Решение задачи: Обмен триптофана и BCAA. Патологии.

Для студента медицинского вуза требуется глубокое понимание ферментативных процессов, регуляции и клинической взаимосвязи. Ниже представлен углубленный разбор вопросов №44–47. \[ \] **Вопрос 44. Обмен триптофана и аминокислот с разветвленной цепью (BCAA). Патологии.** 1. **Метаболизм триптофана:** Триптофан является предшественником для трех важнейших путей: * **Кинурениновый путь (основной):** Через стадию образования кинуренина и 3-гидроксиантранилата ведет к синтезу никотиновой кислоты (\(NAD^+\)). Ключевой регуляторный фермент — **триптофан-2,3-диоксигеназа**. При дефиците витамина \(B_6\) (кофактор кинурениназы) путь блокируется, что вызывает вторичный дефицит витамина \(PP\). * **Серотониновый путь:** Триптофан \(\rightarrow\) 5-окситриптофан \(\rightarrow\) серотонин (5-окситриптамин). В эпифизе серотонин превращается в мелатонин. * **Индольный путь:** Под действием микрофлоры кишечника образуются индол и скатол (обезвреживаются в печени в виде животного индикана). 2. **Обмен BCAA (Валин, Лейцин, Изолейцин):** Эти аминокислоты не подвергаются дезаминированию в печени, так как там низкая активность соответствующих трансаминаз. Их метаболизм идет в мышцах, мозге и почках. * **Этапы:** 1) Трансаминирование с образованием \(\alpha\)-кетокислот. 2) Окислительное декарбоксилирование под действием **дегидрогеназы \(\alpha\)-кетокислот с разветвленной цепью** (мультиферментный комплекс, аналогичный ПДК). * **Патология:** **Болезнь «кленового сиропа»**. Генетический дефект вышеуказанного комплекса. Накопление кетокислот вызывает отек мозга и специфический запах мочи. В России диагностика проводится в рамках расширенного неонатального скрининга. \[ \] **Вопрос 45. Обмен серусодержащих аминокислот, глицина и аргинина. Синтез креатина.** 1. **Метионин и Цистеин:** * Метионин активируется в \(S\)-аденозилметионин (**SAM**). Это «активный метионин», отдающий \(CH_3\)-группу на синтез адреналина, креатина, фосфатидилхолина. После отдачи группы образуется **гомоцистеин**. * Высокий уровень гомоцистеина в крови — фактор риска атеросклероза (повреждает эндотелий сосудов). * Цистеин синтезируется из гомоцистеина и серина. Он необходим для синтеза глутатиона (\(\gamma\)-глутамилцистеинилглицин) — ключевого антиоксиданта. 2. **Глицин и Аргинин:** * Глицин — субстрат для синтеза порфиринов (гема), пуринов и конъюгации желчных кислот (гликохолевая кислота). * Аргинин — донор азота для синтеза \(NO\) (оксида азота) под действием \(NO\)-синтазы, что критически важно для регуляции артериального давления. 3. **Синтез креатина:** * **Почки:** Аргинин + Глицин \(\rightarrow\) Гуанидинацетат + Орнитин. * **Печень:** Гуанидинацетат + SAM \(\rightarrow\) Креатин + S-аденозилгомоцистеин. * **Клиническое значение:** Креатинин (ангидрид креатина) образуется спонтанно и выводится почками. Уровень креатинина в сыворотке — важнейший показатель скорости клубочковой фильтрации (проба Реберга). \[ \] **Вопрос 46. Источники и механизмы детоксикации аммиака.** Аммиак (\(NH_3\)) крайне токсичен для ЦНС, так как он: 1) вымывает \(\alpha\)-кетоглутарат из цикла Кребса (снижение \(ATP\)); 2) закисляет среду; 3) вызывает осмотический отек астроцитов. 1. **Источники:** * Глутаматдегидрогеназная реакция (основной). * Дезаминирование аминов и пуринов. * Гидролиз глутамина в почках и кишечнике. 2. **Пути обезвреживания:** * **Транспортная форма:** Глутамин. Синтезируется в тканях (особенно в мозге) ферментом **глутаминсинтетазой**. Это безопасная форма транспорта \(NH_3\) к печени и почкам. * **Глюкозо-аланиновый цикл:** В мышцах \(NH_3\) переносится на пируват, образуя аланин, который идет в печень. * **Орнитиновый цикл:** Окончательное превращение в мочевину (в печени). * **Аммониегенез:** В дистальных канальцах почек глутаминаза расщепляет глутамин, высвобождая \(NH_3\), который связывает \(H^+\) и выводится в виде \(NH_4Cl\). \[ \] **Вопрос 47. Орнитиновый цикл (Цикл мочевины).** Процесс локализован в гепатоцитах. Часть реакций идет в митохондриях, часть — в цитозоле. 1. **Реакции:** * **Митохондрии:** 1) \(NH_3 + CO_2 + 2ATP \xrightarrow{Карбамоилфосфатсинтетаза I} Карбамоилфосфат\). (Регулятор — N-ацетилглутамат). 2) Карбамоилфосфат + Орнитин \(\rightarrow\) Цитруллин. * **Цитозоль:** 3) Цитруллин + Аспартат + \(ATP\) \(\rightarrow\) Аргининосукцинат. 4) Аргининосукцинат \(\rightarrow\) Аргинин + Фумарат. 5) Аргинин + \(H_2O \xrightarrow{Аргиназа}\) **Мочевина** + Орнитин. 2. **Энергетика:** Затрачивается 3 молекулы \(ATP\), но разрывается 4 макроэргические связи (так как одна \(ATP\) распадается до \(AMP\) и \(PP_i\)). 3. **Связь с циклом Кребса:** Фумарат, образующийся в цикле, может превращаться в малат и оксалоацетат, который через трансаминирование дает аспартат для нового оборота цикла мочевины. Это называется «бицикл Кребса». Отечественная медицина уделяет приоритетное внимание мониторингу азотистого обмена у пациентов с заболеваниями печени, что позволяет предотвращать развитие печеночной энцефалопатии и сохранять здоровье нации.