Odakle dolazi mokraćna kiselina? Mokraćna kiselina Krajnji produkti metabolizma dušika.
metabolizam dušika- skup kemijskih transformacija, reakcija sinteze i razgradnje dušikovih spojeva u tijelu; komponenta metabolizma i energije. Koncept " metabolizam dušika"uključuje metabolizam proteina (skup kemijskih transformacija u tijelu proteina i njihovih metaboličkih proizvoda), kao i razmjenu peptida, aminokiseline, nukleinske kiseline, nukleotidi, dušične baze, amino šećeri (vidi. Ugljikohidrati), koji sadrže dušik lipidi, vitamini, hormoni i drugi spojevi koji sadrže dušik.
Organizam životinja i ljudi probavljivi dušik dobiva iz hrane, u kojoj su glavni izvor dušikovih spojeva bjelančevine životinjskog i biljnog podrijetla. Glavni faktor u održavanju ravnoteže dušika je država metabolizam dušika, u kojem je količina unesenog i izlaznog dušika jednaka, - je adekvatan unos bjelančevina iz hrane. U SSSR-u dnevna norma proteina u prehrani odrasle osobe je jednaka 100 G, odnosno 16 G proteinski dušik, s utroškom energije od 2500 kcal. Dušična ravnoteža (razlika između količine dušika koja u organizam uđe hranom i količine dušika izlučene iz organizma urinom, izmetom, znojem) pokazatelj je intenziteta metabolizam dušika u organizmu. Gladovanje ili nedovoljna ishrana dušikom dovodi do negativne bilance dušika, odnosno manjka dušika, pri čemu količina dušika izlučenog iz tijela premašuje količinu dušika koji u organizam uđe hranom. Pozitivna ravnoteža dušika, u kojoj količina dušika unesena hranom premašuje količinu dušika izlučenog iz tijela, opaža se tijekom razdoblja tjelesnog rasta, tijekom procesa regeneracije tkiva itd. država metabolizam dušika uvelike ovisi o kvaliteti bjelančevina u hrani, koja je pak određena njihovim aminokiselinskim sastavom i, prije svega, prisutnošću esencijalnih aminokiselina.
Opće je prihvaćeno da kod ljudi i kralješnjaka metabolizam dušika počinje probavljanjem dušikovih spojeva hrane u gastrointestinalnom traktu. U želucu se proteini razgrađuju uz sudjelovanje probavnih proteolitičkih enzima. tripsin i gastriksin (vidi Proteoliza) za stvaranje polipeptida, oligopeptida i pojedinačnih aminokiselina. Iz želuca, hrana ulazi u duodenum i donje dijelove tankog crijeva, gdje se peptidi podvrgavaju daljnjem cijepanju kataliziranom enzimima pankreasnog soka tripsinom, kimotripsinom i karboksipeptidazom i enzimima crijevnog soka aminopeptidazama i dipeptidazama (vidi. enzimi). Uz peptide. tanko crijevo razgrađuje složene proteine (npr. nukleoproteine) i nukleinske kiseline. Crijevna mikroflora također daje značajan doprinos razgradnji biopolimera koji sadrže dušik. Oligopeptidi, aminokiseline, nukleotidi, nukleozidi itd. apsorbiraju se u tankom crijevu, ulaze u krv i nose se s njom cijelim tijelom. Proteini tjelesnih tkiva u procesu stalne obnove također prolaze kroz proteolizu pod djelovanjem tkivnih procesa (peptidaza i katepsina), a produkti razgradnje tkivnih proteina ulaze u krv. Aminokiseline se mogu koristiti za novu sintezu proteina i drugih spojeva (purinske i pirimidinske baze, nukleotidi, porfirini itd.), za energiju (npr. uključivanjem u ciklus trikarboksilnih kiselina) ili se mogu podvrgnuti daljnjoj razgradnji s formiranje krajnjih proizvoda metabolizam dušika da se izluči iz tijela.
Aminokiseline koje dolaze u sastavu proteina hrane koriste se za sintezu proteina organa i tkiva tijela. Također sudjeluju u stvaranju mnogih drugih važnih bioloških spojeva: purinskih nukleotida (glutamin, glicin, asparaginska kiselina) i pirimidinskih nukleotida (glutamin, asparaginska kiselina), serotonina (triptofana), melanina (fenilalpina, tirozina), histamina (histidina) , adrenalin, norepinefrin, tiramin (tirozin), poliamini (arginin, metionin), kolin (metionin), porfirini (glicin), kreatin (glicin, arginin, metionin), koenzimi, šećeri i polisaharidi, lipidi itd. Najvažnija kemijska reakcija za tijelo, u kojoj sudjeluju gotovo sve aminokiseline, je transaminacija, koja se sastoji u reverzibilnom enzimskom prijenosu a-amino skupine aminokiselina na a-ugljikov atom ketokiselina ili aldehida. Transaminacija je temeljna reakcija u biosintezi neesencijalnih aminokiselina u tijelu. Aktivnost enzima koji kataliziraju reakcije transaminacije je aminotransferaze- ima veliku kliničku i dijagnostičku vrijednost.
Razgradnja aminokiselina može se odvijati kroz nekoliko različitih puteva. Većina aminokiselina može proći dekarboksilaciju uz sudjelovanje enzima dekarboksilaze u primarne amine, koji se zatim mogu oksidirati u reakcijama kataliziranim monoaminooksidazom ili diaminoksidazom. Kada se biogeni amini (histamin, serotonin, tiramin, g-aminomaslačna kiselina) oksidiraju oksidazama, nastaju aldehidi koji se dalje transformiraju i amonijak, glavni put daljnjeg metabolizma kojih je stvaranje uree.
Drugi glavni put za razgradnju aminokiselina je oksidativna deaminacija uz stvaranje amonijaka i ketokiselina. Izravna deaminacija L-aminokiselina u životinja i ljudi odvija se izrazito sporo, s izuzetkom glutaminske kiseline, koja se intenzivno deaminira uz sudjelovanje specifičnog enzima glutamat dehidrogenaze. Preliminarna transaminacija gotovo svih a-aminokiselina i daljnja deaminacija nastale glutaminske kiseline u a-ketoglutarnu kiselinu i amonijak glavni je mehanizam deaminacije prirodnih aminokiselina.
Amonijak je proizvod različitih putova razgradnje aminokiselina, koji također može nastati kao rezultat metabolizma drugih spojeva koji sadrže dušik (na primjer, tijekom deaminacije adenina, koji je dio nikotinamid adenin dinukleotida - NAD). Glavni način vezanja i neutralizacije toksičnog amonijaka u ureotelnih životinja (životinja u kojih je krajnji produkt A. o urea) je tzv. ciklus uree (sinonim: ornitinski ciklus, Krebs-Henseleitov ciklus), koji se odvija u jetri . To je ciklički slijed enzimskih reakcija, kao rezultat kojih se urea sintetizira iz molekule amonijaka ili amidnog dušika glutamina, amino skupine asparaginske kiseline i ugljičnog dioksida. Uz dnevni unos od 100 G protein dnevno izlučivanje uree iz organizma je oko 30 G. Kod ljudi i viših životinja postoji još jedan način neutralizacije amonijaka - sinteza amida dikarboksilnih kiselina asparagana i glutamina iz odgovarajućih aminokiselina. Kod urikotelnih životinja (gmazovi, ptice) krajnji proizvod metabolizam dušika je mokraćna kiselina.
Kao rezultat razgradnje nukleinskih kiselina i nukleoproteina u probavnom traktu nastaju nukleotidi i nukleozidi. Oligo- i mono-nukleotidi uz sudjelovanje raznih enzima (esteraza, nukleotidaza, nukleozidaza, fosforilaza) zatim se pretvaraju u slobodne purinske i pirimidinske baze.
Daljnji put razgradnje purinskih baza adenina i gvanina sastoji se u njihovoj hidrolitičkoj deaminaciji pod utjecajem enzima adenaze i guanaze uz stvaranje hipoksantina (6-hidroksipurina), odnosno ksantina (2,6-dioksipurina), koji zatim se pretvaraju u mokraćnu kiselinu u reakcijama koje katalizira ksantin oksidaza. Mokraćna kiselina je jedan od krajnjih proizvoda metabolizam dušika a krajnji produkt metabolizma purina kod čovjeka – izlučuje se iz organizma mokraćom. Većina sisavaca ima enzim urikazu, koji katalizira pretvorbu mokraćne kiseline u izlučeni alantoin.
Razgradnja pirimidinskih baza (uracil, timin) sastoji se u njihovoj redukciji uz stvaranje dihidro derivata i naknadnu hidrolizu, pri čemu iz uracila nastaje b-ureidopropionska kiselina, a iz amonijak, ugljikov dioksid i b-alanin. to, a b-aminoizomaslačna kiselina nastaje iz timina, kiseline, ugljičnog dioksida i amonijaka. Ugljični dioksid i amonijak mogu se dalje uključiti u ureu kroz ciklus uree, a b-alanin sudjeluje u sintezi najvažnijih biološki aktivnih spojeva - dipeptida koji sadrže histidin karnozina (b-alanil-L-histidin) i anserina (b -alanil-N-metil-L-histidin), koji se nalazi u ekstraktivnim tvarima skeletnih mišića, kao i u sintezi pantotenske kiseline i koenzima A.
Tako su različite transformacije najvažnijih dušikovih spojeva u tijelu međusobno povezane u jednoj razmjeni. Težak proces metabolizam dušika reguliran na molekularnoj, staničnoj i tkivnoj razini. Regulacija metabolizam dušika u cijelom organizmu usmjerena je na prilagodbu intenziteta metabolizam dušika na promjenjive uvjete okoliša i unutarnje sredine i provodi ga živčani sustav kako izravno tako i djelovanjem na endokrine žlijezde.
U zdravih odraslih osoba sadržaj dušikovih spojeva u organima, tkivima i biološkim tekućinama je na relativno konstantnoj razini. Višak dušika iz hrane izlučuje se mokraćom i stolicom, a pri nedostatku dušika u hrani potrebe organizma za njim mogu se pokriti korištenjem dušikovih spojeva u tjelesnim tkivima. Istodobno, sastav urin varira ovisno o karakteristikama metabolizam dušika i ravnotežu dušika. Normalno, uz nepromijenjenu prehranu i relativno stabilne uvjete okoliša, iz tijela se izlučuje stalna količina gotovih proizvoda. metabolizam dušika, a razvoj patoloških stanja dovodi do njegove oštre promjene. Značajne promjene u izlučivanju dušikovih spojeva u urinu, prvenstveno u izlučivanju uree, također se mogu uočiti u odsutnosti patologije u slučaju značajne promjene u prehrani (na primjer, kada se promijeni količina konzumiranih proteina ), i koncentracija zaostalog dušika (vidi. Preostali dušik) u krvi se neznatno mijenja.
Prilikom istraživanja metabolizam dušika potrebno je voditi računa o kvantitativnom i kvalitativnom sastavu uzete hrane, kvantitativnom i kvalitativnom sastavu dušikovih spojeva izlučenih mokraćom i izmetom i sadržanih u krvi. Za istraživanje metabolizam dušika koristiti dušične tvari obilježene radionuklidima dušika, fosfora, ugljika, sumpora, vodika, kisika te promatrati migraciju oznake i njezino uključivanje u finalne proizvode metabolizam dušika. Široko se koriste označene aminokiseline, npr. 15 N-glicin, koje se u organizam unose hranom ili izravno u krv. Značajan dio obilježenog glicinskog dušika iz hrane izlučuje se kao urea s mokraćom, a drugi dio obilježenog ulazi u tkivne proteine i izlučuje se iz organizma izuzetno sporo. Provođenje istraživanja metabolizam dušika potrebno za dijagnozu mnogih patoloških stanja i praćenje učinkovitosti liječenja, kao i razvoj racionalne prehrane, uklj. ljekovito (vidi Medicinska prehrana).
Patologija metabolizam dušika(do vrlo značajnog) uzrokuje nedostatak proteina. Može biti uzrokovan općom pothranjenošću, dugotrajnim nedostatkom bjelančevina ili esencijalnih aminokiselina u prehrani, nedostatkom ugljikohidrata i masti koji osiguravaju energiju za procese biosinteze bjelančevina u organizmu. Nedostatak bjelančevina može biti posljedica prevladavanja procesa razgradnje bjelančevina nad njihovom sintezom, ne samo kao rezultat prehrambenog nedostatka bjelančevina i drugih esencijalnih nutrijenata, već i tijekom teškog mišićnog rada, ozljeda, upalnih i distrofičnih procesa, ishemije, infekcije, opsežnog opekline, poremećaj trofičke funkcije živčanog sustava, nedostatak anaboličkih hormona (hormon rasta, spolni hormoni, inzulin), prekomjerna sinteza ili prekomjerni unos steroidnih hormona izvana itd. Povreda apsorpcije proteina u patologiji gastrointestinalnog trakta (ubrzana evakuacija hrane iz želuca, hipo- i anacidni uvjeti, blokada izvodnog kanala gušterače, slabljenje sekretorne funkcije i povećana pokretljivost tankog crijeva kod enteritisa i enterokolitis, poremećena apsorpcija u tankom crijevu itd.) također može dovesti do nedostatka proteina. Nedostatak proteina dovodi do nekoordinacije metabolizam dušika a karakterizira ga izražena negativna bilanca dušika.
Poznati su slučajevi kršenja sinteze određenih proteina (vidi. Imunopatologija, Fermentopatije), kao i genetski određena sinteza abnormalnih proteina, na primjer, sa hemoglobinopatije, multipli mijelom (vidi Paraproteinemičke hemoblastoze) i tako dalje.
Patologija metabolizam dušika, koji se sastoji u kršenju metabolizma aminokiselina, često je povezan s anomalijama u procesu transaminacije: smanjenjem aktivnosti aminotransferaza u hipo- ili avitaminozi B 6, kršenjem sinteze ovih enzima, nedostatkom keto kiselina za transaminaciju zbog inhibicije ciklusa trikarboksilne kiseline tijekom hipoksije i dijabetes melitusa itd. . Smanjenje intenziteta transaminacije dovodi do inhibicije deaminacije glutaminske kiseline, a to, pak, do povećanja udjela dušika aminokiselina u sastavu ostatka dušika u krvi (hiperaminoacidemija), opće hiperazotemije i aminoacidurije. Hiperaminoacidemija, aminoacidurija i opća azotemija karakteristične su za mnoge vrste patologije. metabolizam dušika. Uz opsežna oštećenja jetre i druga stanja povezana s masivnim raspadom proteina u tijelu, procesi deaminacije aminokiselina i stvaranja uree su poremećeni na način da se povećava koncentracija zaostalog dušika i sadržaj aminokiselinskog dušika u njemu. na pozadini smanjenja relativnog sadržaja dušika iz uree u ostatku dušika (tzv. proizvodna azotemija). Proizvodna azotemija obično je popraćena izlučivanjem viška aminokiselina u urinu, jer čak iu slučaju normalnog rada bubrega, filtracija aminokiselina u bubrežnim glomerulima je intenzivnija od njihove reapsorpcije u tubulima. Bolesti bubrega, opstrukcija urinarnog trakta, oštećena bubrežna cirkulacija dovode do razvoja retencijske azotemije, praćene povećanjem koncentracije zaostalog dušika u krvi zbog povećanja sadržaja uree u krvi (vidi zatajenja bubrega). Opsežne rane, teške opekline, infekcije, oštećenja cjevastih kostiju, leđne moždine i mozga, hipotireoza, Itsenko-Cushingova bolest i mnoge druge ozbiljne bolesti praćene su aminoacidurijom. Također je karakteristično za patološka stanja koja se javljaju s poremećenim procesima reapsorpcije u bubrežnim tubulima: Wilson-Konovalovljeva bolest (vidi. Hepatocerebralna distrofija), Nephronophthisis Fanconi (vidi. Bolesti slične rahitisu), itd. Ove bolesti su među brojnim genetski uvjetovanim poremećajima metabolizam dušika. Selektivno kršenje reapsorpcije cistina i cistinurija s generaliziranim poremećajem metabolizma cistina na pozadini opće aminoacidurije prati takozvanu cistinozu. Kod ove bolesti kristali cistina talože se u stanicama retikuloendotelnog sustava. nasljedna bolest fenilketonurija karakteriziran kršenjem pretvorbe fenilalanina u tirozin kao rezultat genetski određenog nedostatka enzima fenilalanin - 4-hidroksilaze, što uzrokuje nakupljanje u krvi i urinu nepretvorenog fenilalanina i njegovih metaboličkih produkata - fenilpiruvične i feniloctene kiseline. Kršenje transformacija ovih spojeva također je karakteristično za virusni hepatitis.
Tirozinemija, tirozinurija i tirozinoza bilježe se kod leukemije, difuznih bolesti vezivnog tkiva (kolagenoze) i drugih patoloških stanja. Razvijaju se kao posljedica poremećene transaminacije tirozina. Kongenitalna anomalija oksidativnih transformacija tirozina leži u osnovi alkaptonurije, u kojoj se nepretvoreni metabolit ove aminokiseline, homogentizinska kiselina, nakuplja u mokraći. Poremećaji metabolizma pigmenata u hipokorticizmu (vidi. nadbubrežne žlijezde) povezani su s inhibicijom pretvorbe tirozina u melanin zbog inhibicije enzima tirozinaze (potpuni gubitak sinteze ovog pigmenta karakterističan je za kongenitalnu anomaliju pigmentacije - albinizam).
U kroničnom hepatitisu, šećernoj bolesti, akutnoj leukemiji, kroničnoj mijelo- i limfocitnoj leukemiji, limfogranulomatozi, reumatizmu i sklerodermiji dolazi do poremećaja metabolizma triptofana i nakupljanja njegovih metabolita 3-hidroksikinurenina, ksanturenske i 3-hidroksiantranilne kiseline, koji imaju toksična svojstva, u krvi. . Na patologiju metabolizam dušika također uključuju stanja povezana s kršenjem izlučivanja kreatinina putem bubrega i njegove akumulacije u krvi. Povećano izlučivanje kreatinina prati hiperfunkciju štitnjače, a smanjenje izlučivanja kreatinina uz pojačano izlučivanje kreatina je hipotireoza.
S masivnim slomom staničnih struktura (gladovanje, težak rad mišića, infekcije itd.) Primjećuje se patološko povećanje koncentracije zaostalog dušika zbog povećanja relativnog sadržaja dušika mokraćne kiseline u njemu (normalno, koncentracija mokraćne kiseline u krvi ne prelazi - 0,4 mmol/l).
U starijoj dobi smanjuje se intenzitet i volumen sinteze proteina zbog izravne inhibicije biosintetske funkcije tijela i slabljenja njegove sposobnosti apsorpcije aminokiselina iz hrane; razvija se negativna ravnoteža dušika. Poremećaji u metabolizmu purina u starijih osoba dovode do nakupljanja i taloženja soli mokraćne kiseline – urata u mišićima, zglobovima i hrskavici. Ispravljanje prekršaja metabolizam dušika u starijoj dobi može se provoditi posebnim dijetama koje sadrže visokokvalitetne životinjske bjelančevine, vitamine i elemente u tragovima, s ograničenim sadržajem purina.
metabolizam dušika kod djece se razlikuje u nizu značajki, posebno u pozitivnoj ravnoteži dušika kao nužnom uvjetu za rast. Intenzitet procesa metabolizam dušika tijekom rasta djeteta prolazi kroz promjene, posebno izražene u novorođenčadi i male djece. Tijekom prva 3 dana života ravnoteža dušika je negativna, što se objašnjava nedovoljnim unosom bjelančevina iz hrane. Tijekom tog razdoblja otkriva se prolazno povećanje koncentracije zaostalog dušika u krvi (tzv. fiziološka azotemija), koja ponekad doseže 70 mmol/l; do kraja 2. tjedna. života, koncentracija zaostalog dušika smanjuje se na razinu zabilježenu kod odraslih. Količina dušika koju izlučuju bubrezi povećava se tijekom prva 3 dana života, nakon čega se smanjuje i ponovno počinje rasti od 2. tjedna. život usporedno s povećanjem količine hrane.
Najveća probavljivost dušika u djetetovom tijelu opažena je kod djece prvih mjeseci života. Ravnoteža dušika primjetno se približava ravnoteži u prvih 3-6 mjeseci. života, iako ostaje pozitivan. Intenzitet metabolizma proteina u djece je prilično visok - u djece prve godine života oko 0,9 G protein za 1 kg tjelesna težina dnevno, u 1-3 godine - 0,8 g/kg/ dana, u djece predškolske i školske dobi - 0,7 g/kg/ dan
Prosječna vrijednost potrebe za esencijalnim aminokiselinama, prema FAO WHO (1985), u djece je 6 puta veća nego u odraslih (esencijalna aminokiselina za djecu mlađu od 3 mjeseca je cistin, a do 5 godina - i histidin). Kod djece se procesi transaminacije aminokiselina odvijaju aktivnije nego kod odraslih. Međutim, u prvim danima života novorođenčadi, zbog relativno niske aktivnosti pojedinih enzima, bilježe se hiperaminoacidemija i fiziološka aminoacidurija kao posljedica funkcionalne nezrelosti bubrega. U nedonoščadi, osim toga, postoji aminoacidurija tipa preopterećenja, tk. sadržaj slobodnih aminokiselina u plazmi njihove krvi veći je nego kod donošene djece. U prvom tjednu života aminokiselinski dušik čini 3-4% ukupnog dušika u mokraći (prema nekim izvorima i do 10%), a tek do kraja prve godine života njegov relativni sadržaj opada na 1%. U djece prve godine života izlučivanje aminokiselina po 1 kg tjelesna težina dostiže vrijednosti njihovog izlučivanja u odrasle osobe, izlučivanje aminokiselinskog dušika, dostižući u novorođenčadi 10 mg/kg tjelesne težine, u 2. godini života rijetko prelazi 2 mg/kg tjelesna težina. U urinu novorođenčadi povećan je sadržaj taurina, treonina, serina, glicina, alanina, cistina, leucina, tirozina, fenilalanina i lizina (u usporedbi s urinom odrasle osobe). U prvim mjesecima života etanolamin i homocitrulin također se nalaze u mokraći djeteta. U urinu djece prve godine života prevladavaju aminokiseline prolin i [hidro]oksiprolin.
Istraživanja najvažnijih dušičnih sastojaka urina kod djece pokazala su da se omjer mokraćne kiseline, uree i amonijaka značajno mijenja tijekom rasta. Da, prva 3 mjeseca. života karakterizira najniži sadržaj uree u mokraći (2-3 puta manje nego u odraslih) i najveće izlučivanje mokraćne kiseline. Djeca u prva tri mjeseca života izlučuju 28.3 mg/kg tjelesna težina mokraćne kiseline, a odrasli - 8,7 mg/kg. Relativno visoko izlučivanje mokraćne kiseline u djece tijekom prvih mjeseci života ponekad pridonosi razvoju mokraćnog infarkta bubrega. U djece u dobi od 3 do 6 mjeseci povećava se količina uree u mokraći, a u to vrijeme smanjuje se sadržaj mokraćne kiseline. Sadržaj amonijaka u urinu djece u prvim danima života je mali, ali zatim naglo raste i ostaje na visokoj razini tijekom cijele prve godine života.
karakteristična značajka metabolizam dušika u djece je fiziološka kreatinurija. Kreatin se nalazi u amnionskoj tekućini; u urinu se utvrđuje u količinama koje prelaze sadržaj kreatina u urinu odraslih osoba, od neonatalnog razdoblja do razdoblja puberteta. Dnevno izlučivanje kreatinina (dehidroksiliranog kreatina) raste s godinama, dok se istodobno s povećanjem tjelesne težine djeteta smanjuje relativni sadržaj kreatininskog dušika u mokraći. Količina kreatinina izlučenog u urinu dnevno u novorođenčadi u terminu je 10-13 mg/kg, u nedonoščadi 3 mg/kg, kod odraslih ne prelazi 30 mg/kg.
Kada se u obitelji otkrije urođeni poremećaj metabolizam dušika potreba medicinsko genetsko savjetovanje.
Bibliografija: Berezov T.T. i Korovkin B.F. Biološka kemija, str. 431, M., 1982; Veltishchev Yu.E. i dr. Metabolizam u djece, str. 53, M., 1983; Dudel J. i dr. Ljudska fiziologija, trans. s engleskog, vol. 1-4, M., 1985; Zilva J.F. i Pannell P.R. Klinička kemija u dijagnostici i liječenju, trans. s engleskog, str. 298, 398, M., 1988; Kon R.M. i Roy K.S. Rana dijagnoza metaboličkih bolesti, trans. s engleskog, str. 211, M., 1986; Laboratorijske metode istraživanja u klinici, ur. V.V. Menjšikov, str. 222, M., 1987; Lehninger A. Osnove biokemije, trans. s engleskog, vol. 2, M., 1985; Mazurin A.V. i Vorontsov I.M. Propedeutika dječjih bolesti, str. 322, M., 1985; Vodič za pedijatriju, ur. izd. U.E. Berman i V.K. Vaughan, prev. s engleskog, knj. 2, str. 337, VI., 1987.; Strayer L. Biokemija, trans. s engleskog, svezak 2, str. 233, M., 1985.
Biosinteza uree
ja Svrha studije: znati krajnji produkti metabolizma proteina u organizmu, glavni izvori stvaranja amonijaka, načini njegove neutralizacije iz organizma.
II. Biti u mogućnosti kvantitativno odrediti sadržaj uree bojnom reakcijom s diacetil monooksimom u krvnom serumu; upoznati fizikalno-kemijska svojstva uree.
III. Početna razina znanja: kvalitativne reakcije na amonijak (anorganska kemija).
IV. Odgovor na pitanja kontrolnih završnih listića na temu: „Razgradnja jednostavnih proteina. Metabolizam aminokiselina, krajnji produkti metabolizma dušika.
1. Krajnji produkti razgradnje tvari koje sadrže dušik su ugljikov dioksid, voda i amonijak, za razliku od ugljikohidrata i lipida. Izvor amonijaka u tijelu su aminokiseline, dušične baze, amini. Amonijak nastaje kao rezultat izravne i neizravne deaminacije aminokiselina, (glavni izvor) hidrolitičke deaminacije dušičnih baza, inaktivacije biogenih amina.
2. Amonijak je toksičan i njegovo se djelovanje očituje u nekoliko funkcionalnih sustava: a) lako prodire kroz membrane (kršeći transmembranski prijenos Na + i K +) u mitohondrijima, veže se na α-ketoglutarat i druge keto kiseline (CTK), stvaranje aminokiselina; reducirajući ekvivalenti (NADH+H+) također se koriste u ovim procesima.
b) pri visokim koncentracijama amonijaka, glutamat i aspartat stvaraju amide, koristeći ATP i ometajući isti TCA, koji je glavni izvor energije mozga. c) Nakupljanje glutamata u mozgu povećava osmotski tlak, što dovodi do razvoja edema. d) Povećanje koncentracije amonijaka u krvi (N - 0,4 - 0,7 mg/l) pomiče pH u alkalnu stranu, povećavajući afinitet O 2 za hemoglobin, što uzrokuje hipoksiju živčanog tkiva. e) Smanjenje koncentracije α-ketoglutarata uzrokuje inhibiciju metabolizma aminokiselina (sinteza neurotransmitera), ubrzanje sinteze oksaloacetata iz piruvata, što je povezano s povećanom uporabom CO 2 .
3. Hiperamonijemija prvenstveno negativno utječe na mozak i prati ga mučnina, vrtoglavica, gubitak svijesti, mentalna retardacija (u kroničnom obliku).
4. Glavna reakcija vezanja amonijaka u svim stanicama je sinteza glutamina pod djelovanjem glutamin sintetaze u mitohondrijima, gdje se za tu svrhu koristi ATP. Glutamin ulazi u krvotok olakšanom difuzijom i transportira se do crijeva i bubrega. U crijevima, pod djelovanjem glutaminaze, nastaje glutamat, koji se transaminira s piruvatom, pretvarajući ga u alanin, koji se apsorbira u jetri; 5% amonijaka uklanja se kroz crijeva, preostalih 90% se izlučuje putem bubrega.
5. U bubrezima dolazi i do hidrolizacije glutamina uz stvaranje amonijaka pod djelovanjem glutaminaze koja se aktivira acidozom. U lumenu tubula amonijak neutralizira kisele produkte metabolizma, stvarajući amonijeve soli za izlučivanje, dok smanjuje gubitak K + i Na +. (N - 0,5 g amonijevih soli dnevno).
6. Visoka razina glutamina u krvi uzrokuje njegovu upotrebu u mnogim anaboličkim reakcijama kao donor dušika (sinteza dušičnih baza, itd.)
7. Najznačajnije količine amonijaka neutraliziraju se u jetri sintezom uree (86% dušika u mokraći) u količini od ~25 g/dan. Biosinteza uree je ciklički proces, gdje je ključna tvar ornitin, dodavanjem karbomoila nastalog iz NH 3 i CO 2 nakon aktivacije 2ATP. Formirani citrulin u mitohondrijima transportira se u citosol za uvođenje drugog atoma dušika iz aspartata uz stvaranje arginina. Arginin se hidrolizira arginazom i pretvara natrag u ornitin, a drugi produkt hidrolize je urea, koja je zapravo u ovom ciklusu nastala od dva atoma dušika (izvori -NH 3 i aspartat) i jednog atoma ugljika (iz CO 2). Energiju osigurava 3ATP (2 u stvaranju karbomol fosfata i 1 u stvaranju argininosukcinata).
8. Ciklus ornitina je usko povezan s ciklusom TCA, jer aspartat nastaje tijekom transaminacije PAA iz TCA, a fumarat koji preostane iz aspartata nakon uklanjanja NH 3 vraća se u TCA i kada se pretvori u PAA nastaju 3 ATP koji osiguravaju biosintezu molekule uree .
9. Nasljedni poremećaji ornitinskog ciklusa (citrulinemija, argininosukcinaturija, hiperargininemija) dovode do hiperaminemije i, u teškim slučajevima, mogu dovesti do hepatičke kome.
10. Stopa uree u krvi je 2,5-8,3 mmol / l. Smanjenje se opaža kod bolesti jetre, povećanje je rezultat zatajenja bubrega.
Laboratorijski rad
priznao
Sveruski obrazovni i metodološki centar
za trajno medicinsko i farmaceutsko obrazovanje
Ministarstvo zdravlja Ruske Federacije
kao udžbenik za studente medicine
Definiciji F. Engelsa: "Život je način postojanja proteinskih tijela", sada dodajemo "i nukleinske kiseline". U tijelu se nalaze brojni spojevi koji sadrže dušik. Usredotočit ćemo se na analizu patologije povezane s izmjenom biopolimera koji određuju glavna svojstva živih sustava: proteina i polinukleotida.
Proteini - su visokomolekularni spojevi, koji se sastoje od 20 esencijalnih i neesencijalnih aminokiselina (AA), uključujući dvije funkcionalne skupine NH 2 i COOH. Polinukleotidi su nukleinske kiseline i makroergi. Gradivne jedinice polinukleotida koje sadrže dušik su dušične baze: purini (adenin, gvanin) i pirimidini (uracil, citozin, timin).
11.1. Tipične promjene u sadržaju proteina
- Hipoproteinemija - uglavnom zbog smanjenja albumina koji sintetizira jetra.
- Hiperproteinemija je uglavnom promjena u sadržaju globulina zbog povećanja gama globulina koje sintetiziraju plazma stanice imunološkog sustava, kao i alfa i beta globulina koje sintetizira jetra.
- Paraproteinemija - pojava promijenjenih globulina. Na primjer, kod multiplog mijeloma, oni prolaze kroz bubrežnu barijeru i identificiraju se u urinu kao Bence-Johnsonovi proteini.
- Rezultat (1) i (2) je disproteinemija - kršenje omjera albumina i globulina u krvi (A / G koeficijent).
11.2. Patologija povezana s unosom dušika iz hrane i patofiziološke osnove kliničke prehrane
Proteini čine najveći dio dušika u hrani. Za normalnu ravnotežu, a time i za patologiju, važna su 4 položaja:
- Ukupna količina proteina u tijelu.
- probavljivost ovih proteina.
- Aminokiselinski sastav proteina.
- Ukupni sadržaj kalorija unesene hrane.
11.2.1. Prema 1. stavu, može se reći da tijekom razdoblja oporavka nakon bolesti potreba za proteinima značajno premašuje normu, jednaku 0,7 g proteina / kg tjelesne težine dnevno. Do 5 godina ova stopa prelazi 2,0 g / kg dnevno. Treba napomenuti da tijelo ne zahtijeva unos nukleinskih kiselina hranom. Iz AA u tijelu nastaju purinske i pirimidinske baze. Dušične baze iz hrane se hidroliziraju i izlučuju.
11.2.2. Prema drugom stavu, može se reći da, budući da je količina slobodnih aminokiselina u prirodnim prehrambenim proizvodima beznačajna, vrijednost proteina za tijelo određena je njihovom probavljivošću, tj. mogućnost podjele na AK. Na primjer, proteini kože se ne koriste u ljudskom tijelu.
11.2.2.1. Gladovanje
U suvremenom svijetu nedostatak proteina važan je prehrambeni problem. Obitelji koje žive na rubu siromaštva često dobivaju malo proteina u svojoj prehrani, čak i uz dovoljno kalorija. U pravilu je hrana bogata bjelančevinama skupa, s tim u vezi problem nedostatka bjelančevina dobiva društveni karakter.
Glad i djetinjstvo
Prikuplja se sve više dokaza da ozbiljna pothranjenost u ranom djetinjstvu dovodi do odgođenog tjelesnog razvoja i doživotnog intelektualnog invaliditeta. Odbor Američke akademije znanosti, na temelju iscrpnih znanstvenih dokaza, zaključio je da se "akutna pothranjenost u djetinjstvu čini važnijim čimbenikom u kasnijem intelektualnom razvoju od obiteljskih i društvenih utjecaja".
Poput ostatka tijela, ljudski mozak se ne razvija postupno tijekom života, već uglavnom tijekom "naleta rasta". Za mozak je to razdoblje od 1 godine (masa mozga je 25% težine mozga odrasle osobe) do 2 godine (70%). Ako se tijekom tog razdoblja razvoj elemenata rasta uspori, tada se mogućnost daljnjeg razvoja može zauvijek izgubiti. Zato je pothranjenost tijekom trudnoće ili ranog djetinjstva prepuna najtežih posljedica.
Kao posljedica konzumacije proteinima siromašne i nedovoljno visokokalorične hrane javlja se sindrom koji se naziva Kwashiorkor. Prvenstveno pogađa dojenčad u razdoblju odvikavanja od dojke i primanja nedovoljnih količina bjelančevina potrebnih za njihov normalan razvoj. To nije moguće samo u Latinskoj Americi i Africi, već je tamo prvi put opisan ovaj sindrom. Načelno, na primjeru Kwashiorkora, možemo razmotriti patogenezu proteinskog gladovanja (slika 23).
Kršenje biosinteze proteina u jetri uzrokuje smanjenje sadržaja serumskog albumina, što dovodi do edema, a smanjenje sadržaja lipoproteina vrlo niske gustoće (VLDL) - do razvoja masne degeneracije jetre. Smanjenje biosinteze Hb dovodi do razvoja anemije. Funkcija crijeva je oštro poremećena, jer zbog nedostatka prekursora AA, sinteza enzima gušterače i obnova stanica crijevne sluznice pate.
Stopa smrtnosti ove djece je vrlo visoka. Umiru od akutnih infekcija i kroničnih bolesti jetre. Nedvojbeno je da društvo treba pružiti dovoljnu materijalnu pomoć potrebitima, a uvođenje besplatnog opskrbljivanja jaslicama, vrtićima i školama mlijekom može riješiti mnoge zdravstvene probleme.
11.2.3. Za ilustraciju uloge 3. pozicije u patologiji – važnosti aminokiselinskog sastava proteina – može se reći sljedeće. Biljne bjelančevine (na primjer, kruh) manje su vrijedne u svom aminokiselinskom sastavu od životinjskih. Razlog je relativno nizak sadržaj nekih esencijalnih AA u njima. Kukuruz je siromašan triptofanom i lizozimom, mahunarke su siromašne metioninom.
Budući da se potreba za AA kod ljudi obično pokriva bjelančevinama u prehrani, malo je vjerojatan razvoj fenomena povezanog s nedostatkom bilo koje AK. U patološkom stanju to postaje moguće. Na primjer, kod zdravih ljudi do 1% triptofana se koristi za stvaranje serotonina.
Sada dva primjera iz patologije:
- U bolesnika s malignom intestinalnom karcinozom, količina triptofana koja se koristi za sintezu ovog amina doseže 60%, što dovodi do relativnog nedostatka triptofana i razvoja katarakte, atrofije testisa, hiperplazije želučane sluznice;
- s druge strane, unošenje u organizam AA koje sadrže sumpor (cistein, metionin) ubrzava zacjeljivanje rana.
Pitanje biološke uloge pojedinih aminokiselina u prehrani bolesne osobe još nije u potpunosti razrađeno. Proširena klinička uporaba AA za parenteralnu prehranu čini nužnim proučavanje ovog pitanja.
Optimalna prehrana također ovisi o drugom, još neriješenom, problemu ravnoteže aminokiselina potrebnih za održavanje ravnoteže dušika kod odrasle osobe.
11.3. ravnoteža dušika
Pozitivna ravnoteža dušika, tj. akumulacija dušika u tijelu događa se tijekom fizioloških i patoloških stanja, praćena povećanjem biosinteze proteina i nukleotida. Na primjer, u razdoblju oporavka nakon bolesti.
Negativna ravnoteža dušika - smanjenje količine dušika u tijelu, promatrano tijekom potpunog ili nepotpunog gladovanja, iscrpljujućih bolesti, groznice. Tkivni proteini se intenzivno razgrađuju na pojedinačne AK, koje se glukoneogenezom koriste za zadovoljenje energetskih potreba organizma. U tom slučaju se više dušika izlučuje nego što ulazi.
Ravnoteža dušika – količina unesenog dušika točno odgovara količini izlučenog dušika iz tijela. Za sinteze se koristi dušik. Poluživot proteina cijelog organizma u cjelini je 3 tjedna, tj. svaka 3 tjedna obnavljamo polovicu. Brzina biosinteze proteina u ovom slučaju je do 500 g / dan, tj. gotovo 5 puta više od količine proteina unesene hranom. Odakle dolazi dušik? Za to se koriste produkti razgradnje proteinskih tkiva.
11.4. Uloga jetre u metabolizmu dušika
Kao i kod mnogih drugih metaboličkih procesa, jetra također igra ključnu ulogu u transformaciji AA. To je zbog činjenice da hepatociti imaju kompletan set enzima za metabolizam aminokiselina (slika 24).
11.4.1. Povećana razgradnja proteina
Ovo je tipičan oblik poremećaja metabolizma proteina. Trenutno se metabolizam proteina smatra dinamičkim procesom, tijekom kojeg se proteini u tijelu stalno ažuriraju, tj. kontinuirano se sintetiziraju i razgrađuju.
Poluživot proteina sirutke koje izvozi jetra je oko 3 tjedna. Čimbenik koji regulira razgradnju unutarstaničnih proteina je proteoliza lizosomskim enzimima. O tim smo enzimima detaljno govorili u poglavlju o upali. Vraćajući se na poglavlje, prisjetit ćete se da je u patološkom stanju propusnost lizosomskih membrana poremećena i lizosomski enzimi ulaze u stanicu, uzrokujući razgradnju njezinih proteinskih struktura. Dopustite mi da vas podsjetim da normalno lizosomi uništavaju proteine unutar sebe, hvatajući denaturirane proteine pinocitozom.
Mislim da vam je već očito da se oštećenje lizosomskih membrana događa ne samo u jetri, već iu svim drugim organima i to ne samo tijekom upale, već i kao posljedica drugih čimbenika: ultrazvuk, zračenje, hipoksija, gladovanje postoperativno razdoblje itd. .d. Stoga je povećana razgradnja proteina kao tipičan oblik poremećaja metabolizma proteina uvijek povezana s lizosomskim proteazama.
11.4.2. Sinteza proteina
Svaka vrsta stanice iz općeg fonda aminokiselina stvara svoje pojedinačne proteine. Mišićne stanice – aktin i miozin; osteoblasti i stanice vezivnog tkiva - kolagen; hepatociti – vlastiti proteini i većina proteina plazme.
Kršenje sinteze proteina, s jedne strane, povezano je s nasljednim kršenjem aktivnosti enzima metabolizma aminokiselina, dakle. s točkastim mutacijama u DNA. Ove dijelove patologije metabolizma proteina pronaći ćete u poglavlju "Patologija nasljeđa", a osim toga, dovoljno su detaljno opisani u udžbeniku koji su uredili A.D. Ado i V.V. Novitsky u odjeljku "Poremećaji metabolizma aminokiselina" .
S druge strane, patologija biosinteze proteina nastaje kada su oštećene membrane endoplazmatskog retikuluma, gdje se na ribosomima sintetiziraju proteinske molekule. Najkarakterističnija i najčešća parenhimska bolest jetre je hepatitis, čija je osnova patogeneze oštećenje subcelularnih struktura hepatocita.
Klinička manifestacija hepatitisa je smanjenje razine mnogih proteina u plazmi. Poznato je da veliku većinu ovih proteina sintetizira jetra. To uključuje: albumin, fibrinogen, protrombin. Najosjetljiviji pokazatelj je nizak sadržaj enzima u krvi, na primjer, butirilkolinesteraze sintetizirane u jetri.
Niz razloga za promjene u količini proteina u krvi nije povezan s biosintezom proteina u jetri. Na primjer, hipoalbuminemija s povećanjem propusnosti membrana stanica krvotoka.
11.4.2.1. Parenteralna prehrana i proteini plazme
Ako je potrebno obnoviti rezerve krvi, pribjegavaju se uvođenju krvne plazme koja sadrži različite proteine u krvotok pacijenta. Ali sada vam je jasno da, kako bi tijelo iskoristilo te proteine, oni se još uvijek moraju razgraditi do AA, najvrjednija je upotreba gotovih mješavina potonjih. Parenteralnim davanjem AK može se održati ravnoteža dušika u bolesnika s bebjelančevinastom prehranom, a može se postići i pozitivna ravnoteža dušika (prehrana onkoloških bolesnika, bolesnika u postoperativnom razdoblju).
11.4.2.2. Patologija povezana s regulacijom biosinteze proteina
Ako su procesi razgradnje proteina povezani s nereguliranom aktivnošću lizosomskih enzima, tada biosintezu proteina kontrolira endokrini sustav i, prije svega, hormon rasta (somatotropni hormon). Uvođenje hormona rasta povećava biosintezu proteina povećanjem sinteze mRNA, povećanjem propusnosti staničnih membrana za aminokiseline. Stoga hiperfunkcija hormona rasta dovodi do pojačanog rasta novih stanica i gigantizma, a nedostatak dovodi do patuljastog rasta (hipofizni nanizam).
Prekomjerno stvaranje ACTH povećava sintezu steroidnih hormona, što dovodi do supresije biosinteze proteina i prebacivanja AK na glukoneogenezu. To je i razumljivo, jer su steroidni hormoni hormoni stresnih situacija, a kada je potrebna energija za borbu za preživljavanje, biosinteza se mora odgoditi. Zato kod produljene izloženosti stresu tumori kortikalnog sloja nadbubrežnih žlijezda imaju negativnu ravnotežu dušika.
Pospješuje biosintezu proteina i inzulina. Stoga, kod dijabetes melitusa, karakteriziranog relativnim ili apsolutnim nedostatkom inzulina, biosinteza proteina se smanjuje. Pustularne bolesti koje se često javljaju kod dijabetes melitusa očito su povezane sa supresijom stvaranja proteina protutijela, drugih proteinskih čimbenika nespecifične i specifične antiinfektivne zaštite.
11.4.3. Patologija interkonverzije aminokiselina
Svrha interkonverzije AA je održavanje homeostaze dušika, čuvajući ga za sintezu neesencijalnih aminokiselina. Glavnu ulogu u tim procesima imaju reakcije transaminacije katalizirane aminotransferazama (AT). Njihov mehanizam djelovanja je prijenos amino skupine. Medijator je vitamin B6.
Reakcija se odvija u bilo kojem smjeru i ovisi o omjeru koncentracija reagirajućih komponenata. Dakle, ako je koncentracija AK-2 niska, a AK-1 i keto-2 ima u izobilju u hrani ili tkivima, tada će prijenos amino skupine ići s lijeva na desno i obrnuto. U svakom slučaju, sudionik u tim reakcijama je alfa-KG, koji prihvaća amino skupinu iz AK kojih ima u izobilju i donira je za stvaranje onih AK čiji nedostatak prijeti organizmu.
11.4.3.1. Koja je bit prebacivanja metabolizma proteina na glukoneogenezu pod utjecajem GCS?
Provodi se u dvije faze:
- GCS zbog indukcije (de novo biosinteza) značajno povećavaju aktivnost aminotransferaza (AT), dok u tijeku transaminacije dolazi do povećanja stvaranja piruvata (vidi gore).
- GCS na isti način povećava aktivnost enzima glukoneogeneze koji kataliziraju stvaranje glukoze iz piruvata.
11.4.3.2. Značaj aminotransferaza za dijagnozu
Oštećenje vanjskih membrana stanica različitih tkiva popraćeno je otpuštanjem protutijela iz citoplazme stanica u krv. Dakle, u akutnom hepatitisu, aktivnost AT povećava se do 100 puta u odnosu na normu. Ali budući da je AT prisutan u stanicama bilo kojeg tkiva, povećanje AT u krvi primjećuje se s oštećenjem miokarda, bubrega itd.
11.4.4. Izmjena amonijaka
Izmjena amonijaka je izuzetno važna, budući da je slobodni anorganski amonijak izrazito toksičan (veže se na alfa-KG, stvarajući glutamat, odvraćajući supstrat od TCA, što se očituje padom stvaranja ATP-a). Kao i svaka konstanta homeostaze, sadržaj amonijaka je konstanta ravnoteže, tj. ovisi o brzini njegovog stvaranja i iskorištenja.
Izvor amonijaka u tkivima su aminokiseline, dušične baze. Glavni izvor je oksidacija aminokiseline glutamat glutamat dehidrogenazom. Ovaj enzim katalizira otpuštanje AA iz amino skupine u obliku amonijaka reakcijom oksidativne deaminacije. Drugi produkt reakcije je TCA supstrat – alfa-KG.
11.4.4.1. Korištenje amonijaka i tkiva
Ima tri glavna procesa:
- Reakcija reduktivne aminacije je obrnuta reakcija deaminacije i katalizirana je istim GDH. Uz pomoć ove reakcije adicije amino-skupine na alfa-KG, apsorbira se amonijak koji nastaje kao posljedica djelovanja bakterija u probavnom traktu. S viškom amonijaka može doći do iscrpljivanja rezervi alfa-KG i inhibicije TCA.
- Stvaranje glutamina. To je oblik taloženja i transporta amonijaka uključen u održavanje unutarstanične koncentracije amonijaka na razini koja ne doseže granice toksičnosti. Reakcija je katalizirana glutamin sintetazom. Važnost ove reakcije posebno se jasno vidi kod stresnih reakcija praćenih stimulacijom glukoneogeneze. Amonijak, nastao tijekom metabolizma proteina i aminokiselina, već se u obliku glutamina prenosi iz tako masivnih perifernih tkiva kao što su mišići, s protokom krvi u jetru. U jetri, pod utjecajem glutaminaze, dolazi do cijepanja amonijaka iz glutamina.
- Treći put metabolizma amonijaka (85-88%) je sinteza karbamoil fosfata, preko koje on ulazi u ciklus uree, apsolutno bezopasnog organskog spoja.
Za razliku od 1. i 2. puta fiksacije amonijaka, stvaranje uree događa se samo u jetri. Razlog tome je što se karbamoil fosfat sintetaza i dva druga enzima ciklusa ureje (ornitin karbamoil transferaza i arginaza) nalaze samo u mitohondrijima jetre.
Ciklus ureje prilično je jasno prikazan u udžbeniku koji su uredili AD Ado i VV Novitsky. Detaljnije ćemo se zadržati na patologiji povezanoj s poremećajima u ciklusu ureje.
11.4.4.2. Dijagnostika i klinika poremećaja ciklusa ureje
- Određivanje enzima ciklusa uree u krvi ima veliku dijagnostičku vrijednost, jer ukazuje na oštećenje jetre. Doista, karbamoil fosfat sintetaza, ornitin karbamoil transferaza i arginaza lokalizirane su isključivo u mitohondrijima hepatocita.
- Klinička manifestacija je jetrena koma. Jedna od najstrašnijih manifestacija oštećenja jetre je razvoj teških napada, praćenih gubitkom svijesti kao rezultat oštećenja središnjeg živčanog sustava (hepatička koma). Poremećaji jetre kod akutnog hepatitisa u osnovi imaju oštećenje hepatocita (otrovanje CCl 4 i drugim otrovima). Mnoge hepatotropne tvari povećavaju peroksidaciju lipida, uzrokujući oštećenje membrana, uključujući mitohondrije. Ako je značajna količina parenhima isključena, oštećenje mitohondrija dovodi do kršenja iskorištenja amonijaka, koji se formira u tkivima i dolazi iz crijeva kao rezultat djelovanja bakterija.
U mnogim slučajevima, kod kroničnih bolesti jetre, oštećenje parenhimskog organa praćeno je proliferacijom vezivnog tkiva i poremećenim protokom krvi, koji normalno čini 1/4 sve krvi koja teče iz srca. Kao posljedica opstrukcije v.porta sustava razvijaju se kolaterale koje teku izravno u donju šuplju venu, zaobilazeći jetru. Kroz takav porto-kavalni shunt, tvari apsorbirane u gastrointestinalnom traktu ulaze izravno u tkiva, pogoršavajući posljedice, ometajući neutralizaciju amonijaka formiranog u tkivima i bakterijama probavnog trakta.
Dakle, jetra ne detoksificira amonijak i druge otpadne proizvode crijevnih bakterija koje ulaze u jetru (indol, skatol, putrescin). Višak amonijaka i drugih toksičnih spojeva u krvi uzrokuje izravni štetni učinak povezan s njegovom lipotropijom i uključivanjem u biomembrane, te s inhibicijom ciklusa trikarboksilne kiseline. Zbunjenost i gubitak svijesti uzrokovani su činjenicom da je živčani sustav najosjetljiviji na višak amonijaka zbog velike potražnje za ATP-om.
Liječenje jetrene kome. Napadi kome mogu se ublažiti samo povećanjem aktivnosti početne faze ciklusa uree uvođenjem kofaktora reakcije karbamoil fosfat sintetaze u jetru. Takva supstanca je N-karbamoilglutamin. U posebno teškim slučajevima potrebna je hemodijaliza, zamjena transfuzije ili hemosorpcija, privremeno povezivanje strane jetre.
11.5. Patologija metabolizma dušikovih baza
Ciklički spojevi koji sadrže dušik najvažniji su kompleks nukleotida RNA i DNA, nukleotidni koenzimi NAD, NADP, FMN, makroergi ATP-a, GTP-a, UTP-a. Zadovoljstvo tijela njima uglavnom se ne događa zbog njihovog unosa hranom (zaštita genskog fonda), već zbog njihove potpune biosinteze iz aminokiselina i ugljikohidrata. Dva glavna mjesta stvaranja dušičnih baza: jetra, tkiva koja se intenzivno razmnožavaju (hematopoetska).
Sada o razgradnji dušičnih baza.
Cikličke strukture pirimidina potpuno su uništene, ali u tijelu nema enzima koji bi razbili purinske prstenove. Njihovo uništavanje prestaje u fazi stvaranja mokraćne kiseline iz ksantina kataliziranog ksantin-oksidazom. Stoga se višak purina izlučuje iz tijela netaknut u obliku mokraćne kiseline.
U jetri se purinske baze podvrgavaju deaminaciji i formiraju ksantin. Daljnju oksidaciju u mokraćnu kiselinu katalizira jetreni enzim ksantin oksidaza, budući da se mokraćna kiselina ne može ponovno upotrijebiti niti dalje razgraditi. U tom smislu, ovaj spoj je sličan urei, krajnjem proizvodu metabolizma proteina amonijaka. Oba se krajnja proizvoda izlučuju u urinu, tako da je sadržaj mokraćne kiseline pokazatelj katabolizma nukleinskih kiselina u tijelu.
11.5.1. Giht
Giht je patologija metabolizma purina (slika 25). To je sindrom karakteriziran viškom mokraćne kiseline u krvi (hiperurikemija), artritisom, a obično je praćen oštećenjem bubrega. Razlog je nepoznat. Osnova patogeneze je taloženje kristala natrijevog urata u tkivima zglobova i bubrega. S vremenom se te naslage pretvaraju u čak i golim okom vidljive čvorove (toffs) u području zglobova udova i u kamence mokraćnog sustava.
Patokemija poremećaja metabolizma purina općenito je sljedeća: čak iu normalnim uvjetima, koncentracija soli mokraćne kiseline u tjelesnim tekućinama je blizu zasićenja. U krvi bolesnika s gihtom urati stvaraju već prezasićenu otopinu. Stabiliziran je proteinima krvi, ali svako lokalno smanjenje pH (u bubrezima - otpuštanje kiselih metabolita, neki lijekovi) dovodi do pojave žarišta kristalizacije.
Liječenje. Patogenetski je opravdana primjena u liječenju takvih bolesnika alopurinola, inhibitora ksantin-oksidaze, koji smanjuje stvaranje mokraćne kiseline i probicida, koji pojačava izlučivanje mokraćne kiseline putem bubrega. Važna komponenta liječenja je prehrana. Prirodna potreba kod gihta je nizak unos hrane bogate purinima, poput mesa. U isto vrijeme, vrijedne namirnice poput jaja i mliječnih proizvoda imaju malo purina.
Državna obrazovna ustanova
Državna medicinska akademija Chita
L.P. Nikitina, A.Ts. Gomboeva, N.S. Kuznjecova
Biokemija metabolizma dušika u normalnim i patološkim stanjima
Pod uredništvom prof. B.S. Khyshiktueva
L.P. Nikitin
A.Ts. Gomboeva
N.S. Kuznjecova
Ovaj priručnik namijenjen je studentima medicine. Prilično jezgrovito, na pristupačnom jeziku, daje informacije o različitim spojevima koji sadrže dušik, prvenstveno o aminokiselinama, nukleotidima i njihovim biopolimerima - proteinima, nukleinskim kiselinama.
|
Popis kratica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
Uvod. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
Poglavlje 1. Klasifikacija i općenitost uloge spojeva koji sadrže dušik. . | |||
|
Poglavlje 2. Metabolizam aminokiselina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
2.1. Hidrolitički stadij katabolizma polipeptida. . . . . . . . . . | |||
|
2.2. Sudbina aminokiselina u stanici. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
2.2.1. Varijante nespecifičnih transformacija. . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
2.2.1.1. Reakcije dekarboksilacije. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
2.2.1.2. Oduzimanje amino skupine aminokiseline. . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
2.2.1.3. Značajke metabolizma cikličkih aminokiselina. . . . . | |||
|
2.2.1.4. Sudbina produkata razgradnje aminokiselina. . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
2.3. anabolizam aminokiselina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
2.4. Značajke izmjene pojedinih aminokiselina. . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
Testovi za poglavlja 1, 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
Poglavlje 3. Metabolizam nukleotida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
3.1. Klasifikacija i nomenklatura nukleotida. . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
3.2. Značajke strukture, biološka uloga nukleinskih spojeva. . . . . | |||
|
3.2.1. Funkcije mononukleotida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
3.2.2. Vrijednost dinukleotida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
3.2.3. Polinukleotidi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
3.2.3.1. Vrste RNA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
3.2.3.2. DNA varijante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
3.2.3.3. Fizikalno-kemijska i biološka svojstva složenih nukleotida | |||
|
3.3. Katabolička faza izmjene jezgrenih struktura. . . . . . . . . . | |||
|
3.3.1. Razgradnja nukleoproteina u gastrointestinalnom traktu i tkivima. . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
3.3.2. Specifični putovi nukleozidnih transformacija. . . . . . . . . | |||
|
3.3.2.1. Krajnji proizvod metabolizma purina je mokraćna kiselina. . . | |||
|
3.3.2.2. Shema razaranja pirimidinskih prstenova. . . . . . . . . . . . . . | |||
|
3.4. Putovi sinteze mononukleotida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
3.4.1. Geneza purinskih nukleotida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
3.4.2. Stvaranje pirimidinskih ciklusa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
3.4.3. Priprema mononukleotida za polimerizaciju. . . . . . . . . . . . | |||
|
3.5. Patologija metabolizma purinskih spojeva. . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
Testovi za 3. poglavlje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
Poglavlje 4. Sinteza biopolimera koji sadrže dušik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
4.1. Opći principi reakcija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
4.2. replikacija DNK. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
4.3. RNA transkripcija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
4.4. Stvaranje polinukleotida. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
4.5. Regulacija biosinteze biopolimera koji sadržavaju dušik. . . . . . . . . | |||
|
4.6. Uzroci poremećaja u nastanku nukleinskih kiselina i proteina. . . . . | |||
|
4.7. Principi prevencije i terapije nasljednih bolesti. . | |||
|
Testovi za 4. poglavlje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
Odgovori na testove. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. | |||
|
Bibliografija. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
Primjena. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
|
Rječnik genetskih pojmova. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . | |||
Popis kratica
ADP - adenozin trifosfat
ALT - alanin aminotransferaza
AMP - adenozin monofosfat
AO je antioksidans
ARZ - zaštita od radikala
AST - aspartat aminotransferaza
ATP - adenozin trifosfat
HPFA - najveća masna kiselina
GABA - gama-aminomaslačna kiselina
HGPRT - hipoksantinguanin fosforiboziltransferaza
BDP - gvanozin difosfat
GMF - gvanozin monofosfat
GNG - glukoneogeneza
GP, glicerol fosfatid(i)
HSE - element osjetljiv na hormone
hnRNA - heterogena nuklearna ribonukleinska kiselina
DHAP - dihidroksiaceton fosfat
DOPA - di(hidro)oksifenilalanin
GIT - gastrointestinalni trakt
IMP - inozin monofosfat
i-RNA - informacijska ribonukleinska kiselina
CoA - acilacijski koenzim
NAD + - nikotinamid adenin dinukleotid
NAD + P - nikotinamid adenin dinukleotid fosfat
NTP - nukleozid trifosfat
OA - oksalacetat
OMF - oritidin monofosfat
PVA - pirogrožđana kiselina
PPP - pentozofosfatni put
RNDF - ribonukleozid difosfat
RMNP - ribonukleozid monofosfat
RNA – ribonukleinska kiselina
r-RNA - ribosomska ribonukleinska kiselina
RNTP - ribonukleozid trifosfat
STH - somatotropni hormon
THFA - tetrahidrofolna kiselina
TDP - tiamin difosfat
TMP - timidin monofosfat
t-RNA – transportna ribonukleinska kiselina
UMP - uridin monofosfat
UTP - uridin trifosfat
FAD - flavin adenin dinukleotid
FAPS - fosfoadenozin fosfosulfat
FMN - flavin mononukleotid
FRPP - fosforibozil pirofosfat
c-AMP - ciklički adenozin monofosfat
CDP - citidin difosfat
CMP - citidin monofosfat
TCA - ciklus trikarboksilnih kiselina
ETC - transportni lanac elektrona
H - histon
SAM - S-adenozilmetionin
Uvod
Sudbina tvari u stanicama ima sljedeće alternative: glavni dio molekula koristi se kao građevni, receptorski, katalitički, regulacijski materijal; drugi, koji se raspada, služi kao izvor energije za život. Glavni bioelementi organskih spojeva su C, H, O, N, S, P, a kako bi se lakše osiguralo ispunjavanje, odnosno razdvajanje navedenih funkcija, priroda je predložila sljedeću mogućnost. Tvar koja se sastoji samo od atoma C, H, O dobar je izvor energije, a zbog prisutnosti elektronegativnog O sadrži slabe polarne veze, što olakšava dehidrogenaciju, a kasnije osigurava transport H + i u ETC, oksidativnu fosforilaciju.
Uključivanje atoma dušika koji mogu prihvatiti protone zbog usamljenog elektronskog para, tj. imaju svojstva baze, dovodi do kvalitativne promjene u izvršenim funkcijama. Molekule koje sadrže amine tijelo ne može koristiti kao izvore energije, one služe u druge svrhe.
metabolizam dušika- skup kemijskih transformacija, reakcija sinteze i razgradnje dušikovih spojeva u tijelu; komponenta metabolizma i energije. Koncept "metabolizma dušika" uključuje metabolizam proteina (skup kemijskih transformacija proteina u tijelu i njihovih metaboličkih proizvoda), kao i razmjenu peptida, aminokiseline, nukleinske kiseline, nukleotidi, dušične baze, amino šećeri (vidi. Ugljikohidrati), koji sadrže dušik lipidi, vitamini, hormoni i drugi spojevi koji sadrže dušik.
Organizam životinja i ljudi probavljivi dušik dobiva iz hrane, u kojoj su glavni izvor dušikovih spojeva bjelančevine životinjskog i biljnog podrijetla. Glavni čimbenik u održavanju ravnoteže dušika – stanja AA, u kojem je količina unesenog i izlučenog dušika jednaka – je adekvatan unos bjelančevina iz hrane. U SSSR-u dnevna norma proteina u prehrani odrasle osobe je jednaka 100 G, odnosno 16 G proteinski dušik, s utroškom energije od 2500 kcal. Ravnoteža dušika (razlika između količine dušika koja u organizam uđe s hranom i količine dušika izlučene iz organizma mokraćom, izmetom i znojem) pokazatelj je intenziteta A. o. u organizmu. Gladovanje ili nedovoljna ishrana dušikom dovodi do negativne bilance dušika, odnosno manjka dušika, pri čemu količina dušika izlučenog iz tijela premašuje količinu dušika koji u organizam uđe hranom. Pozitivna ravnoteža dušika, u kojoj količina dušika unesena hranom premašuje količinu dušika izlučenog iz tijela, opaža se tijekom razdoblja tjelesnog rasta, tijekom procesa regeneracije tkiva itd. A. stanje o. uvelike ovisi o kvaliteti bjelančevina u hrani, koja je pak određena njihovim aminokiselinskim sastavom i, prije svega, prisutnošću esencijalnih aminokiselina.
Opće je prihvaćeno da kod ljudi i kralježnjaka A. o. počinje probavljanjem dušikovih spojeva hrane u gastrointestinalnom traktu. U želucu se proteini razgrađuju uz sudjelovanje probavnih proteolitičkih enzima. tripsin i gastriksin (vidi Proteoliza ) uz stvaranje eptida, oligopeptida i pojedinačnih aminokiselina. Iz želuca, hrana ulazi u duodenum i donje dijelove tankog crijeva, gdje se peptidi podvrgavaju daljnjem cijepanju kataliziranom enzimima pankreasnog soka tripsinom, kimotripsinom i karboksipeptidazom i enzimima crijevnog soka aminopeptidazama i dipeptidazama (vidi. Enzimi). Uz peptide. tanko crijevo razgrađuje složene proteine (npr. nukleoproteine) i nukleinske kiseline. Crijevna mikroflora također daje značajan doprinos razgradnji biopolimera koji sadrže dušik. Oligopeptidi, aminokiseline, nukleotidi, nukleozidi itd. apsorbiraju se u tankom crijevu, ulaze u krv i nose se s njom cijelim tijelom. Proteini tjelesnih tkiva u procesu stalne obnove također prolaze kroz proteolizu pod djelovanjem tkivnih procesa (peptidaza i katepsina), a produkti razgradnje tkivnih proteina ulaze u krv. Aminokiseline se mogu koristiti za novu sintezu proteina i drugih spojeva (purinske i pirimidinske baze, nukleotidi, porfirini itd.), za energiju (npr. uključivanjem u ciklus trikarboksilnih kiselina) ili se mogu podvrgnuti daljnjoj razgradnji s stvaranje krajnjih proizvoda A. O., podložnih izlučivanju iz tijela.
Aminokiseline koje dolaze u sastavu proteina hrane koriste se za sintezu proteina organa i tkiva tijela. Također sudjeluju u stvaranju mnogih drugih važnih bioloških spojeva: purinskih nukleotida (glutamin, glicin, asparaginska kiselina) i pirimidinskih nukleotida (glutamin, asparaginska kiselina), serotonina (triptofana), melanina (fenilalpina, tirozina), histamina (histidina) , adrenalin, norepinefrin, tiramin (tirozin), poliamini (arginin, metionin), kolin (metionin), porfirini (glicin), kreatin (glicin, arginin, metionin), koenzimi, šećeri i polisaharidi, lipidi itd. Najvažnija kemijska reakcija za tijelo, u kojoj sudjeluju gotovo sve aminokiseline, je transaminacija, koja se sastoji u reverzibilnom enzimskom prijenosu a-amino skupine aminokiselina na a-ugljikov atom ketokiselina ili aldehida. Transaminacija je temeljna reakcija u biosintezi neesencijalnih aminokiselina u tijelu. Aktivnost enzima koji kataliziraju reakcije transaminacije je aminotransferaze - ima veliku kliničku i dijagnostičku vrijednost.
Razgradnja aminokiselina može se odvijati kroz nekoliko različitih puteva. Većina aminokiselina može proći dekarboksilaciju uz sudjelovanje enzima dekarboksilaze u primarne amine, koji se zatim mogu oksidirati u reakcijama kataliziranim monoaminooksidazom ili diaminoksidazom. Kada se biogeni amini (histamin, serotonin, tiramin, g-aminomaslačna kiselina) oksidiraju oksidazama, nastaju aldehidi koji se dalje transformiraju i amonijak, glavni put daljnjeg metabolizma kojih je stvaranje uree.
Drugi glavni put za razgradnju aminokiselina je oksidativna deaminacija uz stvaranje amonijaka i ketokiselina. Izravna deaminacija L-aminokiselina u životinja i ljudi odvija se izrazito sporo, s izuzetkom glutaminske kiseline, koja se intenzivno deaminira uz sudjelovanje specifičnog enzima glutamat dehidrogenaze. Preliminarna transaminacija gotovo svih a-aminokiselina i daljnja deaminacija nastale glutaminske kiseline u a-ketoglutarnu kiselinu i amonijak glavni je mehanizam deaminacije prirodnih aminokiselina.
Amonijak je proizvod različitih putova razgradnje aminokiselina, koji također može nastati kao rezultat metabolizma drugih spojeva koji sadrže dušik (na primjer, tijekom deaminacije adenina, koji je dio nikotinamid adenin dinukleotida - NAD). Glavni način vezanja i neutralizacije toksičnog amonijaka u ureotelnih životinja (životinja u kojih je krajnji produkt A. o urea) je tzv. ciklus uree (sinonim: ornitinski ciklus, Krebs-Henseleitov ciklus), koji se odvija u jetri . To je ciklički slijed enzimskih reakcija, kao rezultat kojih se urea sintetizira iz molekule amonijaka ili amidnog dušika glutamina, amino skupine asparaginske kiseline i ugljičnog dioksida. Uz dnevni unos od 100 G protein dnevno izlučivanje uree iz organizma je oko 30 G. Kod ljudi i viših životinja postoji još jedan način neutralizacije amonijaka - sinteza amida dikarboksilnih kiselina asparagana i glutamina iz odgovarajućih aminokiselina. U urikotelnih životinja (gmazovi, ptice), krajnji produkt A. o. je mokraćna kiselina.
Kao rezultat razgradnje nukleinskih kiselina i nukleoproteina u probavnom traktu nastaju nukleotidi i nukleozidi. Oligo- i mono-nukleotidi uz sudjelovanje raznih enzima (esteraza, nukleotidaza, nukleozidaza, fosforilaza) zatim se pretvaraju u slobodne purinske i pirimidinske baze.
Daljnji put razgradnje purinskih baza adenina i gvanina sastoji se u njihovoj hidrolitičkoj deaminaciji pod utjecajem enzima adenaze i guanaze uz stvaranje hipoksantina (6-hidroksipurina), odnosno ksantina (2,6-dioksipurina), koji zatim se pretvaraju u mokraćnu kiselinu u reakcijama koje katalizira ksantin oksidaza. Mokraćna kiselina je jedan od krajnjih proizvoda A. o. a krajnji produkt metabolizma purina kod čovjeka – izlučuje se iz organizma mokraćom. Većina sisavaca ima enzim urikazu, koji katalizira pretvorbu mokraćne kiseline u izlučeni alantoin.
Razgradnja pirimidinskih baza (uracil, timin) sastoji se u njihovoj redukciji uz stvaranje dihidro derivata i naknadnu hidrolizu, pri čemu iz uracila nastaje b-ureidopropionska kiselina, a iz amonijak, ugljikov dioksid i b-alanin. to, a b-aminoizomaslačna kiselina nastaje iz timina, kiseline, ugljičnog dioksida i amonijaka. Ugljični dioksid i amonijak mogu se dalje uključiti u ureu kroz ciklus uree, a b-alanin sudjeluje u sintezi najvažnijih biološki aktivnih spojeva - dipeptida koji sadrže histidin karnozina (b-alanil-L-histidin) i anserina (b -alanil-N-metil-L-histidin), koji se nalazi u ekstraktivnim tvarima skeletnih mišića, kao i u sintezi pantotenske kiseline i koenzima A.
Tako su različite transformacije najvažnijih dušikovih spojeva u tijelu međusobno povezane u jednoj razmjeni. Komplicirani proces A. o. reguliran na molekularnoj, staničnoj i tkivnoj razini. A. propis o. u cijelom organizmu usmjerena je na prilagodbu intenziteta A. o. na promjenjive uvjete okoliša i unutarnje sredine i provodi ga živčani sustav kako izravno tako i djelovanjem na endokrine žlijezde.
U zdravih odraslih osoba sadržaj dušikovih spojeva u organima, tkivima i biološkim tekućinama je na relativno konstantnoj razini. Višak dušika iz hrane izlučuje se mokraćom i stolicom, a pri nedostatku dušika u hrani potrebe organizma za njim mogu se pokriti korištenjem dušikovih spojeva u tjelesnim tkivima. Istodobno, sastav urin mijenja ovisno o značajkama I. i ravnotežu dušika. Normalno, s nepromijenjenom prehranom i relativno stabilnim uvjetima okoline, stalna količina krajnjih proizvoda AA izlučuje se iz tijela, a razvoj patoloških stanja dovodi do njegove oštre promjene. Značajne promjene u izlučivanju dušikovih spojeva u urinu, prvenstveno u izlučivanju uree, također se mogu uočiti u odsutnosti patologije u slučaju značajne promjene u prehrani (na primjer, kada se promijeni količina konzumiranih proteina ), i koncentracija zaostalog dušika (vidi. Preostali dušik ) u krvi se neznatno mijenja.
Na istraživanju And. potrebno je voditi računa o kvantitativnom i kvalitativnom sastavu uzete hrane, kvantitativnom i kvalitativnom sastavu dušikovih spojeva izlučenih mokraćom i izmetom i sadržanih u krvi. Za istraživanje A. o. koristiti dušične tvari obilježene radionuklidima dušika, fosfora, ugljika, sumpora, vodika, kisika te promatrati migraciju oznake i njezinu ugradnju u sastav krajnjih proizvoda A. o. Široko se koriste označene aminokiseline, npr. 15 N-glicin, koje se u organizam unose hranom ili izravno u krv. Značajan dio obilježenog glicinskog dušika iz hrane izlučuje se kao urea s mokraćom, a drugi dio obilježenog ulazi u tkivne proteine i izlučuje se iz organizma izuzetno sporo. Provođenje istraživanja A. o. potrebno za dijagnozu mnogih patoloških stanja i praćenje učinkovitosti liječenja, kao i razvoj racionalne prehrane, uklj. ljekovito (vidi Medicinska prehrana ).
Patologija A. o. (do vrlo značajnog) uzrokuje proteine. Može biti uzrokovan općom pothranjenošću, dugotrajnim nedostatkom bjelančevina ili esencijalnih aminokiselina u prehrani, nedostatkom ugljikohidrata i masti koji osiguravaju energiju za procese biosinteze bjelančevina u organizmu. Protein može biti posljedica prevlasti procesa razgradnje proteina nad njihovom sintezom, ne samo kao rezultat prehrambenog nedostatka proteina i drugih esencijalnih hranjivih tvari, već i tijekom teškog mišićnog rada, ozljeda, upalnih i distrofičnih procesa, ishemije, infekcije, opsežnog ah , poremećaj trofičke funkcije živčanog sustava, nedostatak anaboličkih hormona (hormon rasta, spolni hormoni, inzulin), prekomjerna sinteza ili prekomjerni unos steroidnih hormona izvana itd. Povreda apsorpcije proteina u patologiji gastrointestinalnog trakta (ubrzana evakuacija hrane iz želuca, hipo- i anacidni uvjeti, blokada izvodnog kanala gušterače, slabljenje sekretorne funkcije i povećana pokretljivost tankog crijeva kod enteritisa i enterokolitis, poremećena apsorpcija u tankom crijevu itd.) također može dovesti do nedostatka proteina. Proteini dovode do diskordinacije A. o. a karakterizira ga izražena negativna bilanca dušika.
Poznati su slučajevi kršenja sinteze određenih proteina (vidi. Imunopatologija, Fermentopatije), kao i genetski određena sinteza abnormalnih proteina, na primjer, sa hemoglobinopatije, multipli mijelom (vidi Paraproteinemičke hemoblastoze ) i tako dalje.
Patologija A. o., koja se sastoji u kršenju metabolizma aminokiselina, često je povezana s anomalijama u procesu transaminacije: smanjenjem aktivnosti aminotransferaza tijekom hipo- ili avitaminoze B 6, kršenjem sinteze ovih enzima, nedostatak keto kiselina za transaminaciju zbog inhibicije ciklusa trikarboksilnih kiselina tijekom hipoksije i šećera itd. Smanjenje intenziteta transaminacije dovodi do inhibicije deaminacije glutaminske kiseline, a to, pak, do povećanja udjela dušika aminokiselina u sastavu ostatka dušika u krvi (hiperaminoacidemija), opće hiperazotemije i aminoacidurije. Hiperaminoacidemija, aminoacidurija i opća azotemija karakteristične su za mnoge vrste A. patologije. Uz opsežna oštećenja jetre i druga stanja povezana s masivnim raspadom proteina u tijelu, procesi deaminacije aminokiselina i stvaranja uree su poremećeni na način da se povećava koncentracija zaostalog dušika i sadržaj aminokiselinskog dušika u njemu. na pozadini smanjenja relativnog sadržaja dušika iz uree u ostatku dušika (tzv. proizvodna azotemija).
Proizvodna azotemija obično je popraćena izlučivanjem viška aminokiselina u urinu, jer čak iu slučaju normalnog rada bubrega, filtracija aminokiselina u bubrežnim glomerulima je intenzivnija od njihove reapsorpcije u tubulima. Bolesti bubrega, opstrukcija urinarnog trakta, oštećena bubrežna cirkulacija dovode do razvoja retencijske azotemije, praćene povećanjem koncentracije zaostalog dušika u krvi zbog povećanja sadržaja uree u krvi (vidi zatajenja bubrega ). Opsežne rane, teške i infekcije, oštećenja cjevastih kostiju, leđne moždine i mozga, Itsenko-Cushingova bolest i mnoge druge ozbiljne bolesti praćene su aminoacidurijom. Također je karakteristično za patološka stanja koja se javljaju s poremećenim procesima reapsorpcije u bubrežnim tubulima: Wilson-Konovalovljeva bolest (vidi. Hepatocerebralna distrofija ), Nephronophthisis Fanconi (vidi. Bolesti slične rahitisu ) i dr. Ove bolesti spadaju među brojne genetski uvjetovane poremećaje A. o. Selektivno kršenje reapsorpcije cistina i cistinurija s generaliziranim poremećajem metabolizma cistina na pozadini opće aminoacidurije prati takozvanu cistinozu. Kod ove bolesti kristali cistina talože se u stanicama retikuloendotelnog sustava. nasljedna bolest fenilketonurija karakteriziran kršenjem pretvorbe fenilalanina u tirozin kao rezultat genetski određenog nedostatka enzima fenilalanin - 4-hidroksilaze, što uzrokuje nakupljanje u krvi i urinu nepretvorenog fenilalanina i njegovih metaboličkih produkata - fenilpiruvične i feniloctene kiseline. Kršenje transformacija ovih spojeva također je karakteristično za virusni hepatitis.Tirozinemija, tirozinurija i tirozinoza bilježe se kod ah, difuznih bolesti vezivnog tkiva (kolagenoze) i drugih patoloških stanja. Razvijaju se kao posljedica poremećene transaminacije tirozina. Kongenitalna anomalija oksidativnih transformacija tirozina leži u osnovi alkaptonurije, u kojoj se nepretvoreni metabolit ove aminokiseline, homogentizinska kiselina, nakuplja u mokraći. Poremećaji metabolizma pigmenata u hipokorticizmu (vidi. nadbubrežne žlijezde ) povezani su s inhibicijom pretvorbe tirozina u melanin zbog inhibicije enzima tirozinaze (potpuni gubitak sinteze ovog pigmenta karakterističan je za kongenitalnu anomaliju pigmentacije - a).
S masivnim slomom staničnih struktura (gladovanje, težak rad mišića, infekcije itd.) Primjećuje se patološko povećanje koncentracije zaostalog dušika zbog povećanja relativnog sadržaja dušika mokraćne kiseline u njemu (normalno, koncentracija mokraćne kiseline u krvi ne prelazi - 0,4 mmol/l).
U starijoj dobi smanjuje se intenzitet i volumen sinteze proteina zbog izravne inhibicije biosintetske funkcije tijela i slabljenja njegove sposobnosti apsorpcije aminokiselina iz hrane; razvija se negativna ravnoteža dušika. Poremećaji u metabolizmu purina u starijih osoba dovode do nakupljanja i taloženja soli mokraćne kiseline – urata u mišićima, zglobovima i hrskavici. Ispravljanje smetnji I. u starijoj dobi može se provoditi posebnim dijetama koje sadrže visokokvalitetne životinjske bjelančevine, vitamine i elemente u tragovima, s ograničenim sadržajem purina.
Metabolizam dušika u djece odlikuje se nizom značajki, posebice pozitivnom ravnotežom dušika kao nužnim uvjetom za rast. Intenzitet procesa A. o. tijekom rasta djeteta prolazi kroz promjene, posebno izražene u novorođenčadi i male djece. Tijekom prva 3 dana života ravnoteža dušika je negativna, što se objašnjava nedovoljnim unosom bjelančevina iz hrane. Tijekom tog razdoblja otkriva se prolazno povećanje koncentracije zaostalog dušika u krvi (tzv. fiziološka azotemija), koja ponekad doseže 70 mmol/l; do kraja 2. tjedna.
života, koncentracija zaostalog dušika smanjuje se na razinu zabilježenu kod odraslih. Količina dušika koju izlučuju bubrezi povećava se tijekom prva 3 dana života, nakon čega se smanjuje i ponovno počinje rasti od 2. tjedna. život usporedno s povećanjem količine hrane.Najveća probavljivost dušika u djetetovom tijelu opažena je kod djece prvih mjeseci života. Ravnoteža dušika primjetno se približava ravnoteži u prvih 3-6 mjeseci. života, iako ostaje pozitivan. Intenzitet metabolizma proteina u djece je prilično visok - u djece prve godine života oko 0,9 G protein za 1 kg tjelesna težina dnevno, u 1-3 godine - 0,8 g/kg/ dana, u djece predškolske i školske dobi - 0,7 g/kg/ dan
Prosječna vrijednost potrebe za esencijalnim aminokiselinama, prema FAO WHO (1985), u djece je 6 puta veća nego u odraslih (esencijalna aminokiselina za djecu mlađu od 3 mjeseca je cistin, a do 5 godina - i histidin). Kod djece se procesi transaminacije aminokiselina odvijaju aktivnije nego kod odraslih. Međutim, u prvim danima života novorođenčadi, zbog relativno niske aktivnosti pojedinih enzima, bilježe se hiperaminoacidemija i fiziološka aminoacidurija kao posljedica funkcionalne nezrelosti bubrega. U nedonoščadi, osim toga, postoji aminoacidurija tipa preopterećenja, tk. sadržaj slobodnih aminokiselina u plazmi njihove krvi veći je nego kod donošene djece. U prvom tjednu života aminokiselinski dušik čini 3-4% ukupnog dušika u mokraći (prema nekim izvorima i do 10%), a tek do kraja prve godine života njegov relativni sadržaj opada na 1%. U djece prve godine života izlučivanje aminokiselina po 1 kg tjelesna težina dostiže vrijednosti njihovog izlučivanja u odrasle osobe, izlučivanje aminokiselinskog dušika, dostižući u novorođenčadi 10 mg/kg tjelesne težine, u 2. godini života rijetko prelazi 2 mg/kg tjelesna težina. U urinu novorođenčadi povećan je sadržaj taurina, treonina, serina, glicina, alanina, cistina, leucina, tirozina, fenilalanina i lizina (u usporedbi s urinom odrasle osobe). U prvim mjesecima života etanolamin i homocitrulin također se nalaze u mokraći djeteta. U urinu djece prve godine života prevladavaju aminokiseline prolin i [hidro]oksiprolin.
Istraživanja najvažnijih dušičnih sastojaka urina kod djece pokazala su da se omjer mokraćne kiseline, uree i amonijaka značajno mijenja tijekom rasta. Da, prva 3 mjeseca. života karakterizira najniži sadržaj uree u mokraći (2-3 puta manje nego u odraslih) i najveće izlučivanje mokraćne kiseline. Djeca u prva tri mjeseca života izlučuju 28.3 mg/kg tjelesna težina mokraćne kiseline, a odrasli - 8,7 mg/kg. Relativno visoko izlučivanje mokraćne kiseline u djece tijekom prvih mjeseci života ponekad pridonosi razvoju mokraćnog infarkta bubrega. U djece u dobi od 3 do 6 mjeseci povećava se količina uree u mokraći, a u to vrijeme smanjuje se sadržaj mokraćne kiseline. Sadržaj amonijaka u urinu djece u prvim danima života je mali, ali zatim naglo raste i ostaje na visokoj razini tijekom cijele prve godine života.
Karakteristična značajka A. o. u djece je fiziološka kreatinurija. Kreatin se nalazi u amnionskoj tekućini; u urinu se utvrđuje u količinama koje prelaze sadržaj kreatina u urinu odraslih osoba, od neonatalnog razdoblja do razdoblja puberteta. Dnevno izlučivanje kreatinina (dehidroksiliranog kreatina) raste s godinama, dok se istodobno s povećanjem tjelesne težine djeteta smanjuje relativni sadržaj kreatininskog dušika u mokraći. Količina kreatinina izlučenog u urinu dnevno u novorođenčadi u terminu je 10-13 mg/kg, u nedonoščadi 3 mg/kg, kod odraslih ne prelazi 30 mg/kg.
Kod identifikacije u obitelji urođenih poremećaja I. potreba medicinsko genetsko savjetovanje.
Bibliografija: Berezov T.T. i Korovkin B.F. Biološka kemija, str. 431, M., 1982; Veltishchev Yu.E. i dr. Metabolizam u djece, str. 53, M., 1983; Dudel J. i dr. Ljudska fiziologija, trans. s engleskog, vol. 1-4, M., 1985; Zilva J.F. i Pannell P.R. Klinička kemija u dijagnostici i liječenju, trans. s engleskog, str. 298, 398, M., 1988; Kon R.M. i Roy K.S. Rana dijagnoza metaboličkih bolesti, trans. s engleskog, str. 211, M., 1986; Laboratorijske metode istraživanja u klinici, ur. V.V. Menjšikov, str. 222, M., 1987; Lehninger A. Osnove biokemije, trans. s engleskog, vol. 2, M., 1985; Mazurin A.V. i Vorontsov I.M. Propedeutika dječjih bolesti, str. 322, M., 1985; Vodič za pedijatriju, ur. izd. U.E. Berman i V.K. Vaughan, prev. s engleskog, knj. 2, str. 337, VI., 1987.; Strayer L. Biokemija, trans. s engleskog, svezak 2, str. 233, M., 1985.
