Нарушения межуточного обмена аминокислот. Нарушение аминокислотного обмена

Наиболее часто встречающимися болезнями, связанными с нарушением аминокислотного обмена, являются фенилкетонурия и альбинизм.

В норме аминокислота фенилаланин (ФА) с помощью фермента фенилаланингидроксилазы превращается в аминокислоту тирозин, которая в свою очередь под действием фермента тирозиназы может превращаться в пигмент меланин. При нарушении активности этих ферментов развиваются наследственные заболевания человека фенилкетонурия и альбинизм.

Фенилкетонурия (ФКУ) встречается в различных популяциях людей с частотой 1:6000--1:10 000. Она наследуется по аутосомно-рецессивному типу; больные - рецессивные гомозиготы (аа). Мутантный ген, который отвечает за синтез фермента фенилаланингидроксилазы, картирован (12q22-q24), идентифицирован и секвенирован (определена последовательность нуклеотидов).

Фенилаланин принадлежит к числу незаменимых аминокислот. Только часть ФА используется для синтеза белков; основное количество этой аминокислоты окисляется до тирозина. Если фермент фенилаланингидроксилаза не активен, то ФА не превращается в тирозин, а накапливается в сыворотке крови в больших количествах в виде фенилпировиноградной кислоты (ФПВК), которая выделяется с мочой и потом, вследствие чего от больных исходит «мышиный» запах. Высокая концентрация ФПВК приводит к нарушению формирования миелиновой оболочки вокруг аксонов в ЦНС.

Дети с фенилкетонурией рождаются здоровыми, но в первые же недели жизни у них развиваются клинические проявления заболевания. ФПВК является нейротропным ядом, в результате чего повышаются возбудимость, тонус мышц, развиваются гиперрефлексия, тремор, судорожные эпилептиформные припадки. Позже присоединяются нарушения высшей нервной деятельности, умственная отсталость, микроцефалия. У больных наблюдается слабая пигментация из-за нарушения синтеза меланина.

Альбинизм встречается в разных популяциях с разной частотой - от 1:5000 до 1:25 000. Наиболее распространенная его форма - глазо-кожный тирозиназонегативный альбинизм -наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Основными клиническими проявлениями альбинизма в любом возрасте являются отсутствие меланина в клетках кожи (молочно-белый ее цвет), очень светлые волосы, светло-серая или светло-голубая радужная оболочка глаз, красный зрачок, повышенная чувствительность к УФ-облучению (вызывает воспалительные заболевания кожи). У больных на коже отсутствуют какие-либо пигментные пятна, снижена острота зрения. Диагностика заболевания не представляет затруднений.

Болезни аминокислотного обмена

Самая многочисленная группа наследственных болезней обмена веществ. Почти все они наследуются по аутосомно-рецессивному типу. Причина заболеваний - недостаточность того или иного фермента, ответственного за синтез аминокислот. К ним относится:

· фенилкетонурия - нарушение превращения фенилаланина в тирозин из-за резкого снижения активности фенилаланингидроксилазы;

Фенилкетонуримя (фенилпировиноградная олигофрения) - наследственное заболевание группы ферментопатий, связанное с нарушением метаболизма аминокислот, главным образом фенилаланина; сопровождается накоплением фенилаланина и его токсических продуктов, что приводит к тяжёлому поражению ЦНС, проявляющемуся в виде нарушения умственного развития. В большинстве случаев (классическая форма) заболевание связано с резким снижением или полным отсутствием активности печёночного фермента фенилаланин-4-гидроксилазы, который в норме катализирует превращение фенилаланина в тирозин.

Вследствие метаболического блока активируются побочные пути обмена фенилаланина, и в организме происходит накопление его токсичных производных - фенилпировиноградной и фенилмолочной кислот, которые в норме практически не образуются. Кроме того, образуются также почти полностью отсутствующие в норме - фенилэтиламин и ортофенилацетат, избыток которых вызывает нарушение метаболизма липидов в головном мозге. Это ведёт к прогрессирующему снижению интеллекта у таких больных вплоть до идиотии.

• · алкаптонурия - нарушение обмена тирозина вследствие пониженной активности фермента гомогентизиназы и накоплением в тканях организма гомотентизиновой кислоты;
• · глазо-кожный альбинизм - обусловлен отсутствием синтеза фермента тирозиназы.

Алкаптомнуримя - рецессивно наследуемое заболевание обусловленное выпадением функций оксидазы гомогентезиновой кислоты.

При алкаптонурии отмечается охроноз - потемнение хрящевых тканей и быстрое потемнение мочи при её подщелачивании вследствие окисления гомогентезиновой кислоты с образованием тёмноокрашенных пигментов.

В нормальных условиях гомогентезиновая кислота - промежуточный продукт распада тирозина и фенилаланина - переводится малеилацетоуксусную кислоту, из которой в конечном счёте образуются фумаровая и ацетоуксксная кислоты, вступающие в другие биохимические циклы. Из-за дефекта фермента этот процесс тормозится, и остающаяся в избытке гомогентезиновая кислота превращается полифенолоксидазой в хиноновые полифенолы (алкаптон), которые и выводятся почками. Не полностью экскретируемый мочой алкаптон откладывается в хрящевой и другой соединительной ткани, обусловливая их потемнение и повышенную хрупкость. Чаще всего вперёд появляется пигментация склер и ушных хрящей.

Радикального лечения нет, используется симптоматическая терапия и большие дозы аскорбиновой кислоты.

· гомоцистинурия. Этиология и патогенез. Наследственная энзимопатия.

В основе заболевания лежит недостаточность фермента цистатионинсинтетазы, вследствие чего в крови накапливаются метионин и гомоцистин, оказывающие токсическое действие на организм ребенка. Различают две формы гомоцистину-рии: пиридоксинзависимую и пиридоксинрезистент-ную. На 2-м году жизни симптомы заболевания могут отсутствовать. Затем появляется некоторое отставание в физическом и умственном развитии. Отмечаются костные деформации, подвывих хрусталика, неврологические симптомы, дефицит массы тела. В моче повышено содержание гомо-цистина. В крови -- высокий уровень гомоцистина и метионина.

Введение…………………………………………………………………………..3

1.Наследственные болезни обмена аминокислот………………………………4

2. Наследственные нарушения обмена аминокислот…………………………..5

3. Фенилкетонурия………………………………………………………………..6

4. Клинические симптомы у больных фенилкетонурией………………………8

5. Гомоцистинурия………………………………………………………………11

6. Гистидинемия…………………………………………………………………15

7. Наследственные нарушения обмена триптофана…………………………...17

8. Галактоземия…………………………………………………………………..19

9. Недостаточность лактазы…………………………………………………….22

10. Врожденные нарушения обмена гликогена………………………………..24

Заключение……………………………………………………………………….33

Список литературы………………………………………………………………34

Введение

В последние десятилетия научный прогресс в области клинической и молекулярной генетики, биохимии позволил выявить обширную группу “новых” болезней детского возраста, связанных с нарушением обмена веществ. Патологии обмена веществ у взрослых и детей могут быть обусловлены наследственными дефектами обмена нуклеиновых кислот, врожденной недостаточностью ферментов, отвечающих за синтез и распад аминокислот, нарушениями обмена органических кислот, дефицитом жирных кислот и др. Клинический диагноз врожденных нарушений обмена веществ может представлять определенные трудности. Одна из трудностей ранней диагностики заключается в том, что в период новорожденности у этих детей нет специфических расстройств, а поздние проявления фенотипически схожи с заболеваниями ненаследственного генеза. Вторая особенность состоит в том, что для наследственных заболеваний обмена веществ характерен клинический полиморфизм, обусловленный генетической гетерогенностью. Это объясняется наличием множественных изоаллельных мутаций и возможностью возникновения мутаций в разных генах.
Клинические проявления наследственных болезней обмена веществ во многом определяются поражением нервной системы (особенно при нарушениях обмена аминокислот, липидов и кислых гликозамино-гликанов), что в свою очередь, усиливает имеющиеся нарушения и усугубляет тяжесть клинических проявлений заболевания. Для диагностики наследственных болезней важен анализ неврологических симптомов, особенно на ранних стадиях развития, и разграничение их от фенокопий - заболеваний ненаследственной природы со сходной клинической картиной.

Наследственные болезни обмена аминокислот

Роль аминокислот для организма человека чрезвычайно велика. Аминокислоты являются основными структурными элементами белков, необходимы для синтеза иммуноглобулинов, гормонов, служат источником энергии. Каждый фермент или белок имеет специфические свойства и функции, которые определяют и регулируют сложные обменные процессы и развитие организма.

Часть аминокислот не может синтезироваться в организме человека. Это незаменимые аминокислоты: триптофан, фенилаланин, метионин, лизин, лейцин, изолейцин, валин и треонин. В детском возрасте к их числу относится гистидин, т.к. организм ребенка не может синтезировать эту аминокислоту в необходимых для нормального роста количествах. Клетки растущих тканей содержат аминокислоты в высоких концентрациях, что является свидетельством высокой интенсивности процессов транспорта аминокислот через клеточные мембраны.

Для обеспечения нормального роста и развития важно не только количество поступающих аминокислот, но и их соотношение. При избытке или недостатке аминокислот развиваются явления аминокислотного дисбаланса. Например, избыток лейцина в пище тормозит рост организма, метионина- вызывает токсическое поражение нервной системы, цистина- способствует развитию жировой инфильтрации печени.

Таким образом, нарушения метаболизма аминокислот приводят к нарушению нормального функционирования организма человека.

Наследственные нарушения обмена аминокислот

1. Наследственные нарушения обмена аминокислот, сопровождающиеся увеличением их концентрации в крови и моче: фенилкетонурия, гистидинемия, триптофанурия, болезнь "кленового сиропа", орнитинемия, цитруллинемия и др. Наследование, в основном, по аутосомно-рецессивному типу. В основе развития заболеваний лежит нарушение синтеза или структуры тех или иных ферментов.

2. Наследственные нарушения обмена аминокислот, сопровождающиеся увеличением их выделения с мочой без изменения уровня в крови: гомоцистинурия, гипофосфатазия и др. При данных энзимопатиях нарушено обратное всасывание в почках, что приводит к увеличению их содержания в моче.

3. Наследственные нарушения систем транспорта аминокислот: цистинурия, триптофанурия, болезнь Гартнепа и др. К этой группе относятся энзимопатии, развитие которых обусловлено снижением реабсорбции аминокислот в почках и кишечнике.

4. Вторичные гипераминоцидурии: синдром Фанкони, фруктоземия, галактоземия, болезнь Вильсона-Коновалова и др. При данных состояниях возникает вторичная генерализованная гипераминоацидурия в результате вторичных тубулярных нарушений.

Фенилкетонурия (ФКУ)

Впервые описана в 1934 г. Folling под названием "фенилпировиноградная имбецильность". Тип наследования - аутосомнорецессивный. Частота заболевания составляет 1:10000- 1:20000 новорожденных. Пренатальный диагноз возможен при использовании генетических зондов и биопсии ворсин хориона.
К развитию классической клинической картины при ФКУ приводит недостаточность фенилаланингидроксилазы и недостаточность редуктазы дигидроптерина- 2-го фермента, обеспечивающего гидроксилирование фенилаланина. Их недостаток приводит к накоплению фенилаланина (ФА) в жидких средах организма (схема 1). Как известно, ФА относится к незаменимым аминокислотам. Поступающий с продуктами питания и не используемый для синтеза белка, он распадается по тирозиновому пути. При ФКУ наблюдается ограничение превращения ФА в тирозин и, соответственно, ускорение его превращения в фенилпировиноградную кислоту и другие кетоновые кислоты.

Схема 1. Варианты нарушений метаболизма фенилаланина.

Существование различных клинико-биохимических вариантов ФКУ объясняется тем, что фенилаланингидроксилаза является частью мультиферментной системы.

Различают следующие формы ФКУ:

1.Классическая
2.Скрытая.
3.Атипичная.

Развитие атипичных и скрытых форм ФКУ связывают с недостаточностью фенилаланинтрансаминазы, тирозинтрансаминазы и оксидазы парагидроксифенилпировиноградной кислоты. Атипичная ФКУ обычно не сопровождается поражением нервной системы в результате позднего развития ферментативного дефекта.

У женщин с фенилкетонурией возможно рождение детей с микроцефалией, задержкой умственного развития, нарушениями развития мочевыделительной системы, поэтому необходимо назначение диетотерапии во время беременности.

Нарушение трансаминирования и окислительного дезаминирования. Процессы трансаминирования и дезаминирования имеют универсальное значение для всех живых организмов: трансаминирование способствует синтезу аминокислот, дезаминирование - их разрушению.

Суть реакции трансаминирования состоит в обратном переносе аминогруппы с аминокислоты в α-кетокислоту без промежугочного образования свободного иона аммония. Реакция катализируется специфическими ферментами аминотрансферазами (трансаминазами), кофакторами которых являются фосфорилированные формы пиридоксина (пиридоксальфосфат и пиридоксаминфосфат).

Нарушения реакций трансаминирования могут возникать по нескольким причинам, прежде всего - в результате дефицита пиридоксина (беременность, угнетение сульфаниламидными препаратами кишечной микрофлоры, торможение синтеза пиридоксальфосфата при лечении фтивазидом). Снижение активности аминотрансфераз происходит также в случае угнетения синтеза белков (голодание, тяжелая патология печени). Если в некоторых органах возникает некроз (инфаркт миокарда или легких, панкреатит, гепатит и др.), то вследствие разрушения клеток тканевые аминотрансферазы поступают в кровь, и повышение их активности в крови при такой патологии является одним из диагностических критериев. В изменении скорости трансаминирования важную роль играют нарушение соотношения субстратов реакции, а также влияние гормонов, особенно глюкокортикоидов и гормонов щитовидной железы, стимулирующих этот процесс.

Угнетение процесса окислительного дезаминирования, в результате которого распадаются неиспользованные аминокислоты, обусловливает повышенную концентрацию их в крови - гипераминоацидемию . Последствиями этого являются усиленная экскреция аминокислот почками (аминоацидурия ) и изменение соотношения отдельных аминокислот в крови, что создает неблагоприятные условия для синтеза белковых молекул. Дезаминирование нарушается при дефиците компонентов, которые прямо или косвенно принимают участие в этой реакции (пиридоксин, рибофлавин, никотиновая кислота), а также при гипоксии, голодании (белковая недостаточность).

Нарушение декарбоксилирования. Этот процесс является важным, хотя и не универсальным направлением белкового обмена, и происходит с образованием углекислого газа и биогенных аминов. Декарбоксилированию подвергаются лишь некоторые аминокислоты: гистидин преобразуется в гистамин, тирозин - в тирамин, γ-глугаминовая кислота - в γ-аминомасляную кислоту (ГАМК), 5-гидрокситриптофан - в серотонин, производные тирозина (3,4-диоксифенилаланин) и цистина (L-цистеиновая кислота - соответственно в 3,4-диоксифенилэтиламин (дофамин) и таурин.

Биогенные амины, как известно, имеют специфическую биологическую активность, и увеличение их количества может вызвать определенные патологические изменения в организме. Большое количество биогенных аминов может быть результатом не только усиленного декарбоксилирования соответствующих аминокислот, но и угнетения окисления аминов и нарушения связывания их белками. Например, при гипоксии, ишемии и деструкции тканей (травма, облучение и т. п.) замедляются окислительные процессы, тем самым способствуя усилению декарбоксилирования. Избыток биогенных аминов (особенно гистамина и серотонина) в тканях может обусловить значительное нарушение местного кровообращения, повышение проницаемости сосудистой стенки и повреждение нервного аппарата.

Наследственные нарушения обмена некоторых аминокислот

Метаболизм аминокислот детерминируется определенным количеством и активностью соответствующих ферментов. Наследственные нарушения синтеза ферментов приводят к тому, что необходимая аминокислота не включается в метаболизм, а накапливается в биологических средах организма: крови, моче, кале, поту, спинномозговой жидкости. Клиническая картина в таких случаях обусловлена, во-первых, наличием достаточно большого количества вещества, которое должно было метаболизоваться с помощью заблокированного фермента; во-вторых - дефицитом вещества, которое должно было образоваться.

Генетически обусловленных нарушений обмена аминокислот известно довольно много, все они наследуются по аутосомно-рецессивному типу. Некоторые из них приведены в табл. 2.

Нарушение обмена фенилаланина. В норме фенилаланин преобразуется в тирозин. Если в печени нарушается синтез необходимого для этого фермента фенила-ланингидроксилазы (схема 4), то окисление фенилаланина происходит посредством образования фенилпировиноградной и фенилмолочной кислот - развивается фенилкетонурия. Однако этот путь имеет малую “пропускную” способность, поэтому большое количество фенилаланина накапливается в крови, тканях и спинномозговой жидкости, что в первые же месяцы жизни новорожденного проявляется тяжелым поражением ЦНС и неизлечимым слабоумием. Вследствие недостаточного синтеза тирозина угнетается образование меланина, который обусловливает осветление кожи и волос. Кроме того, в результате повышенного образования фенилпировиноградной кислоты тормозится активность фермента дофамингидроксилазы, необходимого для синтеза катехоламинов (адреналина, норадреналина). Тяжесть наследственной патологии определяется комплексом всех этих нарушений. Больные умирают в детстве, если не проводится специальное лечение, заключающееся в постоянном, но осторожном (контроль аминокислотного состава крови) ограничении поступления фенилаланина с пищей. Раннюю диагностику заболевания нужно проводить сразу после рождения ребенка. Для этого применяют различные биохимические тест-системы.

Нарушение обмена тирозина. Обмен тирозина происходит несколькими путями. В случае недостаточного преобразования тирозина в гомогентизиновую кислоту (см. схему 4), что может быть обусловлено дефектом различных ферментов, тирозин накапливается в крови и выводится с мочой. Это нарушение называется тирозинозом и сопровождается печеночной и почечной недостаточностью и ранней смертью ребенка или лишь задержкой психомоторного развития. Если нарушение обмена тирозина происходит в момент окисления гомогентизиновой кислоты (см. схему 4), развивается алкаптонурия. Фермент, окисляющий гомогентизиновую кислоту (гомогентизиноксидаза), образуется в печени. В норме он настолько быстро разрывает ее гидрохиноновое кольцо, что кислота “не успевает” попасть в кровь, а если и попала, то быстро выделяется почками. В случае наследственного дефекта этого фермента гомогентизиновая кислота в большом количестве накапливается в крови и моче. Моча больных алкаптонурией на воздухе или после добавления щелочи становится черной. Это объясняется окислением гомогентизиновой кислоты кислородом воздуха и образованием в ней алкаптона (от лат. alcapton - захватывающий щелочь). Гомогентизиновая кислота с током крови поступает в ткани - хрящевую, сухожилия, связки, внутренний слой стенки аорты, вследствие чего образуются темные пятна в области ушей, носа, щек, на склерах. Алкаптон делает хрящи и сухожилия хрупкими, что иногда приводит к тяжелым изменениям в суставах.

Также тирозин - это исходный продукт для образования пигмента меланина, содержащегося в коже и волосах. Если преобразование тирозина в меланин замедленно вследствие наследственного дефицита тирозиназы (см. схему 4), возникает альбинизм , который сопровождается повышением чувствительности кожи к солнечному свету и нарушением зрения.

И наконец, тирозин является предшественником тироксина. В случае недостаточного синтеза фермента, который катализирует взаимодействие тирозина со свободным йодом, нарушается образование гормонов щитовидной железы.

Нарушение обмена триптофана. Основной путь метаболизма триптофана, как и никотиновой кислоты, обеспечивает синтез никотинамидадениндинуклеотида (НАД) и НАДФ, которые играют важную роль в жизнедеятельности организма, будучи коферментами многих реакций обмена, а значительный дефицит этих веществ служит причиной развития пеллагры . Нарушение обмена триптофана также может сопровождаться изменением количества образующегося из него серотонина.

Большая часть аминокислот в организме связана в белках, зна­чительно меньшая может выполнять функцию нейромедиаторов (глицин, у-аминомасляная кислота), служить предшественниками гормонов (фенилаланин, тирозин, триптофан, глицин), коферментов, пигментов, пуринов и пиримидинов.

Современные представления о врожденных болезнях метабо­лизма основываются на результатах изучения нарушений обмена аминокислот. В настоящее время известно более 70 врожденных аминоацидопатий. Каждое из этих нарушений встречается редко. Их частота колеблется от 1:10 000 (фенилкетонурия) до 1:200 000 (алкаптонурия). При одних дефектах определяется избыток амино­кислоты-предшественника, при других накапливаются продукты ее распада. Характер нарушения зависит от места ферментативного блока, обратимости реакций, протекающих выше поврежденного зве­на, и существования альтернативных путей «утечки» метаболитов.

Аминоацидопатиям свойственна биохимическая и генетическая гетерогенность: различают 4 формы гиперфенилаланинемии, 3 ва­рианта гомоцистинурии, 5 типов метилмалоновой ацидемии. Кли­нические проявления многих аминоацидопатий можно предотвра­тить или ослабить при ранней диагностике и своевременном нача­ле адекватного лечения: ограничение белка и аминокислот в диете, добавка витаминов. Вот почему среди новорожденных проводится скрининг на аминоацидопатий с использованием разнообразных химических и микробиологических методов анализа крови или мочи. Кроме того, для диагностики врожденных нарушений обмена аминокислот используют:

Прямой ферментный метод, используя экстракты лейкоци­тов, эритроцитов, культуру фибробластов;

ДНК-ДНК-блотгибридизацию с использованием культуры клеток амниотической жидкости.

К числу наиболее распространенных аминоацидопатий отно­сится фенилкетонурия - одна из разновидностей гиперфенилала­нинемии, обусловленной нарушением превращения фенилаланина в тирозин вследствие снижения активности фенилаланингидрокси-лазы. Дефект наследуется аутосомно-рецессивно, широко распрост­ранен среди европеоидов и жителей Востока. В заметных количе­ствах фенилаланингидроксилаза обнаружена только в печени и ночках. Прямым следствием нарушения гидроксилирования фени­лаланина является накопление его в крови и моче и снижение об­разования тирозина.

Концентрация фенилаланина в плазме дости­гает уровня, достаточно высокого (более 200 мг/л) для активации альтернативных путей обмена с образованием фенилпирувата, фе. нилацетата, фениллактата и других производных, которые подвер­гаются почечному клиренсу и выводятся с мочой. Избыток фенила ланина в жидких средах организма тормозит всасывание в желудочно-кишечном тракте других аминокислот, а это лишает голов ной мозг других аминокислот, необходимых для синтеза белка, сопровождается нарушением образования или стабилизации полири­босом, снижением синтеза миелина и недостаточным синтезом норадреналина и серотонина.

Фенилаланин - конкурентный ингибитор тирозиназы, являю­щейся ключевым ферментом на пути синтеза меланина. Блокада этого пути наряду с уменьшением доступности предшественника меланина (тирозина) обусловливает недостаточную пигментацию волос и кожи.

У новорожденных никаких отклонений от нормы не отмечают, однако дети, оставленные без лечения с классической фенилкетонурией, отстают в развитии; у них прогрессируют нарушения функ­ций головного мозга. Гиперактивность и судороги, прогрессирую­щая дисфункция головного мозга и базальных ганглиев обуславливают резкое отставание в психическом развитии, хорею, гипотензию, регидность мышц. Вследствие накопления фенилаланина является «мышиный» запах кожи, волос и мочи, склонность к гипопигментации и экземе. Несмотря на ранний диагноз и стандартное лечение дети погибают в первые несколько лет жизни от вторичной инфекции.

У новорожденного содержание фенилаланина в плазме может быть в пределах нормы при всех 4 типах гиперфеиилаланинемии но после начала кормления белком уровень фенилаланина в крови быстро увеличивается и уже обычно на 4-й день превышает норму.

Классическую фенилкетонурию можно диагностировать прена-тально по полиморфизму длины рестрикционных фрагментов, идентифицируемому с помощью ДНК-ДНК-блотгибридизации, и после рождения ребенка по определению концентрации фенилала­нина в крови по методу Гутри (ингибирование роста бактерий).

Резкое нарушение катаболизма тирозина вследствие недостаточности фермента оксидазы гомогентизиновой кислоты обусловливает развитие алкаптонурии (алкаптон - окрашенный поли мер продуктов окисления гомогентизиновой кислоты). Дефект го фермента вызывает повышенную экскрецию гомогентизиновой кислоты с мочой и накопление окисленной гомогентизиновой лоты в соединительной ткани (охроноз). Со временем охроноз обусловливает развитие дегенеративного артрита.

Гомогентизиновая кислота - это промежуточный продукт пре­вращения тирозина в фумарат и ацетоацетат. При снижении ак­тивности оксидазы гомогентизиновой кислоты в печени и почках нарушается раскрытие фенольного кольца тирозина с образовани­ем малеилацетоуксусиой кислоты. Вследствие этого в жидких сре­дах и клетках организма накапливается гомогентизиновая кислота. Эта кислота и особенно ее окисленные полимеры связываются кол­лагеном, что приводит к усилению накопления серого или сине-чер­ного пигмента (охроноз) с развитием дистрофических изменений в хрящах, межпозвоночных дисках и других соединительнотканных образованиях.

Заболевание наследуется аутосомно-рецессивно.

Алкаптонурия может оставаться нераспознанной вплоть до развития дистрофических повреждений суставов. Такие симпто­мы, как способность мочи больных темнеть при стоянии и легкое изменение окраски склер и ушных раковин, долгое время могут оказываться незамеченными, хотя это самые ранние внешние при­знаки заболевания. Затем появляются очаги серо-коричневой пиг­ментации склер и генерализованное потемнение ушных раковин, противозавитка и завитка. Ушные хрящи фрагментируются и утолщаются. Появляется охронозный артрит с болевыми симпто­мами и тугоподвижностью, особенно в тазобедренных, коленных и плечевых суставах.

Аминокислота тирозин, поступающая с белками пищи и обра­зующаяся из фенилаланина, может превращаться:

1) в фенилпируват после переаминирования с а-кетоглютаратом, окисление которого приводит к образованию гомогентизино­вой кислоты; последняя, окисляясь, превращается в фумаровую, за­тем ацетоуксусную кислоту, которая включается в цикл Кребса;

2) ДОФА (n-диоксифенилаланин) при участии тирозиназы в норадреналин и меланин;

3) в тетра- и грийодтиронин после йодирования;

4) подвергаться декарбоксилированию.

Нарушение различных стадий окислительного превращения тирозина при участии тирозиназы и, следовательно, образование из него меланина обусловливает развитие альбинизма. Задержка окисления тирозина на стадии оксифенилпировиноградной кислоты (при недостатке витамина С и поражении паренхимы печени) индуцирует тирозиноз, который проявляется в повышенной экскреции с мочой оксифенилпирувата. Межуточный обмен триптофана характеризуется тем, что он сравнительно мало вовлекается в реакции переаминирования и дезаминирования. Большая часть триптофана превращается в никотиновую кислоту (витамин РР), и на этом этапе образуется ряд про­межуточных продуктов: кинуренин, ксантуреновая кислота, оксиант-раниловая кислота и другие. Повышение их концентрации в крови оказывает общее токсическое действие; ксантуреновая кислота нару­шает образование инсулина. Патология обмена триптофана может быть связана с недостаточностью специфических ферментов, коферментов и витамина В6, участвующих в его обмене, а также при оча­говых и диффузных поражениях печени, при инфекционных заболе­ваниях, при лечении противотуберкулезными препаратами.

Своеобразным нарушением обмена аминокислот является аминоацидурия - повышенное их выделение с мочой. Причины аминоацидурии: нарушение дезаминирования аминокислот при пораже­нии печени и нарушение реабсорбции аминокислот в почечных ка­нальцах при поражении почек.

При острой дистрофии печени или терминальной стадии цир­роза потеря с мочой аминокислот весьма значительна. Аминоацидурия возникает и при других патологических процессах (кахексия, обширные травмы, мышечная атрофия, гипертиреоз), течение кото­рых характеризуется усиленным распадом тканевых белков и уве­личением содержания аминокислот в крови.

Иногда в моче отмечается увеличенное содержание цистина - цистинурия как врожденная аномалия обмена, для которой харак­терно образование цистиновых камней в мочевыводящих путях. Более тяжелое нарушение обмена цистина - цистиноз, который сопровождается общей аминоацидурией, отложением кристаллов цистина в тканях и характеризуется ранним летальным исходом.

В целом, в основе нарушения межуточного обмена аминокис­лот лежит патология ферментативных систем (врожденные анома­лии синтеза ферментов, общая белковая недостаточность, дистро­фические процессы) или недостаточность тех или иных витаминов, гипоксия, сдвиг рН и др.

Патофизиологическое значение нарушений межуточного звена белкового обмена состоит в том, что при этих нарушениях появля­ются токсические продукты обмена и нарушаются количественные соотношения между аминокислотами, что в конечном итоге создает условия для нарушения процессов синтеза белка, образования и эк­скреции конечных продуктов белкового обмена.

Различают наследственные и приобретенные нарушения обмена аминокислот. Наибольшая скорость обмена аминокислот наблюдается в нервной ткани. По этой причине в психоневрологической практике различные наследственные аминоацидопатии считаются одной из причин слабоумия. Гидролиз белков в желудке происходит при превращении в кислой среде пепсиногена в пепсин. Пепсин расщепляет связи между ароматическими аминокислотами, соседствующими с карбоксильными аминокислотами. Пепсин инактивируется в щелочной среде. Этот этап переваривания белков отсутствует у больных после гастрэктомии, у больных, длительно принимающих ингибиторы Na-K-АТФазы, например омепразол. Расщепление пептидов пепсином прекращается после поступления химуса в тонкую кишку.

В тонкой кишке полипептиды подвергаются дальнейшему расщеплению протеазами, которые содержатся в соке поджелудочной железы и на поверхности ворсинок энтероцитов. Основное расщепление пептидов осуществляют панкреатические ферменты: трипсин, химотрипсин, эластаза, карбоксипептидазы А и В. Трипсин расщепляет полипептидные цепочки в местах соединения основных аминокислот (лизина, аргинина), в то время как химотрипсин разрушает связи ароматических аминокислот (фенилаланина, тирозина, триптофана). Эластаза расщепляет связи алифатических пептидов. При протеолизе, осуществляемом панкреатическими ферментами, происходит отщепление олигопептидов и некоторых свободных аминокислот. Микроворсинки энтероцитов имеют на своей поверхности эндопептидазы и экзопептидазы, расщепляющие олигопептиды до аминокислот и ди-, трипептидов. Всасывание ди- и трипептидов осуществляется с помощью активного транспорта. Эти продукты затем расщепляются до аминокислот внутриклеточными пептидазами энтероцитов. Аминокислоты абсорбируются по принципу механизма котранспорта с натрием на апикальном участке мембраны. Существуют как минимум пять

симпортов Na/аминокислота, которые различаются по типам переносимых аминокислот: нейтральный транспорт (переносящий нейтральные аминокислоты), основной (переносящий аргинин, лизин, гистидин), дикарбоксильный (транспортирующий глутамат, аспартат), гидрофобный (транспортирующий фенилаланин, метионин) и иминотранспорт (переносящий пролин, гидроксипролин).

Описаны наследственные нарушения функции отдельных переносчиков аминокислот, приводящие к дефициту этих аминокислот. Другой причиной дефицита аминокислот в организме являются различные нарушения в работе ферментов.

Энзимопатии — общее название болезней или патологических состояний, развивающихся вследствие отсутствия или снижения активности тех или иных ферментов. Выделяют наследственные энзимопатии, в основе которых лежит генетически обусловленная недостаточность одного или нескольких ферментов, и приобретенные энзимопатии, развивающиеся как следствие различных болезней, чаще хронических. Описаны следующие варианты нарушений активности ферментов:
— полная блокада (выключение) синтеза фермента;
— снижение активности фермента;
— нарушение систем или биохимических реакций, от которых зависит активность фермента.

Особенностью течения наследственных энзимопатий является наличие так называемого скрытого периода, когда болезнь клинически не проявляется, но может быть заподозрена или установлена на основании биохимических исследований крови, мочи, кала. Первые клинические симптомы наследственных энзимопатий обычно обнаруживаются в раннем детском возрасте, но в ряде случаев болезнь может длительное время протекать бессимптомно и клинически проявляется у детей старшего возраста или у взрослых. Многочисленные патологические состояния, обусловленные дефицитом одного или нескольких ферментов, характеризуются большим разнообразием течения, прогноз их различен.

Рассмотрим нарушение обмена аминокислот на примере тирозина и метионина.

Тирозин — α-амино-β-(n-оксифенил)-пропионовая кислота, является заменимой ароматической одноосновной аминокислотой. Тирозин входит в состав молекул белков, в том числе ферментов, служит биосинтетическим предшественником катехоламинов (диоксифенилаланина, дофамина, адреналина, норадреналина, меланинов, тирамина), а также многих белково-пептидных гормонов, в частности гормонов щитовидной железы (тироксина и трийодтиронина), являясь йодированным компонентом специфического белка щитовидной железы тиреоглобулина. Недостаточность тирозина в организме ведет к нарушению синтеза белков, катехоламинов и др. Нарушение обмена тирозина обнаруживают при заболеваниях печени и почек, алкоголизме, меланоме, а также при наследственной патологии (тирозиноз, алкаптонурия, альбинизм).

Альбинизм — врожденная аномалия обмена тирозина. При этом нарушается выработка фермента тирозиназы, вследствие чего происходит блок превращения диоксифенилаланина (ДОФА) в меланин. У альбиносов образование и обмен адреналина не нарушаются, поэтому трудно предположить, что обмен тирозина тормозится на более ранних стадиях превращения (до стадии образования ДОФА).

Вместе с тем наблюдают и такое патологическое состояние, при котором усиленно образуется меланин. Так, в процессе развития злокачественной опухоли — меланомы — значительная часть тирозина и фенилаланина используется клетками для синтеза меланина. Возникает дефицит этих аминокислот, что вызывает нарушение белкового обмена.

Алкаптонурия — заболевание, обусловленное аутосомно-рецессивным дефектом синтеза гомогентизиновой кислоты. При нормальных условиях фермент n-оксифенилпируватоксигеназа (вместе с витамином С) превращает n-оксифенилпируват, образованный из тирозина, в гомогентизиновую кислоту. В почках гомогентизиновая кислота превращается в 4-метилацетоуксусную кислоту. Если по каким-то причинам этот процесс тормозится, то накопление гомогентизиновой кислоты приводит к образованию хиноновых полифенолов (охронозных ферментов), которые выводятся почками и обусловливают темную окраску мочи. Гомогентизиновая кислота ингибирует фермент лизилгидроксилазу, из-за чего происходит нарушение синтеза коллагена, а охронозный фермент алкаптон не полностью выводится с мочой и откладывается в хрящевой и других видах соединительной ткани, вызывая их хрупкость. Такие изменения часто приводят к кальцификации и дегенеративному артриту позвоночника, суставов конечностей, пигментации склер и хрящей ушных раковин и др. Заболевание можно выявить в раннем детском возрасте (моча быстро темнеет на воздухе).

Тирозиноз Медеса — заболевание, при котором нарушена активность n-оксифенилпируватоксигеназы или печеночной тирозинаминотрансферазы. В отличие от алкаптонурии при этой патологии в печени вообще не образуется гомогентизиновая кислота. Развиваются печеночная недостаточность и нефропатия, тяжелые формы миастении.

Наследственная тирозинемия — заболевание, которое связано с недостаточностью или отсутствием ферментов парагидроксифенилпируватоксидазы (синтезируется в печени и почках) и тирозинтрансаминазы (вырабатывается только в печени). Данные ферменты играют важную роль в катаболизме фенилаланина путем образования тирозина. Заболевание наследуется по аутосомно-рецессивному типу.

По течению выделяют острую и хроническую формы болезни. Больные с острой формой заболевания умирают в первые месяцы жизни. Хроническая форма медленно прогрессирует с развитием тяжелого поражения печени и почек. В печени развиваются стеатоз, диффузный фиброз. У детей старшего возраста формируется цирроз печени с пролиферацией желчных протоков.

Для клинической картины данного заболевания характерно отставание в умственном и физическом развитии, анорексия, рвота, поносы, желтуха, увеличение размеров печени и селезенки, асцит, отеки вплоть до анасарки, кровоточивость, развитие рахита.

При хроматографическом исследовании аминокислот сыворотки крови выявляют гипертирозинемию, в ряде случаев — повышение содержания метионина.

Частым осложнением данного заболевания является гигантоклеточная трансформация гепатоцитов. Более чем у 1/3 больных с хронической тирозинемией развивается гепатоцеллюлярная карцинома.

Лечение состоит в назначении диеты, бедной фенилаланином и метионином. Показано назначение больших доз витамина D (10 000-15 000 ЕД/сут).

Метионин (α-амино-γ-метилтиомас-ляная кислота) — незаменимая для человека кислота, входящая в состав многих белков. Метионин необходим для осуществления реакций трансметилирования, участвующих в биосинтезе креатина, холина, адреналина и других биологически активных веществ, а также в обезвреживании различных токсических метаболитов. Метионин всасывается в тонкой кишке и поступает в печень, где подвергается основным превращениям. Основной путь обмена метионина проходит через образование цистеина. Недостаток метионина сопровождается серьезными нарушениями обмена веществ, в первую очередь обмена липидов, и является причиной тяжелых поражений печени, в частности ее жировой инфильтрации. Нарушения обмена метионина в организме человека связаны в основном с наследственными энзимопатиями, которые характеризуются полным отсутствием или недостаточностью ферментов, участвующих в его превращениях.

Гомоцистинурия — наследственное заболевание, обусловленное нарушением обмена метионина и связанное с отсутствием L-серин-дегидратазы в печени. У этих больных в тканях накапливается избыток метионина и гомоцистеина, уменьшается концентрация цистатионина и цистина в крови и моче. Повышенное содержание в крови и тканях метаболитов метионина оказывает токсическое влияние на нервную систему. Клиническая картина заболевания характеризуется задержкой психомоторного развития; дети поздно начинают сидеть, ходить, говорить. Больные легковозбудимы, раздражительны. Интеллектуальное развитие, как правило, снижено. Возможны судороги, гиперкинезы. Изменения скелета у многих сходны с изменениями при синдроме Марфана (высокий рост, арахнодактилия, кифосколиоз, деформации грудной клетки). Сходство дополняется общим для этих двух заболеваний поражением глаз. Частым проявлением гомоцистинурии является эмболия сосудов легких, почечных артерий, тромбоз артерий или вен. Значительны изменения двигательной сферы: мышечная гипотония, разболтанность суставов. Изредка отмечаются пирамидные расстройства (спастические явления, повышение сухожильных рефлексов с расширением рефлексогенной зоны). Часты разно-образные вегетативно-трофические симптомы: гипергидроз, сухость кожи, акроцианоз и др.

При недостаточности фермента, активирующего метионин, клинические проявления сходны с тирозинемией. У больных наблюдается увеличение печени и селезенки с развитием мелкоузлового цирроза.