеза жирных кислот, простагландинов, стероидов. Витамин регулирует не только функции оксидоредук-ции, но и практически ферментативные реакции всех видов. Установлена возможность синтеза витамина из аминокислоты триптофана, который, таким образом, наряду с витамином PP является предшественником НАД (Ф)-коферментов. НАД восстановленный является субстратом, компонентом дыхательной цепи митохондрий с самым большим отрицательным потенциалом. Окисление восстановленного НАД сопровождается выделением энергии, кумулирующейся в виде макроэргической химической связи АТФ. Клинические проявления авитаминоза PP (пеллагры) в основном представлены триадой — дерматит, диаррея, деменция. У больных наблюдаются поносы, бледность, сухость губ, специфический дерматит— поражение открытых для солнца частей тела, особенно лица, а также нарушения сознания — галлюцинации, бред, потеря памяти. В настоящее время очевидно, что разнообразные физиологические эффекты действия витамина PP реализуются через взаимодействие его с гормонами гипофизарно-адреналовой системы и стероидными гормонами надпочечников. Практически важное свойство никотиновой кислоты— способность расширять сосуды, влиять на микроциркуляцию крови, процессы свертываемости, очевидно, осуществляется путем активации системы кининов — биологически активных пептидов. Находит применение и способность витамина PP направлять метаболизм в русло синтеза сукцината из липидов, активировать окисление липидов и снижать их содержание в крови. Это особенно важно при гипермобилизации жира из депо — атеросклерозе, выбросе кортикостероидов и др. В настоящее время антилипемическое действие никотиновой кислоты и никотинамида доказано. Много витамина PP или триптофана содержат следующие продукты: отруби злаков (особенно риса), дрожжи и продукты животного происхождения — печень, мясо, молоко
ниацин может синтезироваться в организме из аминокислоты триптофана. Теоретически 60 мг триптофана эквивалентны 1 мг никотиновой кислоты.
Структура витамина B2, как и тиамина, проявляет высокую специфичность: незначительные изменения могут вызвать снижение и даже потерю витаминных свойств или появление антивитаминных. Физиологическая роль витамина связана с его коферментной функцией. Ko-ферменты B2 — рибофлавинфосфат или флавинмоно-нуклеотид (ФМН) и его аденилированное производное флавинадениндинуклеотид (ФАД) (рис. 1), который синтезируется при взаимодействии ФМН с АТФ. В настоящее время известно несколько десятков ферментов, содержащих ФМН или ФАД и составляющих семейство флавиновых ферментов.
Именно кофермент, а точнее — изоаллоксазиновое кольцо рибофлавина, выполняет основную каталитическую функцию, присоединяя или отдавая два атома водорода. Таким образом, флавиновые ферменты—важнейшие участники процессов биологического окисления практически во всех клетках животных, чем и определяется влияние витамина на процессы роста и развития организма. В тканях витамин B2 содержится в виде коферментных форм (более 90 %), преимущественно ФАД. Свободный витамин обнаруживается в молоке, крови, моче, сетчатке глаза. В активном центре ряда флавиновых ферментов обнаружены металлсодержащие производные рибофлавина — его комплексы с железом, медью, молибденом. Среди флавиновых ферментов имеются энзимы, переносящие водород от субстратов (различных веществ) на кислород, называемые оксида-зами и восстанавливающие другие акцепторы протонов и электронов в отсутствие кислорода — дегид-рогеназы. Несомненно, центральная «фигура» — фермент сукцинатдегидрогеназа, окисляющий янтарную кислоту и являющийся звеном цикла Кребса. Уникальная функция сукцинатдегидрогеназы заключается в том, что в условиях напряжения механизмов синтеза АТФ (гипоксия, различные стрессорные воздействия), когда другие окислительные процесы цикла угнетены, сукцинатдегидрогеназа активно пропускает поток протонов и электронов на дыхательную цепь, минуя НАД-зависимое звено. Это имеет огромный физиологический смысл в плане адаптации на уровне клетки. Другой флавиновый фермент — глутатионредук-таза — поддерживает в клетке определенную концентрацию важнейшего тиолового соединения глутатио-на, постоянно регенерируя его из окисленной формы. Этим фермент регулирует окислительно-восстановительный статус клетки и участвует в детоксикации избытка окислителей. Глутатионредуктаза — важный компонент глутатионовой антиперекисной системы, фермент-антиоксидант, поэтому и витамин B2 относят к веществам, косвенно обладающим антиокси-дантными свойствами. ФАД вместе с тиаминдифосфатом является компонентом пируват- и а-кетоглутаратдегидрогеназных комплексов. Флавиновые оксидазы катализируют окисление пуринов и образование мочевой кислоты (ксантиоксидаза), превращения адреналина и других биологически активных аминов (моноаминоксидаза).
Наконец, ФАД — компонент дыхательной цепи митохондрий, в которых окисление химических веществ завершается образованием воды и выделением энергии в виде АТФ. Даже этот краткий перечень «заслуг» рибофлавина дает представление о нем как о важнейшем катализаторе окислительно-восстановительных процессов в клетке, чем и определяется картина витаминной недостаточности, для которой характерны такие общие поражения, как слабость, нарушения роста, поражения слизистых, заболевания глаз (конъюк-тивит, нарушение темновой адаптации, светобоязнь), анемия. Для недостаточности рибофлавина характерны сухость и трещины губ и особенно трещины в углах рта, сухой ярко-красный язык. Источники витамина B2 для человека в основном те же, что и тиамина: мясо, печень, яичный желток, молоко, злаки, шпинат, капуста, картофель, дрожжи.