Порушення білкового обміну

Забезпечення організму білками з декількох джерел визначає різноманітну етіологію порушень білкового обміну.

Порушення білкового обміну можуть носити первинний або вторинний характер.

Однією з найбільш частих причин загальних порушень білкового обміну є кількісна або якісна білкова недостатність первинного (екзогенного) походження. Дефекти, пов'язані з цим, обумовлені обмеженням надходження екзогенних білків при повному або частковому голодуванні, низькою біологічною цінністю харчових білків, дефіцитом незамінних амінокислот.

При деяких захворюваннях порушення білкового обміну можуть розвиватися в результаті розлади травлення і всмоктування білкових продуктів (при гастроентеритах, виразковий коліт), підвищеного розпаду білка в тканинах (при стресі, інфекційних хворобах), посиленою втрати ендогенних білків (при крововтратах, нефрозі, травмах), порушення синтезу білка (при гепатитах). Наслідком зазначених порушень часто є вторинна (ендогенна) білкова недостатність з характерним негативний баланс азоту.

При тривалій білкової недостатності різко порушується біосинтез білків в різних органах, що веде до патологічних змін обміну речовин в цілому.

Білкова недостатність може розвинутися і при достатньому надходженні білків з їжею, але при порушенні білкового обміну.

Вона може бути обумовлена:

порушенням розщеплення і всмоктування білків в ШКТ;

уповільненням надходження амінокислот в органи і тканини;

порушенням біосинтезу білка;

порушенням проміжного обміну амінокислот;

зміною швидкості розпаду білка;

патологією утворення кінцевих продуктів білкового обміну.

Порушення розщеплення і всмоктування білків.

У травному тракті білки розщеплюються під впливом протеолітичних ферментів. При цьому, з одного боку, білкові речовини та інші азотисті сполуки, що входять до складу їжі, втрачають свої специфічні особливості, з іншого боку, з білків утворюються амінокислоти, з нуклеїнових кислот - нуклеотиди і т.д. Утворилися при перетравленні їжі або перебували в ній азотовмісні речовини з невеликою молекулярною масою піддаються всмоктуванню.

Основні причини недостатнього розщеплення білків полягають в кількісному зменшенні секреції соляної кислоти і ферментів, зниження активності протеолітичних ферментів (пепсину, трипсину, хімотрипсину) і пов'язаному з цим недостатнім утворенням амінокислот, зменшенні часу їх впливу (прискорення перистальтики). Так, при ослабленні секреції соляної кислоти знижується кислотність шлункового соку, що веде до зменшення набухання харчових білків в шлунку і ослаблення перетворення пепсиногену в його активну форму - пепсин. У цих умовах частина білкових структур переходить зі шлунка в дванадцятипалу кишку в незміненому стані, що ускладнює дію трипсину, хімотрипсину та інших протеолітичних ферментів кишечника.

Недостатнє утворення вільних амінокислот з харчових білків може відбуватися в разі обмеження надходження в кишечник соку підшлункової залози (при панкреатиті, закупорці протоки). Недостатність функції підшлункової залози веде до дефіциту трипсину, хімотрипсину та інших протеаз, що знижує інтенсивність порожнинного або пристінкового травлення.

Причинами порушення всмоктування амінокислот є пошкодження стінки тонкого кишечника (набряк слизової оболонки, запалення) або нерівномірне за часом всмоктування окремих амінокислот. Це веде до порушення (дисбалансу) співвідношення амінокислот в крові і синтезу білка в цілому, оскільки незамінні амінокислоти повинні надходити в організм у певних кількостях і співвідношеннях. Найчастіше має місце нестача метіоніну, триптофану, лізину та інших амінокислот.

Уповільнення надходження амінокислот в органи і тканини.

Всосавшиеся з кишечника амінокислоти надходять безпосередньо в кров і частково в лімфатичну систему, представляючи собою запас різноманітних азотистих речовин, які потім беруть участь у всіх видах обміну. У нормі амінокислоти, всмоктатися в кров з кишечника, швидко поглинаються печінкою і частково іншими органами (нирками, серцем, м'язами). Збільшення часу цієї циркуляції вказує на порушення здатності тканин і органів (в першу чергу печінки) поглинати амінокислоти.

Оскільки ряд амінокислот є вихідним матеріалом при утворенні біогенних амінів, затримка їх в крові створює умови для накопичення в тканинах і крові відповідних протеіногенних амінів і прояви їх патогенного дії на різні органи і системи.

Порушення синтезу білків.

Синтез білкових структур в організмі є центральною ланкою метаболізму білка. Навіть невеликі порушення специфічності біосинтезу білка можуть вести до глибоких патологічних змін в організмі.

Серед причин, що викликають порушення синтезу білка, важливе місце займають різні види аліментарної недостатності (повне, неповне голодування, відсутність в їжі незамінних амінокислот, порушення кількісних співвідношень між незамінними амінокислотами, які надходять в організм). При відсутності в клітинах хоча б однієї з 20 незамінних амінокислот припиняється синтез білка в цілому.

Порушення швидкості синтезу білків може бути обумовлено розладом функції відповідних генетичних структур, на яких відбувається цей синтез. Порушення синтезу білка можуть викликати деякі антибіотики. Так, помилки в зчитуванні генетичного коду можуть виникнути під впливом стрептоміцину, неоміцину та деяких інших антибіотиків. Тетрацикліни гальмують приєднання нових амінокислот до зростаючої поліпептидного ланцюга. Мітоміцин пригнічує синтез білка за рахунок алкілування ДНК (освіта міцних ковалентних зв'язків між її ланцюгами), перешкоджаючи розщепленню ниток ДНК.

Однією з важливих причин, що викликають порушення синтезу білків, може з'явитися порушення регуляції цього процесу. Інтенсивність і спрямованість білкового обміну регулюють нервова і ендокринна системи, дія яких полягає, ймовірно, в їх вплив на різні ферментні системи.

При ураженні печінки і нирок, деяких гострих і хронічних запальних процесах (ревматизмі, інфекційному міокардиті, пневмонії) в організмі починають синтезуватися особливі білки зі зміненими властивостями або невластиві нормі. Класичним прикладом хвороб, викликаних наявністю патологічних білків, є хвороби, пов'язані з присутністю патологічного гемоглобіну (гемоглобінози), порушення згортання крові при появі патологічних фібриногеном. До незвичайним білків крові відносяться кріоглобуліни, здатні випадати в осад при температурі нижче 37 ° С, що веде до тромбоутворення. Поява їх супроводжує нефроз, цироз печінки і інші захворювання.

Патологія проміжного білкового обміну (порушення обміну амінокислот).

Центральне місце в проміжному обміні білків займає реакція трансаминирования, як основне джерело утворення нових амінокислот.

Порушення трансамінування може виникнути в результаті недостатності в організмі вітаміну В6. Це пояснюється тим, що пиридоксальфосфат є коферментом амінотрансфераз - специфічних ферментів трансамінування між аміно- і кетокислот. Вагітність, тривалий прийом сульфаніламідів гальмують синтез вітаміну В6 і можуть послужити причиною порушення обміну амінокислот.

Процеси трансаминирования амінокислот тісно пов'язані з процесами окисного дезамінування, в ході якого відбувається ферментативне відщеплення аміаку від амінокислот. Дезаминирование визначає утворення кінцевих продуктів білкового обміну і вступ амінокислот в енергетичний обмін. Ослаблення дезамінування може виникнути внаслідок порушення окислювальних процесів в тканинах. Внаслідок порушення окисного дезамінування амінокислот відбувається ослаблення мочевінообразованія, підвищення концентрації амінокислот і збільшення виведення їх з сечею (аминоацидурия).

Проміжний обмін ряду амінокислот відбувається не тільки в формі переамінування і окисного дезамінування, а й шляхом їх декарбоксилювання (втрата СO2 з карбоксильної групи) з утворенням відповідних амінів, які отримали назву «біогенні аміни». Так, при декарбоксилюванні гістидину утворюється гістамін, тирозину - тирамін, 5-гідроксітріптофана - серотонін і т.д. Всі ці аміни біологічно активні і мають виражену фармакологічну дію на судини. Якщо в нормі вони утворюються в малих кількостях і досить швидко руйнуються, то при порушенні декарбоксилювання складаються умови для накопичення в тканинах і крові відповідних амінів і прояви їх токсичної дії. Причиною порушення процесу декарбоксилювання може служити посилення активності декарбоксилази.

Зміна швидкості розпаду білка.

Білки організму постійно перебувають в динамічному стані: в процесі безперервного розпаду і біосинтезу. Порушення умов, необхідних для реалізації цього рівноваги, також може привести до розвитку загальної білкової недостатності.

Значне збільшення швидкості розпаду білків тканин і крові спостерігається при підвищенні температури організму, великих запальних процесах, важких травмах, гіпоксії, злоякісних пухлинах, що пов'язано або з дією бактеріальних токсинів (в разі інфікування), або зі значним збільшенням активності протеолітичних ферментів крові (при гіпоксії ), або токсичною дією продуктів розпаду тканин (при травмах). У більшості випадків прискорення розпаду білків супроводжується розвитком в організмі негативного азотистого балансу в зв'язку з переважанням процесів розпаду білків над їх біосинтезу.

Патологія кінцевого етапу білкового обміну.

Основними кінцевими продуктами білкового обміну є аміак і сечовина. Патологія кінцевого етапу білкового обміну може проявлятися порушенням утворення кінцевих продуктів або порушенням їх виведення.

Зв'язування аміаку в тканинах організму має велике фізіологічне значення, так як аміак має токсичний ефект перш за все щодо центральної нервової системи, викликаючи її різке збудження. Зв'язування і знешкодження аміаку здійснюється за допомогою двох механізмів: в печінці - шляхом утворення сечовини, а в інших тканинах - шляхом приєднання аміаку до глутамінової кислоти (за допомогою амінування) з утворенням глутаміну.

Основним механізмом зв'язування аміаку є процес утворення сечовини в орнітіновом циклі.

Порушення утворення сечовини можуть настати в результаті зниження активності ферментних систем, що беруть участь в цьому процесі (при гепатитах, цирозі печінки), загальної білкової недостатності.

В основі порушення утворення сечовини можуть лежати спадкові дефекти активності ферментів.

В інших органах і тканинах (м'язи, нервова тканина) аміак зв'язується в реакції амідування з приєднанням до карбоксильної групи вільних дикарбонових амінокислот. Головним субстратом служить глутамінова кислота. Порушення процесу амідування може відбуватися при зниженні активності ферментних систем, що забезпечують реакцію (глутамінази), або в результаті інтенсивного утворення аміаку в кількостях, що перевищують можливості його зв'язування.

Іншим кінцевим продуктом білкового обміну, що утворюється при окисленні креатину (азотна речовина м'язів), є креатинін.

Креатинурія - підвищення рівня креатиніну в сечі - спостерігається у вагітних жінок і у дітей в період інтенсивного росту.

При голодуванні, авітамінозі Е, гарячкових інфекційних захворюваннях, тиреотоксикозі та інших захворюваннях, при яких спостерігаються порушення обміну в м'язах, креатинурія свідчить про порушення креатиновой обміну.