Нарушение белкового обмена

Рис. 1. Классификация диспротеинемий по И.А. Ойвину

Нарушения биосинтеза некоторых белков плазмы крови часто не отражаются на общем их содержании, однако могут явиться причиной развития ряда патологических состояний. Примерами могут служить:

геморрагические синдромы при нарушениях образования протромбина, фибриногена и других факторов свертывания крови;

нарушения механизмов антимикробной резистентности при недостаточном синтезе компонентов системы комплемента;

анемии, обусловленные недостаточностью трансферрина и ферритина – белков, необходимых для реутилизации железа;

гепатоцеребральная дистрофия (болезнь Вильсона) при нарушениях образования церулоплазмина, участвующего в транспорте меди.

Чрезвычайно многообразны проявления нарушений процессов биосинтеза и распада белков в организме при синдроме белковой недостаточности.

 

Рис. 2. Порочный круг при квашиоркоре

 

В экономически бедных районах тропической Америки, Центральной и Южной Африки, Индии недостаточное количество белка в рационе является важным этиологическим фактором заболевания детей – квашиоркора – на языке Ганы "красный мальчик" (син.: гидрокахексия, пеллагра детская, синдром "депигментация – отёк").

Заболевание характеризуется задержкой роста, анемией, гипопротеинемией (часто с отеком), жировой инфильтрацией печени, атрофией ацинарных клеток поджелудочной железы, сопровождавшейся диарреей и стеаторреей (см. рис. 2).

Поступление в организм недостаточного количества белка приводит к нарушению функций кишечника и неэффективному использованию тех небольших количеств белка, которые поступают о пищей (ЛОНП, липопротеиду очень низкой плотности).

Патологические изменения белкового обмена на этапах биосинтезе и распада белков могут происходить из-за нарушения процессов регуляции, которые осуществляются нервной я эндокринной системами, Нервные влияния могут реализоваться либо прямым воздействием на метаболизм белков, либо опосредованно через железы внутренней секреции. Денервация органов и тканей приводит к нарушению их питания развитию атрофии. При этом происходит активация протеолиза и торможение биосинтеза белков. Примерами таких состояний могут служить прогрессирующие мышечные дистрофии, развивающиеся вследствие поражений вегетативной нервной система на различных уровнях.

Механизмы влияний гормонов на белковый обмен различны. Эти влияния могут осуществляться путем воздействия на геном клетки, что определяет в конечном итоге количество вновь образующегося белка. Под гормональным контролем находится активность ферментов. Это предопределяет возможность регуляторных влияний как на скорость течения отдельных биохимических реакций, так и на различные фазы обмена. Примерами патологических состояний, обусловленных нарушением эндокринных влияний на фазы белкового обмена, могут быть акромегалия и гигантизм, гипофизарная кахексия (болезнь Симмондса), гипофизарный нанизм; истощение с выраженным отрицательным азотистым балансом, наблюдающиеся при тиреотоксикозе и др.

Усиление распада белков в тканях может наблюдаться при различиях типических патологических процессах (воспаление, аллергия, ишемия и т.д.) и при ряде инфекционных заболеваний, сопровождающихся лихорадкой, при интоксикациях, обширных ожогах и травмах мягких тканей. Повышенный катаболизм белков в этих случаях может носить как локальный, так и генерализованный характер.

Среди других факторов, ограничивающих синтез белка, следует отметить гипоксию. Дефицит кислорода в тканях вызывает нарушение всех видов обмена, в том числе и пластического. Биосинтез белка (как весьма энергоемкий процесс) снижается. Это особенно влияет на синтез тех белков, которые имеют короткое время полужизни, например, факторы свертывания. Концентрация аминокислот в крови повышается. Увеличивается содержание аммиака, снижается количество глутамина, устанавливается отрицательный азотистый баланс.

 

Нарушения выделения и конечных этапов метаболизма аминокислот

 

Одним из нарушений метаболизма аминокислот в организме является повышенное выделение их с мочой – гипераминоацидурии. Они могут быть следствием повышенного содержания аминокислот в крови, когда фильтрация аминокислот превышает возможность их реабсорбции. В этих случаях возникает генерализованная аминоацидурия, наблюдающаяся при белковом голодании, раневом истощении, тяжелых ожогах, кахектической стадии злокачественных новообразований, болезни Иценко–Кушинга и т.д. В развитии этих нарушений имеет значение относительная недостаточность процессов дезаминирования аминокислот в печени.

Гипераминоацидурии, развивающиеся вследствие нарушения реабсорбции в почечных канальцах, могут носить и наследственный характер. Генерализованная гипераминоацидурия наблюдается при синдроме Фанкони, для которого характерно усиление выведения аминокислот с мочой в сочетании с гиперфосфатурией и глюкозурией. При гепатоцеребральной дистрофии значительная экскреция аминокислот носит вторичный характер и связана с тем, что избыток выделяющейся меди образует в почках комплексные соединения с аминокислотами, которые не могут подвергаться реабсорбции.

Может наблюдаться также и избирательное снижение реабсорбции отдельных аминокислот. Примером может служить цистинурия, при которой нарушение реабсорбции цистина, обусловленное поражением транспортной системы диаминомонокарбоновых кислот, сочетается с повышенным выделением аргинина, лизина и орнитина. Ведущим в клинической картине этого заболевания является нефролитиаз – образование камней почки и мочевыводящих путей вследствие плохой растворимости цистина.

Аминокислоты в организме расщепляются до конечных продуктов. При этом углеродный скелет в общих путях катаболизма – цикле трикарбоновых кислот и терминальных механизмах биологического окисления распадается до углекислого газа и вода, а азотсодержащие функциональные группы – до конечных продуктов азотистого обмена: аммиака и мочевины. Процесс дезаминирования аминокислот осуществляется во всех органах и тканях. Синтез мочевины протекает в основном в печени. Транспортной формой аммиака в организме являются амиды дикарбоновых кислот: глутаминовой и аспарагиновой – глутамин и аспарагин. Азотистые группировки этих соединений являются поставщиками азота для синтеза мочевины в печени и процесса аммониогенеза в почках. Таким образом, ведущую роль в развитии нарушений конечных этапов метаболизма аминокислот играют патологические процессы печени и почек.

Индикаторным показателем, способным охарактеризовать состояние конечных этапов обмена аминокислот и адекватность функций печени к почек по обеспечению этих процессов, является остаточный азот крови. Наибольшей информативностью обладают не интегральные изменения этого показателя, то есть – азотемия – избыточное содержание всех азотсодержащих компонентов крови, а изменения содержания каждого из компонентов остаточного азота.

Нарушение функций гепатоцитов сказывается на активности процессов дезаминирования и трансаминирования аминокислот. Это проявляется в увеличении аминного компонента остаточного азота. Параллельно может наблюдаться нарушение мочевинообразовательной функции печени. В этих случаях увеличение содержания азота аминокислот, глутамина и аммонийных солей в крови сопровождается уменьшением концентрации мочевины. Возможно развитие изолированных нарушений мочевинообразовательной функции при наследственной недостаточности ферментов орнитинового цикла.

Наиболее частым следствием нарушения синтеза мочевины является накопление в крови аммиака, обладающего выраженным цитотоксическим эффектом, особенно для клеток нервной системы. В организме сформирован ряд компенсаторных процессов, обеспечивающих связывание аммиака. Установлено, что 80% аммиака, поступающего из кишечника через аортальную вену в печень, превращается в мочевину, четвертая часть образующейся мочевины секретируется в кишечник, остальное количество выводится почками. Аммиак, не прошедший через орнитиновый цикл, в присутствии глутаминсинтетазы и АТФ превращается в глутаминовую кислоту, а затем – в глутамин. Глутамин переносится кровью в печень и почки, где гидролизуется глутаминазой до свободного аммиака, превращающегося затем в мочевину или связывающегося с ионами водорода и выделяющегося в виде солей аммония с мочой. Последний процесс, названный аммониогенезом, является важным механизмом, направленным на поддержание кислотно-щелочного равновесия. Таким образом осуществляется цикл глутамина, представляющего собой одну из форм транспорта и резерва аммиака.

Даже при небольшом содержании ионов NH4 в крови, они оказывают вредное действие, так как их токсичность зависит от рН среды. Установлено, что степень проникновения аммиака через гематоэнцефалический барьер прямо пропорциональна рН крови. По теории "неионной диффузии" аммиак диффундирует из пространства с более высоким рН в пространство с менее высоким рН, что способствует его проникновению внутрь мозговых клеток. Считают, что ионы аммония снижают уровень α–кетоглутаровой кислоты, нарушая реакции цикла Кребса, угнетая тканевое дыхание. Наряду с уменьшением образования энергии в мозге, возможно и повышение ее распада под действием АТФ–азы, активность которой возрастает при небольших дозах аммиака. Существуют и другие объяснения церебротоксического действия аммиака: образование или накопление в мозге гипотетического вещества, тормозящего передачу нервных импульсов (гамма–аминобутират), нарушение включения в цикл Кребса пировиноградной кислоты, недостаток ацетилхолина, прямое токсическое действие аммиака на клеточные мембраны, нарушение транспорта ионов, снижение внутриклеточного содержания калия, что тесно связано с активностью транспортной АТФ–азы и содержанием ATФ.

Таким образом, аммиак повреждает метаболические процессы в мозговой ткани, приводя к истощению энергетические ресурсы, расходуемые на его обезвреживание, что влечет за собой падение электрической активности клеток мозга и развитие психомоторных нарушений.

Наиболее выраженная азотемия наблюдается при нарушении выделительной функции почек. При этом содержание остаточного азота повышается главным образом за счет азота мочевины. Максимальная степень выраженности этого нарушения проявляется уремией. Уремия возникает при острой или хронической почечной недостаточности.

Общая активация катаболических реакций белкового обмена в организме приводит к равномерному повышению содержания всех компонентов остаточного азота. При этом повышение содержания аминокислот – гипераминоацидемия – сопровождается потерей их с мочой. Это наблюдается при преобладании катаболических гормонов – глюкокортикоидов, тироксина; при голодании, тяжелых хронических заболеваниях.

Литература основная

 

Патологическая физиология / Под ред. А.Д.Адо и Л.М.Ишимовой. – К.: Медицина, 1980. – С. 233–239, 310–312.

Патологическая физиология / Под ред. Н.Н.Зайко. – Киев: Вища школа, 1985. – С. 265–272.

Овсянников В.Г. Патологическая физиология (типовые патологические процессы). Учебное пособие.– Изд–во Ростовского университета, 1987. – С. 60–66.

Вапцаров И., Иомтов М., Савов С., Дюкмеджиев И., Эшкенази М. Диспротеинемии. – София: Медицина и физкультура, 1978. –336 с.

Мак–Мюррей У. Обмен веществ у человека. – М.: Мир, 1980. – 366 с.

Мусил Я. Основы биохимии патологических процессов.– M.: Медицина, 1985. – 430 с.

Вельтищев Ю.Е., Ермолаев М.В., Ананенко А.А., Князев Ю.А. Обмен веществ у детей. – М.: Медицина, 1983. – 462 с.