86. Декарбоксилювання амінокислот, роль амінів

Реакція декарбоксилювання амінокислот полягає у відщепленні діоксиду вуглецю від молекули АК з утв-ням біогенних амінів, значна частина яких має високу фізіологічну активність як гормони, нейромедіатори, є їх попередниками або метаболітами.

Реакція каталізується декарбоксилазами амінокислот (кофермент – піридоксальфосфат), що в ході каталітичного акту утворює з АК шифові основи. Декарбоксилази амінокислот діють лише на L-стереоізомери.

Декарбоксилюванню можуть підлягати як ациклічні, так і циклічні амінокислоти; в сечі людини знайдено близько сорока біогенних амінів. Реакції декарбоксилювання незворотні.

Фізіологічне значення декарбоксилювання амінокислот.

1. Утворення фізіологічно активних сполук — гормонів, медіаторів. Прикладами декарбоксилювання ак є такі реакції:

(1) утворення γ--аміномасляної к-ти (ГАМК) з L-глутамату: L-глутамінова к-та ГАМК

(2) утворення гістаміну з L-гістидину: L-гістидин —> гістамін

2. Катаболізм амінокислот у процесі гниття білків у кишечнику.

Процеси декарбоксилювання АК активно перебігають у порожнині товстої кишки під дією ферментів мікроорганізмів, що є компонентами нормальної мікрофлори травного тракту людини.

Прикладами реакцій декарбоксилювання АК у кишечнику є утворення з діаміномонокарбонових кислот птомаїнів ("трупних отрут"): Орнітин (α,δ-диаміновалеріанова к-та)→Путресцин (тетраметилендіамін)

Лізин(α,ε-диамінокапронова к-та)→Кадаверин (нентаметилендиамін)

Окислення біогенних амінів

Накопичення біогенних амінів в організмі спричиняє несприятливі патофізіологічні зміни з боку серцево-судинної системи, кишечника, інших гладенько-м’язових органів. Детоксикація фізіологічно активних амінів відбувається в клітинах печінки при участі моноамінооксидази (МАО) мітохондрій — ФАД-зал ф-ту, що сприч окислювальне дезамінування амінів до альдегідів:

Утворюються альдегід, аміак і пероксид водню. Альдегіди окиснюються до кислот, які використовуються організмом, під дією альдегіддегідрогеназ. Н2О2 розкладається на воду й кисень за участю каталази або пероксидаз. МАО відіграє важливу роль в організмі, регулюючи швидкість біосинтезу та розпаду біогенних амінів. Деякі інгібітори МАО (гармін, паргілін) застосовуються для лікування депресивних станів, шизофренії тощо.

Діамінооксидази (ДАО) знаходяться в цитоплазмі, коферментом їх є піридоксальфосфат (для реакції необхідна Сu2+). ДАО інактивують переважно гістамін, путресцин, кадаверин і меншою мірою діють на аліфатичні аміни, які розщеплюються за допомогою МАО.

87. Біогенні аміни та їх значення.

Похідні АК — біорегулятори із властивостями гормонів та нейромедіаторів — реалізують свою регуляторну дію через мембранні рецептори, спряжені з вн-кл сигнальними системами:

— похідні L-тирозину катехоламіни: адреналін, норадреналін, дофамін;

— похідні L-триптофану індоламіни: серотонін та мелатонін; похідне L-гістидину (імідазоламін) гістамін.

1. Катехоламіни

Адреналін (епінефрин) та норадреналін (норепінефрин) синтезуються в хромафінних клітинах мозкового шару наднирникових залоз, гангліях симпатичної нервової системи та адренергічних структурах центральної нервової системи.

Мають властивості і гормонів, і нейромедіаторів, в адреналіну переважає “гормональна” дія, а в норадреналіну — “медіаторна”. Місцем синтезу та локалізації адреналіну є мозковий шар наднирників, а норадреналін є в нейронах.

Попередниками катехоламінів є циклічні аміно-килоти фенілаланін та тирозин; синтез вкл.: гідроксилювання в ядрі та бічному ланцюзі, декарбоксилювання з утв. аміну та метилювання норадреналіну до адреналіну.

Адреналін Ефекти адреналіну пов’язані з його взаємодією з адренорецепторами (α, β), в ЦНС і в численних ефекторних системах організму. Дія адр х-зується тонізуючим впливом на міокард, загальне судинне русло, гладенькі м’язи судин різних внутрішніх органів, зокрема шлунково-кишкового тракту, нирок, ока тощо.

Біохімічні ефекти адреналіну – катаболічна дія гормону на вуглеводний та ліпідний обмін, опосередкований мембранними рецепторами, сполученими з аденілатциклазнимикаскадами.

1. обмін вуглеводів: активація глікогенфосфорилази, що призводить до активації глікогенолізу в м’язах і забезпеченні енергією м’язового скорочення; гіперглюкоземія, що розвивається в умовах збільшеного виділення адреналіну (із стимуляцією секреції глюкагону), має значення для забезпечення метаболічною Е інших тканин.

1. обмін ліпідів – ліполітичний ефект, стимулююча дія гормону на активність ТГ-ліпази адипоцитів. Вихід у кров’яне русло вільних ЖК є біохімічним механізмом забезпечення ін. тк. додатковими енергетичними субстратами.

Дія катехоламінів спрям. на підготовку організму до макс вик енергетичних ресурсів та їх реалізацію в умовах стресових реакцій, спрямованих на фізичне виживання особини. Вивільнення адреналіну з хромафінних клітин та норадреналіну із закінчень симпатичних нейронів є біохімічним уособленням термінової активації симпатикоадреналової системи у відповідь на вплив стресових факторів. Розщеплення адреналіну та норадреналіну каталізується моноамінооксидазами мітохондрій з утв гормонально неактивних альдегідів та ванілілмигдальної к-ти.

Дофамін — інтермедіат у с-зі катехоламінів адр та норА. Синтез в гіпоталамусі, мезокортикальній, лімбічній, екстрапірамідній с-мах головного мозку. Окрім нейромедіаторних властивостей у ЦНС, дофамін має близькі до інших катехоламінів симпатоміметичні властивості. Здійснює специфічний вплив на функцію серцево-судинної системи, спричиняє дилатацію судин нирок, збільшує діурез та натрійурез, стимулює екзокринну функцію підшлункової залози.

2. Індоламіни

Серотонін (5-гідрокситриптамін) — біогенний амін, попередником якого є 5-гідрокси-триптофан, що підлягає декарбоксилюванню за участю ПАЛФ-залежної декарбоксилази з утворенням біологічно активного аміну:

ф-ції: нейромедіаторна в серотонінергічних ділянках ЦНС, участі в реалізації складних інтегративних психічних функцій, регуляторні ефекти щодо діяльності глад. м’язів, функцій серцево-судинної с-ми, ШКТ, бронхів, модулює запалення та алергію, згортання крові. Найвищий вміст в ентерохромафінних клітинах 12-палої кишки, тромбоцитах, тучних клітинах спол тк, ЦНС

Катаболізм за участю мітох моноамінооксидази; утв 5-оксиіндолацетальдегід, окислюється до — 5-оксиіндолоцтової к-ти (виділяється із сечею).

Мелатонін – похідне триптофану (N-ацетил-5-метокситриптамін) —утв. в результаті N-ацетилювання та О-метилювання серотоніну.

Біосинтез в пінеалоцитах епіфіза та деяких периферійних тканинах: ШКТ, сітківці, ціліарному тілі ока тощо. Продукція мелатоніну в епіфізі має циклічний циркадний характер, вона збільшується у темряві і гальмується яскравим світлом.

Біологічні ефекти – є універсальним синхронізатором ендогенних біоритмів в організмі, одним із регуляторів циклу “ сон – неспання”, гальмує секрецію гонадотропних гормонів гіпофіза, соматотропіну, тиреоїдних гормонів та кортикостероїдів, стимулює деякі імунні реакції тощо. Вважають, що синтез мелатоніну в епіфізі є важливим компонентом системи регуляції статевої функції у людини. Мелатонін має високі АОС властивості як інгібітор ВРО.

3. Гістамін — похідне L-гістидину, що утв при декарбоксилюванн АК. Найбільше його в ЦНС та тканинних базофілах сполучної тканини.

Фізіологічні ефекти гістаміну пов’язані з його дією на гладенькі м’язи периферійних судин (дилатаційні ефекти), регуляцією функцій жовчного та сечового міхурів, стимулювальним впливом на секрецію соляної кислоти в шлунку, звуженням бронхів, нейротрансмітерною функцією, участю в імунологічних реакціях. Надлишкове накопичення гістаміну в зонах запалення та ділянках взаємодії антиген-антитіло є одним із патогенетичних механізмів розвитку алергічних та анафілактичних реакцій.

Молекулярні механізми дії гістаміну на чутливі клітини реалізуються через мембранні Н1- та Н2-рецептори:

Н1-рецептори спряжені із ф-ням фосфоінозитидного циклу, вивільненням цитоз. Са2+, активацією гуанілатциклази та накопиченням цГМФ; Н2-рецептори спряжені з активацією аденілатциклази та накопиченням цАМФ.