Белковый обмен

НАРУШЕНИЯ БЕЛКОВОГО ОБМЕНА

  Белковый обмен занимает  особое место в многообразных  превращениях веществ, характерных  для всех живых организмов. Биологическое  значение белков определяется  их многообразными функциями.  Белки определяют микро– и макроструктуру отдельных субклеточных образований, клеток, органов и целостного организма, т.е. выполняют пластическую функцию. Белковый обмен обеспечивает непрерывность воспроизводства и обновления белковых тел организма. Энгельс охарактеризовал белки как материальный носитель жизни и подчеркнул динамичность белкового обмена. Он писал: "Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел".

Помимо пластической роли, белки выполняют уникальную, функциональную, т.е. каталитическую роль. Этой функцией не наделены ни углеводы, ни жиры.

Белки (соответственно и продукты их гидролиза – аминокислоты) принимают  непосредственное участие в биосинтезе рада гормонов, биологически активных веществ и медиаторов. К ним  относятся либерины и статины гипоталамуса, инсулин, ангиотензин, кинины, гистамин, серотонин и др. В последние годы стали известны пептиды, снижающие болевую чувствительность – эндорфины.

Белки (особенно альбумины) поддерживают онкотическое давление крови. Являясь гидрофильными коллоидами, они связывают определенное количество воды и удерживают ее в кровеносном русле.

Белки участвуют в сложной  системе регуляции гомеостаза. Они  поддерживают рН крови, представляя собой так называемый белковый буфер.

Главную роль в процессах  мышечного сокращения и расслабления выполняют актин и миозин –  специфические белки мышечной ткани. Сократительная функция присуща  не только мышечным белкам, но и белкам ряда субклеточных структур, что обеспечивает тончайшие процессы жизнедеятельности  клеток.

Основную функцию защиты в организме выполняет иммунная система» которая обеспечивает синтез специфических защитных белков–иммуноглобулинов. В качестве другого примера защитной роли можно привести участие ряда белков крови в процессе свертывания,

Белки выполняют транспортную функцию: они соединяются с различными веществами (гормонами, витаминами, жирами, медью, железом и др.), обеспечивая  их доставку в ткани–мишени.

При определенных условиях, например, голодании, сахарном диабете  белки могут использоваться как  энергетический материал.

Таким образом, белковый обмен  координирует, регулирует и интегрирует  процессы обмена веществ в организме, подчиняя его сохранения вида, непрерывности  жизни. Состояние белкового обмена определяется множеством экзо– и эндогенных факторов. Любые отклонения от нормального физиологического состояния организма отражаются на белковом обмене. Поэтому знание закономерностей этих изменений при конкретном патологическом процессе имеет важное значение для правильного понимания механизмов болезни и выбора тактики терапевтических мероприятий.

Нарушения биосинтеза и распада  белков в органах и тканях

Белковый обмен обеспечивает непрерывность воспроизводства  и обновления белков организма. Белки  органов и тканей нуждаются в  постоянном обновлении. В конечном счете, животным необходим не белок  как таковой, а определенные аминокислоты, освобождающиеся при его гидролизе. Известно, что у детей продолжительный  недостаток гистидина приводит к  нарушению образования гемоглобина  к возникновению экземы. Дефицит  основной аминокислоты аргинина не сказывается  на нормальном росте, но может привести к нарушению сперматогенеза.

На величины потребностей в определенных аминокислотах существенно  влияет состав общей смеси аминокислот, получаемой организмом; так, например, потребность в фенилаланине и метионине значительно уменьшается при достаточном обеспечении тирозином и цистеином, так как фенилаланин превращается в организме в заменимую аминокислоту тирозин, а метионин метаболизируется с образованием заменимой аминокислоты цистеина. Если в эксперименте молодые крысы получают лишь минимальные количества незаменимых аминокислот, то поразительным стимулом для роста животных оказывается введение в рацион некоторых заменимых аминокислот, например, глутаминовой кислоты и аргинина. В то же время введение в рацион больших количеств других аминокислот, особенно глицина, может привести к значительному замедлению роста. Для оптимального синтеза белков, следовательно, необходима сбалансированная смесь аминокислот.

В основе развития ряда патологических состояний в организме лежат  нарушения динамического равновесия двух фаз метаболизма: анаболизма и  катаболизма белковых структур. Патологические изменения в анаболической фазе могут возникать вследствие дефектов генетического кода и нарушений  отдельных этапов биосинтеза белков: репликации, транскрипции, трансляции и посттрансляционных модификаций молекул. Чаше всего следствием таких нарушений является дефицит одного иди нескольких белков, что в зависимости от их функциональной значимости приводит к развитию различных клинических проявлений.

В подавляющем большинстве  случаев не представляется возможным  говорить об изолированных нарушениях анаболической фазы белкового обмена, так как они обязательно сочетаются с нарушениями катаболизма. Это  наблюдается при общем и белковом голодании, дефиците отдельных незаменимых  аминокислот, изменениях в последовательности поступления аминокислот, так как  белковый синтез подчинен закону "все  или ничего". Выраженный дисбаланс  процессов синтеза и распада  белков имеет место при нарушении  гормональной регуляции и влияний  центральной нервной системы.

Наследственные дефекты  биосинтеза белков

Генетически обусловленные  нарушения структуры, а следовательно, и свойств белков представляют собой в сущности группу моногенных наследственных болезней. Она возникают в результате точечных мутаций как структурных, так и регуляторных генов и передаются в поколениях в соответствии с законами Менделя.

Фенотипические проявления этих заболеваний обусловлены функциональными  свойствами белков, их органной и тканевой принадлежностью, значимостью для  метаболизма и т.д. Следует отметать, что первичный генетический дефект ряда моногенных болезней (муковисцедоз, ахондроплазия, мышечные дистрофии и др.) пока на выяснен, но роль нарушений биосинтеза белков несомненна.

Энзимопатии являются наиболее изученной и представительной группой  этих заболеваний, характеризующихся  наследственной недостаточностью каталитической активности отдельных ферментов. Этот дефект наследуется, как правило, по аутосомно–рецессивному типу. Фенотипические проявления во многом обусловлены нарушениями биохимических закономерностей течения реакция. К ним относятся избыток субстрата, нерасщепляемого мутантным ферментом; недостаток продуктов реакции, катализируемой этим ферментом и, наконец, появление соединений, являвшихся продуктами функционирования смежных или побочных метаболических путей (например, при алкаптонурии, альбинизме, фенилкетонурии).

Иногда симптомы заболевания  появляются под влиянием провоцирующих  факторов. Примером могут служить  гемолитические кризы у больных  с дефицитом глюкозо–6–фосфатдегидрогеназы в эритроцитах при назначении противомалярийных и некоторых других лекарственных препаратов. В ряде случаев энзимопатии представляют собой тяжелые заболевания, симптомы которых появляются в раннем детском возрасте, как это имеет место при фенилпировиноградной олигофрении.

Выделение других групп генетически  обусловленных дефектов белков, помимо энзимопатий, довольно условно, так  как один и тот же белок может  выполнять в организме несколько  функций, в том числе и каталитическую, через которую и опосредуется физиологический эффект. Примером может  служить выделение в отдельную  группу наследственных дефектов синтеза факторов свертывания крови.

Общность функций белков, ответственных за транспорт веществ  в организме, объединяет в одну группу заболевания с самыми различными клиническими проявлениями. Наиболее распространенными среди них  являются гемоглобинопатии – наследственные дефекты синтеза гемоглобина, при которых возможно развитие серьезных нарушений транспорта газов в организме. К этой же категории относятся различные типы наследственных дислипопротеидемий, проявления которых связаны с нарушением транспорта холестерина и других липидов.

Генетические дефекты  могут явиться также причиной нарушения синтеза структурных  белков организма. Чаще всего это  связано с патологическими изменениями  структуры пластических белков соединительной ткани. Биохимические дефекты фибриллярного  белка – коллагена объединяются в группу коллагеновых болезней, характеризующихся полиморфностью клинических проявлений. Врожденный адреногенитальный синдром связан с генетически обусловленной неполноценностью ферментных систем стероидогенеза в коре надпочечников. Недостаток ферментов (в первую очередь 21–гидроксилазы), участвующих в биосинтезе кортикостероидов, приводит к снижению продукции кортизола и накоплению в крови предшественников его метаболизма (17–окси–прогестерон, прогестерон). Растормаживание секреции кортикотропина стимулирует выработку андрогенов, которые оказывают вирилизирующее действие на детский организм. При глубоком дефиците 21–гидроксилазы также происходит резкое снижение биосинтеза альдостерона, в результате развивается сольтеряющий синдром.

В ряде случаев нарушения  функционирования иммунной системы  связаны с патологическими изменениями  в геноме. Наследственная недостаточность  иммунного ответа может затрагивать  специфические механизмы гуморального и клеточного иммунитета. В этих случаях речь идет о первичных  иммунодефицитах. Наследственные дефекты  неспецифических факторов защиты (фагоцитоза, системы комплемента и др.) могут  встречаться как в изолированных  вариантах, так и в комбинации с дефектами специфических факторов иммунной защиты.