Метаболизм аминокислот
Содержание
Метаболизм аминокислот: получение энергии в виде АТФ, образование глюкозы и кетоновых тел
Рис. 46.1. Окисление аминокислот для получения энергии в виде АТФ
Катаболизм аминокислот для получения энергии в виде АТФ
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
Рис. 47.1. Болезнь кленового сиропа, гомоцистинурия и цистинурия
Болезнь кленового сиропа
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
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
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
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
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
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)
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.
