35. Биологическая роль цикла мочевинообразования. Врожденные дефекты фер-ментов орнитинового цикла. Локализация ферментов и основные клинические про-явления.

 Ферменты по локализации делят на 3 группы:

I– общие ферменты (универсальные)

II- органоспецифические

III- органеллоспецифические

Общие ферментыобнаруживаются практически во всех клетках, обеспечивают жизнедеятельность клетки, катализируя реакции биосинтеза белка и нуклеиновых кислот, образование биомембран и основных клеточных органелл, энергообмен. Общие ферменты разных тканей и органов, тем не менее, отличаются по активности.

Органоспецифичные ферментысвойственны только определенному органу или ткани. Например: Для печени – аргиназа. Для почек и костной ткани – щелочная фосфатаза. Для предстательной железы – КФ (кислая фосфатаза). Для поджелудочной железы – α-амилаза, липаза. Для миокарда – КФК (креатинфосфокиназа), ЛДГ, АсТ и т.д.

Внутри клеток ферменты также распределены неравномерно. Одни ферменты находятся в коллоидно-растворенном состоянии в цитозоле, другие вмонтированы в клеточных органеллах (структурированное состояние).

Органеллоспецифические ферменты. Разным органеллам присущ специфический набор ферментов, который определяет их функции.

Органеллоспецифические ферменты это маркеры внутриклеточных образований, органелл:

1. Клеточная мембрана: ЩФ (щелочная фосфатаза), АЦ (аденилатциклаза), К-Nа-АТФаза

2. Цитоплазма: ферменты гликолиза, пентозного цикла.

3. Микросомы: ферменты обеспечивающие гидроксилирование.

4. Рибосомы: ферменты обеспечивающие синтез белка.

5. Лизосомы: содержат гидролитические ферменты, КФ (кислая фосфатаза).

6. Митохондрии: ферменты окислительного фосфорилирования и ЦТК (цитохромоксидаза, сукцинатдегидрогеназа)

7. Ядро клетки: ферменты обеспечивающие синтез РНК,ДНК ( РНК-полимераза, НАД-синтетаза).

8. Ядрышко: ДНК-зависимая-РНК-полимераза

В результате в клетке образуются отсеки (компартменты), которые отличаются набором ферментов и метаболизмом (компартментализация метаболизма).

Среди ферментов выделяется немногочисленная группа регуляторных ферментов,которые способны отвечать на специфические регуляторные воздействия изменением активности. Эти ферменты имеются во всех органах и тканях и локализуются в начале или в местах разветвления метаболических путей.

Строгая локализация всех ферментов закодирована в генах.

Определение в плазме или сыворотке крови активности органо- органеллоспецифических ферментов широко используется в клинической диагностике.

Орнитиновый цикл в печени выполняет 2 функции: 1) превращение азота аминокислот в мочевину, которая экскретируется и предотвращает накопление токсичных продуктов, главным образом аммиака; 2) синтез аргинина и пополнение его фонда в организме.

Дефекты ферментов орнитинового цикла характеризуются гипераммониемией в условиях катаболизма или белковой нагрузки.Первичные нарушения орнитинового цикла включают дефицит карбамоил-фосфатсинтетазы (КФС), дефицит орнитин-транскарбамилазы (ОТК), дефицит аргинин-сукцинатсинтетазы (цитруллинемия), дефицит аргининосукцинатлиазы (аргинин-янтарная ацидурия) и дефицит аргиназы (аргининемия). Также есть сообщения о дефиците Nацетилглютаматсинтетазы (НАГС). Чем выше находится дефектный фермент, тем более выражена гипераммониемия; поэтому заболевания в порядке убывания тяжести располагаются следующим образом: дефицит НАГС, дефицит КФС, ОТК, цитруллинемия, аргинин-янтарная ацидурия и аргининемия.

Тип наследования всех нарушений орнитинового цикла аутосомно-рецессивный, за исключением дефицита ОТК, который является Х-сцепленным.

36. Роль в организме креатинфосфата. Образование креатинина в организме, ме-тоды определения. Диагностическое значение определения содержания креатинина в крови. "Нормальные величины " кретинина в крови. Среди высокоэнергетических фосфорилированных соединений имеется одно, играющее особую роль в энергетике возбудимых тканей, таких, как мышечная и нервная. Это соединение, креатинфосфат, или фосфокреатин, служит резервуаром высокоэнергетических фосфатных групп.  гидролиза креатинфосфата несколько превышает гидролиза АТР. Креатинфосфат может передавать свою фосфатную группу на ADP в реакции, катализируемой креатинкиназой:

Благодаря креатинфосфату концентрация АТР в мышечных клетках поддерживается на постоянном и притом довольно высоком уровне. Особенно это существенно для скелетных мышц, работающих с перерывами, но иногда очень напряженно с большой скоростью. Всякий раз, когда часть АТР мышечной клетки расходуется на сокращение, в результате гидролиза АТР образуется ADP. Креатинфосфат при участии креатинкиназы быстро передает свою фосфатную группу молекулам ADP, и нормальный уровень АТР восстанавливается. Содержание креатинфосфата в мышцах в 3-4 раза превышает содержание АТР; поэтому в форме креатинфосфата может храниться достаточное количество фосфатных групп, полностью обеспечивающее поддержание постоянного уровня АТР в короткие периоды усиленной мышечной активности. Креатин необходим для образования в мышцах высокоэнергетического соединения креатинфосфата. Синтех креатина идет в 2 стадии с участием 3 АК – аргинина, глицина, метионина. Начинается в почках, аргинин взаимодействует с глицином с образованием орнитина и гуанидинацетата, ф-т глицинамидинотрасфераза. Образовавшийся гуанидинацетат поступает в печень, где под влиянием гуанидинацетатметилтрансферазы происходит его метилирование с образованием креатина. Источником метильной группы является метионин.Образовавшийся креатин с кровью поступает в мышцы и клетки мозга, где из него образуется креатинфосфат. Ф-т креатинкиназа. КФ обеспечивает энергией работающей мышце в начальный период. В результате неферментативногног дефосфорилирования креатинфосфат превращается в  креатинин, который выводится с мочой.   При заболеваниях почек параллельно с нарушением выделения клубочками других азотистых продуктов обмена нарушается выделение креатинина и наступает задержка его в крови.

             Креатининемия (гиперкреатининемия) – это повышение уровня креатинина в крови.

            Увеличение уровня креатинина в сыворотке (плазме) крови обусловлено как усиленным образованием (продукцией), так и задержкой (ретенцией) этого метаболита в организме.

            Продукционная креатининемия (гиперкреатининемия) – отмечается при кишечной непроходимости, острой жёлтой атрофии печени, хлоропривной азотемии (т.е. гиперазотемии вследствие уменьшения содержания осмотически активных ионов хлора), декомпенсации сердечно-сосудистой системы, пневмонии, лихорадочных состояния, мышечной дистрофии. Возрастание содержания креатинина в сыворотке (плазме) крови может быть вызвано изменением эндокринного баланса: при сахарном диабете, гипертиреозе, гипофункции надпочечников, акромегалии и гигантизме.

            Ретенционная креатининемия (гиперкреатининемия) – обусловлена нарушением (острым и хроническим) функции почек любого происхождения и обычно наблюдается при уменьшении клубочковой фильтрации, поражении воспалительным процессом паренхимы почек, обтурации мочевых путей ниже уровня почек.

             Креатининемия является как ранним показателем развивающейся недостаточности почек. Устойчивое повышение уровня креатинина в крови, как и возрастание концентрации в ней, указывает на нарушение функции почечного фильтра.

            Снижение уровня креатинина в сыворотке (плазме) крови(гипокреатининемия) коррелирует с уменьшением мышечной массы (мышечные дистрофии и атрофии, параличи, парезы и др.), оно наблюдается при беременности, достигая наибольшей выраженности в первом и втором триместре.            

            В моче помимо эндогенного креатинина содержится экзогенный, поступающий в организм с мясной пищей. Поэтому уровень экскреции креатинина с мочой несколько зависит от характера питания.

            Увеличение выведения креатинина с мочой  отмечается при большой физической нагрузке (мышечной работе), лихорадочных состояниях, острых инфекционных заболеваниях (при которых происходит усиления цитолиза, т.е. повышение распада белков клеток), пневмонии, выраженной недостаточности функции печени. Увеличение секреции креатинина с мочой происходит при ряде эндокринных расстройств (акромегалии, гигантизме, сахарном диабете).

            Уменьшение выведения креатинина с мочой наблюдается при голодании, длительном обездвижении больных (мышечная дистрофия), параличах, анемии, лейкозах, гипертиреозе, хронических заболеваниях почек, амилоидозе почек, голодании.

            Параллельное определение концентрации креатинина в крови и моче значительно расширяет диагностические  возможности оценки функционального состояния почек, поскольку позволяет получить информацию об интенсивности основных функций нефрона: фильтрации, реабсорбции, секреции, а также почечного кровообращения.

 Концентрация креатинина зависит от общего объема мышечной ткани, поэтому содержание этого вещества в крови у мужчин больше, чем у женщин. У детей этот показатель будет намного ниже, чем у взрослых. Во время беременности, особенно во втором и третьем триместре, концентрация креатинина в плазме крови снижается. Это связано с физиологическими причинами: увеличением общего объема крови и повышением фильтрации плазмы в почках.

Показатели креатинина в крови у здоровых людей:

• У женщин — от 53 до 97 мкмоль/л (микромоль на один литр плазмы);

• У мужчин — от 55 до 115 мкмоль/л;

• У детей в возрасте до года — от 18 до 35 мкмоль/л;

• У детей в возрасте от года до четырнадцати лет — от 27 до 62 мкмоль/л.

37. Биосинтез и распад пуриновых нуклеотидов. Исходные субстраты синтеза. Регуляция синтеза. Конечный продукт распада пуринов в организме. Роль продуктов распада пуринов в инициации перекисных процессов. 

Рибонуклеозид- и дезоксирибонуклеозидфосфаты - существеннейшие компоненты клеток.

• Нуклеозидтрифосфаты (НТФ) используются в качестве субстратов синтеза ДНК и РНК, без которых невозможны образование белков и клеточная пролиферация.

• Природа выбрала цикл АДФ-АТФ в качестве универсального механизма трансформации энергии окисления в энергию биосинтетических процессов. В некоторых биологических процессах и другие НТФ используются в качестве источника энергии.

• Производные нуклеотидов служат донорами активных субстратов в синтезе гомо- и гетерополисахаридов, липидов и белков. Например: УДФ-глюкоза, УДФ-галактоза, ГДФ-манноза, УДФ-N-ацетилглюкозамин или ЦМФ-ацетилнейраминовая кислота принимают участие в синтезе гликогена и гликозаминогликанов; ЦДФ-холин - в синтезе фосфолипидов.

•  УДФ-глюкуроновая кислота, ФАФС, S-аде-нозилметионин - наиболее частые участники универсальной системы детоксикации, обеспечивающей последующее выведение ксенобиотиков (чужеродных веществ) и некоторых собственных метаболитов из организма.

•  АМФ входит в состав коферментов дегидрогеназ (NAD⁺, NADP⁺, FAD) и ацилирования (KoA).

•  С помощью циклических форм нуклеотидов (цAMФ, цГМФ) осуществляется передача в клетку сигналов гормонов, факторов роста, нейромедиаторов и некоторых других регуляторных молекул.

Практически все клетки организма способны к синтезу нуклеотидов (исключение составляют некоторые клетки крови). Другим источником этих молекул могут быть нуклеиновые кислоты собственных тканей и пищи, однако эти источники имеют лишь второстепенное, вспомогательное значение. Первая специфическая реакция образования пуриновых нуклеотидов - перенос амидной группы Глн на ФРДФ с образованием 5-фосфорибозил-1-амина (рис.). Эту реакцию катализирует фермент амидофосфорибозилтрансфераза. При этом формируется β-Ν-гликозидная связь.

Затем к аминогруппе 5-фосфорибозил-1-амина присоединяются остаток глицина, N⁵, N¹⁰-мете-нил-Н₄-фолата ещё одна амидная группа глута-мина, диоксид углерода, аминогруппа аспартата и формильный остаток N¹⁰-формил Н₄-фолата.

Результатом этой десятистадийной серии реакций является образование первого пуринового нуклеотида - инозин-5'-монофосфата (ИМФ), на синтез которого затрачивается не менее шести молекул АТФ. В отличие от прокариотов, у которых каждую стадию этого процесса катализирует отдельный фермент, у эукариотов за счёт слияния генов возникли полифункциональные ферменты, каждый из которых катализирует несколько реакций Аденинфосфорибозилтрансфераза, ответственная за образование АМФ Гипоксантин-гуанинфосфорибозилтрансфераза, катализирующая образование ИМФ и ГМФ из гипоксантина и гуанина соответственно Однако в организме при любых ситуациях этот путь синтеза пуриновых нуклеотидов, получивший название «путь спасения», имеет вспомогательное значение.

38. Нарушения обмена пуринов. Образование мочевой кислоты. Значение опреде-ления содержания мочевой кислоты в крови и в моче в клинической практике. "Нормальные величины" мочевой кислоты в крови мужчин и женщин. Гиперури-кемия.

Ураты значительно более растворимы, чем мочевая кислота: так, в моче с рН 5,0, когда

530

мочевая кислота не диссоциирована, ее растворимость в 10 раз меньше, чем в моче с рН 7,0, при котором основная часть мочевой кислоты представлена солями. Реакция мочи зависит от состава пищи, но, как правило, она слабокислая, поэтому большинство камней в мочевыводящей системе - кристаллы мочевой кислоты. Мочевая кислота производится в человеческом организме в результате переваривания определенных продуктов, которые богаты белком и физиологически не предназначены для жизнедеятельности человека. Эти продукты используются в пищу в силу привычек, которые укоренились в результате социальных катаклизмов (революции, войны, стихийные бедствия). Речь идет о мясе, яйцах, икре рыб, рыбе. Рекомендуется есть эти продукты, во-первых, в небольшом количестве, во-вторых, раздельно друг от друга (или рыба, или мясо), а в-третьих, обязательно в сочетании со свежими и, главное, сырыми овощами, которых должно быть приблизительно в три раза больше. Именно это создаст нормальное кислотно-щелочное равновесие в человеческом организме. Однако не стоит забывать о том, что еще более токсичными, по сравнению с мясом, рыбой, яйцами, икрой рыб, считаются следующие продукты питания, которые некоторым людям могут показаться абсолютно безвредными: это кофе, чай (не цветочный), шоколад и какао.

Не забывайте о том, что каждый из этих продуктов представляет собой стимулятор, подстегивающий нервную систему. Дополнительно они еще включают опасное вещество, которое называется ксантин – именно он превращается в человеческом организме в мочевую кислоту. Если Вы по-прежнему задумываетесь о необходимости отказа от этих продуктов, то учтите и ещё один факт - ксантин способствует развитию некоторых хронических заболеваний: мигрени, астмы, подагры, заболевания почек, крови, кожи, ревматизма, запоров или артритов. Каждое из перечисленных заболеваний грозит человеку, который легкомысленно не считает необходимым отказаться от шоколада и кофе и прочих любимых блюд. Если Вы периодически употребляете кофе, для того чтобы уменьшить головную боль или чтобы оказать определенное воздействие на функционирование собственного желудка, то это только ухудшит Ваше положение и, хотя, возможно, Вы и получаете сиюминутный, временный эффект – Вы подвергаете свой организм огромной опасности, связанной с повышенным содержанием в крови мочевой кислоты. Помимо того, уровень этой кислоты в крови увеличивается в результате значительных физических нагрузок, употребления алкоголя и чрезмерно продолжительного голодания. Увеличение содержания мочевой кислоты также может наблюдаться у людей, чья пища богата углеводами и жирами.