Медицина

Розділ 11

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 20-35 г сечовини.

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 ізолейциннезамінні 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.