Нарушение аминокислотного обмена. Нарушения белкового состава крови. Основы медицинской генетики. Человек как объект генетических исследований

Поскольку в организме человека пет резервных источников белка, то белковый обмен исключительно зависит от пищевых белков. Недостаток белков в рационе или дефицит отдельных аминокислот приводит к неполному усвоению других и нарушению обмена белков в целом. Именно поэтому суточное потребление белков регламентируется Министерством здравоохра-

Рис. 12.16.

нения РФ и должно соответствовать физиологической потребности, которая учтывает возраст, вес, пол человека и уровень его физической активности.

Для оценки биологической полноценности пищевых белков существуют разные методы. К биологическим методам относятся исследования состава белков с помощью микроорганизмов и животных.

Микробиологические исследования дают неплохие результаты, но их нельзя полностью идентифицировать с усвоением белка в организме человека, поскольку в данном методе абсолютно не учитываются процессы переваривания белков в желудочно-кишечном канале.

Проведение клинических испытаний с животными - достаточно надежный способ оценки биологической полноценности белков, но очень трудоемкий и экономически затратный.

Наибольшее распространение в практике получил расчетный метод оценки биологической полноценности белков - определение аминокислотного скора. В данном методе сравнивают содержание незаменимых аминокислот в исследуемом и идеальном белке по формуле

где АК скор - аминокислотный скор, %; | АК мГ) | - масса аминокислоты в исследуемом белке, г; [АК эб ] - масса аминокислоты в эталонном белке, г.

Метод был предложен еще в 1946 г. X. Митчеллом и Р. Блоком. В настоящее время по решению ФАО и ВОЗ идеальным или эталонным белком с точки зрения аминокислотного состава считается белок яйца.

Аминокислота, имеющая наименьший скор, называется лимитирующей.

Для оценки обмена белков в организме используют расчет азотистого баланса (АБ). Это легко объяснимо, поскольку основная масса азота в организме связана с белками. Для вычислений необходимо знать:

• количество азота, поступающего с продуктами (N n), - составляет в среднем 16% общей массы белка в продуктах;
• количество азота, выводимого из организма с конечными продуктами (N K), - приближенно можно взять содержание мочевины в моче, так как на долю азота мочевины приходится до 95% всего азота мочи.

В результате возможны три варианта: баланс азота положительный, отрицательный или азотистое равновесие.

Положительный азотистый баланс в норме наблюдается в период роста и развития, когда закладываются новые ткани, например при беременности. Однако положительный азотистый баланс может быть результатом патологических нарушений - заболевания печени, почек или прием анаболических гормональных препаратов.

Отрицательный азотистый баланс также может быть вызван либо патологическими изменениями в организме, либо дефицитом белков или даже незаменимых аминокислот в продуктах. Например, потребление белка должно быть увеличено в период лактации. Считается, что для синтеза 1 г белка молока требуется 2 г белков пищи. В связи с этим содержание белка в рационе кормящей женщины должно быть повышено в два раза по сравнению с количеством белка, выделенного с молоком за сутки 1 .

Азотистое равновесие - норма для взрослых здоровых организмов при поступлении необходимого количества полноценных белков с продуктами.

Мониторинг, проводимый специалистами Института питания РАМН среди населения России, и данные ВОЗ свидетельствуют о недостаточном содержании биологически полноценных белков в рационе современного человека.

Таблица 12.7

Нарушения обмена белков и аминокислот

нарушения		Результат
Белковое голодание	Дефицит перевариваемого протеина и незаменимых аминокислот в рационе. Заболевания пищевого канала, печени, поджелудочной железы	Общая слабость, замедление роста, снижение продуктивности V животных. Гипопротеинемия. Отрицательный азотистый баланс. Снижение осмотического давления крови, нарушение водно-минерального обмена, «голодные» отеки
Нарушение обмена сложных белков	Хромопротеинов - различные поражения печени	Гипербилирубинемия, моча становится темной. Порфинурия, моча становится красной
	Пуклеопротеииов - нарушения обмена пуриновых оснований (подагра)	Отложения мочевой кислоты и ее солей в хрящах, сухожилиях и других органах. Деформация и болезненность суставов

1 Каримова Ш. Ф., Султанов Р. Г., Зиямутдинова 3. К. Указ. соч.

К нарушениям обмена белков относят также и нарушения в обмене хромо- и нуклеопротеинов (табл. 12.7), хотя перечисленные примеры отражают изменения, наблюдаемые при распаде небелковой части этих соединений.

Если принимать в расчет не медицинские, а алиментарные аспекты таких патологий, то некоторые из них можно значительно уменьшить, изменяя рацион питания. Например, традиционные рекомендации при подагре заключаются в уменьшение общей калорийности и пуринов, которые сопутствуют мясным бульонам, субпродуктам (печень, почки), алкоголю. Нарушения обмена отдельных аминокислот (см. параграф 12.2), вызываемые наследственными причинами, также могут корректироваться благодаря правильному выбору продуктов, например, при фенилкетонурии.

Наиболее часто встречающимися болезнями, связанными с нарушением аминокислотного обмена, являются фенилкетонурия и альбинизм.

В норме аминокислота фенилаланин (ФА) с помощью фермента фенилаланингидроксилазы превращается в аминокислоту тирозин, которая в свою очередь под действием фермента тирозиназы может превращаться в пигмент меланин. При нарушении активности этих ферментов развиваются наследственные заболевания человека фенилкетонурия и альбинизм.

Фенилкетонурия (ФКУ) встречается в различных популяциях людей с частотой 1:6000--1:10 000. Она наследуется по аутосомно-рецессивному типу; больные - рецессивные гомозиготы (аа). Мутантный ген, который отвечает за синтез фермента фенилаланингидроксилазы, картирован (12q22-q24), идентифицирован и секвенирован (определена последовательность нуклеотидов).

Фенилаланин принадлежит к числу незаменимых аминокислот. Только часть ФА используется для синтеза белков; основное количество этой аминокислоты окисляется до тирозина. Если фермент фенилаланингидроксилаза не активен, то ФА не превращается в тирозин, а накапливается в сыворотке крови в больших количествах в виде фенилпировиноградной кислоты (ФПВК), которая выделяется с мочой и потом, вследствие чего от больных исходит «мышиный» запах. Высокая концентрация ФПВК приводит к нарушению формирования миелиновой оболочки вокруг аксонов в ЦНС.

Дети с фенилкетонурией рождаются здоровыми, но в первые же недели жизни у них развиваются клинические проявления заболевания. ФПВК является нейротропным ядом, в результате чего повышаются возбудимость, тонус мышц, развиваются гиперрефлексия, тремор, судорожные эпилептиформные припадки. Позже присоединяются нарушения высшей нервной деятельности, умственная отсталость, микроцефалия. У больных наблюдается слабая пигментация из-за нарушения синтеза меланина.

Альбинизм встречается в разных популяциях с разной частотой - от 1:5000 до 1:25 000. Наиболее распространенная его форма - глазо-кожный тирозиназонегативный альбинизм -наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Основными клиническими проявлениями альбинизма в любом возрасте являются отсутствие меланина в клетках кожи (молочно-белый ее цвет), очень светлые волосы, светло-серая или светло-голубая радужная оболочка глаз, красный зрачок, повышенная чувствительность к УФ-облучению (вызывает воспалительные заболевания кожи). У больных на коже отсутствуют какие-либо пигментные пятна, снижена острота зрения. Диагностика заболевания не представляет затруднений.

Болезни аминокислотного обмена

Самая многочисленная группа наследственных болезней обмена веществ. Почти все они наследуются по аутосомно-рецессивному типу. Причина заболеваний - недостаточность того или иного фермента, ответственного за синтез аминокислот. К ним относится:

· фенилкетонурия - нарушение превращения фенилаланина в тирозин из-за резкого снижения активности фенилаланингидроксилазы;

Фенилкетонуримя (фенилпировиноградная олигофрения) - наследственное заболевание группы ферментопатий, связанное с нарушением метаболизма аминокислот, главным образом фенилаланина; сопровождается накоплением фенилаланина и его токсических продуктов, что приводит к тяжёлому поражению ЦНС, проявляющемуся в виде нарушения умственного развития. В большинстве случаев (классическая форма) заболевание связано с резким снижением или полным отсутствием активности печёночного фермента фенилаланин-4-гидроксилазы, который в норме катализирует превращение фенилаланина в тирозин.

Вследствие метаболического блока активируются побочные пути обмена фенилаланина, и в организме происходит накопление его токсичных производных - фенилпировиноградной и фенилмолочной кислот, которые в норме практически не образуются. Кроме того, образуются также почти полностью отсутствующие в норме - фенилэтиламин и ортофенилацетат, избыток которых вызывает нарушение метаболизма липидов в головном мозге. Это ведёт к прогрессирующему снижению интеллекта у таких больных вплоть до идиотии.

• · алкаптонурия - нарушение обмена тирозина вследствие пониженной активности фермента гомогентизиназы и накоплением в тканях организма гомотентизиновой кислоты;
• · глазо-кожный альбинизм - обусловлен отсутствием синтеза фермента тирозиназы.

Алкаптомнуримя - рецессивно наследуемое заболевание обусловленное выпадением функций оксидазы гомогентезиновой кислоты.

При алкаптонурии отмечается охроноз - потемнение хрящевых тканей и быстрое потемнение мочи при её подщелачивании вследствие окисления гомогентезиновой кислоты с образованием тёмноокрашенных пигментов.

В нормальных условиях гомогентезиновая кислота - промежуточный продукт распада тирозина и фенилаланина - переводится малеилацетоуксусную кислоту, из которой в конечном счёте образуются фумаровая и ацетоуксксная кислоты, вступающие в другие биохимические циклы. Из-за дефекта фермента этот процесс тормозится, и остающаяся в избытке гомогентезиновая кислота превращается полифенолоксидазой в хиноновые полифенолы (алкаптон), которые и выводятся почками. Не полностью экскретируемый мочой алкаптон откладывается в хрящевой и другой соединительной ткани, обусловливая их потемнение и повышенную хрупкость. Чаще всего вперёд появляется пигментация склер и ушных хрящей.

Радикального лечения нет, используется симптоматическая терапия и большие дозы аскорбиновой кислоты.

· гомоцистинурия. Этиология и патогенез. Наследственная энзимопатия.

В основе заболевания лежит недостаточность фермента цистатионинсинтетазы, вследствие чего в крови накапливаются метионин и гомоцистин, оказывающие токсическое действие на организм ребенка. Различают две формы гомоцистину-рии: пиридоксинзависимую и пиридоксинрезистент-ную. На 2-м году жизни симптомы заболевания могут отсутствовать. Затем появляется некоторое отставание в физическом и умственном развитии. Отмечаются костные деформации, подвывих хрусталика, неврологические симптомы, дефицит массы тела. В моче повышено содержание гомо-цистина. В крови -- высокий уровень гомоцистина и метионина.

В организме все должно работать слаженно и четко. Однако бывает так, что некоторые органы дают сбой. В данной статье хочется рассказать о том, какие существуют причины и признаки нарушения обмена веществ.

Что такое обмен веществ

В самом начале нужно разобраться с понятиями, которые будут использоваться в статье. Итак, что же такое обмен веществ? В первую очередь нужно уточнить, что иное название данного процесса - это метаболизм. По своей сути это некий набор различного рода химических реакций, главная цель которых - поддерживать жизнедеятельность организма. Иные цели и задачи обмена веществ:

1. Данные процессы ориентированы на то, чтобы преобразовывать продукты питания, поступившие в организм, в ценные калории.
2. Следующая цель плавно вытекает из предыдущей. Обмен веществ также «следит» за расходом преобразованных калорий.
3. Метаболизм синтезирует необходимые организму гормоны и ферменты.
4. Также данные процессы отвечают за выведение продуктов распада.

Обмен веществ - это процессы, которые нужно рассматривать не только на примере деятельности отдельных органов или систем, но и на клеточном уровне.

Главная причина

Если у человека обнаружено нарушение обмена веществ, причины этого могут быть самыми разными. Так, в первую очередь доктора проследят наследственность пациента. Ведь именно это чаще всего и ведет к наличию у больного данных проблем. Однако стоит сказать о том, что причины метаболизма до конца еще не изучены и исследования в данной области медицинской науки все еще активно ведутся.

Иные причины

Если говорить о такой проблеме, как нарушение обмена веществ, причины этого могут быть также следующие:

1. Дисфункции различных органов (гипофиза, половых желез, надпочечников, щитовидной железы).
2. Неправильный образ жизни (малоподвижность, употребление алкоголя, неправильный режим питания - голодание или чрезмерное потребление пищи).
3. Нарушение обмена веществ могут спровоцировать определенные заболевания, а также стрессовые ситуации, гиподинамия, нарушения сна.

О нарушениях

Какие существуют признаки нарушения обмена веществ? Стоит сказать о том, что с подобными проблемами нужно обращаться к врачу-эндокринологу. Например, можно отправиться в Институт эндокринологии, где можно получить квалифицированную консультацию и помощь. Только специалисты смогут определить, какого именно характера происходят нарушения у пациента. Это могут быть углеводные, белковые, жировые, минеральные и др. нарушения. О чем же будет идти речь, если говорится именно о нарушении обмена веществ? Нарушается гармоничное взаимодействие важнейших веществ, которые участвуют в метаболизме. Какие в таком случае могут возникать проблемы?

1. Переизбыток или недостаток веществ.
2. Различные нарушения реакции пищеварения.
3. Скопление промежуточных продуктов обмена.
4. Неравное образование конечных продуктов обмена веществ.

Нарушение белкового обмена

Всем известно, что белок - это самый главный стройматериал человеческого организма. Вызывать проблемы с нарушением белкового обмена могут различные заболевания и патологии. Что же в таком случае будет ощущать человек? Ситуация автоматически подразделяется на две большие категории.

Избыток белка

Какой самый главный симптом нарушения обмена веществ, если есть проблемы с избыточным количеством белка? Человек обязательно будет ощущать снижение аппетита. Иные симптомы:

1. Различные дисфункции кишечника. Это могут быть как поносы, так и запоры.
2. Могут развиться патологии почек, в том числе и почечная недостаточность.
3. При избытке белка нервная система человека находится в постоянном напряжении. Возможны нервные срывы.
4. В тканях больного могут откладываться соли.
5. Также возможно существенное увеличение белка в плазме крови.

Заболевания, которые вызывает избыток белка: артрит, остеопороз, подагра и ожирение.

Дефицит белка

Что же будет ощущать человек, у которого не избыток, а именно дефицит такого важного микроэлемента, как белок?

1. Слабость, сонливость.
2. Мышечную слабость, гипотонус.
3. Ломкость ногтей, волос, ухудшение состояния кожи.
4. Утрату веса (возможна потеря веса до состояния дистрофии).
5. Также при дефиците белка будет снижена
6. Частые инфекционные болезни, а также иммунодефицит.

Белковое нарушение обмена веществ у детей имеет также определенные симптомы. При дефиците белка у деток может быть:

1. Отставание в физическом развитии.
2. Отставание в умственном развитии (снижение интеллектуальных способностей).

Заболевания, которые возникают при дефиците белка: квашиоркор (основные симптомы: отечность, слабость, потеря веса) и алиментарная дистрофия (также недостаток веса и отечность, но еще и различного рода иммунодефицитные состояния).

Нарушения углеводного обмена

За что отвечают углеводы в организме? Главная их задача - питание клеток мозга и осуществление энергетической функции. Именно эти элементы компенсируют потерю сил и энергии при стрессовых ситуациях или эмоциональной нагрузке. Стоит также сказать о том, что проблемы именно с углеводным нарушением веществ сопровождают больного чаще всего пожизненно.

Избыток углеводов

Главный симптом нарушения обмена веществ при проблемах с углеводами - это колебания массы тела. При избытке углеводов она может существенно увеличиваться, при дефиците - уменьшаться. Иные показатели:

1. Дрожь в теле, которая возникает непроизвольно.
2. Гиперактивность.
3. Гипертония (чаще всего возникает на фоне существенного повышения массы тела).
4. Увеличение в крови уровня глюкозы.
5. Сердечно-сосудистые патологии (чаще всего также возникают на фоне ожирения).

Заболевания, которые могут возникать вследствие избытка углеводов: ожирение и сахарный диабет.

Дефицит углеводов

Основные симптомы, которые могут возникать вследствие дефицита углеводов:

1. Депрессия.
2. Сонливость, слабость.
3. Потеря массы тела.
4. Тремор ног и рук.
5. Уменьшение уровня глюкозы в крови.

Заболевания: гипогликемия и болезнь Гирке.

Нарушение обмена жиров

Жиры являются не менее важным элементом человеческого организма. Именно благодаря жирам организм поддерживает внутренний гомеостаз. Жировая ткань есть в гормонах и нервных волокнах.

Важный симптом нарушения обмена веществ при проблеме с жирами - это опять-таки изменения массы тела. Если говорить об избытке жиров в организме, человеку нередко диагностируют ожирение. Иные симптомы:

1. Атеросклероз.
2. Образование камней в желчном пузыре и печени.
3. Проблемы с кровью: увеличение свертываемости, избыток холестерина в крови.

Если говорить о дефиците жиров в организме, можно наблюдать следующие симптомы:

1. Гиповитаминоз.
2. Выпадение волос.
3. Кожные воспаления.
4. Гормональный дисбаланс.
5. Патологии почек.

Нарушение водного обмена

Какой еще есть симптом нарушения обмена веществ? Так, если нарушен именно водный обмен, у человека могут быть отеки, водянка, нередко возникает состояние шока (если речь идет об избытке в организме воды). Потеря электролитов, нарушения работы ЦНС, заболевания почек - если говорить о дефиците воды в организме.

Нарушение минерального обмена

Минералы - это биокатализаторы множественных физиологических реакций, а также стабилизаторы кислотного состояния организма. Чаще всего к минеральному нарушению обмена веществ приводят различного рода стрессовые ситуации, неблагоприятная окружающая среда, слишком быстрый темп жизни (особенно это касается жителей мегаполиса), вредные привычки, нервозность и, конечно же, неправильное питание. Если рассматривать эндокринные нарушения, симптомы проблем с минеральным обменом могут быть следующими:

1. Внешние показатели: ломкость ногтей, угревые высыпания, выпадение волос.
2. Бессонница.
3. Снижение иммунитета.
4. Ухудшение зрения.
5. Расстройства стула.
6. Снижение либидо.

Дети

Отдельно также надо рассмотреть нарушение обмена веществ у детей. Стоит сказать о том, что подобные проблемы могут возникать у малышей даже в самом раннем возрасте. В таком случае принято говорить о болезни, которая носит название «экссудативный диатез». Основная симптоматика:

1. Красные пятна, которые появляются на теле малыша. Могут зудеть, мокнуть. Похожи на Могут также появляться гнойнички.
2. Воспаления глаз ребенка, насморк (возникают проблемы со слизистыми оболочками).

Чтобы справиться с проблемами обмена веществ у деток любого возраста, достаточно просто наладить правильное питание. Если же речь идет о грудничках, исправить свой режим питания должна кормящая мама.

О видах метаболизма

Каждый человек должен знать, какой именно у него вид обмена веществ. Так, их существует три:

1. Нормальный.
2. Ускоренный (или же быстрый обмен веществ).
3. Экономичный обмен веществ.

При нормальном метаболизме люди должны следить за режимом питания, т. к. переизбыток пищи может приводить к различного рода проблемам. Если у человека быстрый обмен веществ, в таком случае ему можно кушать все и много. А все это позволительно потому, что в их организме жиры быстрее сгорают, нежели накапливаются. Те же, у кого экономный режим обмена веществ, как говорится, «от воды полнеют». Такие люди должны с пристальным вниманием следить за своим питанием, не позволяя себе ничего лишнего. Однако как можно узнать, какой именно вид метаболизма у человека? Существует два способа.

1. Провести биохимическое исследование организма. Недостаток: дороговизна процедуры.
2. Провести небольшой эксперимент.

Об эксперименте

Для того чтобы узнать, какой именно вид обмена веществ присутствует у человека, не обязательно посещать Институт эндокринологии. В таком случае можно воспользоваться проверенным способом. Для этого нужно утром (лучше в воскресенье) встать, сделать все гигиенические процедуры. Пройдя на кухню, надо разогреть и быстренько скушать 300 г каши. Далее надо подождать пару минут.

1. При ускоренном метаболизме выступит испарина.
2. Если станет тепло, обмен веществ нормальный.
3. Если же человек совершенно ничего не почувствует и не ощутит, у него экономный вид метаболизма.

Профилактика

Профилактика нарушения обмена веществ - отличный способ избежать проблем с метаболизмом. Что же в таком случае будет актуально:

1. Правильное сбалансированное питание. Нужно по максимуму отказаться от крахмалистой, жирной, сладкой пищи. Нельзя переедать или же голодать. Также нужно следить за тем, чтобы организм в полном количестве потреблял все витамины и микроэлементы.
2. Организм должен правильно отдыхать (важен беспрерывный 7-мичасовой сон).
3. Нужно стараться избегать стрессовых ситуаций и эмоциональных перегрузок.
4. Нужно полностью избавиться от всех вредных привычек.
5. Также желательно избегать неблагоприятных факторов внешней среды.

В данном случае также важной окажется профилактика эндокринных заболеваний. Особенное внимание нужно уделить профилактическим мерам диабета и гипогликемии (углеводный дисбаланс).

Лечение

Итак, мы выяснили, что такое нарушение обмена веществ (симптомы). Лечение данной проблемы - вот о чем также хочется рассказать. Справиться с нарушениями метаболизма можно при помощи различного рода медикаментозных препаратов.

1. Стимуляторы, в составе которых есть кофеин и теин (чаще всего их принимают спортсмены).
2. Гормональные препараты, а также медикаменты, которые лечат эндокринные нарушения.
3. Препараты, в основе которых есть антидепрессанты.
4. Различного рода экстракты. К примеру, экстракт гуараны, который нормализирует клеточный обмен и ускоряет

Народная медицина

Важно: если у человека есть определенные проблемы с обменом веществ, в таком случае лучше всего обратиться за помощью к квалифицированному специалисту. В противном случае можно здорово навредить своему здоровью. Однако в случае, если нет возможности обратиться к медикам, можно попробовать справиться с проблемами средствами народной медицины:

1. Чтобы восстановить обмен веществ, можно приготовить настой из листочков грецкого ореха. Для приготовления лекарства надо взять две чайных ложки сухих листьев, залить одним стаканом кипятка и все настаивать примерно час. Отвар надо принимать 4 раза в сутки по полстакана перед приемом пищи.
2. Можно пить чай из полевого хвоща (продается в аптеке). В лекарственных целях - трижды в сутки по четверти стакана. Он поможет не только настроить обмен веществ, но и очистит организм.
3. А чтобы достаточно просто регулярно посещать сауну или баню. Однако предварительно нужно убедиться, нет ли иных противопоказаний к их посещению.

Нарушение трансаминирования и окислительного дезаминирования. Процессы трансаминирования и дезаминирования имеют универсальное значение для всех живых организмов и всех аминокислот: трансаминирование приводит к образованию аминокислот, дезаминирование - к их разрушению.

Сущность реакции трансаминирования заключается в обратимом переносе аминогруппы от аминокислоты на а-кетокислоту без промежуточного образования свободного аммиака. Реакция катализируется специфическими ферментами: аминотрансферазами или трансаминазами, кофакторами которых являются фосфорилированные формы пиридоксина (пиридоксальфосфат и пиридок-саминофосфат).

Нарушения реакции трансаминирования могут возникать по нескольким причинам: это прежде всего недостаточность пиридоксина (беременность, подавление сульфаниламидными препаратами кишечной флоры, частично синтезирующей витамин, торможение синтеза пиридоксальфосфата во время лечения фтивазидом). Снижение активности трансаминаз происходит также при ограничении синтеза белков (голодание, тяжелые заболевания печени). Если в отдельных органах возникает некроз (инфаркт миокарда или легких, панкреатит, гепатит и др.), то вследствие разрушения клеток тканевые трансаминазы поступают в кровь и повышение их активности в крови при данной патологии является одним из диагностических тестов. В изменении скорости трансаминирования существенная роль принадлежит нарушению соотношения между субстратами реакции, а также гормонам, особенно гликокортикоидам и гормону щитовидной железы, оказывающим стимулирующее влияние на этот процесс.

Угнетение окислительного дезаминирования, приводящее к накоплению неиспользованных аминокислот, может вызвать повышение концентрации аминокислот в крови - гипераминоацидемию . Следствием этого является усиленная экскреция аминокислот почками (аминоацидурия ) и изменение соотношения отдельных аминокислот в крови, создающие неблагоприятные условия для синтеза белковых структур. Нарушение дезаминирования возникает при недостатке компонентов, прямо или косвенно участвующих в этой реакции (недостаток пиридоксина, рибофлавина, никотиновой кислоты; гипоксия; белковая недостаточность при голодании).

Нарушения декарбоксилирования. Являясь очень важным, хотя и не универсальным, направлением белкового обмена, декарбоксилирование протекает с образованием CO 2 и биогенных аминов. Декарбоксилированию подвергаются только некоторые аминокислоты: гистидин - с образованием гистамина, тирозин - тирамина, 1-глутаминовая кислота - γ-аминомасляной кислоты , 5-гидрокситриптофан - серотонина , производные тирозина (3,4-диоксифенилаланин) и цистина (1-цистеиновая кислота) - соответственно 3,4-диоксифенилэтиламина (дофамин ) и таурина .

Биогенные амины, как известно, обладают специфической биологической активностью и увеличение их количества может вызвать ряд патологических явлений в организме. Причиной такого увеличения может быть не только усиление декарбоксилирования соответствующих аминокислот, но и угнетение окисления аминов и нарушение их связывания белками. Так, например, при гипоксических состояниях, ишемии и деструкции тканей (травмы, облучение и др.) ослабляются окислительные процессы, что способствует усилению декарбоксилирования. Появление большого количества биогенных аминов в тканях (особенно гистамина и серотонина) может вызвать значительное нарушение местного кровообращения, повышение проницаемости сосудов и повреждение нервного аппарата.

Наследственные нарушения обмена некоторых аминокислот. Прохождение аминокислот через определенные метаболические пути детерминируется наличием и активностью соответствующих ферментов. Наследственное нарушение синтеза ферментов приводит к тому, что соответствующая аминокислота не включается в метаболизм, а накапливается в организме и появляется в биологических средах: моче, кале, поте, цереброспинальной жидкости. Клиническая картина такого заболевания определяется, во-первых, появлением слишком большого количества вещества, которое должно было метаболизироваться при участии заблокированного фермента, а во-вторых, дефицитом вещества, которое должно было образоваться.

Таких генетически обусловленных нарушений обмена аминокислот известно довольно много; все они наследуются рецессивно. Некоторые из них представлены в табл. 4.

Так как азотистый обмен объединяет преимущественно обмен белков, структурными единицами которых являются аминокислоты. Нарушение этого обмена называется протеинопатиями, т.е. болезнями «специфических белков». Для таких нарушений Полингом в 1049 году было введено понятие «молекулярных болезней» или «молекулярных патологий».

Протеинопатии бывают:

1. Ферментные (ферментопатии или энзимопатии);

2. Неферментные (связанны с дефектами неферментативных белков, выполняющих другие функции: транспортную, иммунологическую, рецепторную);

3. Смешанные, когда белок совмещает каталитическую и какую-то другую функцию.

Важнейший признак протеинопатий – блокирование цепи и превращение веществ, вызванное недостаточностью фермента. Например превращение субстратов А,В,С катализируется ферментами Е1, Е2, Е3

Ферментопатии аминокислотного обмена

Основные метаболические превращения фенилаланина и тирозина.

Цифры в кружках - участки блокирования реакций при фенилкетонурии (Блок 1), тирозинозе (Блок 2), альбинизме (Блок 3) и алкаптонурии (Блок 4).

Е блока 1 – фенилаланилгидроксилаза

Е блока 2 – тирозиназа

Е блока 3 – n-гидроксифенилпируватоксидаза

Е блока 4 – гомогентизатоксидаза

Фенилаланил – незаминимая АК, при нарушении ее обмена, а также при нарушении обмена тирозина , встречаются наиболее часто 4 вида молекулярных болезней:

Ферментные нарушения

Фенилкетонурия (фенилпировиноградная олигофрения) связанна с дефектом Е фенилаланингидроксилазы (Блок 1), катализирующей превращение фенилаланина в тирозин. При этом в крови и моче повышается содержание фенилаланила и продуктов его распада – фенилпирувата, фениллактата и фенилацетата.

Биохимический диагностический признак – повышение содержания фенилаланина в крови, а фенилпирувата в моче.

Фенилпируват является токсичным веществом для клеток мозга с одной стороны, а с другой стороны, накапливаясь влияет на обмен веществ важных для ЦНС (например снижает содержание серотонина).

При фенилкетонурии содержание фенилаланила в крови может достигать 600 мг/л (в норме 15 мг/л), в цереброспинальной жидкости – 80 мг/л (в норме 1,5 мг/л). Характерные особенности болезни – резкое замедление умственного развития ребенка, судороги. Развитие болезни можно предотвратить, если значительно снизить прием фенилаланина с пищей с самого рождения ребенка.

Альбинизм – врожденное отсутствие пигментов в коже, волосах и сетчатке. Метаболический дефект связан с потерей меланоцитами способности синтезировать тирозиназу – фермент, катализирующий окислениетирозина в диоксифенилаланин (ДОФА) и диоксифенилаланинхинон (ДОФАХ), являющихся предшественниками меланина.

Характерные признаки – слабая пигментация кожы, светлые волосы, красноватый цвет радужки глаз (из-за просвечивающихся капилляров). Серьезных нарушений при этом не возникает, лишь приходится избегать прямых солнечных лучей.

Тирозинемия – блок 3. При дефиците Е парагидроксифенилпируватгидроксиоксидазы не образуется гомогентизиновая кислота, т.е. повышается содержание тирозина и n-гидроксифенилпировиноградной кислоты в крови и моче. Убольных детей наблюдается отставание в развитии.

Алкаптонурия – блок 4, дефект Е гомогентизитоксидазы. Характеризуется экскрецией с мочой больших количеств (до 0,5 г/сут) гомогентизиновой кислоты, окисление которой кислородом воздуха придает моче темную окраску (в результате полимериза-ции гомогентизиновой кислоты с образованием черного пигмента – алкаптона ). В далеко зашедших случаях развиваются охроноз, наблюдаются отложение пигмента алкаптона в тканях, сухожилиях, хрящах, суставах и потемнение носа, ушей и склеры. При значительном отложении алкаптона в суставах нарушается их подвижность.

Болезнь Хартнупа метаболический дефект связан врожденным нарушением всасывания триптофанав кишечнике и реабсорбции триптофана и триптофана и продуктов его обмена в почечных канальцах.

Основным проявлением болезни , помимо пеллагроподобных кожных поражений, психических расстройств и атаксии (нарушение координации движения), служит гипераминоацидурия (повышение концентрации индолилацетата и индикана (ФАФС+индол) в моче). По химическому составу индолилпроизводных в моче и крови можно судить о природе болезни (карциноидная опухоль, фенилкетонурия и др.) и о механизме нарушения обмена триптофана, что важно для постановки правильного диагноза и проведения адекватного лечения

Неферментные нарушения

Аминоацидурия – дефект белков одной из транспортных систем АК в почках, где происходит их реабсорбция, сопровождается потерей АК с мочой в 3-5 раз больше нормы. Различают повышенную и пониженную экскрецию аминокислот.

Гипераминоацидурия делится на почечную , связанную с приобретенными или врожденными дефектами реабсорбции аминокислот в почках, и внепочечную , обусловленную увеличением концентрации всех или отдельных аминокислот в крови.

Обратное всасывание аминокислот (реабсорбция) в почках происходит против градиента концентрации. При хронических нефритах с мочой выделяется больше лизина, аргинина, пролина и цитруллина, хотя их уровень в крови может оставаться в пределах нормы. При нефрозах почти всегда выделяется больше этаноламина, таурина и β-аминомасляной кислоты, и эта гипераминоацидурия считается неблагоприятным прогностическим признаком. Такая патология встречается у детей раннего возраста в плохо обеспеченных семьях, когда в пищу употребляют пищу бедную белком (бананы, рис).

Чаще встречаются наследственныедефекты всасывания АК в почках.

Основной метаболический дефект связан с врожденным нарушением реабсорбции почти всех аминокислот (за исключением циклических) в канальцах почек; следствием этого являются увеличение в 5–10 раз экскреции аминокислот, в 20–30 раз – цистина и цистеина и избирательное отложение цистина в ретикулярных клетках костного мозга, селезенке, печени и клетках роговицы глаза.

Цистинурия – довольно распространенное наследственное заболевание. Метаболии-ческий дефект выражается в выделении с мочой в 50 раз больше нормы количества 4 аминокислот: цистина, лизина, аргинина и орнитина.

Уровень цистина в крови обычно не выше нормальных величин. Люди, страдающие цистинурией, вполне здоровы, за исключением тенденции к образованию в организме камней. Эта врожденная аномалия обмена обусловлена полным блокированием реабсорбции цистина и частичным нарушением всасывания трех других аминокислот в почках; нарушений в промежуточном обмене этих аминокислот при этом не выявлено.

Гепатоцеребралъная дистрофия (болезнь Вильсона). Помимо генерализованной (общей) гипераминоацидурии, отмечаются снижение концентрации медьсодержащего белка церулоплазмина в сыворотке крови и отложение меди в мозге, печени, почках. Генетический дефект связан с нарушением синтеза церулоплазмина . Возможно образование комплексов меди с аминокислотами, которые не всасываются в канальцах. Аналогичная гипераминоацидурия наблюдается при галактоземии , синдроме Лоу и других наследственных заболеваниях. Пониженная экскреция аминокислот описана при квашиоркоре .