Биогенные амины, роль в организме.

Амины, образовавшиеся при декарбоксилировании аминокислот, часто являются биологически активными веществами. Они выполняют функцию нейромедиаторов (серотонин, дофамин, ГАМК и др.), гормонов (норадреналин, адреналин), регуляторных факторов местного действия (гистамин, карнозин, спермин и др.). Серотонин - биологически активное вещество широкого спектра действия. Он стимулирует сокращение гладкой мускулатуры, оказывает сосудосуживающий эффект, регулирует АД, температуру тела, дыхание, обладает антидепрессантным действием. По некоторым данным он может принимать участие в аллергических реакциях, поскольку в небольших количествах синтезируется в тучных клетках. Ацетилхолин синтезируется в нервной ткани и служит одним из важнейших возбуждающих нейромедиаторов вегетативной нервной системы.

Биогенные амины проявляют свое действие уже при малых концентрациях. Накопление аминов в больших концентрациях представляет серьезную опасность для организма. В нормальных условиях амины быстро устраняются под действием аминоксидазы, которая окисляет их в альдегиды. При этой реакции образуется свободный аммиак. Инактивация аминов достигается также путем их связывания с белками.

Накопление биогенных аминов в тканях и крови и проявление их токсического действия возникают: при усилении активности декарбоксилаз (при кишечных заболеваниях- дизентерии, брюшной тиф , холера, торможении активности оксидаз и нарушении связывания их с белками.

Содержание биогенных аминов в тканях и крови увеличивается при гипоксии и деструкции тканей. Эти соединения обладают сильным биологическим действием на организм и поэтому называются биогенными аминами.

Так гистамин вызывает расширение капилляров и повышение их проницаемости, сокращение гладкой мускулатуры внутренних органов, усиливает секрецию соляной кислоты в желудке, участвует в патогенезе аллергии.

Серотонин способствует повышению кровяного давления и сужению бронхов, является медиатором ЦНС, регулирует температуру тела, дыхание, почечную фильтрацию и является медиатором нервных процессов в ЦНС . Из дофамина синтезируется адреналин и норадреналин - гормоны мозгового слоя надпочечников.

Дофамин является предшественником катехоламинов- гормонов мозгового слоя надпочечников (норадреналина и адреналина). Они регулируют деятельность сердечно-сосудистой системы.Источником ДОФА в организме является тирозин.

В животных тканях с высокой скоростью протекает декарбоксилирование гистидина под действием специфической декарбоксилазы с образованием гистамина.

Гистамин оказывает широкий спектр биологического действия. По механизму действия на кровеносные сосуды он резко отличается от других биогенных аминов, так как обладает сосудорасширяющим свойством. Большое количество гистамина образуется в области воспаления, что имеет определенный биологический смысл. Вызывая расширение сосудов в очаге воспаления, гистамин тем самым ускоряет приток лейкоцитов, способствуя активации защитных сил организма. Кроме того, гистамин участвует в секреции соляной кислоты в желудке, что широко используется в клинике при изучении секреторной деятельности желудка (гистаминовая проба). Он имеет прямое отношение к явлениям сенсибилизации и десенсибилизации. Гистамину приписывают также роль медиатора боли.

В клинической практике широко используется, кроме того, продукт α-декарбоксилирования глутаминовой кислоты – γ-аминомасляная кислота (ГАМК).

Интерес к ГАМК объясняется ее тормозящим действием на деятельность ЦНС. Больше всего ГАМК и глутаматдекарбоксилазы обнаружено в сером веществе коры большого мозга, в то время как белое вещество мозга и периферическая нервная система их почти не содержат. Введение ГАМК в организм вызывает разлитой тормозной процесс в коре (центральное торможение) и у животных приводит к утрате условных рефлексов. ГАМК используется в клинике как лекарственное средство при некоторых заболеваниях ЦНС, связанных с резким возбуждением коры большого мозга. Так, при эпилепсии хороший эффект (резкое сокращение частоты эпилептических припадков) дает введение глутаминовой кислоты (лечебный эффект оказывает образующаяся из неё ГАМК).

В животных тканях с высокой скоростью декарбоксилируются также два производных цистеина – цистеиновая и цистеинсульфиновая кислоты. В процессе этих специфических ферментативных реакций образуется таурин, который используется в организме для синтеза парных желчных кислот.

Полиамины, к которым относят также путресцин, играют важную роль в процессах клеточного роста и дифференцировки, в регуляции синтеза ДНК, РНК и белка.

Таким образом, биогенные амины являются сильными фармакологически активными веществами, оказывающими разностороннее влияние на физиологические функции организма. Некоторые биогенные амины нашли широкое применение в качестве лекарственных препаратов.

Накопление биогенных аминов может отрицательно сказываться на физиологическом статусе и вызывать ряд существенных нарушений функций в организме. Однако органы и ткани, как и целостный организм, располагают специальными механизмами обезвреживания биогенных аминов, которые в общем виде сводятся к окислительному дезаминированию этих аминов с образованием соответствующих альдегидов и освобождением аммиака:

Лекция №7

Синтез конечных продуктов белкового обмена. Источники аммиака в организме, пути обезвреживания. Синтез мочевины. Уремии, классификация. КДЗ определения мочевины в крови и моче. Образование креатинина в организме. КДЗ определения уровня креатинина в сыворотке и моче.

Под остаточным азотом понимают тот небелковый азот, который определяется в надосадочной жидкости, получаемой после осаждения белков сыворотки (плазмы) крови трихлоруксусной (или другой) кислотой. Остаточный азот включает:

1. азот мочевины ≈ 50%;

2. азот аминокислот ≈ 25 %;

3. азот мочевой кислоты ≈ 4 %;

4. азот креатина ≈ 5%;

5. азот креатинина ≈ 2,5%;

6. азот аммиака и индикана ≈ 0,5%;

7. азот других небелковых соединений ≈ 13%.

Таим образом в состав небелкового (остаточного) азота крови входит азот всех конечных продуктов обмена белков.

В результате дезаминирования аминокислот отщепляется NH₂ – группа, которая преобразуется в аммиак (NH3). Аммиак в малых дозах является физиологическим раздражителем ЦНС, а в больших дозах – это токсичное вещество, вызывающее смерть. Поэтому в организме существует несколько способов обезвреживания аммиака.

1. Синтез мочевины;

2. Образование биогенных аминов (глутамина, аспарагина);

Часть аммиака используется для амидирования моноаминодикарбоновых кислот с образованием биогенных аминов: глутамина и аспарагина.

-Н2О

Глутаминовая кислота + NH3 глутамин

-Н2О

А спарагиновая кислота + NH3 аспарагин

СООН СООН

+ NH₃

СН₂ СН₂

- НОН (аспарагин)

СНNH₂ СНNH₂

СООН СНNH₂

Этот процесс выражен в мозговой ткани и ткани печени. Образующийся в головном мозге NH3 оказывает на ЦНС возбуждающее действие, поэтому он связывается в виде глутамина или аспарагина. Аммиак этих соединений в почечной ткани используется для нейтрализации ионов Н⁺ в просвете канальцев почек, что имеет значение в поддержании КЩС.

3. Синтез пуриновых и пиримидиновых оснований;

4. Образование аммонийных солей.

Синтез мочевины.

Впервые И.П. Павлов установил, что мочевина синтезируется в печени из аммиака. Причем, для образования 1 молекулы мочевины используется 2 молекулы аммиака. Образование мочевины происходит при участии орнитина, поэтому этот цикл назвали орнитиновым (смотри схему).

Схема биосинтеза мочевины

Карбамоил-фосфат

NH₃

Ф

Орнитин

Мочевина

H₂О

Цитруллин

Арнигин

Фумарат

АТФ

Аргинино-сукцинат

сусукцинат

АМФ+ФФ

Аспартат

1этап - синтез карбамоилфосфата (фермент – карбамоилфосфат- синтетаза)

2 этап - синтез цитруллина (фермент - орнитин-карбомоил-трансфераза)

3 этап -синтез аргининосукцината (фермент – аргининосукцинат -синтетаза)

4 этап - распад аргинсукцината на аргинин и фумарат (фермент – аргининосукциназа)

5 этап – распад аргинина на мочевину и орнитин (фермент – аргиназа)

Ферменты, участвующие в синтезе мочевины, рассматривают как органо-специфичные ферменты печени, в плазме крови в норме их активность не выявляется. При поражении печени некоторые ферменты (аргиназа, орнитил-карбамоилтрансфераза) появляются в плазме крови, что указывает на патологию. Некоторые такие ферменты обнаруживают в ткани поджелудочной железы, мозговой ткани.

Образование мочевины зависит от функционального состояния печени, количества белка в питании, а также от функционального состояния щитовидной железы, гормоны которой усиливают распад белков (при гипертиреозе синтез мочевины резко увеличивается).

КДЗ мочевины.

Как отмечалось выше, главным конечным продуктом обмена белков является мочевина. Мочевина в 18 раз менее токсична, чем остальные азотистые вещества. В норме содержание мочевины в сыворотке крови составляет 2,5-8,3ммоль/л; При ОПН концентрация мочевины повышается тем выше, чем тяжелее состояние. Например:

• при ОПН средней тяжести концентрация мочевины – 16-20 ммоль/л;

• при тяжелой ОПН –до 33 ммоль/л;

• при очень тяжёлой ОПН, с неблагоприятным прогнозом, – до 50 ммоль/л и выше;

Уремия – это повышение содержания мочевины в крови выше 8,3ммоль/л. Уремия бывает:

• абсолютная

• относительная.

Увеличение содержания мочевины в крови наблюдается при:

• усиленном ее образовании в результате богатого белками рациона питания, чрезмерного катаболизм белка, лейкозов, желтухи, тяжелых инфекционных заболеваний, непроходимости кишечника, ожогов, дизентерии, шока;

• уменьшении выведения с мочой при ретенционной почечной азотемии, ретенционной внепочечной азотемии, острой почечной недостаточности, хронической почечной недостаточности, опухолях мочевыводящих путей, предстательной железы, почечнокаменной болезни, недостаточности деятельности сердца;

• кровотечении из верхних отделов желудочно-кишечного тракта;

• приеме некоторых лекарств–сульфониламидов, левомицетина, тетрацикли-на, гентамицина, фуросемида, изобарина, допегита, невиграмона, лазикса.

Снижение содержания мочевины в крови наблюдается при:

• особенно тяжелых поражениях печени, вызванных, в частности, отравлением фосфором, мышьяком и другими гепатропными ядами; декомпенсированном циррозе (известно, что биосинтез мочевины происходит в печени);

• голодании;

• пониженном катаболизме белков;

• после введения глюкозы;

• после гемодиализа.

Креатин поступает в организм с мясной пищей, а также синтезируется в почках и печени из АК. Роль креатина в том, что, соединяясь с остатком фосфорной кислоты, из него образуется креатин-фосфат – макроэргическое соединение, которое является источником энергии для мышечной ткани. В норме в моче креатина нет. (При распаде мышечной ткани креатин выявляется в моче, что имеет значение для диагностики заболеваний сопровождающихся поражением мышечной ткани).

Синтез креатина, креатинина (протекает в несколько этапов в почках и печени):

В почках аргинин + глицин образуется гликоциамин, который является предшественником креатина.

В печени гликоциамин + метионин (-СН₃) креатин.

АТФ АДФ АДФ АТФ

в мышцах