tose-2,6-bisphosphate in regulation of carbohydrate metabolism, Curr. Topics Cell Regul., 1984, 23, 57-73).

Характерной особенностью описываемого субстратного цикла является то, что как прямая, так и обратная реакции катализируются одним и тем же бифункциональным ферментом фосфофруктокиназой-2/фруктозо-2,6-

дифосфатазой. Активность данного бифункционального фермента регулируется в ходе с-АМР-зависимых актов его фосфорилированиядефосфорилирования под действием протеинкиназы.

Обмен фруктозы

Выше было указано, что один из изоферментов гексокиназы – глюкокиназа является участником субстратного цикла, представленного парой реакций, катализируемых глюкокиназой и глюкозо-6-фосфатазой. Оказалось, что на активность глюкокиназы оказывает сильное влияние моносахарид фруктоза.

Отличительной особенностью глюкокиназы является то, что данный фермент осуществляет такую же, как и гексокиназа реакцию АТР-зависимого фосфорилирования глюкозы до глюкозо-6-фосфата. Однако глюкокиназа характеризуется более высоким значением Km для глюкозы и не ингибируется продуктом реакции глюкозо-6-фосфатом. С другой стороны, глюкокиназа ингибируется фруктозо-6-фосфатом, но активируется фруктозо-1-фосфатом. Данные эффекты зависят от способности специфического белка-ингибитора глюкокиназы диссоциировать или связываться с ферментом. Фруктозо-6- фосфат облегчает взаимодействие белка-ингибитора с глюкокиназой, в то время как фруктозо-1-фосфат угнетает процесс взаимодействия ингибитора с ферментом.

Фруктоза в свободном виде является существенным компонентом многих овощей, фруктов, меда и сладостей. Данный моносахарид посредством непрямого механизма стимулирует утилизацию глюкозы клетками печени. В печени фруктоза превращается во фруктозо-1-фосфат под действием фруктокиназы и, как указано выше, обеспечивает активацию глюкокиназы. Эта фруктокиназная реакция может быть причиной определенных отрицательных эффектов, связанных с поступлением в организм избыточных количеств пищевой фруктозы.

Пациенты с наследственной непереносимостью фруктозы отличаются генетическими дефектами печеночной альдолазы, ответственной за расщепление фруктозо-1-фосфата до дигидроксиацетонфосфата и глицеринового альдегида. Потребление фруктозы вызывает у пациентов с наследственным нарушением альдолазы накопление фруктозо-1-фосфата и сопутствующее истощение пула Pi и АТР в клетках печени.

61

Реакции, которые приводят к данному состоянию катализируются фруктокиназой и митохондриальными ферментами окислительного фосфорилирования:

Сумма этих двух реакций имеет следующий вид:

Связывание неорганического фосфата в виде нерасщепляемого фрукто- зо-1-фосфата делает невозможным образование АТР в митохондриях клеток печени, в результате чего уровень АТР резко снижается и печень оказывается не в состоянии выполнять свои многочисленные функции. Указанное нарушение обмена фруктозы затрагивает большую часть клеток печени, поскольку они утрачивают, вследствие недостатка АТР, способность поддерживать нормальный внутриклеточный ионный состав, обусловленный функционированием АТР-зависимых катионных насосов. В результате клетки сильно набухают и, в конечном счете, утрачивают свои органеллы из-за их осмотического лизиса.

В дополнение к сказанному выше следует иметь в виду, что кроме людей с повышенной непереносимостью фруктозы, человек в целом имеет ограниченную способность усваивать этот моносахарид. Дело в том, что возможности здоровой печени фосфорилировать фруктозу в значительной степени превосходят способность альдолазы расщеплять фруктозо-1-фосфат. Это означает, что использование фруктозы печенью слабо контролируется и избыточное количество данного сахара сильно влияет на уровень АТР и Pi в

гепатоцитах (Hallfrish J., Metabolic effects of dietary fructose, FASEB J., 1990, 4, 2652-2678).

Некоторое время назад фруктозу использовали в качестве заменителя глюкозы при парэнтеральном питании пациентов в стационарах. Кажущаяся обоснованность применения этого моносахарида базировалась на том представлении, что фруктоза более калорийна, чем глюкоза вследствие независимости усвоения фруктозы от инсулинового статуса пациента. Однако вскоре обнаружилось, что при внутривенном введении больших количеств фруктозы пациенты начинали страдать от ослабления функции печени. Попытки заменить фруктозу сорбитолом или ксилитолом также приводили к снижению уровня АТР и Pi в клетках печени. По указанной причине от внутривенного введения фруктозы в клинической практике отказались.

62