25.3.2.Транспортбилирубина кровью

Билирубин слаборастворим в водной среде, и, поступив в кровь, он спе-!фически связывается с альбуминами плазмы крови, молекулы которых име-: два центра связывания билирубина — высоко- и низкоаффинный. Билиру-н в комплексе с альбуминами носит название «непрямого» билирубина, по-ольку для его определения в крови необходимо предварительное осаждение лков спиртом. После этого билирубин вступает во взаимодействие с диазо-дктивом Эрлиха.

В крови взрослого здорового человека содержится относительно постоян-е количество билирубина. При этом около 75% его приходится на долю «не-^мого» билирубина. На поверхности клеток печени происходит отделение "ирубина от альбумина и по механизму облегченной диффузии при участии ^еносчика билирубин поглощается клетками печени. 3.3. Детоксикация билирубина в печени

Свободный билирубин, поступая с током крови в печень, подвергается :зреживанию путем связывания с глюкуроновой кислотой. Этот процесс, 1ящий к повышению растворимости в воде билирубина, называется ацией, которая протекает в гладком ЭПР и осуществляется специаль-абором ферментов. В нем принимает участие фермент УДФ-глюкуро-грансфераза и УДФ-глюкуроновая кислота, являющаяся донором глюкуро-й кислоты. В этой реакции к билирубину последовательно присоединяет-ся два остатка глюкуроновой кислоты с образованием комплекса — билиру-биндиглюкуронида, хорошо растворимого в воде и дающего прямую реакцию с диазореактивом («прямой» билирубин) (рис. 25.6).

25.3.4. Секреция билирубина в кишечник

У млекопитающих билирубин секретируется в желчь преимущественно в форме билирубиндиглюкоуронида (свыше 97%). Часть «прямого» билирубина из печени всасывается в кровь и составляет —20—25% от его общего содержа­ния в крови. Транспорт конъюгированного билирубина из печени в желчь против весьма высокого градиента концентрации осуществляется с помощью механизма активного транспорта, что, вероятно, является скоростышмити-рующей стадией всего процесса метаболизма билирубина в печени.

Вместе с желчью диглюкоуронид билирубина экскретируется в кишечник, где подвергается модификации под действием ферментных систем микроорга­низмов кишечника. Вначале бактериальные р-глюкуронидазы отщепляют глю-куроновую кислоту; освободившийся билирубин подвергается восстановле­нию кишечной микрофлорой до бесцветных тетрапиррольных соединений, называемых уробилиногенами. К ним относятся мезобилирубиноген и стеркоби-линоген (или ь-уробилиноген). При этом небольшая часть мезобилирубиноге-на поступает через воротную вену в печень, где подвергается разрушению с об­разованием моно- и дипиррольных соединений. Кроме того, очень небольшая часть стеркобилиногена после всасывания через систему геморроидальных вен попадает в большой круг кровообращения, минуя печень, и в таком виде вы­водится почками с мочой.

Основное количество стеркобилиногена из тонкого кишечника поступает в толстый кишечник, где восстанавливается до стеркобилина (окрашенные со­единения) и выводится с фекалиями. Ежедневно из организма взрослого чело­века выделяется 200—300 мг желчных пигментов с калом и 1—2 мг — с мочой Ниже приведена структура желчных пигментов, где М — метальная, Е — этильная группы, Р — пропионовая кислота:

№ 34

1. Олигомерная структура ключевых ферментов и принципы аллостерической регуляции метаболизма. Комов 81

2. Образование токсических форм кислорода и механизмы их повреждающего действия. Системы антиоксидантной защиты и неспецифической резистентности. Комов 208

3. Схема метаболизма эндогенных токсикантов и чужеродных веществ (ксенобиотиков) в реакциях микросомального окисления и конъюгации с глутатионом, глюкуроновой и др. кислотами. Роль механизмов биотрансформации в химическом канцерогенезе.Комов 510

1. 6.7.1. Аллостерические ферменты

Термин аллостерический образован от греческих слов: аллос — другой и стереос — пространственный. Существует ряд ферментов, имеющих в своем составе, кроме активного центра, так называемый аллостерический центр, присоединение к которому определенных химических веществ — эффекто­ров — приводит к изменению конформации белковой глобулы и, как следст­вие, модификации ферментативной активности. Молекулы аллостерических ферментов содержат наборы как активных, так и аллостерических центров, причем с аллостерическим центром может соединяться как субстрат, так и эф­фектор, отличающийся по строению от субстрата. В первом случае взаимодействие является гомотроп-ным, во втором — гетеротропным. Пространственная обособленность активных и аллостерических цент­ров обусловлена наличием четвертичной структуры, характерной для аллостерических ферментов. Аллос­терические взаимодействия наиболее ярко проявля­ются в характере кривых зависимости скорости фер­ментативной реакции от концентрации субстрата. Вместо гиперболической кривой, подчиняющейся закономерностям Михаэлиса—Ментен, для аллосте­рических ферментов характерна сигмоидная кривая, представленная на рис. 6.13. Как видно из рисунка, при малых концентрациях субстрата скорость фер­ментативной реакции гораздо ниже, чем для обыч­ных ферментов в равных условиях.

Присоединение лиганда к аллостерическому центру фермента изменяет скорость реакции, причем если скорость реакции возрастает, то такой эффек­тор называют положительным, если снижается — отрицательным.

Аллостерические ферменты состоят как минимум из двух идентичных субъединиц, каждая из которых имеет один активный и один регуляторный (аллостерический) центры. При взаимодействии субстрата или эффектора с ферментом происходит изменение конформации одной из субъединиц, что вызывает модификацию высших структур второй субъединицы. Конформаци-онные превращения обусловливают изменения каталитической активности молекулы фермента.

Механизм действия аллостерических ферментов имеет много общего с процессом присоединения кислорода к гемоглобину (гл. 3).

В обоих случаях присоединение лиганда приводит к изменению конфор­мации белковых субъединиц и изменению скорости реакции.

2. 15.4.3. Защита от активных форм кислорода (АФК)

Система защиты от АФК включает два основных способа: нефермен­тативный и ферментативный.

Неферментативная защита. Она осуществляется с помощью антиокси-дантов — веществ, выступающих в качестве ловушки кислородных радикалов. Эти вещества взаимодействуют с АФК, тем самым снижают их реакционную активность и прерывают цепной процесс образования.

К основным природным антиоксидантам относятся аскорбиновая кислота (витамин С) и а-токоферол (витамин Е,). Аскорбиновая кислота, будучи хорошо растворимой в воде, способна защитить от АФК компоненты цитозоля, а гид­рофобный токоферол — мембранные липиды от пероксидного окисления.

Антиоксидантным действием обладают ряд других природных веществ: (3-каротин, мочевая кислота, трипептид глутатион, дипептид карнозин, таурин и ряд других.

Ферментативная защита. Супероксиддисмутаза (СОД) — специфиче­ский фермент, открытый в 1969 г. (И. Фридович и Дж. Мак-Корд), катализи­рует реакцию дисмутации, в которой супероксид выступает одновременно как окислитель и как восстановитель: Пероксид водорода может расщепляться также под действием пероксидазы — фермента, использующего в качестве донора водорода различные органиче­ские соединения, например полифенолы: Пероксидазы содержатся в животных тканях (кровь, печень, почки), но лэбенно активны эти ферменты в тканях высших растений.

СОД и каталаза обнаружены во всех типах про- и эукариотических аэроб-/х клеток. Они присутствуют не только в клетках животных тканей, но и лазме крови, лимфе, синовиальной жидкости. В клетках больше всего этих Ферментов содержится в пероксисомах и митохондриях.

СОД относится к металлоферментам, у которых в активном центре проис-дит восстановление и окисление иона металла. Дисмутаза клеток эукариот . одержит 2п²⁺ и Си²⁺; в бактериях выявлена СОД, содержащая Мп²⁺; в бакте-гиях и синезеленых водорослях найдены дисмутазы, содержащие Ре³⁺.

В последние годы появились сообщения об успешном применении СОД как мощного противовоспалительного средства, эти исследования в настоя­щее время продолжаются.

Кроме каталазы и СОД, в защите тканей от АФК участвует еще один фер­мент — глутатионпероксидаза (ГП), восстанавливающая пероксид водорода (а также органические гидропероксиды К—О—ОН), донором водорода в этой реакции является восстановленный трипептид глутатион (Глу—8Н): где Глу—8—8—Глу — окисленный глутатион.

Защитная функция глютатионпероксидазы особенно важна для мозговой ткани, содержащей мало каталазы.

Митоптоз как форма защиты от АФК. Недавно было высказано пред­положение, что при образовании в митохондриях большого количества АФК, когда они становятся опасными для клетки, происходит выбраковка мито­хондрий — процесс, названный В. П. Скулачевым митоптозом. В случае гене­рации в митохондриях супероксида становится возможным окислительное по­вреждение митохондриальной ДНК, что ведет к нарушению синтеза белков — переносчиков электронов дыхательной цепи, а это, в свою очередь, ускоряет генерацию супероксида и продукция этого вещества может приобрести цеп­ной характер. Возрастание количества супероксида увеличивает вероятность повреждения также ядерной ДНК, а следовательно, может привести к гибели клетки. В настоящее время установлено, что при старении происходит нарас­тание АФК. Неполное подавление генерации этих радикалов и неполная «уборка» образовавшихся АФК рассматриваются как один из молекулярных механизмов процессов запрограммированной смерти организма — «фенопто-за» (В. П. Скулачев).

Однако полное подавление пероксидных процессов вряд ли является це­лесообразным. Важное биологическое действие супероксида связывают с его регуляторным действием на МО-синтазу — фермент, приводящий к образова­нию радикала N0, обладающего свойством вторичного посредника (активато­ра растворимой гуанилатциклазы). Известно, что супероксидный радикал уча­ствует в формировании клеточного иммунитета, способствует высвобождению жирных кислот из мембранных липидов, индуцирует апоптоз — запрограмми­рованную гибель клеток, оказавшихся вредными или просто ненужными для организма.

3. 32.3. Реакции биотрансформации ксенобиотиков