CC BY
303
ЛЕКЦІЯ
© Л.Г. Нетюхайло УДК 577.12 Л.Г. Нетюхайло
МЕТАБОЛІЗМ АМІНОКИСЛОТ, СПЕЦИФІЧНІ ШЛЯХИ ПЕРЕТВОРЕНЬ АМІНОКИСЛОТ, СПАДКОВІ ЕНЗИМОПАТІЇ
ВДНЗУ «Українська медична стоматологічна академія» (м. Полтава)
фенілаланіну і продуктів його перетворень - феніл-пірувату, феніллактату і фенілацетату, підвищується
Метаболізм амінокислот в клітинах здійснюється за участю наступних реакцій: полімерізації - використання амінокислот для синтезу білків, пептидів; декарбоксилювання - з утворенням біогенних амінів гормональної та нейромедіаторної дії (ГАМК, гістамін, серотонін, адреналін та інші). Реакції декарбоксилювання каталізуються декарбоксилазами, коферментом яких є піридоксальфосфат (активна форма вітаміну В6). Біогенні аміни в польшому розщеплюються шляхом дезамінування; реакції трансаміну-вання, які перебігають у всіх тканинах, але в печінці та м’язах - найактивніше. їх суть полягає у перенесенні а-аміногрупи від амінокислоти на а-вуглецевий атом а-кетокислоти - акцептора аміногрупи, внаслідок чого утворюється нова замінна амінокислота, що оптимізує білковий синтез. Ферменти, що каталізують реакції трансамінування, називаються амінотрансферазами. Найбільш поширеними є аланінамі-нотрансфераза (АЛТ) та аспартатамінотрансфераза (АСТ); реакції дезамінування - це спосіб розщеплення амінокислот з утворенням аміаку. Існує декілька видів дезамінування, але для організму людини основним є окисне дезамінування [1-6] .
Існують також специфічні шляхи обміну окремих амінокислот.
Обмін ароматичних амінокислот (фенілаланіну і тирозину)
Фенілаланін не синтезується в організмі людини, тобто є незамінною амінокислотою, і повинен обов’язково бути в продуктах харчування. Початковий етап його окислення здійснюється фені-лаланінгідроксилазою, яка міститься тільки в печінці, з утворенням тирозину (до бензольного кільця приєднується гідроксильна група). Реакції гідроксилювання характерні для мембран ендоплазматичного ретику-луму клітин. Процес незворотній, тому не можна замінити фенілаланін тирозином в дієті. Обмін фенілаланіну і тирозину в організмі людини протікає в таких напрямках:окислення до кінцевих продуктів із розривом ядра; утворення пігментів (меланіни - забарвлюють волосся, шкіру, сітківку ока); декарбоксилювання із утворенням біогенних амінів (наприклад, фениле-тиламін, тирамін); утворення гормонів [щитовидної залози (тироксин), наднирників (адреналін)] [1,2,4,7].
Порушення обміну фенілаланіну і тирозину
Фенілкетонурія, або фенілпіровиноградна олігофренія - порушення обміну фенілаланіну. Це тяжке захворювання, викликане дефіцитом ферменту фе-нілаланінгідроксилази. Внаслідок блокади перетворення фенілаланіну в тирозин, виникає накопичення
вміст цих речовин в крові та виділення їх із сечею. Зазвичай захворювання виявляють за підвищенням вмісту фенілаланіну в крові і фенілпіровиноградної кислоти в сечі. Ввважають, що фенілпіровиноградна кислота або сама є токсичною сполукою для клітин мозку, або, накопичуючись, діє на обмін інших важливих для діяльності нервової системи речовин (наприклад, серотоніну, вміст якого знижується). Як наслідок у дітей із цією ферментопатією розвивається тяжке відставання розумового розвитку, напади судом. Захворювання проявляється із 3-8-місячного віку депігментацією волосся, очей (через нестачу меланіну у хворих волосся і шкіра світлі, очі блакитні), специфічним запахом сечі та поту. Таким хворим із самих перших місяців життя протягом 5-8 років призначається спеціальна дієта, що виключає фенілаланін. Із харчування дитини необхідно повністю виключити м’ясо, рибу, яйця, хліб, печиво, каші, гриби, горіхи, шоколад, сир. Меню повинно складатися із продуктів з підвищеним вмістом вуглеводів, жирів та включати багато фруктів і овочів. Грудне годування бажано зберегти. Вказане дієтичне лікування сприяє попередженню розвитку інтелектуальної недостатності. Діагностика даного захворювання заснована на виявленні в перші дні життя дитини підвищеного вмісту в крові фенілаланіну та на позитивній реакції Фелінга (забарвлювання сечі в зелений колір при додаванні декількох крапель хлорного заліза) [1,2,4,7] .
Паркінсонізм - захворювання, пов’язане із порушенням обміну катехоламінів. Супроводжується тремором із-за порушень обміну ДОФА та дофаміну, виникає гальмування утворення дофаміну із ДОФА в мозку. Пошкодження виникає на рівні чорної субстанції мозку. Для паркінсонізму характерні наступні симптоми: м’язова ригідність, гіпокінезія і тремор в спокої, хворий приймає певне положення.
Тирозинемія, або тирозиноз - ферментопа-тія, пов’язана із дефектом фермента гідроксифеніл-піруватоксидази. При цьому захворюванні не утворюється гомогентизинова кислота із попередників, внаслідок чого вміст тирозину і гідроксифенілпірови-ноградної кислоти в крові і виділення їх із сечею підвищуються. Захворювання описане в 1956 р. Бабером. Зустрічається рідко. Характеризується тяжким ушкодженням печінки і нирок. Клінічно - токсикозом, розладами функції шлунково-кишкового тракту, набряками, асцитом, геморагічним синдромом, збільшенням печінки і селезінки, рахітоподібними змінами кісткової
системи. Патоморфологічно - дифузним цирозом печінки, дилатацією ниркових канальців, дистрофією острівців підшлункової залози, рахітичними змінами кісткової тканини. Прогноз неблагоприємний [3,7] .
Алкаптонурія - рідка вроджена аномалія обміну, яка характеризується виділенням із сечею гомоген-тизинової кислоти. В процесі перетворення тирозину на рівні утворення гомогентизинової кислоти внаслідок дефіциту або зниження активності оксидази гомогентизинової кислоти виникає ферментний блок. Кислота накопичується в крові і сечі, окислюється та перетворюється в темно-коричневий пігмент - алкап-тохром. Сеча при стоянні набуває темно-червоного кольору. Як тимчасове явище алкаптонурія спостерігається при авітаминозі С. Захворювання може бути виявлене при досліджені сечі. При додаванні лугів виникає її потемніння. При стоянні на повітрі або при додаванні розчину хлориду заліза (III) сеча забарвлюється в темно-синій колір. Ці зміни пояснюються окисленням гомогентизинової кислоти з утворенням в ній алкаптону (той, що «захоплюює луги»). Гомо-гентизинова кислота із крові потрапляє до хрящової тканини, сухожилків, зв’язок, інтими аорти, внаслідок чого тут з’являються темні п’ятна (охроноз) - їх видно і зовні в ділянці вух, носу, щік, на склерах. Іноді спостерігаються тяжкі пошкодження суглобів [1,2,4,] .
Альбінізм - вроджена відсутність або недостатність ферментутирозинази, який забезпечує синтез меланіну, що призводить до розвитку різноманітних клінічних форм альбінізму. Більшою частиною спостерігаються косметичні дефекти шкіри, рогівки, волосся, рідко зустрічаються більш глибокі порушеня
- зору та слуху. Інтелект таких хворих частіше нормальний [1,2,4,5].
Обмін гетероциклічних амінокислот (триптофану, гістидину)
Обмін триптофану. Триптофан є незаміною амінокислотою і повинен обов’язково надходити до організму у складі харчових продуктів, особливо тваринного походженя (м’ясо, яйця, молоко). Обмін триптофану може здійснюватися декількома шляхами, найважливішими з яких є утворення нікотинової кислоти (вітаміну РР) і медіатора нервової системи -серотоніну. Як біогенний амін, серотонін впливає на тонус гладенької мускулатури бронхів, кишок, судин, викликає підсилену перистальтику кишок, звужує судини нирок, знижує діурез, сприяє зупинці кровотеч. Давно відомо, що нестача триптофану в дієті прискорює розвиток захворювання - пеллагри, пов’язаного із дефіцитом вітаміну РР Якщо в таких випадках додати триптофан до дієти, то це покращує стан хворого і сприяє ослабленню авітамінозу. Біосинтез вітаміну РР із триптофану є одним із каналів зв’язку між обмінами білків і вітамінів .
Обмін гістидину. Гістидин відноситься до незамінних амінокислот, входить до складу багатьох білків тваринного походження. Зокрема, його багато в гемоглобіні, каталізаторах тканинного дихання
- цитохромах, а також в білках печінки та нирок. Імі-дазольне кільце гістидину входить до складу активних центрів багатьох гідролітичних ферментів, в тому числі ацетилхолінестерази, трипсину, хімотрипсину.
При декарбоксилюванні під впливом ферменту гісти-диндекарбоксилази із гістидину утворюється гістамін
- один із медіаторів нервової системи. Гістамін підсилює секрецію шлункового соку, в тому числі соляної кислоти. Він підвищує тонус гладеньких м’язів, зокрема м’язів матки. Тому в період вагітності кількість гістаміну в організмі значно підвищується. Він також сприяє зниженню артеріального тиску, розширює судини, в той час як аміни деяких інших циклічних амінокислот (тираміну, триптаміну) підвищують артеріальний тиск. Гістамінові препарати застосовують для збудження шлункової секреції, антигістамінові - для загоєння виразок, при алергії, деяких формах ревматизму, поліартриту та інших захворюваннях. Із гістидину синтезуються дипептиди карнозин і ансерин
- важливі складові частини м’язів.
Гістидинемія - захворювання, пов’язане з дефектом гістидази, яка каталізує окислювальне дезамінування гістидину. Спостерігається виразне підвищення вмісту гістидину в крові і частково в сечі. При цій молекулярній хворобі спостерігається порушення функцій ЦНС [1,2,4]
Обмін сірковмісних амінокислот (цистеїну, цистину, метіоніну)
Ці амінокислоти входять до складу багатьох білків організму людини, в тому числі ферментів і гормонів. Наприклад, цистеїн входить до структури тіо-лових ферментів. Від високої реактивності тіолових (БН-) груп і взаємоперетворення цистеїну в цистин залежить функція ферментів і інших сполук. Наприклад, при розриві цистинових (дисульфідних) містків втрачає активність інсулін, а також гормони гіпофіза
- окситоцин і вазопресин. Серед сірковмісних сполук важливе значення має кофермент трипептид глутаті-он, який містить активну сульфгідрильну групу, в ферменті глутатіондегідрогеназі.
Обмін цистеїну і цистину. Обмін цистеїну може відбуватися декількома шляхами. Із нього утворюється піровиноградна кислота, яка використовується для біосинтезу глікогену або підлягає окисному декар-боксилюванню з перетворенням на ацетилкоензим А, який в свою чергу окислюється в циклі трикарбонових кислот до Н2О і СО2 або йде на біосинтез вільних жирних кислот, стероїдних гормонів. Таким чином, обмін цистеїну є одним із ланцюгів взаємозв’язку обміну білків з обмінами вуглеводів і ліпідів.
Із цистеїну утворюється таурин, який входить до складу жовчних кислот (таурохолевої, тауродезокси-холевої), а також відграє важливу роль в обміні і функціях серця і нервової системи. На думку Є.І. Чазова, таурин може затримувати калій в клітинах серця. Таурин знижує підвищений рівень холестерину в крові при атеросклерозі, підсилюючи в печінці синтез жовчних кислот із нього. Таурин застосовують з лікувальною метою при захворюваннях серця, печінки, атеросклерозі, алкогольних інтоксикаціях та хімічних отруєннях.
Утворення сірчаної кислоти із цистеїну відбувається шляхом відщеплення сірководню, який окислюється в тканинах до сірчаної кислоти. Аміак, який звільнюється при розщепленні цистеїну, використовується для синтезу сечовини або в інших біохімічних реакціях.
B пр0цесі білк0в0г0 0бміну cipчaнa киcлoтa вик0- нeoбxiднo 2 дєфєкті-^ гєни від к0жн0г0 із бaтькiв
pиcтoвyєтьcя для cинтeзy пapниx сп0лук в пєчін- (нociЇ). Bci типи цистинурії poзвивaютьcя пpи муга-
ці з токсичними peчoвинaми, які yтвopюютьcя пpи цiяx гєну SLC3A1. Циcтинypiя вiднocитьcя д0 po3no-
гнитті білків в товстій кишці, a тaкoж для синтезу вcюджeнниx вpoджeниx aнoмaлiй: чacтoтa г0м0зиг0т
мyкoпoлicaxapидiв. в бaгaтьox eтнiчниx гpyпax cкJlaдaє 1:10000—1:15000.
!з цистеїну yтвopюєтьcя мepкaптoeтилaмiн (мaє Дві тpeтини дopocлиx xвopиx із циcтинypiєю — цє
тюл°ву гpyпy) - cкJlaдoвa чacтинa (к0- г0м0зиг0ти I типу. B oci-юві пaтoгeнeзy циcтинypiї
єнзиму А), який вiдiгpaє вaжливy р0ль> в 0бміні бiлкiв, лєжить вpoджeнa eнзимoпaтiя - нeдocтaтнicть фер-
жиpiв, вуглєв0дів. мєнтн0Ї cиcтeми, щ0 кaтaлiзyє пр0цес peaбcopбцiЇ
Обмін метіоніну. Meтioнiн - г0л0вний дoнaтop aмiнoкиcлoт в ниpкoвиx кaнaльцяx.
мeтильныx груп і cipKki. Heзaмiннa aмiн0Kиcл0тa, в Цистиноз (cystinosis; cинoнiми: cиндpoм Aбдep-
0pгaнiзмi людини не cинтeзyєтьcя. |3 мєтІ0ніну м0жє гaльдeнa—Kayфмaннa—Лiньякa, cиндpoм Aбдep-
yтвopювaтиcя цистеш, пpoтe цєй пpoцec незв0р0тній гaльдeнa—Фaнкoнi, дiaбeт глiкoфocфaтний, cиндpoм
і метюын He можю зaмiнити цистеш™ afe цисти; ЛiHьякa, cиндpoм Лiньякa-Фaлькoнi) — мультик-
Н0м. Aктивнa фopмa мєтюніну (S-aдeнoзилмeтioнiн) л л
^ к у v ' тeмнa cпaдкoвa xвopoбa, oбyмoвлeнa пopyшeнням
пpиймaє yчacть в peaкцiяx тpaнcмeтилювaння. Пере- . . ~
м у .. : . тpaнcпopтy цистину із ліз0С0м з вiдклaдeнням й0г0
НЄСЄННя мєтильН0і гpyпи від мєті0НІНУ Ha pi3Hi суб-
^ • кpиcтaлiв в peтикyляpниx клiтинax кістк0в0г0 м0зку,
cтpaти 0бум0влює yтвopeння бaгaтьox бі0Л0гічн0 . . . .
кл - пєчінки, сєлєзінки тa лiмфaтичнol систєми, a тaкoж
aктивниx сп0лук. Meтильнi гpyпи xoлiнy, кpeaтинy і ’ , ,, ’
^ ^ в Krn^Hax poгiвки і к0н’юнктиви. Ha цистин0з слід
кpeaтинфocфaтy, aдpeнaлiнy, мeлaтoнiнy yтвopюють- к .
ся із мЄті0нІнУ [1 2 4 5 6] дocлiджyвaти будь-яку дитину із peзиcтeнтнicтю д0
Спадкові порушення обміну сірковмісних вітаміну D, paxiт0м, cиндpoмoм ФaHK0Hi. ЦиcтиH03
амінокислот пpизвoдить д0 зaтpимки фізичн0г0 poзвиткy дитини.
Цистинурія (cystinuria; цистин + грец. uro ceчa) - Циcтинoз - цє К0ёи людинa n^TMpioe-r^ в Kaмiнь.
aнoмaлiя 0бміну цистину і цистеїну. Появляється під- IcHye вислів npo тє, щ0 людськє тіл0 здaтнa перетв0-
вищЄНим видІЛЄНям із СЄчЄю цистину, лізину, apгiнiнy, pити Ha KaмiHь He ^a вiдьмa, a piдKa i HeвиЛiK0вHa Ж0-
opнiтинy; пpoявляєтьcя cимптoмaми пієліту. Цистин і106^ циcтин03 [1,2,4,5,6,8] .
noraHo р0зчиняється у в0ді, тому сприяє утв0Рєнню Перспективи подаль0их д°сліджень. B п0-
кaмeнiв у ceчoвидiльниx шляxax. Цє cпaдкoвe зaxвo- дал^^^л^^'^^доапщж^н^ггеїта'^нкк.цж^
pювaня із группи пepвиниx тyбyлoпaтiй, пepeдaєтьcя рел, щ0 містять дaнi npo 0с0блив0сті eнзимoпaтiй лі-
3a ayтocoмнo-рециссивним тип0м. Це oзнaчaє, щ0 підн0г0 0бміну.
Список літератури
1. Бopoдин E.A. Биoxимичecкий диaгнoз (физи0Л0гические и диaгнocтичecкoe знaчeниe биoxимичecкиx К0мп0нент0в м0чи и кpoви) I E.A. Б0р0дин. - Бapнayл, 1989. - 218 с.
2. Бышевский A.0. Биoxимия для вpaчa I A.0. Бышевский, O.A. Їерсен0в. - Eкaтepинбypг : Уpaльcкий paбoчий, 1994. - 384 с.
3. Бейн A.M. (“^1^/11-1001-^3^1 I A.M. Бейн, Б.Л. Г0лубев, Ю.Э. Бepзиньш.-Pигa, 1981.- 325 с.
4. Клименк0 M.O. Пaтoбioxiмiя 0бміну реч0вин I M.O. Клименк0, Л.Г. Heтoxaйлo. - Пoлтaвa, 2012. - 137 с.
5. Maк-Mюppeй У. Oбмeн веществ у чел0вега I У. Maк-Moppeй. - M. : Mzp, 1980. - 366 с.
6. Meщишин I.Ф. Oбмiн peчoвин у людини I !.Ф. Meщишин, B.n. nirnaK. - Чepнiвцi : Meдiнcтитyr, 1995. - 193 с.
7. Mycил Я. Oci-ювы биoxимии пaтoлoгичecкиx пр0цесс0в. I Я. Mycил - M. : Meдицинa, 1985. - 430 с.
8. Tкaчeнкo M.H. Пapкинcoн : С0временные пpeдcтaвлeния o пaтoгeнeзe и в0зм0жные пути к0ррекции I M.H. Tкaчeнкo, И.О. З0зуля, M.B. Шaпoвaл [и др.] II Укpaїнcький медичний чacoпиc. - 2000. - № 3 (17). - C. 9-14.
УДК 577.12
МЕТАБОЛІЗМ АМІНОКИСЛОТ, СПЕЦИФІЧНІ ШЛЯХИ ПЕРЕТВОРЕНЬ АМІНОКИСЛОТ, СПАДКОВІ ЕНЗИМОПАТІЇ Нетюхайло Л.Г.
Резюме. Ha пiдcтaвi дaниx лiтepaтypи в cтaтi нaвeдeнi cyчacнi П0гляди Ha 0сн0вні специфічні шляxи перетв0рень aмiнoкиcлoт тa cпaдкoвi eнзимoпaтiЇ.
Ключові слова: aмiнoкиcлoти, eнзимoпaтiЇ.
УДК 577.12
МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ, СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ПУТИ ПРЕВРАЩЕНИЙ АМИНОКИСЛОТ, НАСЛЕДСТВЕННЫЕ ЭНЗИМОПАТИИ Нетюхайло Л.Г.
Резюме. Ha ocнoвaнии дaнныx литepaтypы в cтaтьe пpeдcтaвлeны С0временные взгляды Ha 0сн0вные специфические пути пpeвpaщeний aминoкиcлoт и нacлeдcтвeнныe энзимoпaтии.
Ключевые слова: aминoкиcлoты, энзимoпaтии.
UDC 577.12
Metabolism Amino Acids, Specific Pathways Of Amino Acids, Neveditary Enzymopathies Netyukhaylo L.G.
Summary. On the base of literature data in the article modern views on the and neveditary enzymopathies are represented.
Key word: amino acids, enzymopathies.
Стаття надійшла 9.04.2012 р.
