Poruchy metabolizmu bielkovín a aminokyselín. Dedičné poruchy metabolizmu aminokyselín

Leon E. Rosenberg

Množstvo vrodených metabolických porúch je charakterizovaných ukladaním alebo akumuláciou nadmerného množstva jednotlivých metabolitov v tkanivách. Najčastejšie to odráža porušenie procesov rozkladu látky, ale v niektorých prípadoch zostáva mechanizmus ochorenia neznámy. Mnohé choroby akumulujú veľké molekuly, ako je glykogén, sfingolipidy, mukolipidy, estery cholesterolu a mukopolysacharidy (pozri kapitoly 313, 315 a 316), zatiaľ čo iné kovy ako železo a meď (pozri kapitoly 310 a 311). Nakoniec existuje skupina chorôb, pri ktorých sa hromadia relatívne malé organické molekuly. Táto skupina zahŕňa dnu (pozri kapitolu 309), ako aj množstvo porúch metabolizmu aminokyselín.

Alkaptonúria

Definícia. Alkaptonúria je zriedkavá porucha katabolizmu tyrozínu. Nedostatočnosť enzýmu oxidázy kyseliny homogentisovej vedie k vylučovaniu veľkého množstva tejto kyseliny močom a hromadeniu pigmentu (oxidovanej kyseliny homogentisovej) v spojivové tkanivo(ochronóza). O mnoho rokov neskôr ochronóza spôsobuje rozvoj špeciálnej formy degeneratívnej artritídy.

Etiológia a patogenéza. Kyselina homogentisová je medziproduktom pri premene tyrozínu na fumarát a acetoacetát. U pacientov s alkaptonúriou v pečeni a obličkách je znížená aktivita oxidázy kyseliny homogentisovej, enzýmu, ktorý katalyzuje otvorenie fenolového kruhu s tvorbou kyseliny maleylacetooctovej. V dôsledku toho sa kyselina homogentisová hromadí v bunkách a telesných tekutinách. Jeho množstvo v krvi pacientov sa mierne zvyšuje, pretože sa veľmi rýchlo vylučuje obličkami. Za deň sa môže močom vylúčiť až 3-7 g kyseliny homogentisovej, čo nemá prakticky žiadny patofyziologický význam. Kyselina homogentisová a jej oxidované polyméry sú však viazané kolagénom, čo vedie k zvýšenej akumulácii sivého alebo modro-čierneho pigmentu. Mechanizmy vývoja dystrofických zmien v chrupke, medzistavcových platničkách a iných formáciách spojivového tkaniva nie sú známe, ale môžu spočívať v jednoduchom chemickom podráždení spojivového tkaniva alebo v narušení jeho metabolizmu.

Alkaptonúria bola prvou ľudskou chorobou s preukázanou autozomálne recesívnou dedičnosťou. Chorí homozygoti sa vyskytujú s frekvenciou približne 1 : 200 000. Heterozygotní nosiči sú klinicky zdraví a nevylučujú kyselinu homogentisovú do moču ani po zaťažení tyrozínom.

Klinické prejavy. Alkaptonúria môže zostať nerozpoznaná až do dospelosti, kedy sa u väčšiny pacientov rozvinie degeneratívne poškodenie kĺbov. Dovtedy sa schopnosť moču pacientov v stoji stmavnúť, ako aj mierne sfarbenie skléry resp. ušnice nemusí na seba upozorňovať. Najnovšie prejavy (zmena farby) sú zvyčajne najskoršie vonkajšie znaky choroby a objavujú sa po 20-30 roku života. Charakteristické sú ložiská šedo-hnedej pigmentácie skléry a celkové stmavnutie ušníc, antihelix a nakoniec kučera. Chrupavka v uchu sa môže fragmentovať a zhrubnúť. Ochrónna artritída sa prejavuje bolesťou, stuhnutosťou a určitým obmedzením rozsahu pohybu bedra, kolena a ramenných kĺbov... Objavujú sa intermitentné záchvaty akútnej artritídy, ktoré môžu pripomínať reumatoidnú artritídu, ale malé kĺby zvyčajne zostávajú nedotknuté. Často neskoré prejavy sú znížené na obmedzenú pohyblivosť a ankylózu lumbosakrálnej chrbtice. Pigmentácia srdcových chlopní, hrtana, bubienka a kožných spojov. Niekedy sa pigmentové kamene tvoria v obličkách alebo prostatickej žľaze. U starších pacientov sa častejšie určujú dystrofické zmeny v kardiovaskulárnom systéme.

Diagnostika. Podozrenie na alkaptonúriu by malo byť u osôb, ktorých moč v stoji stmavne na čiernu, ale tento príznak sa zriedka pozoruje pri používaní moderných záchodov. Diagnóza je zvyčajne založená na triáde symptómov: degeneratívna artritída, ochrónna pigmentácia a sčernenie moču po alkalizácii. Prítomnosť kyseliny homogentisovej v moči možno predpokladať aj na základe iných testov: po pridaní chloridu železitého sa moč sfarbí do fialovočierna, Benediktovo činidlo zhnedne a nasýtený roztok dusičnanu strieborného sčernie. Výsledky týchto skríningových testov možno potvrdiť chromatografickým, enzymatickým alebo spektrofotometrickým stanovením kyseliny homogentisovej. Patognomické znaky sa zisťujú pomocou rádiografie bedrový chrbtica. Röntgenové snímky ukazujú degeneráciu a hustú kalcifikáciu medzistavcových platničiek, ako aj zúženie medzistavcových priestorov.

Liečba. Neexistuje žiadna špecifická liečba ochronickej artritídy. Kĺbové symptómy by sa dali zmierniť znížením akumulácie a ukladania kyseliny homogentisovej obmedzením príjmu fenylalanínu a tyrozínu v potrave, ale trvanie ochorenia takéto pokusy vylučuje. Keďže oxidácii a polymerizácii kyseliny homogentisovej in vitro bráni kyselina askorbová, predpokladalo sa, že by sa mohla použiť ako prostriedok na zníženie tvorby a ukladania pigmentu. Účinnosť tejto liečby nebola stanovená. Symptomatická liečba podobne ako pri artróze (K. 274).

Cystinóza

Definícia. Cystinóza je zriedkavé ochorenie charakterizované akumuláciou voľného cystínu v lyzozómoch rôznych tkanív tela. To vedie k objaveniu sa cystínových kryštálov v rohovke, spojovke, kostnej dreni, lymfatické uzliny leukocyty a vnútorné orgány... Sú známe tri formy ochorenia: infantilná (nefropatická), ktorá spôsobuje rozvoj Fanconiho syndrómu a zlyhanie obličiek počas prvých 10 rokov života, juvenilná (stredne pokročilá), pri ktorej dochádza k poškodeniu obličiek počas druhých 10 rokov života a dospelý (benígny), charakterizovaný depozitmi cystínu v rohovke, ale nie v obličkách.

Etiológia a patogenéza. Hlavnou chybou cystinózy je porušenie „odtoku“ cystínu z lyzozómov, a nie porušenie jeho rozpadu. Tento „výtok“ je aktívny proces závislý od ATP. V dojčenskej forme môže obsah cystínu v tkanivách prekročiť normu viac ako 100-krát a vo forme dospelých viac ako 30-krát. Intracelulárny cystín je lokalizovaný v lyzozómoch a nevymieňa sa s inými intracelulárnymi a extracelulárnymi zásobami aminokyselín. Koncentrácia cystínu v plazme a moči sa významne nezvyšuje.

Stupeň akumulácie cystínových kryštálov u rôznych pacientov sa líši v závislosti od formy ochorenia a spôsobu spracovania vzoriek tkaniva. Akumulácia cystínu v obličkách u infantilných a juvenilných foriem ochorenia je sprevádzaná zlyhaním obličiek. Obličky blednú a zvráskavené, ich puzdro splýva s parenchýmom, hranica medzi kôrou a dreňom mizne. Mikroskopia odhaľuje porušenie integrity nefrónu; glomeruly sú hyalinizované, vrstva spojivového tkaniva je zväčšená, normálny epitel tubulov je nahradený kvádrovými bunkami. Zúženie a skrátenie proximálnych tubulov spôsobuje ich deformáciu v podobe labutieho krku, ktorá je charakteristická, ale nie patognomická pre cystinózu. Pri infantilných a juvenilných formách ochorenia sa niekedy zaznamenáva fokálna depigmentácia a degenerácia periférnych častí sietnice. Kryštály cystínu sa môžu ukladať aj v spojovke a cievnatke.

Akákoľvek forma cystinózy je zjavne zdedená ako autozomálne recesívny znak. Obligátni heterozygoti pre obsah intracelulárneho cystínu zaujímajú medzipolohu medzi zdravými a chorými, ale klinické príznaky nemajú.

Klinické prejavy. Pri infantilnej forme ochorenia sa poruchy zvyčajne objavujú vo veku 4-6 mesiacov. U dieťaťa sa oneskoruje rast, objavuje sa zvracanie, horúčkovité stavy, pridružuje sa krivica odolná voči vitamínu D, polyúria, dehydratácia a metabolická acidóza. Generalizovaná dysfunkcia proximálnych tubulov (Fanconiho syndróm) vedie k hyperfosfatúrii a hypofosfatémii, renálnej glukozúrii, celkovej aminoacidúrii, hypourikémii a často aj hypokaliémii. Progresia glomerulárneho zlyhania môže byť ovplyvnená pyelonefritídou a intersticiálnou fibrózou. Smrť v dôsledku urémie alebo náhodnej infekcie sa zvyčajne vyskytuje pred dosiahnutím veku 10 rokov. Počas prvých rokov života sa pozoruje fotofóbia v dôsledku usadenín cystínu v rohovke, degenerácia sietnice sa môže objaviť aj skôr.

Naproti tomu v dospelej forme ochorenia sa vyvíja iba očná patológia. Medzi hlavné príznaky patrí fotofóbia, bolesť hlavy a pocit pálenia alebo svrbenia v očiach. Funkcia glomerulov a tubulov obličiek, ako aj celistvosť sietnice sú zachované. Medzi týmito extrémnymi formami sú znaky juvenilnej formy ochorenia. U týchto pacientov sú do procesu zapojené oči aj obličky, no tie sú mierne postihnuté až do druhého 10. roku života. No aj keď sú obličky postihnuté menej ako pri infantilnej forme ochorenia, pacienti nakoniec zomierajú na zlyhanie obličiek.

Diagnostika. Podozrenie na cystinózu by malo byť u každého dieťaťa s krivicou rezistentnou na vitamín D, Fanconiho syndrómom alebo glomerulárnym zlyhaním. Šesťhranné alebo pravouhlé cystínové kryštály možno nájsť v rohovke (vyšetrením štrbinovou lampou), v leukocytoch periférnej krvi, príp. kostná dreň alebo v biopsiách rektálnej sliznice. Diagnóza sa potvrdí kvantitatívnym stanovením cystínu v leukocytoch periférnej krvi alebo v kultúre fibroblastov. Infantilná forma ochorenia je diagnostikovaná prenatálne o zvýšená hladina cystínu v bunkovej kultúre plodovej vody.

Liečba. Dospelá forma je benígna a nevyžaduje liečbu. Symptomatická liečba ochorenia obličiek u infantilnej alebo juvenilnej cystinózy sa nelíši od liečby iných typov chronického zlyhania obličiek: zabezpečenie dostatočného príjmu tekutín, aby sa predišlo dehydratácii, úprava metabolickej acidózy a konzumácia dodatočného množstva vápnika, fosfátu a vitamínu D, ktorá je zameraná na boj s krivicou... Tieto aktivity môžu časom podporiť rast, vývoj a pohodu chorých detí. Boli urobené pokusy použiť dve špecifickejšie liečby, ale nestretli sa s veľkým úspechom. Diéta chudobná na cystín nezabránila progresii ochorenia obličiek. Rovnako ani použitie sulfhydrylových činidiel (penicilamín, dimerkaprol) a redukčných činidiel (vitamín C) nebolo sprevádzané dlhodobým účinkom.

Najsľubnejšou liečbou nefropatickej cystinózy je transplantácia obličky. Táto metóda bola použitá pri liečbe viac ako 20 detí s posledná etapa zlyhanie obličiek. U pacientov, ktorí podstúpili operáciu a vyhli sa imunologickým problémom, sa funkcia obličiek vrátila do normálu. U transplantovaných obličiek sa nevyvinuli funkčné poruchy typické pre cystinózu (napríklad Fanconiho syndróm alebo glomerulárne zlyhanie). Niekedy však znovu akumulovali určité množstvo cystínu, pravdepodobne v dôsledku migrácie intersticiálnych alebo mezangiálnych buniek hostiteľského organizmu.

Primárna hyperoxalúria

Definícia. Primárna hyperoxalúria je súhrnný názov pre dve zriedkavé poruchy charakterizované chronickým vylučovaním prebytočnej kyseliny šťaveľovej močom, obličkovými kameňmi oxalátu vápenatého a nefrokalcinózou. Spravidla pri oboch formách ochorenia už v skoré rokyživot sa vyvíja zlyhanie obličiek a chorí zomierajú na urémiu. Pri pitve sa v obličkách aj v extrarenálnych tkanivách nachádzajú bežné ložiská usadenín šťavelanu vápenatého. Tento stav sa nazýva oxalóza.

Etiológia a patogenéza. Metabolický základ primárnej hyperoxalúrie spočíva v porušení metabolických dráh glyoxylátov. Pri hyperoxalúrii I. typu je zvýšené vylučovanie oxalátu močom, ako aj oxidovaných a redukovaných foriem glyoxylátu. Zrýchlená syntéza týchto látok sa vysvetľuje blokádou alternatívnej dráhy metabolizmu glyoxylátov. V pečeni, obličkách a slezine je znížená aktivita β-ketoglutarátglyoxylátkarboligázy, ktorá katalyzuje tvorbu kyseliny β-hydroxy-β-ketoadipovej. Výsledné zvýšenie glyoxylátového poolu vedie k zvýšeniu oxidácie glyoxylátu na oxalát a jeho redukcie na glykolát. Obe tieto hydrogénuhličité kyseliny sa v nadbytku vylučujú močom. Pri hyperoxalúrii typu II je zvýšené vylučovanie močom nielen oxalátu, ale aj kyseliny L-glycerovej. Súčasne v leukocytoch (a pravdepodobne aj v iných bunkách) nie je žiadna aktivita dehydrogenázy kyseliny D-glycerínovej, enzýmu, ktorý katalyzuje redukciu hydroxypyruvátu na kyselinu D-glycerínovú pri katabolických reakciách metabolizmu serínu. Nahromadený hydroxypyruvát sa namiesto toho redukuje laktátdehydrogenázou na L-izomér glycerátu, ktorý sa vylučuje močom. Redukcia hydroxypyruvátu je nejakým spôsobom spojená s oxidáciou glyoxylátu na oxalát, t.j. s tvorbou zvýšeného množstva oxalátu. Obe poruchy sa zdajú byť dedičné ako autozomálne recesívne črty. U heterozygotov klinické príznaky chýba.

Patogenéza tvorby obličkových kameňov, nefrokalcinózy a oxalózy priamo súvisí s nerozpustnosťou šťavelanu vápenatého. Mimo obličiek sa veľké nahromadenie oxalátu nachádza v srdci, stenách tepien a žíl, močových cestách u mužov a v kostiach.

Klinické prejavy. Nefrolitiáza a oxalóza sa môžu prejaviť už v prvom roku života. U väčšiny pacientov sa renálna kolika alebo hematúria vyskytuje vo veku 2-10 rokov a urémia sa vyvíja pred dosiahnutím veku 20 rokov. S nástupom urémie môžu pacienti pociťovať ostré kŕče periférnych artérií a nekrózu ich stien, čo vedie k vaskulárnej insuficiencii. Keď sa funkcia obličiek znižuje, vylučovanie oxalátu sa znižuje. S neskorým nástupom symptómov môžu pacienti dosiahnuť vek 50-60 rokov, a to aj napriek recidivujúcej nefrolitiáze.

Diagnostika. U zdravých detí alebo dospelých nedosahuje denné vylučovanie šťavelanu 60 mg na 1,73 m2 povrchu tela. U pacientov s hyperoxalúriou typu I alebo typu II tento indikátor prekračuje normu 2-4 krát. Na základe výsledkov stanovenia iných organických kyselín je možné rozlíšiť dva typy primárnej hyperoxalúrie: typ I je charakterizovaný vylučovaním kyseliny glykolovej a typ II je charakterizovaný kyselinou L-glycerovou. Je potrebné vylúčiť nedostatok pyridoxínu alebo chronický proces v ileum pretože tieto stavy môžu byť sprevádzané aj vylučovaním nadmerného množstva šťavelanu.

Liečba. Neexistuje uspokojivá liečba. Hladinu oxalátu v moči možno dočasne znížiť zvýšením rýchlosti toku moču. Môže tiež klesnúť po podaní veľkých dávok pyridoxínu (100 mg / deň), ale jeho dlhodobý účinok je slabý. Frekvencia záchvatov obličková kolika sa očividne znižuje pri strave s vysokým obsahom fosfátov, ale vylučovanie oxalátu sa nemení. Nepomáha ani transplantácia obličky, pretože ukladanie šťavelanu vápenatého narúša funkciu transplantovaného orgánu.

Porušenie transaminácie a oxidačnej deaminácie. Procesy transaminácie a deaminácie majú univerzálny význam pre všetky živé organizmy a všetky aminokyseliny: transaminácia vedie k tvorbe aminokyselín, deaminácia vedie k ich zničeniu.

Podstatou transaminačnej reakcie je reverzibilný prenos aminoskupiny z aminokyseliny na a-ketokyselinu bez medziproduktu tvorby voľného amoniaku. Reakciu katalyzujú špecifické enzýmy: aminotransferázy alebo transaminázy, ktorých kofaktormi sú fosforylované formy pyridoxínu (pyridoxalfosfát a pyridox-saminofosfát).

Porušenie transaminačnej reakcie sa môže vyskytnúť z niekoľkých dôvodov: predovšetkým nedostatok pyridoxínu (tehotenstvo, potlačenie črevnej flóry, ktorá čiastočne syntetizuje vitamín sulfátovými liekmi, inhibícia syntézy pyridoxalfosfátu počas liečby ftivazidom). K zníženiu aktivity transamináz dochádza aj pri obmedzenej syntéze bielkovín (hladovanie, vážnych chorôb pečeň). Ak sa v určitých orgánoch vyskytne nekróza (infarkt myokardu alebo pľúc, pankreatitída, hepatitída atď.), Potom v dôsledku deštrukcie buniek vstupujú tkanivové transaminázy do krvi a zvýšenie ich aktivity v krvi pri tejto patológii je jednou z diagnostické testy. Pri zmene rýchlosti transaminácie zohráva významnú úlohu narušenie pomeru medzi reakčnými substrátmi, ako aj hormónmi, najmä glykokortikoidmi a hormónom štítnej žľazy, ktoré majú stimulačný účinok na tento proces.

Inhibícia oxidačnej deaminácie, ktorá vedie k hromadeniu nevyužitých aminokyselín, môže spôsobiť zvýšenie koncentrácie aminokyselín v krvi - hyperaminoacidémia... Dôsledkom toho je zvýšené vylučovanie aminokyselín obličkami ( aminoacidúria) a zmenou pomeru jednotlivých aminokyselín v krvi, čím sa vytvárajú nepriaznivé podmienky pre syntézu proteínových štruktúr. K porušeniu deaminácie dochádza vtedy, keď je nedostatok komponentov priamo alebo nepriamo zapojených do tejto reakcie (nedostatok pyridoxínu, riboflavínu, kyselina nikotínová; hypoxia; nedostatok bielkovín počas pôstu).

Poruchy dekarboxylácie. Keďže ide o veľmi dôležitý, aj keď nie univerzálny smer metabolizmu bielkovín, dekarboxylácia prebieha za vzniku CO2 a biogénnych amínov. Len niektoré aminokyseliny podliehajú dekarboxylácii: histidín - za vzniku histamínu, tyrozín - tyramín, kyselina 1-glutámová - kyselina y-aminomaslová, 5-hydroxytryptofán - serotonín, deriváty tyrozínu (3,4-dioxyfenylalanín) a cystínu (kyselina 1-cysteová) - 3,4-dioxyfenyletylamín ( dopamín) a taurín.

Je známe, že biogénne amíny majú špecifickú biologickú aktivitu a zvýšenie ich množstva môže spôsobiť množstvo patologické javy v organizme. Dôvodom tohto zvýšenia môže byť nielen zvýšenie dekarboxylácie zodpovedajúcich aminokyselín, ale aj inhibícia oxidácie amínov a porušenie ich väzby na proteíny. Takže napríklad v hypoxických podmienkach, ischémii a deštrukcii tkanív (trauma, žiarenie atď.) Sú oxidačné procesy oslabené, čo prispieva k zvýšeniu dekarboxylácie. Vznik Vysoké číslo biogénne amíny v tkanivách (najmä histamín a serotonín) môžu spôsobiť výrazné narušenie lokálneho krvného obehu, zvýšenú vaskulárnu permeabilitu a poškodenie nervového systému.

Dedičné metabolické poruchy niektorých aminokyselín. Prechod aminokyselín určitými metabolickými cestami je určený prítomnosťou a aktivitou zodpovedajúcich enzýmov. Dedičné porušenie syntézy enzýmov vedie k tomu, že zodpovedajúca aminokyselina nie je zahrnutá do metabolizmu, ale hromadí sa v tele a objavuje sa v biologických médiách: moč, výkaly, pot, cerebrospinálna tekutina. Klinický obraz o takom ochorení ide po prvé objavením sa priveľa látky, ktorá sa mala metabolizovať za účasti blokovaného enzýmu, a po druhé nedostatkom látky, ktorá sa mala tvoriť.

Takýchto geneticky podmienených porúch metabolizmu aminokyselín je známych pomerne veľa; všetky sa dedia recesívne. Niektoré z nich sú uvedené v tabuľke. 4.

Tabuľka 4 Dedičné poruchy aminokyselín spojené s absenciou alebo nízkou aktivitou enzýmov
Aminokyselina		Klinický prejav
fenylalanín	Fenylalanínhydroxyláza	Fenylketonúria Fenylpyruvická oligofrénia
	oxidáza kyseliny p-hydroxyfenylpyrohroznovej	Alkaptonúria
	Oxidáza kyseliny homogentisovej	Tyrozinóza
	tyrozináza	albinizmus
	Xantín oxidáza	Xanthinúria
	Arginín sukcináza	Arginínová sukcinaturia

Poruchy metabolizmu fenylalanínu. Fenylalanín sa normálne nevratne oxiduje na tyrozín. Ak je v pečeni narušená syntéza fenylalanínhydroxylázy, ktorá je pre tento enzým nevyhnutná (schéma 14, blok a), potom oxidácia fenylalanínu sleduje cestu tvorby kyseliny fenylpyrohroznovej a fenyl mliečnej - vyvíja sa fenylketonúria... Táto dráha má však nízku priepustnosť, a preto sa fenylalanín hromadí vo veľkom množstve v krvi, tkanivách a mozgovomiechovom moku, čo v prvých mesiacoch života vedie k vážnemu poškodeniu centrálnej nervový systém a nevyliečiteľná demencia. V dôsledku nedostatočnej syntézy tyrozínu sa znižuje tvorba melanínu, čo vedie k zosvetleniu pokožky a vlasov. Pri zvýšenej tvorbe kyseliny fenylpyrohroznovej sa navyše inhibuje aktivita enzýmu (dopamínhydroxylázy), ktorý je potrebný na tvorbu katecholamínov (adrenalín, norepinefrín). Preto je závažnosť dedičného ochorenia určená komplexom všetkých týchto porúch.

Ochorenie sa dá zistiť pomocou nasledujúceho testu: keď sa do čerstvého moču pridá niekoľko kvapiek 5% roztoku trichlóroctového železa, objaví sa olivovozelená farba. Pacienti zomierajú v detstve, pokiaľ nie je vykonaná špeciálna liečba, ktorá spočíva v neustálom, ale opatrnom (sledovanie aminokyselinového zloženia krvi) obmedzovaní príjmu fenylalanínu z potravy.

Poruchy metabolizmu tyrozínu. Metabolizmus tyrozínu sa uskutočňuje niekoľkými spôsobmi. Pri nedostatočnej premene kyseliny parahydroxyfenylpyrohroznovej vytvorenej z tyrozínu na kyselinu homogentisovú (pozri. ryža. 14.9, blok 6) prvý, ako aj tyrozín sa vylučujú močom. Toto porušenie je tzv tyrozinóza... Ak dôjde k oneskoreniu oxidácie tyrozínu v okamihu premeny kyseliny homogentisovej na kyselinu maleylacetooctovú (pozri. ryža. 14.9, blok c), sa vyvíja alkaptonúria... V pečeni vzniká enzým, ktorý oxiduje kyselinu homogentisovú (oxidáza kyseliny homogentisovej). Normálne rozbije svoj hydrochinónový kruh tak rýchlo, že kyselina "nestihne" objaviť sa v krvi, a ak áno, rýchlo sa vylúči obličkami. Pri dedičnom defekte tohto enzýmu sa kyselina homogentisová nachádza vo veľkých množstvách v krvi a moči. Moč sčernie, keď je vystavený vzduchu a keď sa k nemu pridá zásada. Je to spôsobené oxidáciou kyseliny homogentisovej vzdušným kyslíkom a tvorbou alkaponu v nej ("zachytávaním alkálií"). Kyselina homogenizovaná z krvi preniká do tkanív - chrupaviek, šliach, väzov, vnútornej vrstvy steny aorty, v dôsledku čoho sa v oblasti uší, nosa, líc a na bielku objavujú tmavé škvrny. Niekedy sa vyvinú závažné kĺbové zmeny.

Tyrozín je navyše východiskovým produktom pre tvorbu farbiva na pokožku a vlasy - melanínu. Ak je premena tyrozínu na melanín znížená v dôsledku dedičného deficitu tyrozinázy (pozri. ryža. 14.9, blok e), dochádza k albinizmu.

Napokon, tyrozín je prekurzorom tyroxínu. Pri nedostatočnej syntéze enzýmu, ktorý katalyzuje proces jodizácie tyrozínu voľným jódom (pozri. ryža. 14.9, blok d), tvorba hormónov štítnej žľazy je narušená.

Poruchy metabolizmu tryptofánu. Hlavná cesta metabolizmu tryptofánu vedie k syntéze amidu kyseliny nikotínovej, ktorý hrá veľmi dôležitú úlohu v živote organizmu, je prostetickou skupinou množstva oxidačných enzýmov - nikotínamid adenín dinukleotid (NAD) a jeho redukovaná forma nikotínamidu adenín dinukleotid fosfát (NADP). Preto pri nedostatku kyseliny nikotínovej a jej amidu sú mnohé metabolické reakcie narušené a pri výraznom nedostatku týchto látok sa vyvíja pellagra.

Narušenie metabolizmu tryptofánu sa môže prejaviť aj zmenou množstva z neho vytvoreného sérotonínu.

Porušenie transaminačnej reakcie sa môže vyskytnúť z niekoľkých dôvodov: predovšetkým nedostatok pyridoxínu (tehotenstvo, potlačenie črevnej flóry, ktorá čiastočne syntetizuje vitamín sulfátovými liekmi, inhibícia syntézy pyridoxalfosfátu počas liečby ftivazidom). K poklesu aktivity transamináz dochádza aj pri obmedzenej syntéze bielkovín (hladovanie, ťažké ochorenie pečene). Ak sa v určitých orgánoch vyskytne nekróza (infarkt myokardu alebo pľúc, pankreatitída, hepatitída atď.), Potom v dôsledku deštrukcie buniek vstupujú tkanivové transaminázy do krvi a zvýšenie ich aktivity v krvi pri tejto patológii je jednou z diagnostické testy. Pri zmene rýchlosti transaminácie zohráva významnú úlohu narušenie pomeru medzi reakčnými substrátmi, ako aj hormónmi, najmä glykokortikoidmi a hormónom štítnej žľazy, ktoré majú stimulačný účinok na tento proces.

Inhibícia oxidačnej deaminácie, ktorá vedie k hromadeniu nevyužitých aminokyselín, môže spôsobiť zvýšenie koncentrácie aminokyselín v krvi - hyperaminoacidémia... Dôsledkom toho je zvýšené vylučovanie aminokyselín obličkami ( aminoacidúria) a zmenou pomeru jednotlivých aminokyselín v krvi, čím sa vytvárajú nepriaznivé podmienky pre syntézu proteínových štruktúr. K porušeniu deaminácie dochádza pri nedostatku zložiek priamo alebo nepriamo zapojených do tejto reakcie (nedostatok pyridoxínu, riboflavínu, kyseliny nikotínovej; hypoxia; nedostatok bielkovín počas hladovania).

Je známe, že biogénne amíny majú špecifickú biologickú aktivitu a zvýšenie ich množstva môže v organizme spôsobiť množstvo patologických javov. Dôvodom tohto zvýšenia môže byť nielen zvýšenie dekarboxylácie zodpovedajúcich aminokyselín, ale aj inhibícia oxidácie amínov a porušenie ich väzby na proteíny. Takže napríklad v hypoxických podmienkach, ischémii a deštrukcii tkanív (trauma, žiarenie atď.) Sú oxidačné procesy oslabené, čo prispieva k zvýšeniu dekarboxylácie. Výskyt veľkého množstva biogénnych amínov v tkanivách (najmä histamínu a serotonínu) môže spôsobiť výrazné narušenie lokálneho krvného obehu, zvýšenú vaskulárnu permeabilitu a poškodenie nervového systému.

Dedičné metabolické poruchy niektorých aminokyselín. Prechod aminokyselín určitými metabolickými cestami je určený prítomnosťou a aktivitou zodpovedajúcich enzýmov. Dedičné porušenie syntézy enzýmov vedie k tomu, že zodpovedajúca aminokyselina nie je zahrnutá do metabolizmu, ale hromadí sa v tele a objavuje sa v biologických médiách: moč, výkaly, pot, cerebrospinálna tekutina. Klinický obraz takéhoto ochorenia je determinovaný jednak objavením sa priveľa látky, ktorá by sa mala metabolizovať za účasti blokovaného enzýmu, jednak nedostatkom látky, ktorá sa mala tvoriť.

Takýchto geneticky podmienených porúch metabolizmu aminokyselín je známych pomerne veľa; všetky sa dedia recesívne. Niektoré z nich sú uvedené v tabuľke. 4.

Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.

Uverejnené dňa http://www. všetko najlepšie. ru /

MOSKVA ŠTÁTNA TECHNICKÁ UNIVERZITA

pomenovaný po N.E. BAUMAN

Fakulta biomedicínskeho inžinierstva

Katedra medicínskych a technických informačných technológií

Samostatná práca

Choroby spojené s metabolickými poruchami aminokyselín a ich biochemickou povahou

Študentka: A.A. Pirozhkova Skupina: BMT2-32

Vedúci: Ershov Yu.A.

Moskva 2014

Koncept aminokyselín

Metabolizmus aminokyselín

Choroby spojené s metabolickými poruchami aminokyselín

Záver

Bibliografia

Koncept aminokyselín

deaminácia metabolizmu aminokyselín

Najdôležitejšie sú aminokyseliny a niektoré z nich sú životne dôležité organické zlúčeniny, ktorých molekula súčasne obsahuje karboxylové a amínové skupiny.

V živých organizmoch majú aminokyseliny mnoho funkcií. Sú to štruktúrne prvky peptidov a proteínov, ako aj iných prírodných zlúčenín. Na vytvorenie všetkých proteínov, či už ide o proteíny z najstarších línií baktérií alebo z vyšších organizmov, sa používa rovnaký súbor 20 rôznych aminokyselín, ktoré sú navzájom kovalentne spojené v špecifickej sekvencii charakteristickej len pre daný proteín. Skutočne pozoruhodnou vlastnosťou buniek je ich schopnosť kombinovať 20 aminokyselín v rôznych kombináciách a sekvenciách, čoho výsledkom je tvorba peptidov a proteínov s úplne odlišnými vlastnosťami a biologickou aktivitou. Z rovnakých stavebných kameňov sú rôzne organizmy schopné produkovať také rozmanité produkty, ako sú enzýmy, hormóny, bielkovina očnej šošovky, perie, pavučina, mliečne bielkoviny, antibiotiká, hubové jedovaté látky a mnohé ďalšie zlúčeniny so špecifickou aktivitou. Niektoré z aminokyselín sú tiež neurotransmitery alebo prekurzory neurotransmiterov, mediátorov alebo hormónov.

Metabolizmus aminokyselín

Najdôležitejšiu a nenahraditeľnú úlohu v živote organizmov zohráva výmena aminokyselín. Neproteinogénne aminokyseliny vznikajú ako medziprodukty pri biosyntéze a degradácii proteinogénnych aminokyselín alebo v močovinovom cykle. Okrem toho sú pre zvieratá a ľudí aminokyseliny - stavebné kamene proteínových molekúl - hlavným zdrojom organického dusíka, ktorý sa používa predovšetkým na syntézu telu špecifických proteínov a peptidov a z nich - látok obsahujúcich dusík napr. neproteínovej povahy (purínové a pyrimidínové zásady, porfyríny, hormóny atď.).

V prípade potreby môžu aminokyseliny slúžiť ako zdroj energie pre telo, a to najmä vďaka oxidácii ich uhlíkovej kostry.

Hlavné smery metabolizmu aminokyselín

Zdanlivá stálosť chemického zloženia živého organizmu je zachovaná vďaka rovnováhe medzi procesmi syntézy a deštrukciou jeho základných zložiek, t.j. rovnováha medzi katabolizmom a anabolizmom. V rastúcom organizme sa táto rovnováha posúva smerom k syntéze bielkovín, t.j. anabolická funkcia prevažuje nad katabolickou. V tele dospelého človeka sa v dôsledku biosyntézy denne aktualizuje až 400 g bielkovín. Okrem toho sa rôzne bielkoviny obnovujú rôznou rýchlosťou - od niekoľkých minút až po 10 a viac dní a taká bielkovina ako kolagén sa prakticky neobnovuje počas celého života organizmu. Vo všeobecnosti je polčas rozpadu všetkých bielkovín v ľudskom tele približne 80 dní. Z toho asi štvrtina proteinogénnych aminokyselín (asi 100 g) sa nenávratne rozloží, ktoré sa musia kvôli potravinovým bielkovinám obnovovať, zvyšok aminokyselín si telo čiastočne syntetizuje.

Pri nedostatočnom príjme bielkovín z potravy telo využíva bielkoviny niektorých tkanív (pečeň, svaly, plazma a pod.) na cielenú syntézu bielkovín iných životne dôležitých orgánov a tkanív: srdcového svalu a pod. Biosyntéza bielkovín sa uskutočňuje iba v prítomnosti všetkých 20 prirodzených aminokyselín ako počiatočných monomérov a každá v správne množstvo... Dlhodobá absencia a nedostatočný príjem čo i len jednej z 20 aminokyselín vedie k nezvratným zmenám v organizme.

Bielkoviny a aminokyseliny sú najdôležitejšími dusíkatými zlúčeninami živočíšnych organizmov – tvoria viac ako 95 % biogénneho dusíka. Pojem dusíková bilancia (AB) je neoddeliteľne spojený s metabolizmom bielkovín a aminokyselín, čo sa chápe ako rozdiel medzi množstvom dusíka zavedeného do tela potravou (vstreknutý) a množstvom dusíka vylúčeného z tela ( Redukované) vo forme konečných produktov metabolizmu dusíka, najmä močoviny:

AB = N vstup - N výstup, [g · deň -1]

Pri pozitívnej dusíkovej bilancii prevažuje biosyntéza bielkovín nad procesmi ich degradácie, t.j. sa z tela vylučuje menej dusíka, ako sa dodáva. Pozitívna dusíková bilancia sa pozoruje počas obdobia rastu tela, ako aj počas zotavovania sa z vyčerpávajúcich chorôb. Pri negatívnej dusíkovej bilancii prevažuje rozklad bielkovín nad ich syntézou a viac dusíka sa z tela vylúči, ako ho dodá. Tento stav je možný pri starnutí tela, hladovaní a rôznych vyčerpávajúcich ochoreniach. Bežne má prakticky zdravý dospelý človek dusíkovú bilanciu, t.j. množstvo dusíka zavedeného do tela sa rovná množstvu vylúčeného. Keď sa dosiahne dusíková rovnováha, normy bielkovín v strave sú v priemere 100-120 g · deň -1.

Absorpcia voľných aminokyselín vzniknutých v dôsledku hydrolýzy bielkovín prebieha hlavne v tenkom úseku čreva. Tento proces je aktívny transport molekúl aminokyselín, ktorý vyžaduje energiu a závisí od koncentrácie iónov Na +. Bolo nájdených viac ako päť špecifických transportných systémov, z ktorých každý nesie aminokyseliny najbližšie chemickou štruktúrou. Rôzne aminokyseliny môžu medzi sebou súťažiť o väzbové miesta na transportných proteínoch zabudovaných v membráne (pozri kapitolu 15 tejto časti). Absorbované aminokyseliny v čreve teda prechádzajú cez portálový systém do pečene a potom vstupujú do krvi.

Ďalší katabolizmus aminokyselín na konečné produkty je kombináciou deaminačných, transaminačných a dekarboxylačných reakcií. Okrem toho má každá jednotlivá aminokyselina svoju vlastnú špecifickú metabolickú dráhu.

Deaminácia / Transdeaminácia / Dekarboxylácia

Deaminácia je odštiepenie aminoskupín z aminokyselín za vzniku amoniaku. Práve deaminačnými reakciami najčastejšie začína katabolizmus aminokyselín. V živých organizmoch sú možné štyri typy deaminácie aminokyselín.

Spoločným produktom všetkých štyroch typov deaminácie je amoniak – zlúčenina, ktorá je dosť toxická pre bunky a tkanivá, preto sa v tele deaktivuje (pozri nižšie). V dôsledku deaminácie v dôsledku „stratených“ aminoskupín vo forme amoniaku sa celkové množstvo aminokyselín znižuje. Väčšina živých organizmov, vrátane človeka, sa vyznačuje oxidačnou deamináciou aminokyselín, zatiaľ čo iné typy deaminácie sa nachádzajú len u niektorých mikroorganizmov.

Oxidačná deaminácia L-aminokyselín sa uskutočňuje oxidázami prítomnými v pečeni a obličkách. FMN je bežný koenzým oxidázy L-aminokyselín, ktorý pôsobí ako nosič vodíka z aminokyselín na kyslík. Celková reakcia oxidačnej deaminácie je nasledovná:

R-CH(NH2)-COOH + FMN + H20>

> R-CO-COOH + FMNN2 + NH3 + H202

Počas reakcie sa vytvorí medziprodukt, iminokyselina, ktorá sa potom hydratuje za vzniku ketokyseliny. Okrem ketokyseliny a amoniaku, ako hlavných produktov deaminácie, vzniká pri tejto reakcii aj peroxid vodíka, ktorý sa potom za účasti katalázy rozkladá na vodu a kyslík:

H202> H20 + A02

Oxidačná deaminácia ako nezávislý proces hrá nevýznamnú úlohu pri premene aminoskupín aminokyselín; len kyselina glutámová sa deaminuje vysokou rýchlosťou. Táto reakcia je katalyzovaná enzýmom glutamátdehydrogenáza, ktorej koenzýmom je NAD alebo NADH. Aktivita glutamátdehydrogenázy je regulovaná alosterickými modifikátormi, GTP a ATP pôsobia ako inhibítory a GDP a ADP ako aktivátory. Oxidatívnu deamináciu kyseliny glutámovej možno znázorniť podľa nasledujúcej schémy:

HOOC-CH2-CH2-CH (NH2)-COOH + NAD>

> HOOC-CH 2 -CH 2 -CO-COOH + NH3 + (NADH + H +)

Táto reakcia je reverzibilná, ale v podmienkach živej bunky sa rovnováha reakcie posúva smerom k tvorbe amoniaku. Iné, neoxidačné typy deaminácie sú charakteristické pre serín, cysteín, treonín a histidín. Zvyšok aminokyselín podlieha transdeaminácii.

Transdeaminácia je hlavnou cestou katabolického rozkladu aminokyselín. Z názvu procesu je ľahké uhádnuť, že prebieha v dvoch fázach. Prvým je transaminácia a druhým je skutočná oxidačná deaminácia aminokyseliny. Transamináciu katalyzujú enzýmy aminotransferázy, nazývané tiež jednoducho transaminázy. Koenzýmom aminotransferázy je pyridoxalfosfát (vitamín B6). Podstatou transaminácie je prenos aminoskupiny z b-aminokyseliny na b-ketokyselinu. Transaminačná reakcia je teda intermolekulárny redoxný proces, na ktorom sa zúčastňujú uhlíkové atómy nielen interagujúcich aminokyselín, ale aj pyridoxalfosfátu.

Dekarboxylácia je proces odštiepenia karboxylovej skupiny z aminokyseliny vo forme CO2. Niektoré aminokyseliny a ich deriváty môžu v živom organizme podliehať dekarboxylácii. Dekarboxyláciu katalyzujú špeciálne enzýmy - dekarboxylázy, ktorých koenzýmom (s výnimkou histidíndekarboxylázy) je pyridoxalfosfát. Produktom dekarboxylácie sú amíny s biologickou aktivitou - biogénne amíny. Väčšina neurotransmiterov a regulačných faktorov patrí do tejto skupiny zlúčenín. miestna akcia(tkanivové mediátory, ktoré regulujú metabolizmus). Dekarboxylačnú reakciu ľubovoľnej aminokyseliny možno znázorniť takto:

Dekarboxyláza Biogénny amín

Tvorba biologicky aktívnych amínov

GABA je neurotransmiter (kyselina gama-aminomaslová).

Glutamát

Histamín je mediátorom zápalu a alergických reakcií.

HistidínHistamín

Tab. Prekurzory, chemická štruktúra, biologická úloha biogénnych amínov

Choroby spojené s metabolickými poruchami aminokyselín

Metabolizmus v tele je veľmi dôležitý proces. Akákoľvek odchýlka od normy môže viesť k zhoršeniu ľudského zdravia. Rozlišujte medzi dedičnými a získanými poruchami metabolizmu aminokyselín. Najvyššia rýchlosť metabolizmu aminokyselín sa pozoruje v nervovom tkanive. Z tohto dôvodu sa v neuropsychiatrickej praxi za jednu z príčin demencie považujú rôzne dedičné aminoacidopatie.

Porušenie metabolizmu tyrozínu.

Tyrozín, okrem účasti na syntéze bielkovín, je prekurzorom hormónov nadobličiek adrenalínu, norepinefrínu, mediátora dopamínu, hormónov štítnej žľazy tyroxínu trijódtyronínu, pigmentov. Poruchy metabolizmu tyrozínu sú početné a nazývajú sa tyrozinémia.

Tyrozinémia typu I.

Etiológia.

Ochorenie sa vyskytuje, keď je fumarylacetoacetáthydroláza nedostatočná. V tomto prípade sa akumuluje fumarylacetoacetát a jeho metabolity, čo ovplyvňuje pečeň a obličky.

Fumarylacetohydroláza

Klinický obraz.

Akútna forma predstavuje väčšinu prípadov s nástupom vo veku 2-7 mesiacov. a smrť 90 % pacientov vo veku 1-2 rokov v dôsledku zlyhania pečene.

V chronickej forme sa choroba vyvíja neskôr, postupuje pomalšie. Priemerná dĺžka života je asi 10 rokov.

Základy liečby.

Liečba je neúčinná. Používa sa diéta so znížením množstva bielkovín, fenylalanínu a tyrozínu, injekcie glutatiónu. Vyžaduje sa transplantácia pečene.

Tyrozinémia typu 2.

Oveľa zriedkavejšie ochorenie.

Etiológia.

Ochorenie sa vyskytuje, keď je tyrozínaminotransferáza nedostatočná.

Klinický obraz.

Mentálna retardácia a fyzický vývoj, mikrocefália, šedý zákal a rohovková keratóza (pseudoherpetická keratitída), kožná hyperkeratóza, sebapoškodzovanie, zhoršená jemná koordinácia pohybov.

Účinná je diéta s nízkym obsahom tyrozínu a kožné a rohovkové lézie rýchlo zmiznú.

Tyrozinémia novorodencov.

Etiológia.

Tyrozinémia novorodencov (typ 3) je výsledkom deficitu hydroxyfenylpyruváthydroxylázy. Častejšie pozorované u predčasne narodených detí.

Klinický obraz.

Znížená aktivita a letargia. Anomália sa považuje za neškodnú. Deficit kyselina askorbová zlepšuje klinický obraz.

Základy liečby.

Strava s nízkym obsahom bielkovín, fenylalanínu, tyrozínu a vysokých dávok kyseliny askorbovej.

Alkaptonúria.

Etiológia.

Genetická autozomálne recesívna enzymopatia. V srdci ochorenia je zníženie aktivity pečeňového enzýmu homogentisátoxidázy, v dôsledku čoho sa v tele hromadí kyselina homogentisová.

Klinický obraz.

Takže homogenizát polymerizuje na vzduchu na zlúčeninu podobnú melanínu, najčastejším a stálym príznakom je tmavý moč, na plienke a bielizni ostávajú tmavohnedé škvrny. Iným spôsobom sa v detstve choroba neprejavuje.

S pribúdajúcim vekom sa kyselina homogentizínová hromadí vo väzivových útvaroch, sklére a koži, spôsobuje bridlicovo hlboký odtieň ušných a nosných chrupaviek, špinenie častí oblečenia, potenie častí tela (podpazušie).

Kyselina homogentizínová zároveň inhibuje lyzylhydroxylázu, ktorá narúša syntézu kolagénu, čo spôsobuje, že chrupavkové útvary sú krehké. Do staroby vzniká degeneratívna artróza chrbtice a veľkých kĺbov, zužujú sa medzistavcové priestory.

Základy liečby.

Predsa efektívnymi spôsobmi neznáme, analogicky s inými poruchami aminokyselín sa odporúča s nízky vek obmedziť príjem fenylalanínu a tyrozínu, čo by malo zabrániť vzniku ochronózy a kĺbových porúch. Vymenovať veľké dávky kyselina askorbová na ochranu aktivity lyzyloxidázy.

albinizmus.

Etiológia. Ochorenie je spôsobené úplným alebo čiastočným defektom syntézy enzýmu tyrozinázy (frekvencia 1: 20 000), ktorý je nevyhnutný pre syntézu dioxyfenylalanínu v pigmentových bunkách.

Klinický obraz. Pri úplnej absencii enzýmu je celková deligmentácia kože, vlasov, očí a farba rovnaká pre všetky rasové skupiny a nemení sa vekom. Pokožka sa neopáli, nie sú absolútne žiadne névy, tmavé škvrny, vzniká fotodermatitída. Silne vyjadrený nystagmus, fotofóbia, denná slepota, červený pupilárny reflex. Pri čiastočnom nedostatku sú zaznamenané svetložlté vlasy, slabo pigmentované krtky a veľmi svetlá pokožka.

Parkinsonizmus.

Etiológia. Kauzálny parkinsonizmus (frekvencia po 60 rokoch 1:200) je nízka aktivita tyrozínhydroxylázy alebo DOPA decoxylázy v nervovom tkanive s nedostatkom neurotransmiteru dopamínu a akumuláciou tyramínu.

Klinický obraz.

Najčastejšími príznakmi sú svalová stuhnutosť, stuhnutosť, triaška a spontánne pohyby.

Základy liečby.

Vyžaduje si systematický úvod liečivé analógy dopamínu a použitie inhibítorov monoaminooxidázy.

Fumarát acetoacetát

fenylketonúria

Etiológia. Nedostatok fenylalanínhydroxylázy. Fenylalanín sa premieňa na fenylpyruvát.

Klinický obraz.

§ Porucha myelinizácie nervov

§ Masa mozgu pod normálom.

§ Mentálna a fyzická retardácia.

Diagnostické kritériá:

§ hladina fenylalanínu v krvi.

§ FeCl3 test.

§ vzorky DNA (prenatálne).

Záver

Dôležitosť aminokyselín pre organizmus je daná predovšetkým tým, že sa využívajú na syntézu bielkovín, ktorých metabolizmus zaujíma osobitné miesto v procesoch látkovej premeny medzi telom a vonkajším prostredím. Proteínové hormóny zohrávajú dôležitú úlohu pri koordinácii práce všetkých bunkových systémov. Výmena bielkovín a aminokyselín hrá v živote organizmov podstatnú a nenahraditeľnú úlohu.

Bibliografia

1. Ershov YA, Zaitseva NI. Základy biochémie pre inžinierov. MSTU 2010

2. Ershov YA..soavt. Všeobecná chémia. M. 2011.

3. Belousová E.D., Nikanorová M.Yu. , Nikolaeva E.A. Dedičné metabolické ochorenia prejavujúce sa v novorodeneckom období // Ruský bulletin perinatológie a pediatrie, N6-2000, s. 12-19

4. Leinger A. Základy biochémie. M. Mir. 1985,1055 s.

5. Blau N, Duran M, Blascovich ME, Gibson KM (eds.) Lekárska príručka k laboratórnej diagnostike metabolických chorôb (druhé vydanie). New York: Springer, 1996

6. Nikolaev A. Ya., Biologická chémia, M. "Medical Information Agency", 2004

7. Florenťev V.L., Biochémia. - M., 2004 .-- 464 s.

8. Berezov TT, Korovkin BF, Biologická chémia. M, Medicína, 1998

9. Ershov Yu.A. a iné.Všeobecná chémia. 8. vyd. M. VSh. 2009,560 s.

10. Ershov Yu.A. a iné Kinetika a termodynamika biochemických a fyziologických procesov. M. Medicína. 1990,208 s.

11. Kolman J., Rem K.-G. Vizuálna biochémia. M., Mir, 2004,269 s.

12.http: //biomed.science.ulster.ac.uk/bmsri/-Metabolomics-and-Proteomics-Unit-.html

13.http: //biokhimija.ru/lekcii-po-biohimii/21-matrichnye-biosintezy.html

14. Biochémia: Učebnica. pre univerzity, Ed. E.S. Severina., 2003,779 s. ISBN 5-9231-0254-4

15. Veltischev Yu. E., Kazantseva LZ, Semyachkina AN Dedičné metabolické choroby. V knihe Dedičná ľudská patológia P / ed. Veltischev Yu. E., Bochkov N. P. M. 1992, zväzok 1, s. 41-101.

16. Musil Ya., Novikova O., Kunz K. Moderná biochémia v schémach: Per. z angličtiny - 2. vyd., opravené - M .: Mir, 1984.-216 s., ill.

Uverejnené na Allbest.ru

...

Podobné dokumenty

Definícia triedy aminokyselín ako heterofunkčných zlúčenín, ktoré obsahujú dve funkčné skupiny (karboxylové a aminoskupiny) spojené s uhľovodíkovým radikálom. Klasifikácia, izoméria, vlastnosti, tvorba a použitie aminokyselín.

prezentácia pridaná dňa 04.10.2013

Fyzikálno-chemické vlastnosti aminokyselín. Získavanie aminokyselín počas hydrolýzy bielkovín alebo v dôsledku chemických reakcií. Množstvo látok schopných vykonávať niektoré z biologických funkcií aminokyselín. Schopnosť aminokyseliny polykondenzovať.

prezentácia pridaná dňa 22.05.2012

Všeobecný vzorec a charakteristika aminokyselín ako derivátov kyselín. Proteinogénne kyseliny, ktoré tvoria proteíny. Klasifikácia aminokyselín podľa vzájomného usporiadania a počtu funkčných skupín. Fyzikálne a chemické vlastnosti aminokyselín.

prezentácia pridaná 22.01.2012

Všeobecné spôsoby metabolizmu aminokyselín. Hodnota a funkcia bielkovín v tele. Normy bielkovín a biologická hodnota. Zdroje a spôsoby využitia aminokyselín. Rovnováha dusíka. Pankreatická šťava. Trávenie komplexných bielkovín. Transaminačný koncept.

prezentácia pridaná dňa 10.05.2011

Chemické vlastnosti a charakterizácia aminokyselín, izoméria. Klasifikácia štandardných a-aminokyselín podľa R-skupín a podľa funkčných skupín. Acidobázická rovnováha v roztoku a-aminokyselín. Pomocou ninhydrínovej reakcie na ich detekciu.

abstrakt, pridaný 22.03.2012

Proteíny sú vysokomolekulárne organické látky obsahujúce dusík, ktorých molekuly sú postavené zo zvyškov aminokyselín. Dedičná informácia je sústredená v molekule DNA. Pomocou bielkovín sa realizuje genetická informácia. Klasifikácia aminokyselín.

abstrakt, pridaný 17.01.2009

Úloha aminokyselín v živote ľudského tela. Odrody a chemické zloženie jablká. Technológia výroby jablkovej šťavy. Zostrojenie kalibračného grafu. Metóda stanovenia aminokyselín. Optimalizácia podmienok pre ninhydrínovú reakciu.

práca, pridané 18.07.2014

Charakterizácia esenciálnych alifatických a aromatických aminokyselín, ktoré si ľudský organizmus nedokáže syntetizovať. Potravinové zdroje valínu, izoleucínu, leucínu, lyzínu, metionínu, trionínu, tryptofánu a arginínu. Ich úloha v tele.

prezentácia pridaná dňa 10.10.2016

Klasifikácia aminokyselín a typy ich izomérií. Chemické vlastnosti aminokyselín v závislosti od prítomnosti karboxylových, aminoskupín, spoločnej prítomnosti karboxylových a aminoskupín. Redoxné procesy zahŕňajúce kyseliny.

abstrakt, pridaný 22.06.2010

Biochemické vlastnosti aminokyselín - organické zlúčeniny, v molekulách ktorých je jeden alebo viac atómov vodíka uhlíkového reťazca nahradených skupinou -NH2. Aminokyseliny ako doplnok stravy. Prípravky aminokyselín. Biologická úloha aminokyseliny.

Zabezpečenie organizmu bielkovinami z viacerých zdrojov podmieňuje rôznu etiológiu porúch metabolizmu bielkovín. Tieto môžu mať primárny alebo sekundárny charakter.

Jeden z najviac bežné dôvody všeobecné poruchy metabolizmu bielkovín je kvantitatívny alebo kvalitatívny nedostatok bielkovínprimárny (exogénne) pôvodu. Defekty s tým spojené sú spôsobené obmedzeným príjmom exogénnych bielkovín pri úplnom alebo čiastočnom hladovaní, nízkou biologickou hodnotou bielkovín v strave, nedostatkom esenciálnych aminokyselín (valín, izoleucín, leucín, lyzín, metionín, treonín, tryptofán, fenylalanín, histidín, arginín).

Pri niektorých ochoreniach sa môžu v dôsledku porúch trávenia a vstrebávania proteínových produktov vyvinúť poruchy metabolizmu bielkovín (s gastroenteritídou, ulcerózna kolitída), zvýšené odbúravanie bielkovín v tkanivách (pri strese, infekčné choroby), zvýšená strata endogénnych proteínov (so stratou krvi, nefrózou, traumou), porucha syntézy proteínov (s hepatitídou). Dôsledkom týchto porušení je častosekundárne (endogénny) nedostatok bielkovín s charakteristickou negatívnou dusíkovou bilanciou.

Pri dlhotrvajúcom nedostatku bielkovín je biosyntéza bielkovín v rôznych orgánoch prudko narušená, čo vedie k patologickým zmenám metabolizmu vo všeobecnosti.

Nedostatok bielkovín sa môže vyvinúť aj pri dostatočnom príjme bielkovín z potravy, ale pri porušení metabolizmu bielkovín.

Môže to byť spôsobené:

porušenie rozkladu a absorpcie bielkovín v gastrointestinálnom trakte;
spomalenie toku aminokyselín do orgánov a tkanív;
porušenie biosyntézy bielkovín; porušenie medziproduktovej výmeny aminokyselín;
zmeny v rýchlosti rozkladu bielkovín;
patológia tvorby konečných produktov metabolizmu bielkovín.

Poruchy štiepenia a vstrebávania bielkovín.

V tráviacom trakte dochádza k rozkladu bielkovín vplyvom proteolytických enzýmov. V tomto prípade na jednej strane strácajú svoje špecifické vlastnosti bielkovinové látky a iné dusíkaté zlúčeniny tvoriace potravu, na druhej strane aminokyseliny vznikajú z bielkovín, nukleotidy z nukleových kyselín atď. Látky obsahujúce dusík s nízkou molekulovou hmotnosťou, ktoré vznikajú pri trávení potravy alebo sú v nej obsiahnuté, sa absorbujú.

Rozlišujte medzi primárnymi (s rôznymi formami patológie žalúdka a čriev - chronická gastritída, peptický vred, rakovina) a sekundárne (funkčné) poruchy sekrečnej a absorpčnej funkcie epitelu v dôsledku edému sliznice žalúdka a čriev, zhoršeného trávenia bielkovín a absorpcie aminokyselín v gastrointestinálnom trakte.

Hlavné príčiny nedostatočného rozkladu bielkovín spočívajú v kvantitatívnom znížení sekrécie kyseliny chlorovodíkovej a enzýmov, znížení aktivity proteolytických enzýmov (pepsín, trypsín, chymotrypsín) a s tým spojenej nedostatočnej tvorbe aminokyselín, skrátení doby ich expozície (zrýchlenie peristaltiky ). Takže s oslabením sekrécie kyseliny chlorovodíkovej klesá kyslosť žalúdočnej šťavy, čo vedie k zníženiu opuchu potravinových bielkovín v žalúdku a oslabeniu premeny pepsinogénu na jeho aktívna forma- pepsín. Za týchto podmienok časť proteínových štruktúr prechádza zo žalúdka do dvanástnika v nezmenenom stave, čo bráni pôsobeniu trypsínu, chymotrypsínu a iných črevných proteolytických enzýmov. Nedostatok enzýmov, ktoré štiepia bielkoviny rastlinného pôvodu, vedie k intolerancii na bielkoviny obilnín (ryža, pšenica a pod.) a k rozvoju celiakie.

V prípade obmedzenia vstupu pankreatickej šťavy do čreva (s pankreatitídou, kompresiou, upchatím potrubia) môže dôjsť k nedostatočnej tvorbe voľných aminokyselín z bielkovín potravy. Nedostatočná funkcia pankreasu vedie k deficitu trypsínu, chymotrypsínu, karboanhydrázy A, B a ďalších proteáz, ktoré pôsobia na dlhé polypeptidové reťazce alebo štiepia krátke oligopeptidy, čím sa znižuje intenzita dutinového alebo parietálneho trávenia.

Nedostatočný účinok tráviacich enzýmov na bielkoviny sa môže vyskytnúť v dôsledku zrýchleného prechodu potravinových hmôt cez črevo so zvýšením jeho peristaltiky (s enterokolitídou) alebo znížením oblasti absorpcie (s rýchlym odstránením významných oblastí tenké črevo). To vedie k prudkému skráteniu času kontaktu obsahu tráviaceho traktu s apikálnym povrchom enterocytov, neúplným procesom enzymatického rozkladu, ako aj aktívnej a pasívnej absorpcii.

Príčiny malabsorpcie aminokyselín poškodenie steny tenkého čreva (edém sliznice, zápal) alebo nerovnomerné vstrebávanie jednotlivých aminokyselín v čase. To vedie k porušeniu (nerovnováhe) pomeru aminokyselín v krvi a syntézy bielkovín vo všeobecnosti, pretože esenciálne aminokyseliny musia byť do tela dodávané v určitých množstvách a pomeroch. Najčastejšie je nedostatok metionínu, tryptofánu, lyzínu a iných aminokyselín.

Okrem tohoto bežné prejavy poruchy metabolizmu aminokyselín, môže byťkonkrétne porušenia spojené s absenciou špecifickej aminokyseliny. Takže nedostatok lyzínu (najmä vo vyvíjajúcom sa organizme) spomaľuje rast a všeobecný rozvoj, znižuje obsah hemoglobínu a erytrocytov v krvi. Pri nedostatku tryptofánu v tele dochádza k hypochrómnej anémii. Nedostatok arginínu vedie k narušeniu spermatogenézy a histidínu - k rozvoju ekzému, spomaleniu rastu, inhibícii syntézy hemoglobínu.

Okrem toho nedostatočné trávenie bielkovín v horných častiach gastrointestinálny trakt sprevádzané zvýšením prechodu produktov jeho neúplného rozkladu do hrubého čreva a zrýchlením procesu bakteriálneho rozkladu aminokyselín. V dôsledku toho sa zvyšuje tvorba jedovatých aromatických zlúčenín (indol, skatol, fenol, krezol) a vzniká celková intoxikácia organizmu týmito produktmi rozkladu.

Spomalenie toku aminokyselín do orgánov a tkanív.

Aminokyseliny absorbované z čreva vstupujú priamo do krvi a čiastočne do lymfatický systém, predstavujúci zásobu rôznych dusíkatých látok, ktoré sa potom podieľajú na všetkých typoch látkovej premeny. Bežne aminokyseliny absorbované do krvi z čriev cirkulujú v krvi 5-10 minút a sú veľmi rýchlo absorbované pečeňou a čiastočne inými orgánmi (obličky, srdce, svaly). Predĺženie času tohto obehu naznačuje narušenie schopnosti tkanív a orgánov (predovšetkým pečene) absorbovať aminokyseliny.

Keďže množstvo aminokyselín je východiskovým materiálom pre tvorbu biogénnych amínov, ich zadržiavanie v krvi vytvára podmienky pre akumuláciu zodpovedajúcich proteinogénnych amínov v tkanivách a krvi a prejavy ich patogénneho účinku na rôzne orgány a systémy. Zvýšený obsah tyrozínu v krvi podporuje hromadenie tyramínu, ktorý sa podieľa na patogenéze malígnej hypertenzie. Dlhodobé zvýšenie obsahu histidínu vedie k zvýšeniu koncentrácie histamínu, čo prispieva k zhoršeniu krvného obehu a kapilárnej permeability. Okrem toho sa zvýšenie obsahu aminokyselín v krvi prejavuje zvýšením ich vylučovania močom a vznikom špeciálnej formy metabolických porúch – aminoacidúrie. Ten môže byť všeobecný, spojený so zvýšením koncentrácie niekoľkých aminokyselín v krvi, alebo selektívny - so zvýšením obsahu ktorejkoľvek aminokyseliny v krvi.

Porušenie syntézy bielkovín.

Syntéza proteínových štruktúr v tele je ústredným článkom metabolizmu proteínov. Dokonca aj malé porušenia špecifickosti biosyntézy bielkovín môžu viesť k hlbokým patologickým zmenám v tele.

Medzi príčinami porúch syntézy bielkovín zaujímajú dôležité miesto rôzne typy nutričných nedostatkov (úplné, neúplné hladovanie, nedostatok esenciálnych aminokyselín v potravinách, porušenie kvantitatívnych vzťahov medzi esenciálnymi aminokyselinami vstupujúcimi do tela). Ak sú napríklad v tkanivovom proteíne tryptofán, lyzín, valín obsiahnuté v rovnakých pomeroch (1: 1: 1) a tieto aminokyseliny sú dodávané s potravinovým proteínom v pomere (1: 1: 0,5), potom syntéza tkanivových proteínov budú poskytnuté, keď to bude len polovica. Pri absencii aspoň jednej z 20 esenciálnych aminokyselín v bunkách sa syntéza bielkovín ako celok zastaví.

Porušenie rýchlosti syntézy proteínov môže byť spôsobené poruchou funkcie zodpovedajúcich genetických štruktúr, na ktorých táto syntéza prebieha (transkripcia, translácia, replikácia DNA). Poškodenie genetického aparátu môže byť dedičné aj získané, vznikajúce pod vplyvom rôznych mutagénnych faktorov (ionizujúce žiarenie, ultrafialové žiarenie atď.). Niektoré antibiotiká môžu spôsobiť poruchu syntézy bielkovín. Takže chyby pri čítaní genetického kódu sa môžu vyskytnúť pod vplyvom streptomycínu, neomycínu a niektorých ďalších antibiotík. Tetracyklíny inhibujú pridávanie nových aminokyselín do rastúceho polypeptidového reťazca. Mitomycín inhibuje syntézu proteínov v dôsledku alkylácie DNA (tvorba silných kovalentných väzieb medzi jej reťazcami), čím bráni štiepeniu reťazcov DNA.

Jeden z dôležité dôvody spôsobuje porušenie syntézy bielkovín, môže dôjsť k porušeniu regulácie tohto procesu. Intenzitu a smer metabolizmu bielkovín reguluje nervová a endokrinný systém, ktorých pôsobenie je pravdepodobne v ich vplyve na rôzne enzýmové systémy. Klinické a experimentálne skúsenosti ukazujú, že odpojenie orgánov a tkanív od centrálneho nervového systému vedie k lokálnemu narušeniu metabolických procesov v denervovaných tkanivách a poškodenie centrálneho nervového systému spôsobuje poruchy metabolizmu bielkovín. Odstránenie mozgovej kôry u zvierat vedie k zníženiu syntézy bielkovín.

Rastový hormón hypofýzy, pohlavné hormóny a inzulín majú stimulačný účinok na syntézu bielkovín. Napokon, príčinou patológie syntézy proteínov môže byť zmena aktivity enzýmových systémov buniek zapojených do biosyntézy proteínov. V extrémnych prípadoch hovoríme o blokáde metabolizmu, čo je druh molekulárnej poruchy, ktorá tvorí základ niektorých dedičných ochorení.

Výsledkom pôsobenia všetkých týchto faktorov je prerušenie alebo zníženie rýchlosti syntézy ako jednotlivých proteínov, tak aj proteínu ako celku.

Rozlišujú sa kvalitatívne a kvantitatívne poruchy biosyntézy bielkovín. O. aký význam majú kvalitatívne zmeny v biosyntéze bielkovín v patogenéze rôzne choroby, možno posúdiť na príklade niektorých typov anémie s výskytom patologických hemoglobínov. Nahradenie len jedného aminokyselinového zvyšku (glutamínu) v molekule hemoglobínu valínom vedie k vážnemu ochoreniu – kosáčikovej anémii.

Zaujímavé sú najmä kvantitatívne zmeny v biosyntéze bielkovín orgánov a krvi, vedúce k posunu pomerov jednotlivých frakcií bielkovín v krvnom sére – dysproteinémia. Existujú dve formy dysproteinémie: hyperproteinémia (zvýšenie obsahu všetkých alebo niektorých druhov bielkovín) a hypoproteinémia (zníženie obsahu všetkých alebo jednotlivých bielkovín). Množstvo ochorení pečene (cirhóza, hepatitída), obličiek (nefritída, nefróza) je teda sprevádzané výrazným znížením obsahu albumínu. Množstvo infekčných ochorení sprevádzaných rozsiahlymi zápalovými procesmi vedie k zvýšeniu obsahu γ-globulínov.

Vývoj dysproteinémie je spravidla sprevádzaný vážnymi zmenami v homeostáze tela (porušenie onkotického tlaku, výmena vody). Výrazné zníženie syntézy bielkovín, najmä albumínu a γ-globulínov, vedie k prudkému zníženiu odolnosti organizmu voči infekcii, zníženiu imunologickej rezistencie. O význame hypoproteinémie vo forme hypoalbuminémie rozhoduje aj fakt, že albumín tvorí s rôznymi látkami viac či menej silné komplexy, zabezpečujúce ich transport medzi rôzne telá a prenos cez bunkové membrány za účasti špecifických receptorov. Je známe, že soli železa a medi (extrémne toxické pre organizmus) pri pH krvného séra sú ťažko rozpustné a ich transport je možný len vo forme komplexov so špecifickými sérovými proteínmi (transferínom a ceruloplazmínom), čo zabraňuje intoxikácii tieto soli. Približne polovica vápnika sa zadržiava v krvi vo forme spojenej so sérovým albumínom. V tomto prípade sa v krvi nastolí určitá dynamická rovnováha medzi viazanou formou vápnika a jeho ionizovanými zlúčeninami.

Pri všetkých ochoreniach sprevádzaných poklesom obsahu albumínu (ochorenie obličiek) je oslabená aj schopnosť regulovať koncentráciu ionizovaného vápnika v krvi. Okrem toho sú albumíny nosičmi niektorých zložiek metabolizmu sacharidov (glykoproteíny) a hlavnými nosičmi voľných (neesterifikovaných) mastné kyseliny, množstvo hormónov.

S poškodením pečene a obličiek, niektoré akútne a chronické zápalové procesy(reumatizmus, infekčná myokarditída, zápal pľúc), telo začne syntetizovať špeciálne proteíny so zmenenými vlastnosťami alebo nezvyčajné pre normu. Klasickým príkladom ochorení spôsobených prítomnosťou patologických proteínov sú ochorenia spojené s prítomnosťou patologického hemoglobínu (hemoglobinóza), poruchy zrážanlivosti krvi pri výskyte patologických fibrinogénov. Medzi nezvyčajné krvné bielkoviny patria kryoglobulíny, ktoré sa môžu vyzrážať pri teplotách pod 37 °C, čo vedie ku vzniku krvných zrazenín. Ich vzhľad sprevádza nefróza, cirhóza pečene a iné ochorenia.

Patológia intermediárneho metabolizmu proteínov (porušenie metabolizmu aminokyselín).

Hlavnými cestami intermediárneho metabolizmu proteínov sú reakcie transaminácie, deaminácie, amidácie, dekarboxylácie, remetylácie a presírenia.

Transaminačná reakcia, ako hlavný zdroj tvorby nových aminokyselín, je ústredným prvkom intermediárneho metabolizmu proteínov.

Porušenie transakcie môže byť výsledkom nedostatku vitamínu B6 v tele. Je to spôsobené tým, že fosforylovaná forma vitamínu B 6 – fosfopyridoxal – je aktívna skupina transamináz – špecifických transaminačných enzýmov medzi aminokyselinami a ketokyselinami. Tehotenstvo, dlhodobý príjem sulfónamidov inhibuje syntézu vitamínu B 6 a môže spôsobiť poruchy metabolizmu aminokyselín.

Patologické zlepšenie transaminačné reakcie sú možné pri stavoch poškodenia pečene a nedostatku inzulínu, kedy sa výrazne zvyšuje obsah voľných aminokyselín. Nakoniec môže dôjsť k zníženiu transaminačnej aktivity v dôsledku inhibície aktivity transamináz v dôsledku narušenia syntézy týchto enzýmov (počas proteínového hladovania) alebo narušenia regulácie ich aktivity niektorými hormónmi. Tyrozín (esenciálna aminokyselina), dodávaný s potravinovými proteínmi a tvorený fenylalanínom, sa teda čiastočne oxiduje v pečeni na kyselinu fumarovú a acetooctovú. K tejto oxidácii tyrozínu však dochádza až potom, čo je premnožený kyselinou α-ketoglutarovou. Pri deplécii bielkovín je transaminácia tyrozínu výrazne oslabená, v dôsledku čoho je narušená jeho oxidácia, čo vedie k zvýšeniu obsahu tyrozínu v krvi. Hromadenie tyrozínu v krvi a jeho vylučovanie močom môže súvisieť aj s dedičným defektom tyrozínaminotransferázy. Klinický stav vyplývajúci z týchto porúch je známy ako tyrozinóza. Ochorenie je charakterizované cirhózou pečene, rachitickými zmenami v kostiach, krvácaním a poškodením obličkových tubulov.

Procesy transaminácie aminokyselín s procesmi úzko súvisiaoxidatívna deaminácia ... pri ktorej dochádza k enzymatickému štiepeniu amoniaku z aminokyselín. Deaminácia podmieňuje tvorbu konečných produktov metabolizmu bielkovín a vstup aminokyselín do energetického metabolizmu. Môže dôjsť k oslabeniu deaminácie v dôsledku porušenia oxidačných procesov v tkanivách (hypoxia, hypovitaminóza C, PP, B2). K najdramatickejšiemu narušeniu deaminácie však dochádza pri znížení aktivity aminooxidáz, či už v dôsledku oslabenia ich syntézy (difúzne poškodenie pečene, nedostatok bielkovín), alebo v dôsledku relatívna nedostatočnosť ich aktivitu (zvýšenie obsahu voľných aminokyselín v krvi). V dôsledku porušenia oxidačnej deaminácie aminokyselín je oslabená tvorba močoviny, zvýšená koncentrácia aminokyselín a zvýšené ich vylučovanie močom (aminoacidúria).

Medzivýmena množstva aminokyselín prebieha nielen vo forme transaminácie a oxidačnej deaminácie, ale aj ichdekarboxylácia (strata CO 2 z karboxylovej skupiny) s tvorbou zodpovedajúcich amínov, nazývaných "biogénne amíny". Takže počas dekarboxylácie histidínu sa tvorí histamín, tyrozín - tyramín, 5-hydroxytryptofán - serotonín atď. Všetky tieto amíny sú biologicky aktívne a majú výrazný farmakologický účinok na plavidlách. Ak sa normálne tvoria v malých množstvách a rýchlo sa ničia, potom pri narušení dekarboxylácie sa vytvoria podmienky na akumuláciu zodpovedajúcich amínov v tkanivách a krvi a prejav ich toxického účinku. Príčinou narušenia procesu dekarboxylácie môže byť zvýšenie aktivity dekarboxyláz, inhibícia aktivity aminooxidáz a porušenie väzby amínov na proteíny.

Zmena rýchlosti rozkladu bielkovín.

Proteíny tela sú neustále v dynamickom stave: v procese nepretržitého rozkladu a biosyntézy. Porušenie podmienok nevyhnutných na realizáciu tejto mobilnej rovnováhy môže viesť aj k rozvoju celkového deficitu bielkovín.

Zvyčajne sa polčas rozpadu rôznych proteínov pohybuje od niekoľkých hodín po mnoho dní. Biologický čas na zníženie ľudského sérového albumínu na polovicu je teda približne 15 dní. Dĺžka tohto obdobia do značnej miery závisí od množstva bielkovín v potravinách: s poklesom v retencia bielkovín sa zvyšuje a s nárastom klesá.

Pozoruje sa výrazné zvýšenie rýchlosti rozpadu tkanív a krvných bielkovín so zvýšením telesnej teploty, rozsiahlymi zápalovými procesmi, ťažkou traumou, hypoxiou, zhubné nádory, ktorá je spojená buď s pôsobením bakteriálnych toxínov (pri infekcii), alebo s výrazným zvýšením aktivity proteolytických krvných enzýmov (s hypoxiou), príp. toxický účinok produkty rozpadu tkaniva (v prípade poranení). Vo väčšine prípadov je zrýchlenie rozkladu bielkovín sprevádzané rozvojom negatívnej dusíkovej bilancie v tele v dôsledku prevahy procesov rozkladu bielkovín nad ich biosyntézou.

Patológia konečného štádia metabolizmu bielkovín.

Hlavnými konečnými produktmi metabolizmu bielkovín sú amoniak a močovina. Patológia konečného štádia metabolizmu bielkovín sa môže prejaviť porušením tvorby konečných produktov alebo porušením ich vylučovania.

Ryža. 9.3. Schéma poruchy syntézy močoviny

Väzba amoniaku v tkanivách tela má veľký fyziologický význam, pretože amoniak má toxický účinok predovšetkým na centrálny nervový systém, čo spôsobuje jeho prudké vzrušenie. V krvi zdravý človek jeho koncentrácia nepresahuje 517 μmol / l. Väzba a neutralizácia amoniaku sa uskutočňuje pomocou dvoch mechanizmov: v pečenitvorba močoviny, a v iných tkanivách - pridaním amoniaku do kyseliny glutámovej (prostredníctvom aminácie) stvorba glutamínu .

Hlavným mechanizmom viazania amoniaku je proces tvorby močoviny v cykle citrulín-arginínornitín (obr. 9.3).

Poruchy tvorby močoviny sa môžu vyskytnúť v dôsledku zníženia aktivity enzýmových systémov zapojených do tohto procesu (s hepatitídou, cirhózou pečene), všeobecným nedostatkom bielkovín. Pri poruche tvorby močoviny v krvi a tkanivách sa hromadí amoniak a zvyšuje sa koncentrácia voľných aminokyselín, čo je sprevádzané vznikomhyperazotémia . Pri ťažkých formách hepatitídy a cirhózy pečene, keď je jej funkcia tvorby močoviny prudko narušená,intoxikácia amoniakom (dysfunkcia centrálneho nervového systému s rozvojom kómy).

Dedičné defekty v enzýmovej aktivite môžu byť základným kameňom narušenia tvorby močoviny. Zvýšenie koncentrácie amoniaku (amoniaku) v krvi teda môže byť spojené s blokovaním karbamylfosfátsyntetázy a ornitínkarbomoyltransferázy. katalyzujúce viazanie amoniaku a tvorbu ornitínu. Pri dedičnom defekte arginín sukcinátsyntetázy v krvi sa koncentrácia citrulínu prudko zvyšuje, v dôsledku čoho sa citrulín vylučuje močom (až 15 g denne), t.j. sa vyvíjacitrulinúria .

V iných orgánoch a tkanivách (svaly, nervové tkanivo) sa v reakcii viaže amoniakamidácia s pridaním voľných dikarboxylových aminokyselín ku karboxylovej skupine. Hlavným substrátom je kyselina glutámová. Prerušenie amidačného procesu môže nastať pri znížení aktivity enzýmových systémov, ktoré zabezpečujú reakciu (glutamináza), alebo v dôsledku intenzívnej tvorby amoniaku v množstvách presahujúcich možnosť jeho väzby.

Ďalším konečným produktom metabolizmu bielkovín, ktorý vzniká pri oxidácii kreatínu (dusíkatá látka svalov), jekreatinínu . Normálny denný obsah kreatinínu v moči je asi 1-2 g.

Kreatinuria - zvýšenie hladiny kreatinínu v moči - pozorované u tehotných žien a u detí v období intenzívneho rastu.

Počas pôstu nedostatok vitamínu E, horúčka infekčné choroby, tyreotoxikóza a iné ochorenia, pri ktorých sa pozorujú metabolické poruchy vo svaloch, kreatinuria naznačuje porušenie metabolizmu kreatínu.

Nastáva ďalšia bežná forma porušenia konečnej fázy metabolizmu bielkovínv prípade porušenia odstráneniakonečné produkty metabolizmu bielkovín v patológii obličiek. Pri zápale obličiek sa močovina a iné dusíkaté produkty zadržiavajú v krvi, zvyškový dusík zvyšuje a rozvíja sahyperazotémia. Extrémnym stupňom narušeného vylučovania dusíkatých metabolitov jeurémia.

Pri súčasnom poškodení pečene a obličiek dochádza k narušeniu tvorby a vylučovania konečných produktov metabolizmu bielkovín.

Spolu s celkovými poruchami metabolizmu bielkovín môže dôjsť aj k nedostatku bielkovínkonkrétne porušenia pri výmene jednotlivých aminokyselín. Napríklad pri deficite bielkovín je výrazne oslabená funkcia enzýmov podieľajúcich sa na oxidácii histidínu a funkcia histidíndekarboxylázy, v dôsledku ktorej sa z histidínu tvorí histamín, nielenže netrpí, ale práve naopak. , zvyšuje. To má za následok výrazné zvýšenie tvorby a akumulácie histamínu v tele. Tento stav je charakterizovaný kožnými léziami, poruchou srdcovej činnosti a funkcie gastrointestinálneho traktu.

Pre lekársku prax majú osobitný významdedičné aminoacidopatie , ktorých počet je dnes asi 60 rôznych nozologických foriem. Podľa typu dedičnosti sú takmer všetky autozomálne recesívne. Patogenéza je spôsobená nedostatkom jedného alebo druhého enzýmu, ktorý katabolizuje a anabolizuje aminokyseliny. Bežným biochemickým znakom aminokyselinových chorôb je tkanivová acidóza a aminoacidúria. Najčastejšími dedičnými metabolickými poruchami sú štyri typy enzymopatií, ktoré sú spojené spoločnou cestou metabolizmu aminokyselín: fenylketonúria, tyrozinémia, albinizmus, alkaptonúria.