ПРОЦЕСИ ДЕТОКСИКАЦІЇ АМІАКУ ТА БІОСИНТЕЗУ СЕЧОВИНИ.
СПЕЦІАЛІЗОВАНІ ШЛЯХИ МЕТАБОЛІЗМУ АМІНОКИСЛОТ
Основним джерелом утворення
аміаку є метаболізм амінокислот, їх трансамінування з наступним окисним
дезамінуванням глутамінової кислоти ферментом глутаматдегідрогеназою. Аміак також утворюється при дезамінуванні
амідів, амінів, азотистих основ нуклеотидів.
У головному мозку значна
кількість аміаку утворюється при дезамінуванні АМФ ферментом аденозиндезаміназою, при цьому
утворюється інозинмонофосфат (ІМФ). Певна кількість аміаку всмоктується в кров
з кишечника, де він утворюється з азотвмісних сполук під впливом ферментів
мікрофлори.
Аміак є особливо токсичним для
мозку, інші тканини є менш чутливими або нечутливими до аміаку.
З органів і тканин аміак
транспортується в основному в печінку, а також в нирки.
Під впливом ферменту глутамінсинтетази в органах, де аміак
утворюється, він взаємодіє з глутаміновою кислотою, в результаті чого
синтезується глутамін. Він легко проходить через клітинні мембрани в кров,
звідки захоплюється печінкою та нирками. У печінці під впливом ферменту глутамінази відбувається гідроліз
глутаміну до глутамату і вільного аміаку.
При інтенсивній м’язовій роботі
частина амінокислот може використовуватися як паливо, при цьому в процесі
метаболізму вони втрачають аміногрупу в реакціях трансамінування з a-кетоглутаровою
кислотою. Утворюється глутамінова кислота, яка дальше передає аміноазот на
піруват і утворюється аланіну. Аланін легко дифундує з м’язів в кров, переноситься в печінку,
де піддається зворотньому трансамінуванню з утворенням глутамату і пірувату.
Піруват використовується у процесі глюконеогенезу, синтезується глюкоза, яка
транспортується назад у м’язи, а глутамат піддається окисному дезамінуванню під впливом глутаматдегідрогенази з утворенням
аміаку, який знешкоджується у циклі сечовини.
БІОСИНТЕЗ СЕЧОВИНИ
Одна аміногрупа для синтезу сечовини походить від вільного аміаку, який
утворюється при гідролізі глутаміну чи окисному дезамінуванні глутамату, а інша
- від амінокислоти аспартату.
У першій реакції, яка
каталізується ферментом карбамоїлфосфатсинтетазою
І, аміак конденсується з бікарбонатом за участю двох молекул АТФ, в результаті чого
утворюється карбамоїлфосфат:
Одна молекула АТФ у цій реакції
активує бікарбонат, а інша служить донором фосфатної групи карбамоїлфосфату.
У другій реакції карбамоїльна
група переноситься ферментом орнітинкарбамаїлтрансферазою
на амінокислоту орнітин, в результаті утворюється цитрулін:
Цитрулін транспортується з
матриксу мітохондрій в цитоплазму, де під впливом ферменту аргініносукцинатсинтетази конденсується з аспартатом з утворенням
аргініносукцинату:
У цій реакції молекула АТФ розпадається
до АМФ і пірофосфату, що еквівалентно гідролізу двох молекул АТФ.
У четвертій реакції
аргініносукцинат розщеплюється ферментом аргініносукцинатліазою до аргініну і
фумарату:
В останній реакції аргінін
розщеплюється аргіназою до орнітину і
сечовини:
Аргіназа знаходиться тільки в
гепатоцитах, тобто розщеплення аргініну і утворення сечовини можливе тільки в
печінці. Орнітин повертається в матрикс мітохондрій і запускає новий цикл
синтезу сечовини. У внутрішній мембрані мітохондрій знаходиться спеціальний
орнітин/цитрулін
білок-переносник.
Через фумарат існує тісний
взаємозв’язок між циклом лимонної кислоти і циклом утворення сечовини. Крім
того в циклі трикарбонових кислот утворюються СО2 і АТФ, які також
необхідні для утворення сечовини.
Регуляція циклу сечовини
N-Ацетилглутамат
є необхідним активатором для карбамаїлфосфатсинтетази
І – ферменту який лімітує швидкість синтезу сечовини. N-Ацетилглутамат
синтезується з ацетил-КоА і глутамату, аллостеричним активатором цієї реакції є
аргінін.
Білкова дієта прискорює синтез
сечовини також внаслідок збільшення кількості аміаку, що утворюється при
дезамінуванні амінокислот.
Сечовина – нейтральна,
водорозчинна сполука, з печінки вона переходить в кров, транспортується до
нирок, де фільтрується і екскретується з сечею. Частина сечовини реабсорбується
в ниркових канальцях назад в кров. За добу доросла людина виділяє з сечею
близько 20-
Найбільш частим є дефіцит карбамаїлфосфатсинтетази і орнітинкарбамаїлтрансферази.
Гіперамоніємія розвивається в
перші тижні після народження, що призводить до енцефалопатії і сповільненя
розумового розвитку. Лікування включає обмеження білка в дієті і призначення
сполук, що здатні ковалентно зв’язувати амінокислоти, утворюючи азотвмісні
молекули, які екскретуються з сечею.
СПЕЦІАЛІЗОВАНІ ШЛЯХИ ОБМІНУ АМІНОКИСЛОТ
Двадцять основних
амінокислот організму людини, які присутні в тканинах або в складі білків, або
у вільному стані, метаболізуються у специфічних біохімічних шляхах. У процесі
катаболізму від амінокислот видаляється аміногрупа у реакціях дезамінування або
трансамінування, в результаті чого утворюється вуглецевий скелет, який
трансформується в метаболіти, що можуть перетворюватися в глюкозу, жирні
кислоти, кетонові тіла або окислюватися в циклі трикарбонових кислот. Вуглецевий скелет 20 основних
амінокислот перетворюється всього в сім молекул: піруват,
ацетил CoA, ацетоацетил CoA, a-кетоглутарат, сукциніл CoA, фумарат, оксалоацетат.
Амінокислоти,
які метаболізуються до ацетил-КоА або ацетоацетил-КоА називаються кетогенними, тому що вони є
попередниками кетонових тіл і жирних кислот. Амінокислоти, які деградують до
пірувату, a-кетоглутарату,
сукциніл-КoA, фумарату чи оксалоацетату називаються глюкогенними амінокислотами, оскільки дані метаболіти циклу
трикарбонових кислот і піруват можуть перетворюватися до фосфоенолпірувату і
далі до глюкози. В організмі людини і тварин відсутні біохімічні шляхи синтезу
глюкози з ацетил-КоА або ацетоацетил-КоА.
З
20 амінокислот тільки лейцин і лізин є чисто кетогенними амінокислотами.
Ізолейцин, фенілаланін, триптофан і тирозин є одночасно і кетогенними, і
глюкогенними. Решту 14 амінокислот є глюкогенними.
Обмін аланіну
Аланін
належить до замінних глюкогенних амінокислот. В організмі синтезується шляхом
трансамінування з піровиноградної кислоти (фермент – аланінамінотрансфераза):
Катаболізується
аланін у зворотній реакції, перетворюючись у піруват, який декарбоксилюється до
ацетил-КоА і розпадається в циклі трикарбонових кислот, або перетворюється до
оксалоацетату і використовується для глюконеогенезу.
Обмін глутамінової кислоти і глутаміну
Глутамінова
кислота і глутамін є замінними глюкогенними амінокислотами. Глутамінова кислота
утворюється з a-кетоглутарової кислоти
у реакціях трансамінування або у реакції відновного амінування a-кетоглутарату. Катаболізм глутамату відбувається у
зворотніх реакціях трансамінування і окисного дезамінування. В обох випадках
утворюється a-кетоглутарат, який або розкладається в циклі
трикарбонових кислот, або через оксалоацетат використовується для синтезу
вуглеводів.
Важливим
метаболітом глутамінової кислоти є g-аміномасляна
кислота (ГАМК). ГАМК утворюється в мозку при декарбоксилюванні глутамату. ГАМК
є основним гальмівним нейромедіатором центральної нервової системи людини і
тварин.
Функція
ГАМК полягає в зниженні нейронної активності і пригніченні збудження в нервових
клітинах, попередженні поступлення в рухові центри мозку сигналів, пов’язаних
зі станом тривоги, страху або стресу. ГАМК покращує покращує обмінні процеси в
мозку, пам’ять і увагу, її дефіцит виявлено у хворих на епілепсію і шизофренію.
Обмін аспарагінової кислоти і
аспарагіну
Аспарагінова
кислота і аспарагін належать до замінних глюкогенних амінокислот. Синтезується
аспарагінова кислота у реакції трансамінування з метаболіту циклу трикарбонових
кислот оксалоацетату. Аспарагінова кислота бере участь в утворенні
піримідинових основ, є донором азоту для біосинтезу сечовини, пурину, виконує
роль нейромедіатора в центральній нервовій системі. Аспарагін є важливим
продуктом азотистого обміну, резервом азоту; знешкоджує аміак, що утворюється в
процесі перетворення білків.
Обмін гліцину
Гліцин – замінна глюкогенна
амінокислота, бере участь в численних синтетичних шляхах, а також може
окислюватися з виділенням енергії. Найважливішими фізіологічно-активними
сполуками, які утворюються з гліцину, є глутатіон, холін, креатин, порфірини,
пурин, гіпурова кислота, кон’югати жовчних кислот, білки.
Синтезується гліцин за допомогою
ферменту серингідроксіметилтрансферази
з іншої замінної амінокислоти – серину. Гліцин може відбуватися шляхом його
перетворення в серин, який в подальшому конвертується в піруват, а останній
деградує в циклі лимонної кислоти.
Іншим шляхом розпаду гліцину є його
окислення до аміаку і діоксиду вуглецю ферментом гліцинсинтазою. Ще одним шляхом катаболізму гліцину є його
окислення ФАД-залежною гліциноксидазою
з утворенням гліоксилової кислоти.
Зустрічається генетично детерміноване
захворювання гіпероксалурія, при
якому утворюється велика кількість оксалату. Оскільки кальцієва сіль оксалату
погано розчинна у воді, її кристали відкладаються в нирках, викликаючи
нефролітіаз і нефрокальциноз.
Обмін серину
Серин належить до глюкогенних замінних
амінокислот. Синтез серину з 3-фосфогліцерату, який є проміжним метаболітом
гліколізу, вимагає окислення 3-фосфогліцерату до 3-фосфогідроксіпірувату,
трансамінування останнього глутаматом з утворенням 3-фосфосерину і гідролізу
останнього до серину:
Серин перетворюється до пірувату
цитозольною сериндегідратазою. Із серину може також утворюватися гліцин, який в
подальшому окислюється до аміаку і діоксиду вуглецю або до гліоксилової
кислоти.
Важливою функцією серину є його участь
у синтезі фосфоліпідів – фосфатидилсерину і фосфатидилетаноламіну.
Обмін треоніну
Треонін
– незамінна глюкогенна амінокислота. Треонін зазвичай метаболізується до
пірувату, проте проміжний метаболіт у цьому шляху може піддаватися тіолізу
коензимом А з утворенням ацетил-КоА і гліцину.
У
іншому метаболічному шляху треоніндегідратаза
перетворює треонін до a-кетобутирату.
Обмін лізину
Лізин
– незамінна кетогенна амінокислота. В процесі метаболізму лізин перетворюється
до ацетоацетил-КоА. Вважається, що лізину притаманна противірусна дія, особливо
щодо вірусів, які викликають герпес і гострі респіраторні інфекції. Лізин
бере участь у формуванні колагену, його використовують у відновлювальний період
після операцій і травм. Лізин покращує засвоєння кальцію з крові і його
транспорт в кісткову тканину, підвищує імунну відповідь організму, зокрема,
активність нейтрофілів, знижує рівень тригліцеридів в плазмі крові.
Лізин є
попередником для синтезу карнітину – сполуки, яка транспортує жирні кислоти в
матрикс мітохондрій, де вони окислюються з утворенням енергії, тобто лізин
підтримує рівень АТФ в клітині.
Обмін аргініну
Аргінін
синтезується в циклі сечовини з амінокислоти орнітину і також поступає в
організм з білками їжі. Під час росту у молодому віці та при деяких
патологічних станах (наприклад, ендотеліальній дисфункції) ендогенної продукції
аргініну для організму недостатньо, тому він належить до частково замінних
амінокислот. Гідролізується аргінін під дією аргінази до орнітину і сечовини.
З
аргініну утворюються такі важливі метаболіти як оксид азоту, креатинфосфат,
спермін. Оксид азоду (NO) – високореактивна двохатомна газова молекула з неспареним
електроном (вільний радикал). Синтезується NO з аргініну в
реакції, що каталізується NO-синтазою (NOS). NO, який утворюється у васкулярному ендотелії, підтримує
базальний тонус судин, викликаючи релаксацію гладеньких м’язів і, як наслідок,
вазодилятацію. Механізм дії органічних нітратів, які використовуються для
лікування ішемічної хвороби серця, наприклад, нітрогліцерину, полягає в їх
денітруванні з наступним звільненням NO, що
призводить до розширення коронарних судин. NO, що
утворюється cNOS в нейрональній тканині, функціонує як нейротрансмітер.
Недостатня продукція NO призводить до
розвитку гіпертензії, атеросклерозу, імпотенції, схильності до інфекцій.
Надлишкове утворення NO викликає септичний шок, запальні захворювання,
відторгнення трансплантатів, геморагічний інсульт і канцерогенез.
Обмін метіоніну
Метіонін
належить до незамінних глюкогенних амінокислот. В клітинах метіонін
використовується для синтезу білків, а також є основним донором метильних (-СН3)
груп у реакціях метилування. При надлишку метіоніну його вуглецевий скелет
трансформується до сукциніл-КоА, який піддається катаболізму в циклі
трикарбонових кислот з утворенням енергії або використовується для
глюконеогенезу.
У
реакціях метилування безпосереднім донором метильних груп є не метіонін, а його
похідне – S-аденозилметіонін. Шляхом метилування за участю S-аденозилметіоніну
утворюються також такі біологічно активні сполуки як карнітин, ансерин,
саркозин, мелатонін, тимідин тощо. S-аденозилметіонін, втрачаючи метильну групу,
перетворюється на S-аденозилгомоцистеїн, який під впливом ферменту S-аденозилгомоцистеїнгідролази розщеплюється
на аденозин і гомоцистеїн.
Недостатність
цистатіонін-b-синтази супроводжується гіпергомоцистеїнемією і
гомоцистинурією.
Клінічні
прояви, зумовлені гіпергомоцистеїнемією, включають аномалії скелету,
сповільнення розумового розвитку, ектопію кришталика, розвиток атеросклерозу і
схильність до артеріальних та венозних тромбоемболій. Гіпергомоцистеїнемія є
незалежним фактором ризику оклюзивних захворювань судин.
Метіонін,
а точніше його активне похідне S-аденозилметіонін, бере участь у синтезі креатину –
сполуки, яка у вигляді креатинфосфату відіграє важливу роль у
енергозабезпеченні м’язового скорочення. Для синтезу креатину також необхідні
амінокислоти гліцин і аргінін.
На
першому етапі, який відбувається в нирках, гуанідинова група аргініну
переноситься на гліцин з утворенням гуанідиноацетату (глікоціаміну) і орнітину
(фермент: аргінін-гліцин
амідинотрансфераза):
З
нирок глікоціамін з кров’ю поступає в печінку, де під впливом ферменту гуанідинацетатметилтрансферази
метилюється за участю S-аденозилметіоніну до креатину:
З
печінки креатин транспортується у м’язи і мозок, де фосфорилується
ферментом креатинкіназою до
креатинфосфату:
Креатинфосфат
є формою зберігання енергії у м’язах і нервовій тканині. Під час м’язового
скорочення, коли необхідне швидке забезпечення енергією, фосфатна група з
креатинфосфату під дією креатинкінази
терміново передається на АДФ і, таким чином, відбувається регенерація АТФ.
У
м’язах і нервовій тканині також відбувається повільне неферментативне
дефосфорилування і дегідратація креатинфосфату з наступною циклізацією молекули
і утворенням креатиніну:
Креатинін
не виконує ніякої корисної функції і елімінується з організму шляхом ниркової
фільтрації і частково за допомогою канальцевої секреції. Визначення вмісту
креатиніну в крові і сечі є чутливим тестом фільтраційної здатності нирок.
Виділення креатиніну з сечею пропорційне масі м’язової тканини і залежить від
віку і статі.
Креатинурія – це посилене виділення креатину з сечею, зустрічається
при лихоманці, голодуванні, цукровому діабеті, травматичних пошкодженнях м’язів,
м’язовій дистрофії і гіпертиреоїдизмі.
Обмін цистеїну
Цистеїн
синтезується з амінокислоти метіоніну, яка постачає –SH групу, і
амінокислоти серину, яка надає для синтезу вуглецевий скелет і аміногрупу.
Цистеїн належить до замінних глюкогенних амінокислот.
Метаболізується
цистеїн кількома шляхами залежно від потреб клітини. Основним метаболітом є
цистеїнсульфінова кислота, яка в подальшому трансамінується до неорганічного
сульфіту і піровиноградної кислоти або перетворюється до гіпотаурину і таурину.
Таурин знаходиться у вільному стані у великій кількості в
клітинах різних органів, особливо багато його в сітківці ока і центральній
нервовій системі. В печінці таурин кон’югується з жовчними кислотами і може
стимулювати виділення жовчі і екскрецію холестеролу. Він також відіграє важливу
роль у знешкодженні токсичних речовин та регуляції внутрішньоклітинного
кальцію.
Важливим шляхом метаболізму цистеїну є
синтез глутатіону. Спершу цистеїн конденсується із глутаматом в реакції, яка
каталізується γ-глутамілцистеінлігазою, а потім до дипептиду приєднується гліцин. Глутатіон
(γ-глутаміл-цистеїніл-гліцин) – трипептид, присутній у високій
концентрації у всіх клітинах тварин і людини.
Завдяки наявності γ-глутамільного
зв’язку та реактивної сульфгідрильної групи глутатіон бере участь у численних
реакціях метаболізму, забезпечуючи тим самим нормальний перебіг ряду
фізіологічних та біохімічних процесів. Зокрема, глутатіон підтримує
функціональну активність біологічних мембран, бере участь в механізмах передачі
нервових імпульсів, у синтезі білка та ДНК, в модулюванні конформаційного стану
білкових молекул і регуляції активності ферментів, у механізмах транспорту
амінокислот та у синтезі простагландинів, у підтриманні відновленого стану
заліза (Fe2+) у гемоглобіні. Проте найбільш важливими функціями
глутатіону є його участь у процесах детоксикації
ксенобіотиків і відновлення органічних пероксидів та пероксиду водню. Глутатіон
може кон’югувати з електрофільними метаболітами ксенобіотиків та ендогенних
субстратів за участю глутатіон-S-трансферази
з утворенням глутатіонових кон’югатів, які в подальшому перетворюються у
тіоефіри – меркаптурати.
При відщепленні атомів водню від
тіолових груп двох молекул цистеїну утворюється молекула цистину.
Цистинурія – це спадкове захворювання, що характеризується порушенням
реабсорбції в ниркових канальцях цистину, лізину, орнітину і аргініну (ці
чотири амінокислоти мають одинаковий механізм транспорту). Оскільки цистин
нерозчинний у воді, клінічно цистинурія проявляється утворенням цистинових
каменів в сечовивідних шляхах, тобто сечокам’яною хворобою.
Обмін амінокислот з розгалуженими ланцюгами
Валін, лейцин та ізолейцин – незамінні амінокислоти. На першому етапі катаболізму один
і той же фермент каталізує трансамінування всіх трьох амінокислот з утворенням
відповідних розгалужених
α-кетокислот, які в подальшому піддаються окисному декарбоксилюванню, в
результаті чого утворюються ацил-КоА тіоефіри. Реакція окисного
декарбксилювання каталізується ферментним комплексом мітохондрій –
дегідрогеназою розгалуженого ланцюга. Ацил-КоА тіоефіри дегідрогенуються і
утворюються відповідні ненасичені
ацил-КоА тіоефіри. З цього моменту катаболізм кожної амінокислоти іде своїм
специфічним шляхом. Лейцин перетворюється на ацетоацетат і ацетил-КоА,
ізолейцин – на сукциніл-КоА (попередник у глюкогенному шляху) і ацетил-КоА,
катаболізм валіну призводить до утворення сукциніл-КоА.
Хвороба кленового сиропу – спадкове захворювання, зумовлене порушенням окисного
декарбоксилювання розгалужених a-кетокислот,
що виникає внаслідок дефекту гену, який відповідає за синтез дегідрогенази розгалуженого ланцюга. В
крові і внутрішніх органах збільшується вміст валіну, лейцину та ізолейцину і
відповідних розгалужених a-кетокислот.
Сеча таких хворих має характерний запах кленового сиропу. Хвороба проявляється
в немовлят, розвивається кетоацидоз, затримується фізичний і розумовий розвиток
дитини, можлива летаргія. Невчасне розпізнавання хвороби призводить до втрати
свідомості, коми і смерті.
Обмін фенілаланіну і тирозину
Фенілаланін
належить до незамінних амінокислот. Приблизно три чверті фенілаланіну, що
поступає в організм, гідроксилюється ферментом фенілаланінгідроксилазою з утворенням тирозину, тому останній є
замінною амінокислотою. Гідроксилювання фенілаланіну відбувається в основному в
печінці, а також в нирках. Утворений тирозин трансамінується ферментом тирозинамінотрансферазою, в результаті
чого утворюється р-гідроксіфенілпіруват, який під впливом 4-гідроксіфенілпіруватоксидази у складній реакції, що включає
окислення, декарбоксилювання, переміщення бокового ланцюга і гідроксилювання,
перетворюється до гомогентизинової кислоти. Ароматичне кільце гомогентизинової
кислоти розщеплюється гомогентизатоксидазою
з утворенням фумарилацетоацетату, який, у свою чергу розпадається до фумарату і
ацетоацетату.
Недостатність
фенілаланінгідроксилази або тетрагідробіоптерину призводить до фенілкетонурії – найбільш поширеного
спадкового захворювання.
Оскільки
фенілаланін не перетворюється на тирозин, відбувається його акумуляція в
тканинах і крові (гіперфенілаланінемія), в результаті активується
альтернативний трансаміназний механізм метаболізму фенілаланіну, що призводить
до утворення великої кількості фенілпірувату:
Фенілпіруват
може частково перетворюватися до феніллактату і фенілацетату:
Всі три
кислоти (фенілпіровиноградна, фенілмолочна, фенілоцтова) накопичуються в крові
і виділяються з сечею.
Найбільш характериними
клінічними симптомами при фенілкетонурії є неврологічні і психічні розлади,
розумова відсталість, підвищена збудливість, судоми, мікроцефалія,
гіпопігментація волосся і райдужки, катаракта.
Тирозиноз. Відсутність або дефіцит тирозинамінотрансферази
призводить до розвитку тирозинемії ІІ
типу, яка характеризується гіпертирозинемією і тирозинурією. Клінічні
прояви можуть включати ерозії і бляшки рогівки, ураження шкіри, сповільнення
розумового розвитку. Серйознішим захворюванням є тирозинемія І типу, яка викликається дефіцитом
фумарилацетоацетатгідролази.
У цьому
випадку мають місце ураження печінки, дисфункція ниркових канальців, явища
рахіту, полінейропатія. Накопичення фумарилацетоацетату, який є алкілуючим
агентом, призводить до алкілування ДНК і туморогенезу. Дієта дітей з такими
вадами повинна містити мінімальну кількість тирозину і фенілаланіну.
Алкаптонурія – рідкісне спадкове метаболічне
захворювання, що розвивається внаслідок генетичного дефекту гомогентизатоксидази.
Вміст гомогентизинової кислоти збільшується в крові і вона виділяється з сечею.
На повітрі гомогентизинова кислота аутоокислюється до відповідного хінону, який
полімеризується з утворенням пігменту чорного кольору. При тривалій хворобі
гомогентизинова кислота в крові і тканинах повільно окислюється до темного
пігменту, який відкладається в хрящах, кістках та інших сполучнотканинних
структурах (охроноз).
Альбінізм. Генетично детермінована відсутність або недостатність
фермента тирозинази призводить до зниження продукції або відсутності меланіну в
шкірі, волоссі, очах. Зниження вмісту пігменту в шкірі зумовлює високу
чутливість альбіносів до сонячного світла, підвищується ризик розвитку раку
шкіри і сонячних опіків. Відсутність пігменту в райдужці ока призводить до
фотофобії, знижується гострота зору, може розвинутися косоокість і ністагм.
Обмін триптофану
Триптофан є
незамінною амінокислотою і попередником у синтезі таких фізіологічно активних
сполук, як серотонін і нікотинамід (вітамін РР). З триптофану утворюється
приблизно 50 % необхідного для організму нікотинаміду, решту надходить з їжею.
Основний, або
окисний шлях, яким метаболізується близько 95 % амінокислоти, починається з
його окислення ферментом триптофандиоксигеназою
(піролазою) до формілкінуреніну. Серотоніновий шлях метаболізму триптофану
починається з його гідроксилювання до 5-гідрокситриптофану ферментом триптофангідроксилазою.
Декарбоксилювання 5-гідрокситриптофану ПАЛФ-залежною декарбоксилазою призводить до утворення серотоніну.
Серотонін
виконує функції нейротрансміттера в мозку, його дефіцит є одним з факторів
формування депресивних станів і тяжких форм мігрені. Серотонін також викликає
скорочення гладеньких м’язів артеріол і бронхіол, підвищує функціональну
активність тромбоцитів і їх схильність до агрегації, бере участь у процесах
алергії і запалення, підсилює перистальтику кишечника і його секреторну
активність.
Похідним
серотоніну є мелатонін.
Деградація
серотоніну відбувається під впливом моноамінооксидази
і альдегіддегідрогенази з утворенням
кінцевого продукту 5-гідроксиіндолоцтової кислоти, яка виділяється з сечею.
Хвороба Хартнупа – спадкові
розлади всмоктування в кишечнику і реабсорбції в ниркових канальцях триптофану
та інших нейтральних амінокислот. Виникає дефіцит триптофану в організмі, що
призводить до недостатнього синтезу нікотинової кислоти і серотоніну. Хвороба
проявляється пеллагроподібними змінами шкіри, мозочковою атаксією, порушенням
розумового розвитку, аміноацидурією, індиканурією.
Обмін гістидину
Гістидин
належить до незамінних глюкогенних амінокислот. Фермент гістидаза відщеплює вільний аміак від гістидину, в результаті чого
утворюється урокаїнова кислота. Дві наступні реакції ведуть до утворення
іміноглутамінової кислоти. Потім формімінова група від іміноглутамату
переноситься на тетрагідрофолієву кислоту і утворюється глутамінова кислота.
Гістидинемія - спадкове захворювання, зумовлене
дефіцитом гістидази. В крові і сечі підвищується вміст гістидину, зрідка можуть
спостерігатися порушення розумового розвитку. Обмеження гістидину в дієті
нормалізує біохімічні аномалії.
При
декарбоксилюванні гістидину ферментом гістидиндекарбоксилазою
утворюється гістамін. Гістамін
відіграє важливу роль у розвитку алергічних реакцій і запалення, розширює
судини, знижує кров’яний тиск, викликає спазм гладеньких м’язів бронхів,
посилює секрецію соляної кислоти і пепсину в шлунку, пригнічує звільнення
нейромедіаторів (ГАМК, ацетилхоліну, серотоніну, норадреналіну) в ЦНС.
Обмін проліну
Пролін і
гідроксипролін є основними амінокислотами колагену. Пролін утворюється з
глутамату і перетворюється на глутамат, тому належить до замінних глюкогенних
амінокислот.
На першому
етапі глутамінова кислота відновлюється до глутаматсеміальдегіду у реакції, що
вимагає НАДФН+Н+ і АТФ. Пролін конвертується проліноксидазою до D-пірролін-5-карбоксилату,
який знаходиться у рівновазі з глутаматсеміальдегідом. Останній або окислюється
до глутамату, або трансамінується до орнітину. Орнітин може декарбоксилюватися орнітиндекарбоксилазою до путресцину,
який служить джерелом для синтезу фізіологічно активних поліамінів спермідину і сперміну.