Нарушения межуточного обмена аминокислот

Межуточный обмен аминокислот складывается из реакций дезаминирования, трансаминирования и декарбоксилирования.

Рис. 21. Метаболизм аминокислот.

Дезаминирование. Это этап межуточного обмена аминокислот, при котором происходит образование кетокислот и аммиака. Дезаминирование осуществляется ферментом аминооксидазой, коферментом которой является ФАД или НАД.

L-глутамат → NH₃ + α-кетоглутарат

Дезаминирование является универсальным процессом в образовании аминокислот, когда неиспользованные для синтеза белка аминокислоты теряют аминогруппы и превращаются в безазотистые продукты. Из аминогруппы образуется аммиак, а из безазотистой части – кетокислоты.

Благодаря образованию α-кетоглутарата дезаминирование обеспечивает работу цикла Кребса, а благодаря образованию ионов аммония в почечных канальцах – участвует в регуляции кислотно-основного состояния (аммониогенез).

Причины и последствия недостаточности дезаминирования.

Ослаблен этот процесс при поражении печени, при гипоксии, при авитаминозах С, РР и В₂.

Нарушение дезаминирования приводит к ослаблению мочевинообразования увеличению аминокислот в крови (аминоацидемии), что сопровождается аминоацидурией.

Также последствиями снижения дезаминирования являются: уменьшение синтеза белка вследствие недостаточности смежных реакций трансаминирования, подавление активности цикла Кребса, энергообразования, ацидоз, гипераммониемия.

Причины и последствия избыточности дезаминирования.

Причинами увеличения дезаминирования могут быть: голодание, когда энергетические потребности организма удовлетворяются за счет белка.

Последствиями усиления дезаминирования являются увеличение образования α-кетоглутарата, ведущее к повышению энергообразования и образования кетокислот, уменьшение синтеза белка, повышение синтеза аммиака и увеличение мочевинообразования.

Трансаминирование (переаминирование) – это обратимый перенос аминогруппы с аминокислоты на кетокислоту без промежуточного образования аммиака с образованием новой кетокислоты (КК) и новой заменимой аминокислоты. Аминокислоты являются донаторами аминогруппы, а кетокислоты – акцепторами.

Трансаминирование протекает в присутствии кофермента, роль которого выполняет пиридоксальфосфат (витамин В₆).

Трансаминирование поставляет кетокислоты (щавелевоуксусную кислоту) в цикл Кребса, тем самым поддерживает энергетический обмен, пировиноградную кислоту – для обеспечения глюконеогенеза, синтеза заменимых аминокислот.

При переносе аминогруппы на α-кетоглутарат образуется коллекторное вещество L-глутамат:

А-та + α-кетоглутарат ↔ КК (ПК, ЩУК) + L-глутамат

L-глутамат используется в синтезе мочевины.

Причины уменьшения трансаминирования:

• гиповитаминоз В₆ вследствие недостаточного содержания витамина в пище, при высокой потребности во время беременности, при нарушении его усвоения и фосфорилирования во время лечения фтивазидом, при подавлении кишечной микрофлоры, частично синтезирующей витамин, под воздействием длительного применения сульфаниламидных препаратов.

• ограничение синтеза белка (при голодании и тяжелых заболеваниях печени, при недостаточности коры надпочечников и щитовидной железы).

Последствия уменьшения трансаминирования:

• уменьшение синтеза заменимых аминокислот (аланина из пировиноградной кислоты, аспарагина из щавелевоуксусной кислоты);

• гипогликемия вследствие уменьшения глюконеогенеза;

• аминоацидемия вследствие уменьшения синтеза мочевины;

• ацидоз в мышцах вследствие увеличения пировиноградной кислоты (ПК) в мышцах (из-за нарушения ее переноса в печень)

ПК + L-глутамат → α-Аланин + α-кетоглутарат

• образование токсических веществ вследствие активации декарбоксилирования.

В процессе трансаминирования из триптофана образуется никотиновая кислота. Отсутствие фосфопиридоксаля приводит к нарушению синтеза никотиновой кислоты, в результате чего развивается пеллагра.

При ряде причин (избыток кетокислот (ПК, α-кетоглутарата, увеличении глюкокортикоидов) отмечается повышение трансаминирования.

Последствия повышенного трансаминирования:

• уменьшение содержания незаменимых аминокислот

• снижение синтеза белка,

• повышение синтеза мочевины и гиперазотемия.

Если в отдельных органах возник некроз (панкреатит, гепатит, инфаркт миокарда или легких), то вследствие разрушения клеток тканевые трансаминазы поступают в кровь и повышение активности в крови является одним из диагностических тестов. Повышение уровня аспартатаминотрансферазы (АСТ) характерно для болезней сердца и аланинаминотрансферазы (АЛТ) – характерно для болезни печени.

Декарбоксилирование. Это процесс отщепления карбоксильных групп от аминокислот в виде CO₂.

Аминокислота → Амины (биогенные) + СO₂

Первичные амины образуются при декарбоксилировании аминокислот. В эту реакцию вступают вcе аминокислоты. Процесс декарбоксилирования осуществляется специфическими декарбоксилазами, коферментом которых является фосфопиридоксаль (витамин В₆).

Декарбоксилированию с образованием биогенных аминов и углекислоты подвергаются только некоторые аминокислоты.

• гистидин → гистамин

Содержание гистамина повышается при аллергических заболеваниях (бронхиальная астма, отек Квинке и др.), при ожогах, распаде опухолей, при шоках (анафилактическом, травматическом и гемотрасфузионном), при укусах ядовитых насекомых, при нервном возбуждении, кислородном голодании. Избыток гистамина повышает проницаемость сосудов, вызывает их дилатацию, нарушает микроциркуляцию, вызывает спазм гладкой мускулатуры.

• триптофан → триптамин→серотонин

Серотонин образуется в митохондриях хромаффинных клеток кишечника. Разрушается в основном в легких с помощью фермента аминооксидазы. Серотонин повышает тонус гладкой мускулатуры, тонус и резистентность сосудов, является медиатором нервных импульсов в ЦНС, уменьшает агрессивность. Увеличивается содержание серотонина в крови при карциноиде кишечника, при обострении хронического панкреатита, иммобилизационном стрессе у крыс.

• глутаминовая к-та → гамма-аминомасляная (ГАМК)

Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) тормозит синаптическую передачу поверхностных слоев коры головного мозга.

• тирозин → тирамин (фальш-медиатор)

• ДОФА → дофамин

• цистин → таурин

Причинами повышения содержания биогенных аминов могут быть не только увеличение декарбоксилирования соответствующих аминокислот, но также угнетение окислительного распада аминов и нарушение их связи с белками. Так, например, при гипоксических состояниях, ишемии, деструкции тканей (травмы, облучение и т.д.) ослабляются окислительные процессы, что уменьшает превращение аминокислот по пути их обычного распада и усиливает декарбоксилирование.

Появление большого количества биогенных аминов в тканях (особенно гистамина и серотонина) может вызвать значительные нарушения местного кровообращения, повышение проницаемости сосудов и повреждение нервной системы.

Снижение активности декарбоксилирования отмечается при гипоксии, дефиците витамина В_6.

Гипоксия и ацидоз снижают выработку ГАМК, при дефиците которой возникают судороги, недостаточное образование нейромедиатора серотонина вызывает нарушение эмоций.