Медицинская энзимология

Энзимопатология– раздел медицины, изучающий заболевания, связанные с нарушением функционирования ферментов. Различают энзимопатии:

1) первичные (наследственные), например, фенилкетонурия, галактоземия, гликогенозы и др.

2) вторичные (приобретенные), например, снижение активности пепсина при нарушении выработки соляной кислоты в желудке и др.

Энзимодиагностика– определение активности органоспецифичных ферментов в биологических жидкостях (крови, моче и др.) с целью постановки диагноза заболевания, а также использование ферментных препаратов в качестве реактивов при проведении биохимических анализов. Например, при инфаркте миокарда в сыворотке крови увеличивается активность ЛДГ₁, АСТ (аспартатаминотрансфераза), КФК (креатинфосфокиназа, МВ-форма). При поражении поджелудочной железы – амилаза. При заболевании печении – АЛТ (аланинаминотрансфераза).

Энзимотерапия – использование в лечебных целях ферментов и лекарственных средств, влияющих на активность ферментов. Например, пепсин, трипсин применяют для лечения заболеваний желудочно-кишечного тракта; коллагеназу, гиалуронидазу - для обработки ран с интенсивным воспалением с целью предотвращения келоидных рубцов.

2 Модуль. Биологическое окисление. Биохимия питания. Основы рационального питания. Витамины.

Существуют определенные требования, предъявляемые к рациональному питанию человека, которые обеспечивают нормальное протекание биохимических процессов в его организме. Пища должна содержать следующие компоненты: незаменимые аминокислоты и высшие жирные кислоты (линолевая, линоленовая, арахидоновая), витамины и витаминоподобные вещества, минеральные компоненты пищи (макро- и микроэлементы), клетчатку (целлюлоза, пектин, лигнин), воду.

Количество калорий, необходимое человеку, зависит от многих факторов (возраста, пола, типа нервной деятельности, профессии, беременности, лактации и т. д.) и в среднем должно составлять 2200 - 3000 ккал (9200 – 12600 кДж). Несоответствие потребляемых с пищей калорий жизнедеятельности человека может приводить к снижению или, наоборот, увеличению массы тела: избыточное потребление пищи может привести к ожирению, а недостаточное – к истощению.

Установлено, что пища должна содержать рациональное (оптимальное) соотношениебелков, жиров и углеводов, которое распределяется таким образом: основная часть потребляемой пищи приходится на углеводы (58%), 30% составляют липиды и 12% белки.

Суточная потребность в углеводахсоставляет около 400 г. Они являются основным энергетическим материалом, легко метаболизируются (требуют малых затрат кислорода) и конечные продукты обмена (Н₂О и СО₂) не токсичны_. Однако они мало содержат незаменимых компонентов, а при изменении рациональной доли поли- и моносахаров в питании возникают нарушения в метаболизме и развитие различных заболеваний.

Суточная потребность в липидахсоставляет 80 — 100 г. Рациональное соотношение жидких и твердых жиров в питании людей ≈50/50 (около 20 –25 г в сутки должно быть растительных липидов, содержащих ненасыщенные жирные кислоты). Липиды являются наиболее энергоемким компонентом пищи, источником незаменимых жирных кислот и биологически активных веществ (эйкозаноидов). Однако для их окисления требуется много кислорода. Избыток липидов в пище ведет к нарушению их обмена и развитию ряда заболеваний (атеросклероз, ИБС, ожирение).

Суточная потребность в белкеопределяется возрастом, профессией, состоянием организма и составляет ≈ 0,75 г/кг массы тела, причем из них половина должна быть животного происхождения. Белки – это источник азота, незаменимых аминокислот, энергии, но они сложно метаболизируются, а конечные продукты их распада – аммиак и мочевина – весьма токсичны.

Большое значение отводится режиму приемапищи (2-х, 3-х, 4-х разовое питание) и дробности поступления пищи (утро – день – вечер), что обуславливает необходимую секрецию ферментов для ее переваривания. Следует также учитывать индивидуальные привычки и национальные традиции в питании, а также адекватность состава пищи состоянию организма. Например, больным сахарным диабетом необходимо ограничивать потребление углеводов, при заболевании печени и почек необходимо ограничение потребления белков, при атеросклерозе и ИБС – липидов.

Метаболизм этилового спиртавключает следующие основные реакции: преобразование этанола в уксусный альдегид при участии алкогольдегидрогеназы (кофермент НАД) и дальнейшее окисление уксусного альдегида в уксусную кислоту под действием ацетальдегиддегидрогеназы (кофермент НАД). Уксусная кислота превращается в свою активную форму – ацетил-КоА, который может окисляться в цикле Кребса. В связи с простотой метаболизма этилового спирта (необходимо всего два фермента для его окисления до ацетил-КоА) клетки предпочитают легкий способ производства энергии из этого продукта, что ведет к их привыканию к этанолу и, в конечном итоге, к зависимости организма от поступления с пищей алкогольных напитков. При злоупотреблении спиртными напитками нарастает дефицит поступления в организм незаменимых компонентов пищи (незаменимых аминокислот, высших жирных кислот, витаминов, минеральных веществ и клетчатки). Алкогольдегидрогеназа и ацетальдегиддегидрогеназа, конкурируя с другими энзимами за НАД, тормозят многие реакции окисления веществ в клетке. Нарушаются обмены белков, углеводов, фосфолипидов (усиливается распад белков, снижается скорость глюконеогенеза – возникает гипогликемия, интенсивно синтезируются только триглицериды - в результате развивается жировая дистрофия печени).

Витамины отличаются от других органических веществтем, что они не включаются в структуру тканей, не используются в качестве источника энергии, чаще всего выполняют роль коферментов в составе ферментов (B₁,B₂,B₃,B₅и др.) или другие специальные функции (A,D,E,K). Витамины в организме превращаются в кофермент, который связывается с апоферментом и образуется активный фермент. Источники витаминов для человека: пищевые продукты; синтез микрофлорой кишечника (K,B₁,B₃,B₆,B₉,H).Провитамины– предшественники витаминов. ВитаминA(ретинол) образуется в клетках тонкого кишечника изβ-каротина (провитамин). ВитаминD₃(холекальциферол) образуется в клетках кожи из 7-дегидрохолестерина (провитамин).

Антивитамины – по механизму действия это 1) структурные аналоги витаминов, которые конкурируют за связывание с определенным ферментом, например, дикумарол – антивитаминK, снижает свертываемость крови; 2) вещества, которые связывают витамины и не дают образоваться активному ферменту, например, авидин; 3) вещества, которые разрушают витамины, например фермент тиаминаза разрушает витаминB₁(тиамин)

Классификация витаминов

I Жирорастворимые

II Водорастворимые

III Витаминоподобные вещества (синтезируются из промежуточных продуктов обмена веществ и выполняют функции, сходные с витаминами)

Жирорастворимые витамины:

- A (антиксерофтальмический), ретинол

- D (антирахитический), кальциферолы

- K (антигеморрарический), нафтохиноны

- E (витамин размножения), токоферолы

Водорастворимые витамины:

- B₁(антиневритный), тиамин

- B₂(витамин роста), рибофлавин

- B₃(антидерматитный), пантотеновая кислота

- B₅(PP – антипеллагрический), никотинамид

- B₆(антидерматитный), пиридосин

- B₉(антианемический), фолиевая кислота

- B₁₂(антианемический), кобаламин

- H (антисеборейный), биотин

- C (антискорбутный), аскорбиновая кислота

- P (капилляроукрепляющий), биофлавоноиды

Витаминоподобные вещества («витамины»):

- F (линолевая, линоленовая, арахидоновая кислоты)

- B₄(холин)

- B₈(инозит)

- B₁₃(оротовая кислота)

- B₁₅(пангамовая кислота)

- Bт (карнитин)

- N (липоевая кислота)

- коэнзим Q (убихинон)

- Парааминобензойная кислота

- U(S-метил-метионин – противоязвенный фактор)