Спорт-вики — википедия научного бодибилдинга
NEWS:

Материал из SportWiki энциклопедия
Перейти к: навигация, поиск

Содержание

Метаболизм аминокислот: получение энергии в виде АТФ, образование глюкозы и кетоновых тел[править]

Рис. 46.1. Окисление аминокислот для получения энергии в виде АТФ

Катаболизм аминокислот для получения энергии в виде АТФ[править]

Распространенная ошибка — представление о том, что углеродные «скелеты» аминокислот окисляются в цикле Кребса. Следует помнить, что в цикле Кребса окисляется ацетил-КоА — до 2 молекул СО2. Таким образом, чтобы полностью окислить аминокислоту, прежде ее надо преобразовать в ацетил-КоА. Так и происходит с большей частью аминокислот: из них образуется ацетил-КоА, который затем поступает в цикл Кребса. В процессе его окисления образуются НАДН и ФАДН2, необходимые для синтеза АТФ в дыхательной цепи. Примечание: некоторые аминокислоты — гистидин, глутамат, пролин и орнитин — вступают в цикл Кребса в виде а-кетоглутарата. а-Кетоглутарат частично окисляется в цикле Кребса ферментом а-кетоглутаратдегидрогеназой с высвобождением одной молекулы СО2. Неиспользованная часть углеродного «скелета» теперь должна покинуть митохондрию, чтобы после ряда превращений вновь оказаться в ней в виде ацетил-КоА. И только потом он будет полностью окислен в цикле Кребса.

Нарушение обмена аминокислот[править]

Рис. 47.1. Болезнь кленового сиропа, гомоцистинурия и цистинурия

Болезнь кленового сиропа[править]

Болезнь кленового сиропа наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Причина болезни — недостаточность дегидрогеназы а-кетокислот с разветвленной цепью (рис. 47.1). Эти а-кетокислоты образуются из аминокислот с разветвленной цепью — изолейцина, валина и лейцина. При недостаточности фермента они накапливаются и выводятся с мочой, придавая ей характерный запах кленового сиропа. И аминокислоты с разветвленной цепью, и а-кетокислоты с разветвленной цепью относятся к нейротоксичным веществам. Если они накапливаются в крови, развиваются тяжелые неврологические нарушения, возможны отек головного мозга, умственная отсталость. Для лечения болезни необходимо употреблять в пищу продукты с низким содержанием этих аминокислот.

Гомоцистинурия[править]

Не так давно повышенную концентрацию гомоцистеина в крови включили в факторы риска развития сердечно-сосудистых заболеваний. Впрочем, уже довольно давно было замечено, что без лечения при гомоцистинурии часто развиваются поражения сосудов. Кроме того, у таких больных нарушается структура хрящевой ткани, что приводит к остеопорозу, смещению хрусталика глаза и долихостеномелии (от греческого dolicho — длинный, stems — узкий, melos — конечность; эта аномалия также называется «паучья кисть»). Классическая форма гомоцистинурии развивается при нарушении работы цистатионин-β-синтазы. При недостаточности другого фермента — метионинсинтазы (метилтетрагидрофо-латгомоцистеинметилтрансферазы) — наблюдается гипергомоцистинурия.

Обратите внимание на орфографию: при гомоцистинурии повышен сывороточный гомоцистеин.

Рис. 47.2. Альбинизм и алкаптонурия

Недостаточность метионинсинтазы[править]

Метионинсинтаза — В12-зависимый фермент; который в качестве кофермента использует N5-метилтетрагидрофолат (рис. 47.1). Этот фермент катализирует перенос метальной группы с N5-метилтетрагидрофолата на гомоцистеин с образованием метионина. При недостаточности метионинсинтазы накапливается гомоцистеин, что приводит к гипергомоцистинемии, мегалобластной анемии и задержке умственного развития. В ряде случаев состояние больных улучшается при приеме фолатов и витамина В12. Кроме того, можно принимать бетаин: в этом случае используется обходной метаболический путь, в котором бетаин отдает метальную группу гомоцистеину для образования метионина.

Недостаточность цистатионин-β-синтазы[править]

Недостаточность цистатионин-β-синтазы наследуется по аутосомно-рецессивному типу (рис. 47.1). Это самая распространенная причина гомоцистанурии. Среди всех нарушений аминокислотного обмена недостаточность цистатаонин-β-синтазы находится на втором месте по излечимости. Так, в ряде случаев состояние больных улучшается при приеме пиридоксина, однако многим больным он не помогает. Пероральное употребление бетаина нередко способствует эффективному снижению уровня гомоцистеина в сыворотке крови.

Цистинурия[править]

Цистинурия наследуется по аутосомно-рецессивному типу. При цистинурии нарушено обратное всасывание некоторых аминокислот в почечных канальцах: цистина, орнитина, аргинина и лизина. Цистин (димер цистеина) плохо растворим в воде и накапливается в канальцевой жидкости, образуя камни в почках и мочевом пузыре (развивается так называемый цистиновый уролитиаз). Свое название цистин получил после того, как в мочевом пузыре (cyst) были обнаружены цистиновые камни.

Алкаптонурия[править]

Алкаптонурия наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Это легкое заболевание, которое никак не влияет на продолжительность жизни. Причина развития алкаптонурии — недостаточность оксидазы гомогентизиновой кислоты (рис. 47.2). Накапливающаяся гомогентизиновая кислота выводится вместе с мочой и постепенно окисляется на воздухе в пигмент черного цвета. Обычно болезнь выявляется, когда родители замечают черные пятна на пеленках и подгузниках.

Кроме того, следы пигмента постепенно накапливаются и в тканях, особенно в хрящевой. В четвертой декаде жизни они придают ушному хрящу голубовато-черную или серую окраску.

Альбинизм (глазокожный альбинизм)[править]

Альбинизм — нарушение синтеза или обмена кожного пигмента меланина (рис. 47.2). Глазокожный альбинизм I типа развивается из-за нарушения структуры тирозиназы и наследуется по аутосомно-рецессивному типу. При этом заболевании в волосах, глазах и коже полностью отсутствует пигмент. Из-за отсутствия меланина в коже у таких больных повышен риск развития рака кожи.

Метаболизм фенилаланина и тирозина в норме и при патологии[править]

Рис. 48.1. Метаболизм фенилаланина и тирозина в норме и патологии

Метаболизм фенилаланина и тирозина в норме[править]

Фенилаланиннезаменимая аминокислота. При окислении 4-го атома углерода ароматического кольца фенилаланина образуется тирозин. Катализирует эту реакцию фенилалаиингидроксилаза (ее другое название — фенилаланин-4-монооксигеназа), а кофактор этого фермента является тетрагидробиоптерин (ВН4). Тирозин — предшественник катехоламинов: дофамина, норадреналина и адреналина, а также гормонов щитовидной железы (трийодтиронина и тироксина). Название «адреналин» имеет латинское происхождение и отражает место синтеза этого гормона — «над почкой». Американцы в погоне за независимостью называют этот же гормон «эпинефрин» (что значит «над почкой» по-гречески). Итак, название гормона связано с органом, где происходит его секреция — с мозговым веществом надпочечника. Англичане называют надпочечник adrenal gland, американцы — epinephral gland.

Нарушение метаболизма фенилаланина. Фенилкетонурия[править]

Фенилкетонурия — наследственная болезнь, при которой нарушен метаболизм фенилаланина, и фенилаланин вместе с кетоном фенилпируватом накапливается в организме. Без лечения фенилкетонурия приводит к умственной отсталости. Скрининг новорожденных (с помощью недавно введенного метода тандем-масс-спектрометрии) позволяет диагностировать фенилкетонурию сразу же после рождения и начать лечение, при котором риск умственной отсталости снижается до минимального. Классическая фенилкетонурия наследуется по аутосомно-рецессивному типу. При этом заболевании снижена активность фенилаланингидроксилазы, и лечение заключается в переводе на диету с низким содержанием фенилаланина. У некоторых больных уровень фенилаланина в крови снижается при проведении перорального нагрузочного теста с тетрагидробиоптерином (ВН4), особенно если используется чистый 611-ВН4-диастереоизомер.

Нарушение метаболизма тирозина: алкаптонурия и альбинизм[править]

Метаболизм дофамина, норадреналина и адреналина[править]

Биосинтез[править]

Тирозин — предшественник катехоламинов: дофамина, норадреналина и адреналина. Адреналин запасается в хромаффинных клетках мозгового вещества надпочечников; он секретируется в экстренных, стрессовых ситуациях. Норадреналин (префикс «нор» означает отсутствие метальной группы) является нейромедиатором: он секретируется в синаптической щели в области нервного окончания. Дофамин — промежуточное вещество в биосинтезе норадреналина и адреналина. Он содержится в дофаминергических нейронах черной субстанции (substantia nigra) головного мозга.

Катаболизм[править]

Главную роль ферменты в катаболизме катехоламинов играют ферменты катехол-О-метилтрансфераза (КОМТ) и моноаминоксидаза (МАО). КОМТ переносит метальную группу с S-аденозиметилметионина на кислород у третьего атома углерода ароматического кольца катехоламина (рис. 48.1). После этого возможны два равновероятных варианта развития событий. В первом случае катехоламины сначала метилируются катехол-О-метилтрансферазой и образуются «метилированные амины» — норметадреналин и метадреналин, которые далее подвергаются окислительному дезаминированию МАО, и продукт МАО-реакции окисляется до З-метокси-4-гидроксиминдальной кислоты (ее другое название — ванил ил миндальная кислота). Если же события развиваются по второму пути, катехоламины сначала вступают в реакцию с МАО, в которой происходит их окислительное дезаминирование. Далее следует реакция окисления, продукты этой реакции метилирует КОМТ и образуется 3-метокси-4-гидроксиминдальная кислота.

Метаболизм катехоламинов при патологиях[править]

Недостаток дофамина при болезни Паркинсона[править]

При «дрожательном параличе» (так впервые в 1817 г. была названа болезнь Паркинсона) происходит разрушение дофаминсодержащих нейронов черной субстанции (substantia nigra) головного мозга. Существенные достижения в лечении этой болезни были достигнуты, когда больным стали назначать L-ДОФА (леводопа) — предшественник дофамина. В отличие от дофамина, леводопа может проходить через гематоэнцефалический барьер. Эффективным оказался дополнительный прием карбидопы и бенсеразида. Эти вещества не проходят через гематоэнцефалический барьер; они подавляют активность периферической декарбоксилазы и не позволяют ей расщеплять L-ДОФА. Благодаря этому больные могут принимать гораздо меньшие дозы L-ДОФА.

Избыточное образование адреналина при феохромоцитоме[править]

Феохромоцитома — редко встречающаяся опухоль мозгового вещества надпочечников, которая синтезирует избыток адреналина и/или норадреналина. До 1990 г. феохромоцитома часто оставалась нераспознанной, и в большинстве случаев опухоль диагностировалась уже при вскрытии. В настоящее время диагноз можно установить с помощью магнитно-резонансной томографии брюшной полости, после чего опухоль удаляют хирургическим путем. При феохромоцитоме больные страдают от приступов сильной гипертензии, повышенного потоотделения и головной боли. Из-за приступообразного характера симптомов кровь и мочу для анализа необходимо собирать сразу после приступа; результаты анализов, собранных в промежутки между кризами, часто оказываются нормальными. При диагностике заболевания измеряют уровень метадреналина, норметадреналина и вани-лилминдальной кислоты в моче. Иногда показателен и уровень адреналина и норадреналина в крови.

Избыточное образование дофамина[править]

Нейробластома — опухоль, синтезирующая избыток дофамина. Она может развиться в любом месте организма. Нейробластомы образуются из клеток нервного гребня и обычно появляются у детей до 5 лет. Диагностическое значение имеет повышение уровня ванилилминдальной кислоты и продукта катаболизма дофамина — гомованилиновой кислоты в моче.

Продукты метаболизма триптофана и гистидина[править]

Рис. 49.1. Метаболизм триптофана в кинурениновом (с образованием НАД+ и НДДФ+) и индоламиновом пути (с образованием серотонина и мелатонина)

Триптофан — предшественник НАД+, НАДФ+, серотонина и мелатонина

Образование НАД+ и НАДФ+ в кинурениновом метаболическом пути[править]

Кинурениновый путь — основной путь метаболизма триптофана. В нем образуются предшественники НАД+ и НАДФ+ (они также синтезируются из поступающего с пищей ниацина). В среднем из 60 мг триптофана образуется 1 мг ниацина.

Серотонин[править]

Серотонин (5-гидрокситриптамин) образуется из триптофана в индоламиновом метаболическом пути. Серотонин отвечает за хорошее настроение. При снижении уровня серотонина в мозге развивается депрессия. Селективные ингибиторы обратного захвата серотонина — класс хорошо зарекомендовавших себя лекарств-антидепрессантов. Они продлевают присутствие серотонина в синаптической щели и, таким образом, стимулируют передачу сигналов между нейронами. При этом возникает ощущение эйфории.

Моноаминовая теория патогенеза депрессии[править]

Моноаминовая теория патогенеза депрессии была предложена более 35 лет назад для описания биохимических нарушений при депрессии. Согласно этой теории, депрессия развивается при недостатке моноаминов (например, норадреналина и серотонина) в синапсах, что приводит к снижению синаптической активности в головном мозге. Напротив, избыточное количество моноаминов в синапсах и повышенная синаптическая активность в головном мозге приводят к чрезмерной эйфории, развивается маниакальный синдром.

Известно, что системное введение кортикостероидов снижает уровень серотонина. Кортикостероиды стимулируют активность диоксигеназы, и триптофан поступает преимущественно в кинурениновый метаболический путь, минуя индоламиновый путь (и соответственно синтез серотонина). Низкое содержание серотонина в головном мозге может быть причиной депрессии. Больные с высоким уровнем кортизола (например, при синдроме Кушинга) подвержены депрессиям, что находится в соответствии с моноаминовой теорией.

Карциноидный синдром и 5-гидроксииндолуксусная кислота[править]

Серотонин превращается в 5-гидроксииндолуксусную кислоту, которая выводится с мочой. При карционидном синдроме уровень 5-гидроксииндолуксусной кислоты в моче повышен.

Мелатонин[править]

Мелатонин образуется из серотонина в клетках эпифиза и секретируется в период темного времени суток. Обычно секреция мелатонина начинается ночью и способствует засыпанию. В период светлого времени суток концентрация мелатонина в крови очень низка.

Гистамин[править]

Гистамин участвует в формировании местного иммунного ответа и аллергических реакциях. Он также стимулирует секрецию соляной кислоты желудочного сока. Гистамин образуется при декарбоксилировании гистидина.

Читайте также[править]