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Proteina Esso ha funzione importante nel corpo, in quanto è un materiale plastico da cui sono costruite le cellule, i tessuti e gli organi del corpo umano. Inoltre, le proteine ​​​​sono la base di ormoni, enzimi e anticorpi che svolgono le funzioni di crescita degli organismi e lo proteggono dall'esposizione. fattori negativi ambiente. Con il normale metabolismo proteico nel corpo, una persona ha un'elevata immunità, un'eccellente memoria e resistenza. Le proteine ​​​​influenzano il pieno scambio di vitamine e sali minerali. valore dell'energia 1 g di proteine ​​è 4 kcal (16,7 kJ).

Con una mancanza di proteine ​​\u200b\u200bnel corpo si verificano gravi disturbi: rallentamento della crescita e dello sviluppo dei bambini, alterazioni del fegato degli adulti, attività delle ghiandole endocrine, composizione del sangue, indebolimento attività mentale, diminuzione delle prestazioni e resistenza alle malattie infettive.

Metabolismo delle proteine gioca ruolo importante durante la vita di un organismo. La violazione del metabolismo proteico provoca una diminuzione dell'attività e diminuisce anche la resistenza alle infezioni. Con una quantità insufficiente di proteine ​​\u200b\u200bnel corpo del bambino, si verifica un ritardo della crescita e una diminuzione della concentrazione. Deve essere chiaro che le violazioni sono possibili su diversi stadi sintesi proteica, ma sono tutte pericolose per la salute e il pieno sviluppo del corpo.

Fasi della sintesi proteica:

• Assorbimento e sintesi;
• Metabolismo degli aminoacidi;
• La fase finale dello scambio.

In tutte le fasi, potrebbero esserci violazioni che hanno le loro caratteristiche. Consideriamoli in modo più dettagliato.

Fase uno: assorbimento e sintesi

La quantità principale di proteine ​​​​che una persona riceve dal cibo. Pertanto, in violazione della digestione e dell'assorbimento si sviluppa carenza proteica. Per la normale sintesi proteica è necessario il corretto funzionamento del sistema di sintesi. I disturbi di questo processo possono essere acquisiti o ereditari. Inoltre, una diminuzione della quantità di proteine ​​​​sintetizzate può essere associata a problemi nel lavoro. sistema immunitario. È importante sapere che i disturbi nel processo di assorbimento delle proteine ​​portano a insufficienza nutrizionale(distrofia dei tessuti intestinali, fame, composizione squilibrata del cibo in termini di componente aminoacidica). Inoltre, una violazione dei processi di sintesi proteica porta molto spesso a un cambiamento nella quantità della proteina sintetizzata o alla formazione di una proteina con una struttura molecolare alterata. Di conseguenza, ci sono cambiamenti ormonali , disfunzione del sistema nervoso e immunitario, sono possibili anche errori genomici.

Fase due: scambio di aminoacidi

I disturbi del metabolismo degli aminoacidi possono anche essere associati a fattori ereditari. I problemi in questa fase si manifestano più spesso nella mancanza di tirosina. Questo, in particolare, provoca l'albinismo congenito. Una malattia più terribile provocata dalla mancanza di tirosina nel corpo è la tirosenemia ereditaria. Forma cronica la malattia è accompagnata da vomito frequente, debolezza generale, magrezza dolorosa (fino all'inizio dell'anoressia). Il trattamento consiste nel seguire una dieta speciale con alto contenuto vitamina D. Le violazioni del metabolismo degli aminoacidi portano a uno squilibrio nei processi di transaminazione (formazione) e distruzione ossidativa degli aminoacidi. La fame, la gravidanza, le malattie del fegato e l'infarto del miocardio possono influenzare lo sviluppo negativo di questo processo.

Terza fase: scambio finale

Nelle fasi finali del metabolismo proteico, può verificarsi una patologia del processo di formazione. prodotti azotati e la loro escrezione finale dal corpo. Disturbi simili si osservano durante l'ipossia (fame di ossigeno del corpo). Dovresti anche prestare attenzione a un fattore come la composizione proteica del sangue. Una violazione del contenuto di proteine ​​​​nel plasma sanguigno può indicare problemi al fegato. Inoltre, problemi ai reni, ipossia, leucemia possono essere un catalizzatore per lo sviluppo della malattia. Il ripristino del metabolismo proteico viene effettuato da un terapista e da un dietologo.

Sintomi di un disturbo del metabolismo proteico

Con una grande quantità di proteine ​​​​nel corpo, potrebbe essercene una sovrabbondanza. Ciò è dovuto principalmente alla malnutrizione, quando la dieta del paziente consiste quasi interamente di prodotti proteici. I medici identificano i seguenti sintomi:

• Diminuzione dell'appetito;
• Sviluppo insufficienza renale;
• Depositi di sale;
• Disturbi della sedia.

Troppe proteine ​​possono anche portare a gotta e obesità. Un'alimentazione eccessiva può essere un fattore di rischio per la gotta un largo numero carne, specialmente con vino e birra. La gotta è più comune negli uomini più anziani, che sono caratterizzati da iperuricemia senile.

Sintomi della gotta:

• gonfiore e arrossamento nell'area della prima articolazione metatarso-falangea;
• ipertermia fino a 39 C;
• poliartrite gottosa,
• noduli gottosi (tophi) su gomiti, piedi, orecchie, dita.

Sintomi dell'obesità:

• frequente mancanza di respiro;
• un aumento significativo del peso corporeo;
• fragilità delle ossa;
• ipertensione (aumento della pressione idrostatica nei vasi).

In presenza dei suddetti problemi, è necessario ridurre il consumo di prodotti proteici, bere di più acqua pulita, esercizio. Se, al contrario, il corpo non ha abbastanza proteine ​​\u200b\u200bper la sintesi, reagisce alla situazione come segue: si verifica sonnolenza generale, forte perdita di peso, generale debolezza muscolare e diminuzione dell'intelligenza. Si noti che il "gruppo a rischio" comprende vegetariani e vegani che, per motivi etici, non ne fanno uso proteine ​​animali. Le persone che aderiscono a questo stile di alimentazione devono prendere anche complessi vitaminici. Presta particolare attenzione alla vitamina B12 E D3.

Disturbi ereditari del metabolismo degli aminoacidi

È importante sapere che quando disturbo ereditario sintesi enzimatica, l'amminoacido corrispondente non è incluso nel metabolismo, ma si accumula nel corpo e compare nei mezzi biologici: urina, feci, sudore, liquido cerebrospinale. Se guardi quadro clinico manifestazioni di questa malattia, è determinata principalmente dalla comparsa di una grande quantità di una sostanza che avrebbe dovuto essere metabolizzata con la partecipazione di un enzima bloccato, nonché da una carenza di una sostanza che avrebbe dovuto formarsi.

Disturbi del metabolismo della tirosina

Tirosinosi - Questa è una malattia ereditaria causata da una violazione del metabolismo della tirosina (necessaria per la vita dell'organismo umano e animale, poiché fa parte delle molecole di proteine ​​ed enzimi). Questa malattia si manifesta con gravi danni al fegato e ai reni tirosina nel corpo in diversi modi. Con una conversione insufficiente dell'acido paraidrossifenilpiruvico formato dalla tirosina in acido omogentisico, il primo, così come la tirosina, vengono escreti nelle urine.

Disturbi delle proteine ​​​​del sangue

Vale anche la pena menzionare le violazioni della composizione proteica nel sangue. I cambiamenti nel rapporto quantitativo e qualitativo delle proteine ​​​​del sangue sono osservati in quasi tutti condizioni patologiche che influenzano il corpo nel suo insieme, così come con anomalie congenite sintesi proteica. La violazione del contenuto delle proteine ​​​​del plasma sanguigno può essere espressa da un cambiamento totale proteine ​​(ipoproteinemia, iperproteinemia) o il rapporto tra le singole frazioni proteiche (disproteinemia) con un contenuto proteico totale normale.

Ipoproteinemia si verifica a causa di una diminuzione della quantità di albumina e può essere acquisita (durante la fame, malattie del fegato, malassorbimento proteico) ed ereditaria. Anche il rilascio di proteine ​​dal flusso sanguigno (perdita di sangue, perdita di plasma) e la perdita di proteine ​​nelle urine possono portare a ipoproteinemia.

Fornire al corpo proteine ​​provenienti da diverse fonti determina la diversa eziologia dei disturbi del metabolismo proteico. Quest'ultimo può essere primario o secondario.

Una delle cause più comuni di disturbi generali del metabolismo proteico è una carenza proteica quantitativa o qualitativa.primario (esogeno) origine. I difetti associati a questo sono dovuti al limitato apporto di proteine ​​​​esogene durante l'inedia completa o parziale, bassa valore biologico proteine ​​alimentari, carenza di aminoacidi essenziali (valina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptofano, fenilalanina, istidina, arginina).

In alcune malattie, i disturbi del metabolismo proteico possono svilupparsi a causa di un disturbo nella digestione e nell'assorbimento di prodotti proteici (con gastroenterite, colite ulcerosa), aumento della disgregazione proteica nei tessuti (con stress, malattie infettive), aumento della perdita di proteine ​​endogene ( con perdita di sangue, nefrosi, trauma), violazioni della sintesi proteica (nell'epatite). Queste violazioni spesso si traducono insecondario (endogeno) carenza proteica con un caratteristico bilancio azotato negativo.

Con una carenza proteica prolungata, la biosintesi delle proteine ​​​​in vari organi viene bruscamente interrotta, il che porta a cambiamenti patologici nel metabolismo nel suo complesso.

La carenza di proteine ​​​​può anche svilupparsi con un'assunzione sufficiente di proteine ​​\u200b\u200bdal cibo, ma con una violazione del metabolismo proteico.

Potrebbe essere dovuto a:

• violazione della scomposizione e dell'assorbimento delle proteine ​​​​nel tratto digestivo;
• rallentamento della fornitura di aminoacidi a organi e tessuti;
• violazione della biosintesi proteica; violazione dello scambio intermedio di amminoacidi;
• variazione del tasso di degradazione delle proteine;
• patologia della formazione di prodotti finali del metabolismo proteico.

Disturbi della digestione e dell'assorbimento delle proteine.

IN tratto digerente le proteine ​​​​vengono scomposte sotto l'influenza di enzimi proteolitici. Allo stesso tempo, da un lato, proteine e gli altri composti azotati che compongono il cibo perdono le loro caratteristiche specifiche, invece gli amminoacidi si formano dalle proteine, i nucleotidi dagli acidi nucleici, ecc. Le sostanze contenenti azoto con un piccolo peso molecolare formate durante la digestione del cibo o in esso contenute vengono assorbite.

Ci sono primari (con varie forme di patologia dello stomaco e dell'intestino - gastrite cronica, ulcera peptica, cancro) e disturbi secondari (funzionali) delle funzioni secretorie e di assorbimento dell'epitelio a causa di edema della mucosa dello stomaco e dell'intestino, compromissione della digestione delle proteine ​​​​e assorbimento degli aminoacidi nel tratto gastrointestinale.

Principali cause di digestione proteica insufficiente consiste in una diminuzione quantitativa della secrezione di acido cloridrico ed enzimi, una diminuzione dell'attività degli enzimi proteolitici (pepsina, tripsina, chimotripsina) e l'insufficiente formazione di amminoacidi associata a questo, una diminuzione del tempo della loro esposizione (accelerazione della peristalsi). Quindi, con un indebolimento della secrezione di acido cloridrico, l'acidità del succo gastrico diminuisce, il che porta a una diminuzione del gonfiore delle proteine ​​\u200b\u200bdel cibo nello stomaco e ad un indebolimento della conversione del pepsinogeno nella sua forma attiva - pepsina. In queste condizioni, parte delle strutture proteiche passa dallo stomaco al duodeno in uno stato invariato, il che ostacola l'azione della tripsina, della chimotripsina e di altri enzimi proteolitici intestinali. La carenza di enzimi che degradano le proteine ​​vegetali porta all'intolleranza alle proteine ​​dei cereali (riso, grano, ecc.) e allo sviluppo della malattia celiaca.

Può verificarsi una formazione insufficiente di aminoacidi liberi dalle proteine ​​​​alimentari se l'assunzione di succo pancreatico nell'intestino è limitata (con pancreatite, compressione, blocco del dotto). L'insufficienza pancreatica porta a una carenza di tripsina, chimotripsina, anidrasi carbonica A, B e altre proteasi che agiscono su lunghe catene polipeptidiche o scindono oligopeptidi corti, riducendo l'intensità della digestione addominale o parietale.

A causa di ciò può verificarsi un'azione insufficiente degli enzimi digestivi sulle proteine corsia preferenziale masse alimentari attraverso l'intestino con un aumento della sua peristalsi (con enterocolite) o una diminuzione dell'area di assorbimento (con la pronta rimozione di aree significative intestino tenue). Ciò porta ad una forte riduzione del tempo di contatto del contenuto di chimo con la superficie apicale degli enterociti, all'incompletezza dei processi di decomposizione enzimatica, nonché all'assorbimento attivo e passivo.

Cause di malassorbimento di aminoacidi sono danni alla parete dell'intestino tenue (gonfiore della mucosa, infiammazione) o assorbimento irregolare nel tempo dei singoli aminoacidi. Ciò porta a una violazione (squilibrio) del rapporto tra gli aminoacidi nel sangue e la sintesi proteica in generale, poiché gli aminoacidi essenziali devono essere forniti all'organismo in determinate quantità e rapporti. Molto spesso c'è una carenza di metionina, triptofano, lisina e altri aminoacidi.

Oltre alle manifestazioni generali di violazione metabolismo degli aminoacidi, può esseredisturbi specifici associato all'assenza di un particolare amminoacido. Pertanto, la mancanza di lisina (specialmente in un organismo in via di sviluppo) ritarda la crescita e sviluppo generale, abbassa il contenuto di emoglobina e globuli rossi nel sangue. Con una mancanza di triptofano nel corpo, c'è anemia ipocromica. La carenza di arginina porta a ridotta spermatogenesi e istidina - allo sviluppo di eczema, ritardo della crescita, inibizione della sintesi dell'emoglobina.

Inoltre, la digestione proteica insufficiente in divisioni superiori tratto gastrointestinale accompagnato da un aumento della transizione dei prodotti della sua scissione incompleta nell'intestino crasso e da un'accelerazione del processo di degradazione batterica degli amminoacidi. Di conseguenza, aumenta la formazione di composti aromatici tossici (indolo, scatolo, fenolo, cresolo) e intossicazione generale organismo con questi prodotti di decadimento.

Rallentare la fornitura di aminoacidi a organi e tessuti.

Gli amminoacidi assorbiti dall'intestino entrano direttamente nel sangue e parzialmente in sistema linfatico, che rappresenta una fornitura di varie sostanze azotate, che sono quindi coinvolte in tutti i tipi di metabolismo. Normalmente, gli aminoacidi assorbiti nel sangue dall'intestino circolano nel sangue per 5-10 minuti e vengono assorbiti molto rapidamente dal fegato e parzialmente da altri organi (reni, cuore, muscoli). Un aumento del tempo di questa circolazione indica una violazione della capacità dei tessuti e degli organi (principalmente il fegato) di assorbire gli amminoacidi.

Poiché un certo numero di amminoacidi sono il materiale di partenza per la formazione di ammine biogeniche, la loro ritenzione nel sangue crea le condizioni per l'accumulo di corrispondenti ammine proteinogene nei tessuti e nel sangue e la manifestazione del loro effetto patogeno su vari organi e sistemi. Un aumento del contenuto di tirosina nel sangue contribuisce all'accumulo di tiramina, che è coinvolta nella patogenesi ipertensione maligna. Un aumento prolungato del contenuto di istidina porta ad un aumento della concentrazione di istamina, che contribuisce alla ridotta circolazione sanguigna e alla permeabilità capillare. Inoltre, un aumento del contenuto di aminoacidi nel sangue si manifesta con un aumento della loro escrezione nelle urine e la formazione di una forma speciale di disturbi metabolici: l'aminoaciduria. Quest'ultimo può essere generale, associato ad un aumento della concentrazione di diversi amminoacidi nel sangue, o selettivo, con un aumento del contenuto di un qualsiasi amminoacido nel sangue.

Violazione della sintesi proteica.

La sintesi delle strutture proteiche nel corpo è l'anello centrale nel metabolismo delle proteine. Anche piccole violazioni della specificità della biosintesi proteica possono portare a profondi cambiamenti patologici nel corpo.

Tra le cause dei disturbi della sintesi proteica, un posto importante è occupato da diversi tipi insufficienza alimentare (fame completa, incompleta, mancanza di aminoacidi essenziali nel cibo, violazione dei rapporti quantitativi tra aminoacidi essenziali che entrano nel corpo). Se, per esempio, triptofano, lisina e valina sono contenuti in rapporti uguali (1:1:1) in una proteina tissutale, e questi aminoacidi sono forniti con proteine ​​alimentari in un rapporto (1:1:0,5), allora il tessuto la sintesi proteica sarà fornita a questo è solo la metà. In assenza di almeno uno dei 20 aminoacidi essenziali nelle cellule, la sintesi proteica nel suo complesso si interrompe.

La violazione del tasso di sintesi proteica può essere dovuta a una disfunzione delle corrispondenti strutture genetiche su cui avviene questa sintesi (trascrizione, traduzione, replicazione del DNA). Il danno all'apparato genetico può essere sia ereditario che acquisito, derivante dall'influenza di vari fattori mutageni (radiazioni ionizzanti, irradiazione ultravioletta e così via.). Alcuni antibiotici possono causare una violazione della sintesi proteica. Quindi, gli errori nella lettura del codice genetico possono verificarsi sotto l'influenza di streptomicina, neomicina e alcuni altri antibiotici. Le tetracicline inibiscono l'aggiunta di nuovi amminoacidi alla catena polipeptidica in crescita. La mitomicina inibisce la sintesi proteica a causa dell'alchilazione del DNA (la formazione di forti legami covalenti tra le sue catene), prevenendo la scissione dei filamenti di DNA.

Uno dei motivi importanti che causano una violazione della sintesi proteica potrebbe essere una violazione della regolazione di questo processo. L'intensità e la direzione del metabolismo delle proteine ​​​​è regolata dai sistemi nervoso ed endocrino, la cui azione è probabilmente nella loro influenza su vari sistemi enzimatici. L'esperienza clinica e sperimentale mostra che la disconnessione di organi e tessuti dal sistema nervoso centrale porta all'interruzione locale dei processi metabolici nei tessuti denervati e il danno al sistema nervoso centrale provoca disturbi del metabolismo delle proteine. La rimozione della corteccia cerebrale negli animali porta a una diminuzione della sintesi proteica.

L'ormone della crescita ipofisario, gli ormoni sessuali e l'insulina hanno un effetto stimolante sulla sintesi proteica. Infine, la causa della patologia della sintesi proteica può essere un cambiamento nell'attività dei sistemi enzimatici delle cellule coinvolte nella biosintesi proteica. In casi estremi, stiamo parlando di un blocco del metabolismo, che è un tipo di disturbo molecolare che costituisce la base di alcuni malattie ereditarie.

Il risultato dell'azione di tutti questi fattori è l'interruzione o la diminuzione della velocità di sintesi sia delle singole proteine ​​che della proteina nel suo insieme.

Assegna violazioni qualitative e quantitative della biosintesi delle proteine. Di. Qual è il significato dei cambiamenti qualitativi nella biosintesi proteica nella patogenesi di varie malattie può essere giudicato dall'esempio di alcuni tipi di anemia con la comparsa di emoglobine patologiche. La sostituzione di un solo residuo di aminoacidi (glutammina) nella molecola di emoglobina con la valina porta a una grave malattia: l'anemia falciforme.

Di particolare interesse sono i cambiamenti quantitativi nella biosintesi delle proteine ​​​​negli organi e nel sangue, che portano a uno spostamento dei rapporti delle singole frazioni di proteine ​​​​nel siero del sangue - disproteinemia. Esistono due forme di disproteinemia: iperproteinemia (aumento del contenuto di tutti o di alcuni tipi di proteine) e ipoproteinemia (diminuzione del contenuto di tutte o di alcune proteine). Quindi, una serie di malattie del fegato (cirrosi, epatite), dei reni (nefrite, nefrosi) sono accompagnate da una marcata diminuzione del contenuto di albumina. Numerose malattie infettive accompagnate da estesi processi infiammatori portano ad un aumento del contenuto di γ-globuline.

Lo sviluppo della disproteinemia è accompagnato, di regola, da gravi cambiamenti nell'omeostasi del corpo (violazione della pressione oncotica, metabolismo dell'acqua). Una significativa diminuzione della sintesi delle proteine, in particolare albumine e γ-globuline, porta a forte calo la resistenza del corpo alle infezioni, riducendo la resistenza immunologica. Il significato dell'ipoproteinemia sotto forma di ipoalbuminemia è determinato anche dal fatto che l'albumina forma complessi più o meno stabili con varie sostanze, assicurandone il trasporto tra vari organi e trasferimento attraverso le membrane cellulari con la partecipazione di recettori specifici. È noto che i sali di ferro e rame (estremamente tossici per l'organismo) sono difficilmente solubili al pH sierico del sangue e il loro trasporto è possibile solo sotto forma di complessi con specifiche proteine ​​sieriche (transferrina e ceruloplasmina), che prevengono l'intossicazione con questi sali. Circa la metà del calcio viene trattenuta nel sangue in una forma legata all'albumina sierica. Allo stesso tempo, nel sangue si stabilisce un certo equilibrio dinamico tra la forma legata del calcio e i suoi composti ionizzati.

In tutte le malattie accompagnate da una diminuzione del contenuto di albumina (malattia renale), la capacità di regolare la concentrazione di calcio ionizzato nel sangue. Inoltre, le albumine sono portatrici di alcuni componenti del metabolismo dei carboidrati (glicoproteine) e le principali portatrici di acidi grassi liberi (non esterificati) e di una serie di ormoni.

Con danni al fegato e ai reni, alcuni processi infiammatori acuti e cronici (reumatismi, miocardite infettiva, polmonite), proteine ​​​​speciali con proprietà alterate o insolite per la norma iniziano a essere sintetizzate nel corpo. Un classico esempio di malattie causate dalla presenza di proteine ​​​​patologiche sono le malattie associate alla presenza di emoglobina patologica (emoglobinosi), disturbi della coagulazione del sangue con comparsa di fibrinogeni patologici. Le proteine ​​​​del sangue insolite includono crioglobuline che possono precipitare a temperature inferiori a 37 ° C, il che porta alla trombosi. Il loro aspetto è accompagnato da nefrosi, cirrosi epatica e altre malattie.

Patologia del metabolismo proteico intermedio (violazione del metabolismo degli aminoacidi).

Le vie principali per il metabolismo delle proteine ​​intermedie sono le reazioni di transaminazione, deaminazione, amidazione, decarbossilazione, rimetilazione e risolfonazione.

La reazione di transaminazione, come fonte principale della formazione di nuovi amminoacidi, occupa un posto centrale nel metabolismo intermedio delle proteine.

Violazione della transaminazione può verificarsi a causa della carenza nel corpo di vitamina B 6. Ciò è dovuto al fatto che la forma fosforilata della vitamina B6 - fosfopiridossale - è un gruppo attivo di transaminasi - enzimi specifici per la transaminazione tra aminoacidi e chetoacidi. La gravidanza, l'uso prolungato di sulfonamidi inibisce la sintesi della vitamina B 6 e può causare una violazione del metabolismo degli aminoacidi.

amplificazione patologica le reazioni di transaminazione sono possibili in condizioni di danno epatico e carenza di insulina, quando il contenuto di aminoacidi liberi aumenta in modo significativo. Infine, può verificarsi una diminuzione dell'attività della transaminazione a causa dell'inibizione dell'attività delle transaminasi a causa di una violazione della sintesi di questi enzimi (durante la fame proteica) o di una violazione della regolazione della loro attività da parte di alcuni ormoni. Quindi, la tirosina (un aminoacido essenziale), che viene fornita con le proteine ​​​​alimentari ed è formata dalla fenilalanina, viene parzialmente ossidata nel fegato in acido fumarico e acetoacetico. Tuttavia, questa ossidazione della tirosina avviene solo dopo la sua riamplificazione con acido α-chetoglutarico. Con l'esaurimento delle proteine, la transaminazione della tirosina è notevolmente indebolita, a seguito della quale la sua ossidazione viene disturbata, il che porta ad un aumento del contenuto di tirosina nel sangue. L'accumulo di tirosina nel sangue e la sua escrezione nelle urine possono anche essere associati a un difetto ereditario della tirosina aminotransferasi. Condizione clinica che si sviluppa a seguito di questi disturbi è nota come tironosisi. La malattia è caratterizzata da cirrosi epatica, alterazioni ossee simili a rachitismo, emorragie, lesioni dei tubuli renali.

I processi di transaminazione degli amminoacidi sono strettamente correlati ai processideaminazione ossidativa . durante il quale avviene la scissione enzimatica dell'ammoniaca dagli amminoacidi. La deaminazione determina la formazione dei prodotti finali del metabolismo proteico e l'ingresso degli amminoacidi metabolismo energetico. L'indebolimento della deaminazione può verificarsi a causa di una violazione dei processi ossidativi nei tessuti (ipossia, ipovitaminosi C, PP, B 2). Tuttavia, il più grave violazione la deaminazione si verifica quando l'attività delle aminoossidasi diminuisce, sia a causa di un indebolimento della loro sintesi (danno epatico diffuso, carenza proteica), sia a causa di una relativa insufficienza della loro attività (aumento del contenuto di aminoacidi liberi nel sangue ). A causa di una violazione della deaminazione ossidativa degli amminoacidi, vi è un indebolimento della formazione di urea, un aumento della concentrazione di amminoacidi e un aumento della loro escrezione nelle urine (aminoaciduria).

Lo scambio intermedio di un certo numero di amminoacidi avviene non solo sotto forma di transaminazione e deaminazione ossidativa, ma anche attraverso la lorodecarbossilazione (perdita di CO 2 dal gruppo carbossilico) con la formazione delle corrispondenti ammine, dette "ammine biogeniche". Quindi, quando l'istidina viene decarbossilata, si forma istamina, tirosina - tiramina, 5-idrossitriptofano - serotonina, ecc. Tutte queste ammine sono biologicamente attive e hanno un pronunciato effetto farmacologico sui vasi. Se normalmente si formano in piccole quantità e vengono rapidamente distrutte, allora se la decarbossilazione viene disturbata, si creano le condizioni per l'accumulo delle corrispondenti ammine nei tessuti e nel sangue e la manifestazione del loro effetto tossico. Le ragioni della violazione del processo di decarbossilazione possono essere un aumento dell'attività delle decarbossilasi, l'inibizione dell'attività delle amminoossidasi e una violazione del legame delle ammine alle proteine.

Variazione della velocità di degradazione delle proteine.

Le proteine ​​​​del corpo sono costantemente in uno stato dinamico: nel processo di continuo decadimento e biosintesi. La violazione delle condizioni necessarie per l'attuazione di questo equilibrio mobile può anche portare allo sviluppo di una carenza proteica generale.

Tipicamente, l'emivita di diverse proteine ​​varia da poche ore a molti giorni. COSÌ, tempo biologico il dimezzamento dell'albumina sierica umana è di circa 15 giorni. Il valore di questo periodo dipende in gran parte dalla quantità di proteine ​​​​nel cibo: con una diminuzione di trattenendo le proteine, aumenta e con un aumento diminuisce.

Si osserva un aumento significativo del tasso di rottura dei tessuti e delle proteine ​​​​del sangue con un aumento della temperatura corporea, processi infiammatori estesi, ferite gravi, ipossia, tumore maligno, che è associato all'azione delle tossine batteriche (in caso di infezione), o ad un significativo aumento dell'attività degli enzimi proteolitici del sangue (durante l'ipossia), o all'effetto tossico dei prodotti di decadimento dei tessuti (durante le lesioni). Nella maggior parte dei casi, l'accelerazione della disgregazione proteica è accompagnata dallo sviluppo di un bilancio azotato negativo nel corpo a causa della predominanza dei processi di disgregazione proteica sulla loro biosintesi.

Patologia dello stadio finale del metabolismo proteico.

I principali prodotti finali del metabolismo proteico sono l'ammoniaca e l'urea. La patologia dello stadio finale del metabolismo proteico può manifestarsi con una violazione della formazione dei prodotti finali o una violazione della loro escrezione.

Riso. 9.3. Schema di alterata sintesi dell'urea

Il legame dell'ammoniaca nei tessuti del corpo ha un grande significato fisiologico, poiché l'ammoniaca ha un effetto tossico principalmente sul sistema nervoso centrale, provocandone una forte eccitazione. Nel sangue di una persona sana, la sua concentrazione non supera i 517 µmol/L. Il legame e la neutralizzazione dell'ammoniaca vengono effettuati utilizzando due meccanismi: nel fegato daformazione dell'urea, e in altri tessuti - aggiungendo ammoniaca all'acido glutammico (tramite amminazione) conformazione di glutammina .

Il principale meccanismo di legame dell'ammoniaca è il processo di formazione dell'urea nel ciclo citrullina-arginina-nornitina (Fig. 9.3).

Le violazioni della formazione di urea possono verificarsi a seguito di una diminuzione dell'attività dei sistemi enzimatici coinvolti in questo processo (nell'epatite, cirrosi epatica), carenza proteica generale. In violazione della formazione di urea nel sangue e nei tessuti, l'ammoniaca si accumula e aumenta la concentrazione di aminoacidi liberi, che è accompagnata dallo sviluppoiperazotemia . Nelle forme gravi di epatite e cirrosi epatica, quando la sua funzione di formazione dell'urea è nettamente compromessa, un pronunciatointossicazione da ammoniaca (funzione compromessa del sistema nervoso centrale con lo sviluppo del coma).

La base della violazione della formazione di urea può essere difetti ereditari nell'attività degli enzimi. Pertanto, un aumento della concentrazione di ammoniaca (ammoniemia) nel sangue può essere associato al blocco della carbamil fosfato sintetasi e dell'ornitina carbomoil transferasi. catalizzando il legame dell'ammoniaca e la formazione di ornitina. Con un difetto ereditario dell'arginina succinato sintetasi, la concentrazione di citrullina nel sangue aumenta bruscamente, di conseguenza la citrullina viene escreta nelle urine (fino a 15 g al giorno), ad es. sviluppacitrullinuria .

in altri organi e tessuti (muscoli, tessuto nervoso) l'ammoniaca si lega nella reazioneamidazione con l'aggiunta di amminoacidi bicarbossilici liberi al gruppo carbossilico. Il substrato principale è acido glutammico. La violazione del processo di amidazione può verificarsi con una diminuzione dell'attività dei sistemi enzimatici che forniscono la reazione (glutaminasi) o come risultato della formazione intensiva di ammoniaca in quantità che superano le possibilità del suo legame.

Un altro prodotto finale del metabolismo proteico, formato durante l'ossidazione della creatina (sostanza azotata muscolare), ècreatinina . Il normale contenuto giornaliero di creatinina nelle urine è di circa 1-2 g.

Creatinuria - un aumento del livello di creatinina nelle urine - osservato nelle donne in gravidanza e nei bambini durante un periodo di crescita intensiva.

Con fame, avitaminosi E, malattie infettive febbrili, tireotossicosi e altre malattie in cui vi sono disordini metabolici nei muscoli, la creatinuria indica una violazione del metabolismo della creatina.

Si verifica un'altra forma comune di interruzione dello stadio finale del metabolismo proteicoin violazione dell'escrezioneprodotti finali del metabolismo proteico nella patologia renale. Con la nefrite, l'urea e altri prodotti azotati vengono trattenuti nel sangue, l'azoto residuo aumenta e si sviluppaiperazotemia. estremo l'escrezione di metaboliti azotati èuremia.

Con danni simultanei al fegato e ai reni, vi è una violazione della formazione e dell'escrezione dei prodotti finali del metabolismo proteico.

Insieme ai disturbi generali del metabolismo proteico nella carenza proteica, potrebbero esserci anchedisturbi specifici nello scambio di singoli amminoacidi. Ad esempio, con carenza di proteine, la funzione degli enzimi coinvolti nell'ossidazione dell'istidina è nettamente indebolita e la funzione dell'istidina decarbossilasi, a seguito della quale l'istamina è formata dall'istidina, non solo non soffre, ma, sul al contrario, aumenta. Ciò comporta un aumento significativo della formazione e dell'accumulo di istamina nel corpo. La condizione è caratterizzata da lesioni cutanee, ridotta attività cardiaca e funzionalità del tratto gastrointestinale.

Di particolare importanza per la pratica medica sonoaminoacidopatia ereditaria , il cui numero oggi è di circa 60 diversi forme nosologiche. Per tipo di ereditarietà, quasi tutti sono autosomici recessivi. La patogenesi è dovuta all'insufficienza dell'uno o dell'altro enzima che catabolizza e anabolizza gli amminoacidi. Un segno biochimico comune delle aminoaiidopatie è acidosi tissutale e aminoaciduria. I difetti metabolici ereditari più comuni sono quattro tipi di enzimopatia, che sono interconnessi da una via comune del metabolismo degli aminoacidi: fenilchetonuria, tirosinemia, albinismo, alcaptonuria.

Le proteine ​​sono quei composti chimici la cui attività porta alla formazione segni normali organismo sano. La cessazione della sintesi di una particolare proteina o un cambiamento nella sua struttura porta alla formazione segni patologici e lo sviluppo di malattie. Citiamo diverse malattie causate da una violazione della struttura o dell'intensità della sintesi proteica.

1. 
   L'emofilia classica è causata dall'assenza nel plasma sanguigno di una delle proteine ​​coinvolte nella coagulazione del sangue; i malati hanno aumentato il sanguinamento
2. 
   L'anemia falciforme è causata da un cambiamento nella struttura primaria dell'emoglobina: nei malati, i globuli rossi sono a forma di falce, il numero di globuli rossi si riduce a causa del processo accelerato della loro distruzione; l'emoglobina si lega e trasporta meno del normale quantità di ossigeno.
3. 
   Il gigantismo è dovuto a una maggiore quantità di ormone della crescita; i pazienti sono eccessivamente alti.
4. 
   Il daltonismo è causato dall'assenza del pigmento del cono retinico, che è coinvolto nella formazione della percezione del colore; le persone daltoniche non possono distinguere alcuni colori.
5. 
   Il diabete è associato alla cosiddetta insufficienza dell'ormone insulina, che può essere dovuta a motivi diversi: una diminuzione della quantità o un cambiamento nella struttura dell'insulina secreta, una diminuzione della quantità o un cambiamento nella struttura del recettore dell'insulina. Le persone malate hanno importo maggiorato si sviluppano glucosio nel sangue e segni patologici associati.
6. 
   La colesterolemia maligna è dovuta all'assenza di una normale proteina recettrice nella membrana citoplasmatica delle cellule che riconosce una proteina di trasporto che trasporta le molecole di colesterolo; nel corpo dei pazienti, il colesterolo necessario alle cellule non penetra nelle cellule, ma dentro grandi quantità si accumula nel sangue, si deposita nella parete dei vasi sanguigni, il che porta al loro restringimento e al rapido sviluppo dell'ipertensione in tenera età.

La xerodermia progressiva è causata da un malfunzionamento degli enzimi che normalmente effettuano il ripristino del DNA danneggiato dai raggi UV nelle cellule della pelle; i pazienti non possono essere alla luce, poiché in queste condizioni sviluppano numerose ulcere cutanee e infiammazioni.

8. La fibrosi cistica è causata da un cambiamento nella struttura primaria della proteina che forma un canale per gli ioni SG nella membrana plasmatica esterna; nei pazienti si accumula una grande quantità di muco nelle vie aeree, che porta allo sviluppo di malattie respiratorie.

2. Proteomica

L'ultimo 20° secolo è stato caratterizzato dall'emergere e dal rapido sviluppo di discipline scientifiche, che ha suddiviso un fenomeno biologico nelle sue componenti costitutive e ha cercato di spiegare i fenomeni della vita attraverso una descrizione delle proprietà delle molecole, principalmente i biopolimeri che costituiscono gli organismi viventi. Queste scienze erano biochimica, biofisica, biologia molecolare, genetica molecolare, virologia, biologia cellulare, chimica bioorganica. Attualmente in via di sviluppo indicazioni scientifiche che cercano, sulla base delle proprietà dei componenti, di dare un quadro completo dell'intero fenomeno biologico. Questa nuova strategia integrativa per comprendere la vita richiede un'enorme quantità di informazioni aggiuntive. Le scienze del nuovo secolo - genomica, proteomica e bioinformatica hanno già iniziato a fornire il materiale di partenza per questo.

La genomica è una disciplina biologica che studia la struttura e il meccanismo

funzionamento del genoma nei sistemi viventi. Genoma- la totalità di tutti i geni e le regioni intergeniche di qualsiasi organismo. La genomica strutturale studia la struttura dei geni e le regioni intergeniche che giocano Grande importanza nella regolazione dell'attività genica. La genomica funzionale studia le funzioni dei geni, le funzioni dei loro prodotti proteici. L'oggetto di studio della genomica comparativa sono i genomi diversi organismi, il cui confronto consentirà di comprendere i meccanismi di evoluzione degli organismi, le funzioni sconosciute dei geni. La genomica è emersa all'inizio degli anni '90 con il Progetto Genoma Umano. L'obiettivo di questo progetto era determinare la sequenza di tutti i nucleotidi nel genoma umano con una precisione dello 0,01%. Alla fine del 1999, la struttura del genoma di molte dozzine di specie di piante di batteri, lieviti, nematodi, Drosophila, Arabidopsis era stata completamente rivelata. Nel 2003 è stato decifrato il genoma umano. Il genoma umano contiene circa 30.000 geni codificanti proteine. Solo il 42% di loro conosce la loro funzione molecolare. Si è scoperto che solo il 2% di tutte le malattie ereditarie è associato a difetti nei geni e nei cromosomi; Il 98% delle malattie è associato alla disregolazione di un gene normale. I geni mostrano la loro attività nelle proteine ​​sintetizzate che svolgono varie funzioni nella cellula e nell'organismo.

In ogni cellula specifica, in un determinato momento, funziona un certo insieme di proteine: proteoma. Proteomica- una scienza che studia la totalità delle proteine ​​nelle cellule a diversi livelli condizioni fisiologiche e in diversi periodi di sviluppo, così come le funzioni di queste proteine. Esiste una differenza significativa tra genomica e proteomica: il genoma è stabile per una data specie, mentre il proteoma è individuale non solo per diverse cellule dello stesso organismo, ma anche per una cellula, a seconda del suo stato (divisione, dormienza, differenziazione , eccetera.). L'insieme di proteome inerente organismi pluricellulari rende molto difficile studiarli. Ancora sconosciuto numero esatto proteine ​​dentro corpo umano. Secondo alcune stime ce ne sono centinaia di migliaia; solo poche migliaia di proteine ​​sono già state isolate e ancora meno sono state studiate in dettaglio. L'identificazione e la caratterizzazione delle proteine ​​è un processo estremamente complesso dal punto di vista tecnico che richiede una combinazione di metodi di analisi biologici e computerizzati. Tuttavia, sviluppato in l'anno scorso i metodi per identificare i prodotti dell'attività genica - molecole e proteine ​​​​di mRNA - ci consentono di sperare in rapidi progressi in questo settore. Sono già stati creati metodi che consentono di rilevare simultaneamente centinaia di proteine ​​cellulari simultaneamente e confrontare i set di proteine cellule diverse e tessuti nella norma e in varie patologie. Uno di questi metodi è usare chip biologici consentendo di rilevare migliaia di sostanze diverse contemporaneamente nell'oggetto in esame: acidi nucleici e proteine. Ci sono grandi opportunità per medicina pratica: avendo una mappa proteomica, un atlante dettagliato dell'intero complesso proteico, i medici avranno finalmente l'opportunità tanto attesa di curare la malattia stessa, e non i sintomi.

La genomica e la proteomica operano con una quantità così grande di informazioni di cui c'è un urgente bisogno bioinformatica- una scienza che raccoglie, ordina, descrive, analizza ed elabora nuove informazioni su geni e proteine. Usando metodi matematici e tecnologia informatica, gli scienziati costruiscono reti di geni, modelli biochimici e altro processi cellulari. Tra 10-15 anni la genomica e la proteomica raggiungeranno un livello tale che sarà possibile studiare metaboloma- uno schema complesso di interazioni di tutte le proteine ​​​​in una cellula vivente. Gli esperimenti sulle cellule e sul corpo saranno sostituiti da esperimenti con modelli computerizzati. Sarà possibile creare e utilizzare medicinali individuali, sviluppare misure preventive individuali. Le nuove conoscenze avranno un impatto particolarmente forte sulla biologia dello sviluppo. Sarà possibile ottenere un'idea olistica e allo stesso tempo sufficientemente dettagliata delle singole cellule, a partire dall'uovo e dagli spermatozoi e fino alle cellule differenziate. Ciò consentirà per la prima volta di seguire su base quantitativa l'interazione delle singole cellule nelle diverse fasi dell'embriogenesi, che è sempre stato il sogno accarezzato degli scienziati che studiano la biologia dello sviluppo. Nuovi orizzonti si stanno aprendo nella risoluzione di problemi come la cancerogenesi e l'invecchiamento. I progressi della genomica, della proteomica e della bioinformatica avranno un'influenza decisiva sulla teoria dell'evoluzione e sulla sistematica degli organismi.
3. Ingegneria delle proteine
Le proprietà fisiche e chimiche delle proteine ​​naturali spesso non soddisfano le condizioni in cui queste proteine ​​saranno utilizzate dagli esseri umani. È necessario un cambiamento nella sua struttura primaria, che assicurerà la formazione di una proteina con una struttura spaziale diversa da prima e nuove proprietà fisico-chimiche, che consentano di svolgere le funzioni inerenti a una proteina naturale in altre condizioni. È impegnato nella costruzione delle proteine ingegneria proteica. I metodi sono usati per ottenere una proteina alterata. chimica combinatoria e svolgere mutagenesi sito-diretta- l'introduzione di cambiamenti specifici nelle sequenze codificanti del DNA, che portano a determinati cambiamenti nelle sequenze di aminoacidi. Per la progettazione efficace di una proteina con le proprietà desiderate, è necessario conoscere i modelli di formazione della struttura spaziale della proteina, da cui dipendono le sue proprietà e funzioni fisico-chimiche, cioè è necessario sapere come la struttura primaria di la proteina, ciascuno dei suoi residui amminoacidici influenza le proprietà e le funzioni della proteina. Sfortunatamente, per la maggior parte delle proteine, la struttura terziaria è sconosciuta, non sempre si sa quale amminoacido o sequenza di amminoacidi debba essere modificata per ottenere una proteina con proprietà desiderate. Gli scienziati che utilizzano l'analisi computerizzata possono già prevedere le proprietà di molte proteine ​​in base alla sequenza dei loro residui di aminoacidi. Tale analisi semplificherà notevolmente la procedura per la creazione delle proteine ​​desiderate. Nel frattempo, per ottenere una proteina modificata con le proprietà desiderate, procedono fondamentalmente in un modo diverso: ottengono diversi geni mutanti e trovano quello prodotto proteico uno di loro che ha le proprietà desiderate.

Per la mutagenesi sito-diretta, vengono utilizzati diversi approcci sperimentali. Dopo aver ricevuto un gene modificato, viene incorporato in un costrutto genetico e introdotto nelle cellule procariotiche o eucariotiche che sintetizzano la proteina codificata da questo costrutto genetico. Potenziali opportunità dell'ingegneria delle proteine sono come segue.

1. 
   Modificando la forza di legame della sostanza convertita - il substrato - con l'enzima, è possibile aumentare l'efficienza catalitica complessiva della reazione enzimatica.
2. 
   Aumentando la stabilità della proteina in un'ampia gamma di temperature e acidità del mezzo, può essere utilizzata in condizioni in cui la proteina originale si denatura e perde la sua attività.
3. 
   Creando proteine ​​che possono funzionare in solventi anidri, è possibile effettuare reazioni catalitiche in condizioni non fisiologiche.

4. Modificando il centro catalitico dell'enzima, è possibile aumentarne la specificità e ridurre il numero di reazioni collaterali indesiderate

5. Aumentando la resistenza della proteina agli enzimi che la degradano, è possibile semplificare la procedura per la sua purificazione.

b) Modificando la proteina in modo che possa funzionare senza la sua solita componente non amminoacidica (vitamina, atomo di metallo, ecc.), può essere utilizzata in alcuni processi tecnologici continui.

7. Modificando la struttura delle regioni regolatrici dell'enzima, è possibile ridurre il grado della sua inibizione da parte del prodotto della reazione enzimatica in base al tipo di feedback negativo e quindi aumentare la resa del prodotto.

8. Puoi creare una proteina ibrida che abbia le funzioni di due o più proteine. 9. È possibile creare una proteina ibrida, una delle cui sezioni facilita il rilascio della proteina ibrida dalla cellula in coltura o la sua estrazione dalla miscela.

Incontriamone alcuni risultati Ingegneria genetica proteine.

1. Sostituendo diversi residui amminoacidici del batteriofago T4 lisozima con la cisteina, un enzima con un largo numero legami disolfuro, grazie ai quali questo enzima ha mantenuto la sua attività a una temperatura più elevata.

2. Sostituzione di un residuo di cisteina con un residuo di serina nella molecola di p-interferone umano sintetizzato coli, ha impedito la formazione di complessi intermolecolari, in cui l'attività antivirale di questo farmaco è diminuita di circa 10 volte.

3. La sostituzione del residuo di treonina in posizione 51 con un residuo di prolina nella molecola dell'enzima tirosil-tRNA sintetasi ha aumentato di dieci volte l'attività catalitica di questo enzima: ha iniziato ad attaccare rapidamente la tirosina al tRNA che trasferisce questo amminoacido al ribosoma durante traduzione.

4. Subtilisine - enzimi ricchi di serina che scompongono le proteine. Sono secreti da molti batteri e sono ampiamente utilizzati dall'uomo per la biodegradazione. Legano fortemente gli atomi di calcio, che aumentano la loro stabilità. Tuttavia, nei processi industriali, esistono composti chimici che legano il calcio, dopodiché le subtilisine perdono la loro attività. Modificando il gene, gli scienziati hanno rimosso dall'enzima gli amminoacidi coinvolti nel legame del calcio e hanno sostituito un amminoacido con un altro per aumentare la stabilità della subtilisina. L'enzima modificato si è dimostrato stabile e funzionalmente attivo in condizioni vicine a quelle industriali.

5. È stato dimostrato che è possibile creare un enzima che funzioni come enzimi di restrizione che scindono il DNA in punti strettamente definiti. Gli scienziati hanno creato una proteina ibrida, un frammento della quale riconosce una certa sequenza di residui nucleotidici nella molecola del DNA e l'altro scinde il DNA in quest'area.

6. Attivatore tissutale del plasminogeno - un enzima utilizzato in clinica per dissolvere i coaguli di sangue. Sfortunatamente, viene rapidamente eliminato dal sistema circolatorio e deve essere somministrato ripetutamente oa dosi elevate, con conseguenti effetti collaterali. Introducendo tre mutazioni dirette nel gene di questo enzima, è stato ottenuto un enzima longevo con una maggiore affinità per la fibrina degradabile e con la stessa attività fibrinolitica dell'enzima originale.

7. Sostituendo un amminoacido nella molecola di insulina, gli scienziati hanno assicurato che quando questo ormone viene somministrato per via sottocutanea a pazienti diabetici, il cambiamento nella concentrazione di questo ormone nel sangue era vicino a quello fisiologico che si verifica dopo aver mangiato.

8. Esistono tre classi di interferoni con attività antivirale e antitumorale, ma con diversa specificità. Era allettante creare un interferone ibrido con le proprietà di tre tipi di interferone. Sono stati creati geni ibridi che includono frammenti di geni dell'interferone naturale di diversi tipi. Alcuni di questi geni, essendo incorporati cellule batteriche fornito la sintesi di interferoni ibridi con maggiore attività antitumorale rispetto a quella delle molecole progenitrici.

9. L'ormone della crescita umano naturale si lega non solo al recettore di questo ormone, ma anche al recettore di un altro ormone: la prolattina. Per evitare effetti collaterali indesiderati durante il trattamento, gli scienziati hanno deciso di eliminare la possibilità di legare l'ormone della crescita al recettore della prolattina. Hanno raggiunto questo obiettivo sostituendo alcuni degli amminoacidi nella struttura primaria dell'ormone della crescita attraverso l'ingegneria genetica.

10. Durante lo sviluppo di farmaci contro l'infezione da HIV, gli scienziati hanno ottenuto una proteina ibrida, un frammento della quale ha fornito un legame specifico di questa proteina solo ai linfociti colpiti dal virus, un altro frammento ha penetrato la proteina ibrida nella cellula interessata e un altro frammento ha interrotto la sintesi proteica in la cellula colpita, che ha portato alla sua morte.

Pertanto, eravamo convinti che modificando parti specifiche della molecola proteica fosse possibile conferire nuove proprietà a proteine ​​​​già esistenti e creare enzimi unici.

Le proteine ​​sono le principali bersaglio per medicinali. Attualmente sono noti circa 500 bersagli farmacologici. Nei prossimi anni il loro numero aumenterà fino a 10.000, il che consentirà la creazione di nuovi farmaci più efficaci e sicuri. IN Ultimamente si stanno sviluppando approcci fondamentalmente nuovi alla ricerca di farmaci: non le singole proteine, ma i loro complessi, le interazioni proteina-proteina e il ripiegamento proteico sono considerati come bersagli.

Gli scienziati hanno scoperto che l'aumento della produzione di una proteina coinvolta nel meccanismo di formazione della memoria a lungo termine previene gli attacchi epilettici. Nel corso dello studio, gli scienziati sono riusciti ad aumentare significativamente la sintesi proteica utilizzando l'ingegneria genetica. eEF2 nei topi di laboratorio. La relazione tra l'azione di questa proteina e l'epilessia non era nota in precedenza, il che fa sperare nello sviluppo di nuove possibilità nel trattamento della malattia.

Lo studio è stato condotto presso l'Università di Haifa (Israele) insieme a scienziati di Milano e di numerose altre università europee. Il professor Kobi Rosenblum, direttore scientifico dello studio, afferma: "Modificando il codice genetico, siamo stati in grado di prevenire lo sviluppo dell'epilessia nei topi che avrebbero dovuto nascere con questa malattia, oltre a curare i topi che già ne soffrivano malattia."

Epilessia - malattia neurologica, in cui c'è un'attività improvvisa e incontrollata nelle cellule nervose della corteccia cerebrale, che si esprime in crisi epilettiche di diversa frequenza e potenza. I farmaci utilizzati oggi per il trattamento dell'epilessia possono eliminare o ridurre il numero di crisi solo in un sottogruppo di pazienti. In alcuni casi ricorrono a operazioni neurochirurgiche minimamente invasive, che danno buoni risultati. Tuttavia, potrebbero non essere adatti a tutti i pazienti.

È interessante notare che inizialmente gli scienziati israeliani pianificarono di condurre uno studio per studiare i meccanismi che influenzano la formazione della memoria a lungo termine. Lo scopo degli scienziati era studiare meccanismi molecolari, che contribuiscono alla formazione della memoria a lungo termine e si trovano nell'ipotalamo (una parte del cervello). Per fare questo, si sono concentrati sullo studio delle proteine eEF2, che prende parte ai processi di formazione della memoria e alla formazione di nuove cellule del sistema nervoso. Utilizzando metodi di ingegneria genetica, gli scienziati sono riusciti a ottenere una maggiore produzione di proteine, che ha portato a un cambiamento nell'attività delle cellule nervose responsabili della formazione di crisi epilettiche.

Per testare come la produzione di questa proteina influisce sullo sviluppo delle crisi epilettiche, i topi sono stati divisi in due gruppi. Il primo gruppo aveva una mutazione genetica e, di conseguenza, produceva intensamente proteine eEF2, e il secondo gruppo di topi di controllo era privo di cambiamenti genetici. Ai topi di entrambi i gruppi è stata iniettata una soluzione che provoca crisi epilettiche. Ciò ha portato a crisi epilettiche nei topi del gruppo di controllo e i topi con la mutazione genetica non hanno sviluppato segni di epilessia.

Tuttavia, gli scienziati non si sono fermati qui e hanno deciso di testare l'effetto della mutazione nell'epilessia ereditaria. Per fare questo, hanno incrociato topi con una mutazione genetica eEF2 con topi che avevano un gene responsabile dello sviluppo dell'epilessia. Secondo i risultati dell'esperimento, i topi con una mutazione proteica non hanno avuto crisi epilettiche. Durante lo studio, i topi sono stati esposti a vari testi che definiscono le funzioni motorie, cognitive e comportamentali. Tutti sono rimasti normali nei topi che avevano una mutazione di questa proteina.

"I risultati dello studio ci danno una maggiore comprensione dei processi di eccitazione e inibizione nell'ipotalamo, la cui violazione è associata a varie patologie sistema nervoso", afferma il professor Rosenblum, "continuiamo la ricerca in questa direzione per comprendere meglio la causa dello sviluppo delle crisi epilettiche. Questo ci consentirà di creare nuovi metodi di trattamento della malattia in futuro”.

Un'idea generale della violazione del metabolismo proteico può essere ottenuta studiando il bilancio azotato del corpo e dell'ambiente.

Squilibri di azoto

La violazione del bilancio azotato si manifesta sotto forma di un bilancio azotato positivo o negativo.

bilancio azotato positivo - una condizione in cui viene escreto meno azoto dal corpo di quanto non provenga dal cibo. Si osserva durante la crescita del corpo, durante la gravidanza, e anche dopo il digiuno, con eccessiva secrezione di ormoni anabolici (ormone somatotropo, androgeni, ecc.) e quando vengono prescritti a scopo terapeutico.

L'effetto anabolico degli ormoni è quello di migliorare i processi di sintesi proteica rispetto alla sua scomposizione. I seguenti ormoni hanno questo effetto.

ormone della crescita migliora l'ossidazione dei grassi e la mobilizzazione dei grassi neutri e quindi porta a un rilascio sufficiente di energia necessaria per i processi di sintesi proteica.

ormoni sessuali migliorare i processi di sintesi proteica.

Insulina facilita il passaggio degli aminoacidi attraverso le membrane cellulari nelle cellule e quindi promuove la sintesi proteica e indebolisce la gluconeogenesi. Una mancanza di insulina porta ad una diminuzione della sintesi proteica e ad un aumento della gluconeogenesi.

Bilancio azotato negativo - una condizione in cui più azoto viene escreto dal corpo di quanto non provenga dal cibo. Il bilancio azotato negativo si sviluppa durante la fame, la proteinuria, le malattie infettive, le lesioni, le ustioni termiche, le operazioni chirurgiche, con eccessiva secrezione o somministrazione di ormoni catabolici (cortisolo, tiroxina, ecc.).

L'effetto catabolico degli ormoni è quello di migliorare i processi di scomposizione delle proteine ​​rispetto ai processi di sintesi. I seguenti ormoni hanno questo effetto.

tiroxina aumenta il numero di gruppi sulfidrilici attivi nella struttura di alcuni enzimi - le catepsine tissutali vengono attivate e il loro effetto proteolitico viene potenziato. La tiroxina aumenta l'attività delle aminoossidasi - aumenta la deaminazione di alcuni aminoacidi. Con l'ipertiroidismo, i pazienti sviluppano un bilancio azotato negativo e creatinuria.

Con una carenza di ormoni tiroidei, come l'ipotiroidismo, l'insufficienza dell'azione catabolica dell'ormone si manifesta sotto forma di un bilancio azotato positivo e l'accumulo di creatina.

Ormoni glucocorticoidi (cortisolo, ecc.) aumentano la disgregazione delle proteine. Il consumo di proteine ​​aumenta per le esigenze della gluconeogenesi; inoltre rallenta la sintesi proteica.

Il metabolismo delle proteine ​​può essere disturbato in diverse fasi delle trasformazioni delle sostanze proteiche assunte con il cibo. Si possono distinguere le seguenti violazioni:

• 1) al ricevimento, digestione e assorbimento delle proteine ​​​​nel tratto gastrointestinale;
• 2) durante la sintesi e la scomposizione delle proteine ​​nelle cellule e nei tessuti del corpo;
• 3) durante lo scambio intermedio di amminoacidi;
• 4) nelle fasi finali del metabolismo proteico;
• 5) nella composizione proteica del plasma sanguigno.

Violazioni dell'assunzione, della digestione e dell'assorbimento delle proteine ​​​​nel tratto gastrointestinale

Disturbi della secrezione di alcuni enzimi proteolitici tratto gastrico, di regola, non causa gravi disturbi del metabolismo proteico. Pertanto, la completa cessazione della secrezione di pepsina con succo gastrico non influisce sul grado di disgregazione proteica nell'intestino, ma influisce in modo significativo sulla velocità della sua disgregazione e sulla comparsa dei singoli amminoacidi liberi.

La scissione dei singoli aminoacidi nel tratto gastrointestinale avviene in modo non uniforme. Quindi, la tirosina e il triptofano vengono normalmente separati dalle proteine ​​\u200b\u200bgià presenti nello stomaco e da altri amminoacidi, solo sotto l'azione degli enzimi proteolitici. succo intestinale. La composizione degli aminoacidi nel contenuto dell'intestino all'inizio e alla fine della digestione intestinale è diversa.

Gli amminoacidi possono entrare nel sistema della vena porta in vari rapporti. La relativa carenza anche di un solo amminoacido essenziale ostacola l'intero processo di biosintesi proteica e crea un relativo eccesso di altri amminoacidi con l'accumulo di prodotti metabolici intermedi di questi amminoacidi nel corpo.

Disturbi metabolici simili associati alla scissione ritardata della tirosina e del triptofano si verificano con achilia e resezione subtotale dello stomaco.

Il malassorbimento degli aminoacidi può verificarsi con alterazioni patologiche nella parete dell'intestino tenue, come infiammazione, edema.

Sintesi proteica e disturbi della degradazione

La sintesi proteica avviene all'interno delle cellule. La natura della sintesi dipende dall'insieme genetico dei cromosomi nel nucleo cellulare. Sotto l'influenza di geni specifici per ogni tipo di proteina in ogni organismo, gli enzimi vengono attivati ​​e l'acido ribonucleico informativo (i-RNA) viene sintetizzato nel nucleo cellulare. L'mRNA è un'immagine speculare dell'acido desossiribonucleico (DNA) che si trova nel nucleo di una cellula.

La sintesi proteica avviene nel citoplasma della cellula sui ribosomi. Sotto l'influenza dell'i-RNA, l'RNA messaggero (mRNA) viene sintetizzato sui ribosomi, che è una copia dell'i-RNA e contiene informazioni codificate sul tipo e sulla sequenza degli amminoacidi nella molecola proteica sintetizzata.

Per includere gli amminoacidi in una molecola proteica secondo la matrice (mRNA), è necessaria la loro attivazione. La funzione di attivazione degli amminoacidi è svolta da una frazione di RNA, detta solubile, o di trasporto (t-RNA). L'attivazione degli amminoacidi è accompagnata dalla loro fosforilazione. L'attaccamento di amminoacidi mediante t-RNA a determinati gruppi di nucleotidi di m-RNA viene effettuato mediante la loro defosforilazione dovuta all'energia della guanisina trifosfato. La proteina sintetizzata sì funzione specifica nella cellula o viene trasportato fuori dalla cellula e svolge la sua funzione di proteina del sangue, anticorpo, ormone, enzima.

La regolazione della sintesi proteica in una cellula è geneticamente determinata dalla presenza non solo di geni strutturali che controllano la sequenza delle basi nucleotidiche durante la sintesi dell'mRNA, ma anche di geni regolatori aggiuntivi. Sono anche coinvolti nella regolazione della sintesi proteica nella cellula. almeno due geni: un gene operatore e un gene regolatore.

Il gene regolatore è responsabile della sintesi di un repressore, che è un enzima e alla fine inibisce l'attività dei geni strutturali e la formazione di mRNA.

Il gene operatore, o gene operante, è direttamente soggetto all'azione di un repressore, che in un caso provoca la repressione, e nell'altro la derepressione: la comparsa della sintesi di un certo numero di enzimi che sintetizzano l'mRNA. Il gene operativo è solidale con i geni strutturali, formando il cosiddetto operone.

Una sostanza repressiva può trovarsi in due stati: attiva e inattiva. Nello stato attivo, il repressore agisce sul gene operativo, interrompe i suoi effetti sui geni strutturali e infine interrompe la sintesi dell'mRNA e la sintesi proteica.

Gli attivatori del repressore sono chiamati corepressori. Possono essere sia una certa concentrazione della proteina regolata, sia fattori formati come risultato dell'azione di questa proteina.

La regolazione della sintesi proteica viene eseguita come segue. Con una mancanza di proteine ​​​​nella cellula, l'effetto del repressore sull'operone si interrompe. La sintesi di i-RNA e m-RNA è aumentata. e la sintesi delle molecole proteiche inizia sui ribosomi. La concentrazione proteica aumenta. Se la proteina sintetizzata non viene metabolizzata abbastanza rapidamente, la sua quantità continua ad aumentare. Una certa concentrazione di questa proteina, o fattori formati sotto la sua azione, può fungere da corepressore di sintesi, attivando il repressore. L'influenza del gene operante sui geni strutturali cessa e alla fine cessa la sintesi proteica. La sua concentrazione diminuisce, ecc.

In violazione della regolazione della sintesi proteica, possono verificarsi condizioni patologiche associate sia a sintesi eccessiva che a sintesi proteica insufficiente.

La sintesi proteica può essere disturbata sotto l'influenza di vari fattori patogeni esterni e interni:

• a) con l'inferiorità della composizione aminoacidica delle proteine;
• b) con mutazioni patologiche di geni associati sia alla comparsa di geni strutturali patogeni sia all'assenza di normali geni regolatori e strutturali;
• c) durante il blocco fattori umorali enzimi preposti ai processi di repressione e derepressione della sintesi proteica nelle cellule;
• d) in violazione del rapporto tra fattori anabolici e catabolici che regolano la sintesi proteica.

L'assenza anche di un solo amminoacido essenziale nelle cellule blocca la sintesi proteica.

La biosintesi proteica può essere disturbata non solo in assenza di singoli aminoacidi essenziali, ma anche in violazione del rapporto tra il numero di aminoacidi essenziali che entrano nel corpo. La necessità di alcuni aminoacidi essenziali è associata alla loro partecipazione alla sintesi di ormoni, mediatori e sostanze biologicamente attive.

L'assunzione insufficiente di aminoacidi essenziali nel corpo provoca non solo violazioni generali sintesi proteica, ma interrompe anche selettivamente la sintesi delle singole proteine. La mancanza di un amminoacido essenziale può essere accompagnata dai suoi disturbi caratteristici.

triptofano . Con prolungata esclusione da dieta i ratti sviluppano vascolarizzazione corneale e cataratta. Nei bambini, la restrizione del triptofano nel cibo è accompagnata da una diminuzione della concentrazione delle proteine ​​plasmatiche.

Lisina . La mancanza di cibo è accompagnata nelle persone dalla comparsa di nausea, vertigini, mal di testa e aumento della sensibilità al rumore.

Arginina . La mancanza di cibo può portare all'inibizione della spermatogenesi.

Leucina . Il suo eccesso relativo rispetto ad altri aminoacidi essenziali nei ratti inibisce la crescita a causa di una corrispondente compromissione dell'assorbimento dell'isoleucina.

Istidina . La sua carenza è accompagnata da una diminuzione della concentrazione di emoglobina.

Metionina . La sua esclusione dal cibo è accompagnata da degenerazione grassa del fegato, dovuta alla mancanza di gruppi metilici labili per la sintesi della lecitina.

Valina . La sua carenza porta a ritardo della crescita, perdita di peso e sviluppo di cheratosi.

Gli aminoacidi non essenziali influenzano in modo significativo la necessità di aminoacidi essenziali. Ad esempio, la necessità di metionina è determinata dal contenuto di cistina nella dieta. Più cistina nel cibo, meno metionina viene consumata per la sintesi biologica della cistina. Se la velocità di sintesi di un amminoacido non essenziale diventa insufficiente nel corpo, aumentato bisogno in lei.

Alcuni amminoacidi non essenziali diventano insostituibili se non vengono forniti con il cibo, poiché il corpo non può far fronte alla loro rapida sintesi. Pertanto, la mancanza di cistina porta all'inibizione della crescita cellulare anche in presenza di tutti gli altri amminoacidi nel terreno.

Disregolazione della sintesi proteica - anticorpi - può essere osservato in alcune malattie allergiche. Pertanto, nelle cellule immunocompetenti (cellule della serie linfoide) che producono anticorpi, la produzione di autoanticorpi è solitamente repressa. Nel processo di sviluppo embrionale, quando le fasi cambiano (lo stadio del tubo neurale, i fogli mesenchimali), la sintesi degli autoanticorpi viene derepressa. Gli autoanticorpi sono determinati nei tessuti, che sono coinvolti nel riassorbimento dei tessuti delle fasi precedenti dello sviluppo dell'embrione. Questo cambiamento nell'attività del repressore si verifica più volte. In un organismo adulto, la sintesi degli autoanticorpi è repressa. Ad esempio, la sintesi di autoanticorpi contro gli antigeni dei propri eritrociti viene repressa. Se, a seconda del gruppo sanguigno, l'agglutinina A è presente negli eritrociti, allora non ci sono α-agglutinine nel plasma sanguigno, la cui produzione è repressa in modo affidabile. Su questa base è possibile il trapianto di sangue e tessuto ematopoietico (midollo osseo).

Per alcuni tessuti (il cristallino, il tessuto nervoso, i testicoli) la produzione di autoanticorpi non è repressa, ma questi tessuti, a causa delle loro caratteristiche anatomiche e caratteristiche funzionali sono isolati da cellule immunocompetenti e normalmente non si verifica la produzione di autoanticorpi. In caso di violazione dell'isolamento anatomico (danno), inizia la produzione di autoanticorpi e si verificano malattie autoallergiche.

Disturbi del metabolismo degli aminoacidi

Disturbi della deaminazione. La deaminazione ossidativa viene effettuata a seguito di successive trasformazioni di amminoacidi nelle reazioni di transaminazione e deaminazione:

Gli amminoacidi con la partecipazione di specifiche transaminasi vengono prima transaminati con acido α-chetoglutarico. Si formano chetoacido e glutammato. Il glutammato sotto l'azione della deidrogenasi subisce deaminazione ossidativa con rilascio di ammoniaca e formazione di α-chetoglutarato. Le reazioni sono reversibili. Pertanto, si formano nuovi amminoacidi. L'inclusione dell'acido a-chetoglutarico nel ciclo di Krebs assicura l'inclusione degli amminoacidi nel metabolismo energetico. La deaminazione ossidativa determina anche la formazione di prodotti finali del metabolismo proteico.

La transaminazione è associata alla formazione di amminozuccheri, porfirine, creatina e deaminazione di amminoacidi. La violazione della transaminazione si verifica con una mancanza di vitamina B6, poiché la sua forma - fosfopiridossale - è un gruppo attivo di transaminasi.

Il rapporto dei substrati di transaminazione determina la direzione della reazione. In violazione della formazione di urea, la transaminazione viene accelerata.

L'indebolimento della deaminazione si verifica con una diminuzione dell'attività degli enzimi - ammina ossidasi e in violazione dei processi ossidativi (ipossia, ipovitaminosi C, PP, B 2).

In violazione della deaminazione degli aminoacidi, l'escrezione di aminoacidi nelle urine (aminoaciduria) aumenta e la formazione di urea diminuisce.

Disturbi della decarbossilazione. La decarbossilazione degli amminoacidi è accompagnata dal rilascio di CO 2 e dalla formazione di ammine biogeniche:

Nel corpo animale solo alcuni amminoacidi subiscono la decarbossilazione con la formazione di ammine biogeniche: istidina (istamina), tirosina (tiramina), 5-idrossitriptofano (serotonina), acido glutammico (acido γ-amminobutirrico) e prodotti di ulteriori trasformazioni della tirosina e cistina: 3,4-diidrossifenilalanina (DOPA, ossitiramina) e acido cisteico (taurina) (Fig. 47).

Le ammine biogeniche mostrano il loro effetto già a basse concentrazioni. L'accumulo di ammine in alte concentrazioni rappresenta un grave pericolo per l'organismo. IN condizioni normali le ammine vengono rapidamente eliminate dall'ammina ossidasi, che le ossida ad aldeidi:

Questa reazione produce ammoniaca libera. L'inattivazione delle ammine si ottiene anche mediante il loro legame alle proteine.

Si verifica l'accumulo di ammine biogeniche nei tessuti e nel sangue e la manifestazione dei loro effetti tossici; con un aumento dell'attività delle decarbossilasi, inibizione dell'attività delle ossidasi e violazione del loro legame con le proteine.

A processi patologici, accompagnato dall'inibizione della deaminazione ossidativa, la conversione degli amminoacidi in misura maggiore avviene per decarbossilazione con accumulo di ammine biogeniche.

Disturbi metabolici dei singoli aminoacidi. Esistono numerose malattie ereditarie umane associate a difetti congeniti nel metabolismo dei singoli amminoacidi. Questi disturbi del metabolismo degli aminoacidi sono associati a una violazione geneticamente determinata della sintesi di gruppi proteici di enzimi che convertono gli aminoacidi (Tabella 24).

Disturbi del metabolismo della fenilalanina (fenilchetonuria) . La causa della malattia è la mancanza di un enzima - fenilalanina idrossilasi nel fegato, a seguito della quale viene bloccata la conversione della fenilalanina in tirosina (Fig. 48). La concentrazione di fenilalanina nel sangue raggiunge il 20-60 mg% (normalmente circa 1,5 mg%). I suoi prodotti metabolici, in particolare il chetoacido - fenilpiruvato, hanno un effetto tossico sul sistema nervoso. Le cellule nervose della corteccia cerebrale vengono distrutte e sostituite dalla crescita di elementi microgliali. Si sviluppa l'oligofrenia fenilpiruvica. Il fenilpiruvato appare nelle urine e dà un colore verde con tricloruro di ferro. Questa reazione viene eseguita nei neonati e serve a diagnosi precoce fenilchetonuria.

Con lo sviluppo della malattia già all'età di 6 mesi, il bambino mostra segni di insufficienza sviluppo mentale, chiarimento del colore della pelle e dei capelli, eccitazione generale, aumento dei riflessi, aumento del tono muscolare e del metabolismo basale, epilessia, microcefalia, ecc.

L'alleggerimento del colore della pelle e dei capelli si sviluppa a causa di sottoproduzione melanina, poiché l'accumulo di fenilalanina blocca il metabolismo della tirosina.

Si sviluppa l'insufficienza della sintesi delle catecolamine, il livello di altri aminoacidi liberi nel plasma sanguigno diminuisce. Aumento dell'escrezione di corpi chetonici nelle urine.

L'esclusione della fenilalanina dalla dieta porta ad una diminuzione del contenuto di fenilalanina e dei suoi derivati ​​nel sangue e previene lo sviluppo della fenilchetonuria.

Violazione del metabolismo dell'acido omogentisico (prodotto del metabolismo della tirosina) - alcaptonuria - si verifica quando c'è una mancanza di un enzima - l'ossidasi dell'acido omogentisico (Fig. 49).

In questo caso, l'acido omogentisico non passa nell'acido maleilacetoacetico (l'anello idrochinonico non si rompe). In condizioni normali, l'acido omogentisico non viene rilevato nel sangue. Con carenza di enzimi, l'acido omogentisico appare nel sangue ed è escreto dal corpo nelle urine. C'è un caratteristico oscuramento dell'urina, specialmente in un ambiente alcalino.

La deposizione di derivati ​​​​dell'acido omogentisico nei tessuti provoca la pigmentazione del tessuto connettivo - ocronosi. Il pigmento si deposita nelle cartilagini articolari, nelle cartilagini del naso, orecchiette, nell'endocardio, nei grandi vasi sanguigni, nei reni, nei polmoni, nell'epidermide. L'alcaptonuria spesso accompagna la nefrolitiasi.

Disturbo del metabolismo della tirosina - albinismo . La causa della malattia è la mancanza dell'enzima tirosinasi nei melanociti, cellule che sintetizzano il pigmento melanina (Fig. 50).

In assenza di melanina, la pelle acquisisce un colore bianco latte con pelosità biancastra (albinismo), fotofobia, nistagmo, traslucenza dell'iride, diminuzione dell'acuità visiva. L'esposizione al sole provoca cambiamenti infiammatori della pelle - eritema.

L'albinismo può essere accompagnato da sordità, mutismo, epilessia, polidattilia e oligofrenia. L'intelligenza di tali pazienti è spesso normale.

Disturbi del metabolismo dell'istidina . La mastocitosi è una malattia ereditaria accompagnata da un aumento della proliferazione dei mastociti. La causa della malattia è considerata un aumento dell'attività dell'istidina decarbossilasi, un enzima che catalizza la sintesi dell'istamina. L'istamina si accumula nel fegato, nella milza e in altri organi. La malattia è caratterizzata da lesioni cutanee, disturbi dell'attività cardiaca e funzione del tratto gastrointestinale. C'è un'aumentata escrezione di istamina nelle urine.

Iperaminaciduria . Si verificano quando vi è una violazione del riassorbimento degli aminoacidi nei tubuli renali (iperaminoaciduria renale, come cistinosi, cistinuria) o un aumento della concentrazione di aminoacidi nel sangue (iperaminoaciduria extrarenale, come fenilchetonuria, cistationuria).

cistinosi . Si osserva con un difetto congenito nel riassorbimento di cistina, cisteina e altri amminoacidi non ciclici nei tubuli dei reni. L'escrezione di aminoacidi nelle urine può aumentare di 10 volte. L'escrezione di cistina e cisteina aumenta di 20-30 volte. La cistina si deposita nei reni, nella milza, nella pelle, nel fegato. La cistinosi è accompagnata da glicosuria, ipercaluria, proteinuria e poliuria.

Nella cistinuria l'escrezione di cistina può aumentare fino a 50 volte rispetto alla norma, accompagnata dall'inibizione del riassorbimento di lisina, arginina e ornitina nei tubuli renali^. Il livello di cistina nel sangue non supera la norma. Non sono stati riscontrati disturbi nel metabolismo interstiziale di questi aminoacidi. L'aumento dell'escrezione di aminoacidi può portare a una ridotta sintesi proteica e a una carenza proteica.

Violazioni delle fasi finali del metabolismo proteico

Disturbi dell'urea. I prodotti finali della scomposizione degli amminoacidi sono ammoniaca, urea, CO 2 e H 2 O. L'ammoniaca si forma in tutti i tessuti a seguito della deaminazione degli amminoacidi. L'ammoniaca è tossica; il suo accumulo danneggia il protoplasma delle cellule. Esistono due meccanismi per legare l'ammoniaca e la sua neutralizzazione: l'urea si forma nel fegato e in altri tessuti l'ammoniaca è attaccata all'acido glutammico (amidazione) - si forma la glutammina. In futuro, la glutammina rilascia ammoniaca per la sintesi di nuovi amminoacidi, le cui trasformazioni si completano con la formazione di urea, escreta nelle urine. Di tutto l'azoto nelle urine, l'urea rappresenta il 90% (l'ammoniaca circa il 6%).

La sintesi dell'urea avviene nel fegato nel ciclo citrullina-narginina-nornitina (Fig. 51). Esistono malattie associate a un difetto ereditario degli enzimi dell'urea.

Succinaturia da arginina . Consiste in iperaminoaciduria (acido arginosuccinico) e oligofrenia. Il motivo è un difetto dell'enzima argininosuccinato liasi.

ammoniumemia . La concentrazione di ammoniaca nel sangue è aumentata. Aumento dell'escrezione di glutammina nelle urine. La causa della malattia è il blocco della carbamil fosfato sintetasi e dell'ornitina carbamoil transferasi, che catalizzano il legame dell'ammoniaca e la formazione dell'ornitina nel ciclo dell'urea.

citrullinuria . La concentrazione di citrullina nel sangue può aumentare di 50 volte al di sopra della norma. Fino a 15 g di citrullina vengono escreti nelle urine al giorno. Il motivo è un difetto ereditario dell'arginina succinato sintetasi.

L'attività degli enzimi di sintesi dell'urea è compromessa anche nelle malattie del fegato (epatite, cirrosi congestizia), ipoproteinemia e inibizione della fosforilazione ossidativa. L'ammoniaca si accumula nel sangue e nei tessuti - si sviluppa l'intossicazione da ammoniaca.

Le cellule del sistema nervoso sono più sensibili all'eccesso di ammoniaca. Oltre all'effetto dannoso diretto dell'ammoniaca sulle cellule nervose, l'ammoniaca si lega al glutammato, a seguito della quale viene esclusa dallo scambio. Quando la transaminazione degli aminoacidi con l'acido α-cheto-glutarico è accelerata, non è inclusa nel ciclo di Krebs, l'ossidazione degli acidi piruvico e acetico è limitata e si trasformano in corpi chetonici. Diminuzione del consumo di ossigeno. Si sviluppa un coma.

Disturbi del metabolismo dell'acido urico. Gotta. L'acido urico è il prodotto finale del metabolismo delle aminopurine (adenina e guanina) nell'uomo. Nei rettili e negli uccelli, l'acido urico è il prodotto finale del metabolismo di tutti i composti azotati. Il sangue umano di solito contiene il 4 mg% di acido urico. Con un consumo eccessivo di alimenti ricchi di nucleotidi purinici e aminoacidi, da cui vengono sintetizzate le basi puriniche nel corpo (fegato, reni), aumenta la quantità di acido urico nel corpo. La sua concentrazione aumenta anche con nefrite, leucemia. C'è iperuremia.

A volte l'iperuremia è accompagnata dalla deposizione di sali di acido urico nella cartilagine, nelle guaine dei tendini, nelle notti, nella pelle e nei muscoli, poiché l'acido urico è scarsamente solubile. L'infiammazione si verifica attorno ai depositi di urati cristallini: si crea un albero di granulazione che circonda i tessuti morti, si formano nodi gottosi. L'uremia può essere accompagnata da precipitazione di sali di acido urico nel tratto urinario con formazione di calcoli.

La patogenesi della gotta non è chiara. Si ritiene che la malattia sia ereditaria ed è associata a una violazione dei fattori che mantengono l'acido urico in uno stato solubile. Questi fattori sono associati allo scambio di mucopolisaccaridi e mucoproteine, che costituiscono il centro della cristallizzazione. In violazione della funzionalità epatica (intossicazione), aumenta la deposizione di urati nei tessuti e l'escrezione di urati nelle urine.

Disturbi delle proteine ​​​​del sangue

Ipoproteinemia- una diminuzione della quantità totale di proteine ​​nel sangue, che si verifica principalmente a causa di una diminuzione dell'albumina.

Nel meccanismo dell'ipoproteinemia, i principali fattori patogenetici sono i disturbi ereditari della sintesi delle proteine ​​​​del sangue da loro acquisiti, il rilascio di proteine ​​​​del siero dal flusso sanguigno senza successivo ritorno ai vasi e l'assottigliamento del sangue.

Violazioni della sintesi delle proteine ​​​​del sangue dipendono dall'indebolimento dei processi sintetici nel corpo (fame, assorbimento alterato delle proteine ​​​​alimentari, beri-beri, esaurimento del corpo dovuto a intossicazione infettiva prolungata o neoplasie maligne eccetera.).

La sintesi delle proteine ​​del sangue può anche diminuire se la funzione degli organi e dei tessuti che producono queste proteine ​​è compromessa. Nelle malattie del fegato (epatite, cirrosi), il contenuto di albumina, fibrinogeno e protrombina nel plasma sanguigno diminuisce. Esistono difetti ereditari nella sintesi di alcune frazioni proteiche del sangue, ad esempio forme ereditarie: afibrinogenemia e agammaglobulinemia. È associata una grave carenza della sintesi delle gammaglobuline assenza totale in tali pazienti, plasmacellule in tutti i tessuti e una significativa diminuzione del numero di linfociti nei linfonodi.

Il rilascio di proteine ​​dal flusso sanguigno visto con:

• a) perdita di sangue, ferite, grandi emorragie;
• b) perdite di plasma, in particolare ustioni;
• c) un aumento della permeabilità della parete capillare, ad esempio, con infiammazione e congestione venosa.

Con estesi processi infiammatori, il contenuto di albumine nel sangue diminuisce a causa del loro rilascio dai vasi nello spazio interstiziale (Fig. 52). Una grande quantità di albumina si trova anche nel liquido ascitico nell'ipertensione portale e nell'insufficienza cardiaca.

L'ipoalbuminemia può verificarsi quando vi è una violazione dei processi di riassorbimento proteico nei reni, ad esempio con la nefrosi.

Con l'ipoproteinemia, a causa di una diminuzione del contenuto di albumina, la pressione sanguigna oncotica diminuisce, causando edema.

Con una diminuzione assoluta della quantità di albumina nel sangue, il legame e il trasporto di cationi (calcio, magnesio), ormoni (tiroxina), bilirubina e altre sostanze vengono interrotti, il che è accompagnato da una serie di disturbi funzionali.

Con una carenza di aptoglobina, una proteina della frazione α 2 -globulina, il legame e il trasporto dell'emoglobina, che viene rilasciato durante l'emolisi fisiologica degli eritrociti, viene interrotto e l'emoglobina viene persa nelle urine.

La caduta della sintesi della globulina antiemofila dalla frazione di β 2 -globuline porta al sanguinamento.

Con una mancanza di transferrina, correlata alle β 1 -globuline, il trasferimento del ferro è compromesso.

La principale conseguenza dell'ipo o dell'agammaglobulinemia è una diminuzione dell'immunità dovuta alla ridotta produzione di anticorpi (γ-globuline). Allo stesso tempo, non vi è alcuna reazione ai trapianti omologhi (non si formano anticorpi contro il tessuto estraneo ed è possibile il suo attecchimento).

Iperproteinemia. Più spesso, l'iperproteinemia relativa si sviluppa con un aumento della concentrazione di proteine ​​​​nel sangue, sebbene il loro numero assoluto non aumenti. Questa condizione si verifica quando il sangue si ispessisce a causa della perdita di acqua dal corpo.

L'iperproteinemia assoluta è solitamente associata all'iperglobulinemia. Ad esempio, un aumento del contenuto di γ-globuline è caratteristico delle malattie infettive, quando c'è un'intensa produzione di anticorpi. L'ipergammaglobulinemia può verificarsi come reazione compensatoria alla mancanza di albumina nel sangue. Ad esempio, nelle malattie epatiche croniche (cirrosi), la sintesi dell'albumina è compromessa; la quantità di proteine ​​​​nel sangue non diminuisce, ma aumenta a causa di sintesi intensivaγ-globuline. In questo caso si possono formare γ-globuline non specifiche.

La predominanza delle globuline sulle albumine modifica il coefficiente albumina-globulina del sangue nella direzione della sua diminuzione (normalmente è 2-2,5).

In alcuni processi patologici e malattie, la percentuale delle singole frazioni proteiche nel sangue cambia, sebbene il contenuto proteico totale non cambi in modo significativo. Ad esempio, durante l'infiammazione, aumenta la concentrazione della proteina protettiva properdin (dal latino perdere - distruggere). Properdin in combinazione con il complemento ha proprietà battericide. In sua presenza, i batteri e alcuni virus subiscono la lisi. Il contenuto di correctin nel sangue diminuisce con le radiazioni ionizzanti.

Paraproteinemia . Una significativa iperproteinemia (fino al 12-15% o più di proteine ​​​​nel sangue) si nota quando compare un gran numero di globuline anormali. Un tipico esempio di cambiamento nella sintesi delle globuline è il mieloma (plasmocitoma). Il mieloma è un tipo di leucemia (reticolosi paraproteinemica).

Nel mieloma γ, le globuline anormali sono sintetizzate da cloni tumorali di plasmacellule che entrano nel sangue periferico, che rappresentano il 60% o più del numero totale di leucociti. La proteina patologica del mieloma non ha la proprietà degli anticorpi. Ha un basso peso molecolare, passa attraverso il filtro renale, si deposita nei reni, contribuendo allo sviluppo dell'insufficienza renale nell'80% dei casi. Con il mieloma, il ROE è bruscamente accelerato (60-80 mm all'ora) a causa della predominanza delle globuline sulle albumine.

Esiste una malattia della macroglobulinemia di Waldenström, caratterizzata da proliferazione simile a un tumore delle cellule linfoidi e aumento della produzione di macroglobuline con un peso molecolare superiore a 1.000.000 Le macroglobuline si avvicinano alle globuline del gruppo M (JqM); normalmente non sono più dello 0,12%. Con la malattia descritta, il loro contenuto raggiunge l'80% della quantità totale di proteine ​​​​nel plasma, la viscosità del sangue aumenta di 10-12 volte, il che rende difficile il funzionamento del cuore.

Tutt'al più disturbi metabolici varie malattie può essere accompagnato dalla comparsa di proteine ​​​​completamente nuove nel sangue. Ad esempio, nella fase acuta dei reumatismi, con infezioni da streptococco, pneumococco, infarto miocardico, nel siero del sangue è stata trovata una proteina C-reattiva (si chiama C-reattiva perché dà una reazione di precipitazione con il polisaccaride C pneumococcico). La proteina C-reattiva durante l'elettroforesi si sposta tra α- e β-globuline; non si applica agli anticorpi. Apparentemente, il suo aspetto riflette la reazione del sistema reticoloendoteliale ai prodotti della rottura dei tessuti.

La crioglobulina appartiene anche a un'insolita proteina del sangue, che si muove con le γ-globuline in un campo elettrico. La crioglobulina è in grado di precipitare a temperature inferiori a 37°C. Appare con mieloma, nefrosi, cirrosi epatica, leucociti e altre malattie. La presenza di crioglobulina nel sangue dei pazienti è pericolosa, poiché con un forte raffreddamento locale precipita la proteina, che contribuisce alla formazione di coaguli di sangue e necrosi tissutale.