БІОХІМІЯ - Підручник - Остапченко Л. І. - 2012

Розділ 6. ОБМІН І ФУНКЦІЇ АМІНОКИСЛОТ. БІОСИНТЕЗ БІЛКА

6.5. Обмін аміаку. Орнітиновий цикл

Катаболізм амінокислот у тканинах відбувається постійно зі швидкістю ~100 г/доб. При цьому в результаті дезамінування амінокислот вивільнюється велика кількість аміаку. Значно менша кількість його утворюється при дезамінуванні біогенних амінів і нуклеотидів. Основні джерела аміаку в клітинах зображено в табл. 6.3.

Таблиця 6.3

Основні джерела аміаку

Джерело

Процес

Ферменти,

коферменти

Локалізація

процесу

Амінокислоти

Непряме дезамінування (основний шлях дезамінування амінокислот)

Амінотрансферази, ПФ, Глутаматдегідро- геназа, НАД+

Усі

тканини

Окисне дезамінування глутамату

Глутаматдегідрогена- за, НАД+

Усі

тканини

Неокисне дезамінування Гіс, Сер, Тре

Гістидаза, серин- і треоніндегідратази, ПФ

Переважно

печінка

Окисне дезамінування амінокислот (малозначний шлях дезамінування)

Оксидаза

L-амінокислот, ФМН

Печінка та нирки

Біогенні

аміни

Окисне дезамінування (шлях інактивації біогенних амінів)

Амінооксидази, ФАД

Усі

тканини

АМФ

Гідролітичне

дезамінування

АМФ-дезаміназа

Інтенсивно

працюючі

м'язи

Частина аміаку утворюється в кишечнику внаслідок дії бактерій на харчові білки (гниття білків у кишечнику) і потрапляє в кров ворітної вени. Концентрація аміаку в ній суттєво більша, ніж у загальному кровотоці. У печінці затримується велика кількість аміаку, що підтримує низький вміст його в крові. Концентрація аміаку в крові в нормі рідко перевищує 0,4-0,7 мг/л (або 25-40 мкмоль/л). У крові та цитозолі клітин при фізіологічних значеннях рН аміак переходить в іон амонію - NH4+ , кількість неіонізованого NH3 невелика (~1%).

image235

Аміак - токсична сполука. Навіть невелике підвищення його концентрації негативно впливає на організм, і передусім на ЦНС. Отже, підвищення концентрації аміаку в мозку до 0,6 ммоль/л викликає судоми. До симптомів гіперамоніємії відносять тремор, нечленороздільну мову, нудоту, блювання, запаморочення голови, судомні напади, втрату свідомості. У тяжких випадках розвивається кома з летальним кінцем.

Механізм токсичної дії аміаку на мозок і організм у цілому, очевидно, пов'язаний з дією його на декілька функціональних систем.

• Аміак легко проникає через мембрани в клітини і в мітохондріях зсуває реакцію, що каталізується глутаматдегідрогеназою, у бік утворення глутамату:

image236

Зменшення концентрації α-кетоглутарату викликає: пригнічення обміну амінокислот (реакція трансамінування) і, відповідно, синтезу з них нейромедіаторів (ацетилхоліну, дофаміну та ін.); гіпоенергетичний стан унаслідок зниження швидкості ЦТК.

Недостатність α-кетоглутарату приводить до зниження концентрації метаболітів ЦТК, що викликає прискорення реакції синтезу оксалоацетату з пірувату, яка супроводжується інтенсивним споживанням СО2. Посилене утворення та споживання діоксиду вуглецю при гіперамоніємії є особливо характерним для клітин головного мозку.

• Підвищення концентрації аміаку в крові зсуває рН у лужний бік (викликає алкалоз). Це, у свою чергу, збільшує спорідненість гемоглобіну до кисню, що спричинює гіпоксію тканин,

накопичення СО2 та гіпоенергетичний стан, від якого здебільшого страждає головний мозок.

• Високі концентрації аміаку стимулюють синтез глутаміну з глутамату в нервовій тканиніimage237(за участю глутамінсинтетази):

Накопичення глутамату в клітинах нейроглії приводить до підвищення осмотичного тиску в них, набуханню астроцитів і у великих концентраціях може викликати набряк мозку. Зниження концентрації глутамату порушує обмін амінокислот і нейромедіаторів, у конкретному випадку синтез γ-аміномасляної кислоти (ГАМК), основного гальмівного медіатору. При нестачі ГАМК та інших медіаторів порушується проведення нервового імпульсу, виникають судоми.

• Іон NH4 практично не проникає через цитоплазматичні та мітохондріальні мембрани. Надлишок іону амонію в крові здатний порушити трансмембранне перенесення одновалентних катіонів Na+ і K+, конкуруючи з ними за іонні канали, що також впливає на проведення нервових імпульсів.