Біохімізм порушення перетравлення білків і всмоктування амінокислот

Проміжний обмін  ряду амінокислот відбувається також за рахунок їх декарбоксилювання (втрата СО₂ з карбоксильної групи) з утворенням відповідних амінів, які одержали назву «біогенні аміни»: а) гістаміну - при декарбоксилюванні гістидину; б) тираміну – із тирозину; в) серотоніну – із 5-гідрокситриптофану. Якщо в нормі вони утворяться в малих кількостях і досить швидко руйнуються, то при порушенні декарбоксилювання створюються умови для нагромадження в тканинах і крові відповідних амінів і прояву їх токсичного впливу.

    Декарбоксилюванню  піддаються тільки деякі амінокислоти: гістидин - з утворенням гістаміну,  тирозин - тираміну, 1-глутамінова  кислота - у-аміномасляної кислоти, 5-гідрокси-триптофан - серотоніну, похідні  тирозину (3,4-діоксифенілаланін) і  цистину (1 - цистеїнова кислота) - відповідно 3,4-діоксіфенілетиламіна (дофамін)  і таурину. Біогенні аміни,  як відомо, мають специфічну біологічну  активність, і збільшення їх кількості  може викликати ряд патологічних  явищ в організмі. Причиною  такого збільшення може бути  не тільки посилення декарбоксилювання  відповідних амінокислот, але  і пригнічення окислення амінів  і порушення їх зв'язування  білками. Поява великої кількості  біогенних амінів у тканинах (особливо  гістаміну та серотоніну) може  викликати значне порушення місцевого  кровообігу, підвищення проникності  судин і пошкодження нервового  апарату.

    Біогенні аміни  проявляють свою дію вже при  малих концентраціях. Накопичення  амінів у великих концентраціях  представляє серйозну небезпеку  для організму. У нормальних  умовах аміни швидко усуваються  під дією аміноксидази, яка окисляє  їх в альдегіди:

    При цій реакції  утворюється вільний аміак. Інактивація  амінів досягається також шляхом  їх зв'язування з білками. Накопичення  біогенних амінів у тканинах  і крові і прояв їх токсичної  дії виникає: при посиленні  активності декарбоксилаз, гальмуванні  активності оксидаз і порушенні  зв'язування його з білками.  Вміст біогенних амінів у тканинах  і крові збільшується при гіпоксії  та деструкції тканин. При патологічних  процесах, що супроводжуються пригніченням  окислювального дезамінування, перетворення  амінокислот у значній мірі  відбувається шляхом декарбоксилювання  з накопиченням біогенних амінів.

2.3 Спадкові порушення обміну деяких амінокислот.

     Проходження амінокислот через певні метаболічні шляхи детермінується наявністю і активністю відповідних ферментів. Спадкове порушення синтезу ферментів призводить до того, що відповідна амінокислота не включається в метаболізм, а накопичується в організмі і з'являється в біологічних середовищах: сечі, калі, поті, цереброспінальній рідини. Клінічна картина такого захворювання визначається, по-перше, появою дуже великої кількості речовини, яка повинна була метаболізуватися за участю заблокованого ферменту, а по-друге, дефіцитом речовини, яка повинна була утворитися. Таких генетично обумовлених порушень обміну амінокислот відомо досить багато, і всі вони успадковуються рецесивно. Існує ряд спадкових захворювань людини, пов'язаних з вродженими дефектами обміну окремих амінокислот. Ці порушення обміну амінокислот пов'язані з генетично обумовленим порушенням синтезу білкових груп ферментів, що здійснюють перетворення амінокислот.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розділ 3.

Порушення кінцевих етапів білкового обміну

Патофізіологія кінцевих етапів білкового обміну включає  в себе патологію процесів утворення  азотистих продуктів (сечовина, аміак, сечова кислота) та виведення їх з  організму. Основним показником порушення  утворення і виділення сечовини та інших азотистих продуктів  обміну є зміна змісту та складу залишкового (небілкового) азоту в  крові (норма - 20-30 мг%). Залишковий азот на 50% складається з азоту сечовини, близько 25% його припадає на частку амінокислот, інша частина - на інші азотисті продукти. Інша частина його отримала назву  резидуального азоту. Збільшення залишкового  азоту в крові - гіперазотемія - може бути наслідком порушення утворення  сечовини в печінці (продукційна, або  печінкова, гіперазотемія) і видільної  функції нирок (ретенційна, або ниркова, гіперазотемія). Порушення утворення  сечовини спостерігаються при ряді захворювань (дистрофічні зміни  в печінці, гіпоксія), а також можуть бути спадково обумовленим дефектом. Найбільш частим наслідком порушення  синтезу сечовини є накопичення  аміаку в крові. Кількість його може збільшуватися при різко вираженому порушенні видільної функції  нирок. Токсична дія аміаку обумовлена, насамперед, його впливом на центральну нервову систему. Вона може бути прямою і опосередкованою. Остання полягає  в посиленому знешкодженні аміаку внаслідок  зв'язування його глутаміновою кислотою. Вимкнення внаслідок цього глутамінової кислоти з обміну виявляється  прискоренням переамінування амінокислот  з α-кетоглутарової кислотою, яка  тим самим відволікається від  участі в циклі трикарбонових  кислот (цикл Кребса). Гальмування циклу  Кребса призводить до затримки утилізації ацетил-СоА, який, перетворюючись на кетонові тіла, сприяє розвитку коматозного  стану.

Зв'язування аміаку в тканинах організму має велике фізіологічне значення, оскільки він володіє токсичним ефектом насамперед на центральну нервову систему. У крові здорової людини його концентрація не перевищує 60 мкмоль/л. Зв'язування і знешкодження аміаку здійснюється за допомогою 2-х механізмів: 1) у печінці - шляхом утворення сечовини,  2) в інших тканинах - шляхом приєднання аміаку до глутамінової кислоти (реакція амідування) з утворенням глутаміну.

Іншим кінцевим продуктом  білкового обміну, який утворюється при окислюванні креатину (азотистої речовини м'язів) є креатинін (N=44-88 мкмоль/л). Нормальний добовий вміст креатиніну в сечі складає близько 1-2 г. Креатинурія  (підвищення рівня креатиніну в сечі) спостерігається: а) у вагітних жінок, б) у дітей у період інтенсивного росту, в) при голодуванні, г) авітамінозі Е,     д) інфекційних захворюваннях, е) тиреотоксикозі і ряді інших захворювань, коли відбувається порушення окислювальних процесів у м'язах.

Патологія кінцевого етапу  білкового обміну може проявлятися: а) порушенням утворення кінцевих продуктів (продукційна гіперазотемія) б) порушенням їхнього виведення (ретенційна гіперазотемія).

Продукційна гіперазотемія спостерігається: а) при важких формах гепатитів та цирозі печінки, коли різко порушена її сечовиноутворююча функція, розвивається гіперазотемія та виражена аміачна інтоксикація, що супроводжується порушенням функції центральної нервової системи із розвитком коми; б) при порушенні процесу амідування за умов зниження активності глутамінази чи в результаті утворення надмірних кількостей аміаку, які перевершують можливості його зв'язування.

Ретенційна гіперазотемія пов‘язана із порушенням екскреторної функції нирок при їх патології, що супроводжується затримкою сечовини та інших азотистих продуктів у крові. Крайнім ступенем порушення екскреції азотистих метаболітів є уремія.

Порушення кінцевого етапу обміну білків може супроводжуватися розвитком подагри - захворювання, в основі якого лежить нагромадження в організмі сечової кислоти - кінцевого продукту обміну пуринових основ, які входять у структуру нуклеїнових кислот.

 

Для хворих подагрою характерне збільшення рівня сечової кислоти в крові – гіперурікемія, що може супроводжуватися відкладенням солей сечової кислоти в суглобах та хрящах, де в силу слабкого кровопостачання завжди існує тенденція до ацидування середовища, що сприяє випаданню солей сечової кислоти в осад. Відкладення солей викликає гостре подагричне запалення, яке супроводжується: а) болями в ушкоджених суглобах та б) гарячкою, а в) закінчується утворенням подагричних вузлів і деформацією суглобів.

Факторами ризику у виникненні подагри є:

1) надлишкове надходження пуринів в організм (вживання з їжею великої кількості м’яса, особливо з вином і пивом);

2) надлишкове надходження в організм молібдену, який входить до складу ксантиноксидази, яка перетворює ксантин у гіпоксантин, який перетворюється в сечову кислоту;

3) стать (частіше хворіють чоловіки);

4) літній вік, для якого характерна вікова гіперурікемія;

5) спадкова схильність до підвищення рівня сечової кислоти в крові.

 

 Порушення утворення сечовини.

   Існують захворювання, пов'язані зі спадковим дефектом ферментів утворення сечовини.         Аргінінсукцинатурія. Полягає в гіпераміноацидуріі (аргінін янтарна кислота) і в олігофренії. Причина - дефект ферменту аргінінсукцинаталіази.

    Амоніємія. У крові збільшена концентрація аміаку. Підвищено екскреція глютаміна з сечею. Причина захворювання - блокування карбамілфосфатсинтетази і орнітинкарбамолтрансферази, каталізують зв'язування аміаку та  орнитину в циклі утворення сечивини.

    Цитрулінурія. Концентрація цитруліну в крові може збільшуватися понад норму в 50 разів. Із сечею екскретується до 15 г цитруліну на добу. Причина - спадковий дефект аргінінсукцинатсинтетази. Активність ферментів синтезу сечовини порушується і при захворюваннях печінки (гепатити, застійний цироз), гіпопротеїнемія, пригніченні окисного фосфорилювання.

3.1. Порушення білкового складу крові

Зміни в кількісному і  якісному співвідношенні білків крові  спостерігаються майже при всіх патологічних станах, які вражають організм в цілому, а також при  вроджених аномаліях синтезу  білків. Порушення вмісту білків плазми крові може виражатися зміною загальної  кількості білків (гіпопротеїнемія, гіперпротеінемія) або співвідношення між окремими білковими фракціями (диспротеїнемія) при нормальному загальному вмісті білків. Гіпопротеїнемия виникає головним чином за рахунок зниження кількості альбумінів і може бути набутою (при голодуванні, захворюваннях печінки, порушенні всмоктування білків) і спадковою. До гіпопротеїнемії може призвести також вихід білків із кровоносного русла (крововтрата, плазмовтрата, ексудація, трансудація) та втрата білків із сечею (протеїнурія). Гіперпротеінемія частіше буває відносною (згущення крові). Абсолютна гіперпротеінемія звичайно пов'язана з гиперглобулінемією, як правило, зі збільшенням рівня γ-глобулінів (як компенсаторна реакція при зниженому вмісті альбумінів у крові, посилення синтезу антитіл). Диспротеїнемії мають як набутий, так і спадковий характер. Умовно вони діляться на дисглобулінеміі, дисгамаглобулінеміі і дисімуноглобулінеміі. При останніх білковий склад крові є лише віддзеркаленням загальної перебудови в імунній системі, що включає і клітинну реакцію. Прикладами найбільш часто зустрічаються диспротеїнемії можуть служити збільшення вмісту α2-глобулінів, зменшення α-і β-ліпопротеїдів при порушеннях функцій печінки, зміна кількості і структури фібриногену. Останнє має велике практичне значення. Зміни γ-глобулінів можуть бути кількісними та якісними. Кількісно змінені γ-глобуліни називаються парапротеїни. Вони відносяться до імуноглобулінів і є зазвичай продуктами одиничних клонів антитілопродукуючих клітин. Збільшення їх кількості в крові називається моноклональними гіпергаммаглобулінеміями і спостерігається зазвичай при проліферації відповідних клонів, найчастіше обумовленої пухлинної природою патологічного процесу (мієломна хвороба, макроглобулінемія Вальденстрема). Різновидом парапротеїнів є також кріоглобуліни - патологічні протеїни з особливостями імуноглобулінів, які преципітують при охолодженні.

3.2 Порушення обміну пуринових і піримідинових основ.

   Виявляються порушенням вмісту в крові сечової кислоти (кінцевого продукту пуринового обміну) - гіперурикемія. Відомі два ензимдефекта, що призводять до урикемії, а також зниження вмісту в крові уратзв’язуючого білка. Порушення піримідинового обміну виявляється у вигляді оротатцидуріі: підвищеному виділення з сечею оротової кислоти. Причина - дефіцит дегідрогенази, що каталізує дві останні стадії синтезу УТФ. Недолік УТФ призводить до відставання у фізичному і розумовому розвитку. Порушення обміну гемоглобіну відносяться або до білкового компоненту, або до гему.

    Гемоглобінопатії - аномалії, пов'язані з порушенням механізму синтезу білкового компонента гемоглобіну при нормальній структурі гема. Виявлено понад 15 видів аномальних молекул гемоглобіну, де в альфа-або бета-ланцюга відбулася заміна однієї з АК. Відомо кілька видів мутантних гемоглобінів, де відбулася заміна залишку гістидину, який зв'язує залізо гема з білковою частиною молекули, на інші АК. Виходять так звані М-гемоглобіни, які не здатні транспортувати кисень.

    Порфирія - порушення окремих етапів синтезу гема ведуть до накопичення в організмі окремих порфіринів або їх попередників. Вони легко відкладаються в шкірі, що призводить до фотосенсибілізації. Порушення, пов'язані з розпадом гемоглобіну виявляються у вигляді білірубінемія - підвищення вмісту в крові білірубіну. Клінічно це може проявлятися у вигляді жовтушності шкіри і слизових оболонок. Білірубінемії розвиваються як результат порушень вилучення білірубіну з крові, його зв'язування і виділення при захворюваннях печінки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Висновки

 

 

    У шлунково-кишковому тракті білки піддаються ферментативному розщепленню до амінокислот, які підлягають всмоктуванню. Повно цінний гідроліз можливий при нормальному функціонуванні шлунка, кишечника, травних залоз, сімбіонтной мік-рофлори. Зменшення надходження білків з кормом, порушення його перетравлення призводять до аліментарної білкової недостатності. Починається процес гідролізу великих білкових молекул в шлунку під впливом пепсину. Зниження вмісту хлористо ¬ водневої кислоти (гіпо-, анацидного гастрити) гальмує обертання пепсиногену на пепсин; перетравлююча сила шлункового соку падає. Гідроліз білків ще більшою мірою може бути ослаблений при обмеженому надходженні в кишечник панк ¬ реатичного соку, що містить трипсин, хемотрипсин, карбокисипептидази, пептидази. Зовнішньосекреторна недостатність підшлункової залози може посилюватися слабкою активацією ферментів через дефіцит ентерокіназа і жовчі, руйнуванням, інактивацією ферментів внаслідок зростання мікрофлори в прокси¬ мальній частині тонкої кишки. Заключний етап перетравлення та інтегроване з ним всмоктування амінокислот порушуються при ентеритах, ентероколітах, гіповітамінозі А, променевій патології, порушення мікроциркуляції, набряку слизової оболонки кишечника. Неутилізовані білки корму надходять у товстий кишечник. Пептиди й амінокислоти піддаються там бактеріальному розщепленню.