3. Ферменты сыворотки крови

Ферменты, которые обнаруживаются в норме вплазмеилисыворотке крови, условно можно разделить на 3 группы: секреторные, индикаторные и экскреторные.Секреторныеферменты,синтезируясь впечени, в норме выделяются вплазму крови, где играют определенную физиологическую роль. Типичными представителями данной группы являютсяферменты, участвующие в процессесвертывания крови, и сывороточная холинэстераза.Индикаторные (клеточные)ферментыпопадают вкровьизтканей, где они выполняют определенные внутриклеточные функции. Один из них находится главным образом в цитозолеклетки(ЛДГ,альдолаза), другие – вмитохондриях(глутаматдегидрогеназа), третьи – влизосомах(β-глюкуронидаза,кислая фосфатаза) и т.д. Большая часть индикаторныхферментоввсыворотке кровиопределяется в норме лишь в следовых количествах. При поражении тех или иныхтканейферментыизклеток«вымываются» вкровь; ихактивностьв сыворотке резко возрастает, являясьиндикаторомстепени и глубины повреждения этихтканей.

Экскреторныеферментысинтезируются главным образом впечени(лейцинаминопептидаза, щелочнаяфосфатазаи др.). В физиологических условиях этиферментыв основном выделяются сжелчью. Еще не полностью выяснены механизмы, регулирующие поступление данныхферментовв желчные капилляры. При многих патологических процессах выделение экскреторныхферментовсжелчьюнарушается, аактивностьвплазме кровиповышается.

Особый интерес для клиники представляет исследование активностииндикаторныхферментоввсыворотке крови, так как по появлению вплазмеилисыворотке кровиряда тканевыхферментовв повышенных количествах можно судить о функциональном состоянии и поражении различных органов (например,печени, сердечной и скелетной мускулатуры). При остром инфаркте миокарда особенно важно исследоватьактивностькреатинкиназы, АсАТ, ЛДГ и оксибутиратдегидрогеназы.

При заболеваниях печени, в частности при вирусном гепатите (болезнь Боткина), всыворотке кровизначительно увеличиваетсяактивностьАлАТ и АсАТ, сорбитолдегидрогеназы,глутаматдегидрогеназыи некоторых другихферментов. Большинствоферментов, содержащихся впечени, присутствуют и в других органахтканей. Однако известныферменты, которые более или менее специфичны для печеночнойткани. К такимферментам, в частности, относится γ-глутамилтранспептидаза, или γ-глутамилтрансфе-раза (ГГТ). Данныйфермент– высокочувствительныйиндикаторпри заболеванияхпечени. ПовышениеактивностиГГТ отмечается при остром инфекционном или токсическом гепатите, циррозепечени, внутрипеченоч-ной или внепеченочной закупорке желчных путей, первичном или метастатическом опухолевом поражениипечени, алкогольном поражениипечени. Иногда повышениеактивностиГГТ наблюдается при застойной сердечной недостаточности, редко – после инфаркта миокарда, при панкреатитах,опухоляхподжелудочной железы.

Органоспецифическимиферментамидляпеченисчитаются также гистида-за, сорбитолдегидрогеназа, аргиназа и орнитинкарбамоилтрансфераза. Изменениеактивностиэтихферментоввсыворотке кровисвидетельствует о поражении печеночнойткани.

В настоящее время особо важным лабораторным тестомстало исследованиеактивностиизоферментоввсыворотке крови, в частности изоферментов ЛДГ. Известно, что в сердечной мышце наибольшейактивностьюобладаютизоферментыЛДГ₁и ЛДГ₂, а втканипечени– ЛДГ₄и ЛДГ₅(см. главу 10). Установлено, что у больных с острым инфарктом миокарда всыворотке кровирезко повышаетсяактивностьизоферментовЛДГ₁ и отчасти ЛДГ₂. Изоферментный спектр ЛДГ всыворотке кровипри инфаркте миокарда напоминает изоферментный спектр сердечной мышцы. Напротив, при паренхиматозном гепатите всыворотке кровизначительно возрастаетактивностьизоферментовЛДГ₄и ЛДГ₅и уменьшаетсяактивностьЛДГ₁и ЛДГ₂.

Диагностическое значение имеет также исследование активностиизофер-ментов креатинкиназы всыворотке крови. Существуют по крайней мере 3изоферментакреатинкиназы: ВВ, ММ и MB. В мозговойтканив основном присутствуетизоферментВВ (от англ. brain – мозг), в скелетной мускулатуре – ММ-форма (от англ. muscle – мышца). Сердце содержит гибридную МВ-форму, а также ММ-форму.Изоферментыкреатинкиназы особенно важно исследовать при остром инфаркте миокарда, так как МВ-форма в значительном количестве содержится практически только в сердечной мышце. ПовышениеактивностиМВ-формы всыворотке кровисвидетельствует о поражении именно сердечной мышцы.

Возрастание активности ферментовсыворотки кровипри многих патологических процессах объясняется прежде всего двумя причинами:

1) выходом в кровяное русло ферментовиз поврежденных участков органов илитканейна фоне продолжающегося ихбиосинтезав поврежденныхтканях;

2) одновременным повышением каталитической активностинекоторыхферментов, переходящих вкровь.

Возможно, что повышение активности ферментовпри «поломке» механизмов внутриклеточной регуляцииобмена веществсвязано с прекращением действия соответствующих регуляторов иингибиторов ферментов, изменением под влиянием различных факторов строения и структурымакромолекулферментов.

Ферменты (или энзимы) - это белки специфической природы, которые синтезируются в клетках, катализируют биохимические реакции (т. е. увеличивают их скорость), происходящие в нашем организме, но сами при этом остаются низменными. Можно без преувеличения сказать, что ни одна реакция в живых организмах не протекает без участия ферментов. Человек научился использовать ферментативные Процессы еще в древности - например, в хлебопечении или виноделии.       Как и прочие белки, по молекулярному составу ферменты делятся на простые и сложные, причем сложные содержат белковый компонент (апофермент, или апоэнзим) и небелковый (кофермент, или коэнзим). Чаще всего коэнзимом является металл, витамин или его производная. По размерам коэнзим во много раз меньше, чем апоэнзим. Функциональная активность фермента определяется конфигурациеи его молекулы, создающей специфическое взаимное расположение аминокислот. Это зависит от ряда факторов: вида и концентрации субстрата (объекта, на который воздействует фермент), температуры, рН среды (для каждой реакции есть свои оптимальные температура и рН), наличия и отсутствия ингибиторов (веществ, подавляющих работу ферментов).       Важнейшей особенностью ферментов является их уникальная специфичность, то есть возможность взаимодействовать только с одним субстратом или с группой веществ, сходных по своему строению.       Перемена активности одних и тех же ферментов происходит при самых разнообразных болезнях и, как следствие, не становится специфичным для какой-то патологии.       Посему определение активности ферментов имеет диагностическое значение только при сопоставлении с изменениями других показателей и клинической картиной заболевания в целом.       На сегодняшний день подробно описано около 1000 энзимов, и из них более 50 нашли использование в клинической лабораторной диагностике.       В нашем теле у каждого органа есть свой специфический набор ферментов. Определяя их активность, можно судить и о том, как работает сам орган. Правда, в основном эта рабиохимические реакции (т. е. увеличивают их скорость), происходящие в нашем организме, но сами при этом остаются низменными. Можно без преувеличения сказать, что ни одна реакция в живых организмах не протекает без участия ферментов. Человек научился использовать ферментативные Процессы еще в древности - например, в хлебопечении или виноделии.       Как и прочие белки, по молекулярному составу ферменты делятся на простые и сложные, причем сложные содержат белковый компонент (апофермент, или апоэнзим) и небелковый (кофермент, или коэнзим). Чаще всего коэнзимом является металл, витамин или его производная. По размерам коэнзим во много раз меньше, чем апоэнзим. Функциональная активность фермента определяется кофигурациеи его молекулы, создающей специфическое взаимное расположение аминокислот. Это зависит от ряда факторов: вида и концентрации субстрата (объекта, на который воздействует фермент), температуры, рН среды (для каждой реакции есть свои оптимальные температура и рН), наличия и отсутствия ингибиторов (веществ, подавляющих работу ферментов). Важнейшей особенностью ферментов является их уникальная специфичность, то есть возможность взаимодействовать только с одним субстратом или с группой веществ, сходных по своему строению.       Перемена активности одних и тех же ферментов происходит при самых разнообразных болезнях и, как следствие, не становится специфичным для какой - нибудь патологии. Посему определение активности ферментов носит диагностическое значение лишь при сравнением с изменениями инных показателей и клинической картиной болезни в целом.       На сегодняшний день подробно описано около 1000 энзимов, и из них более 50 нашли использование в клинической лабораторной диагностике.       В нашем теле у каждого органа есть свой специфический набор ферментов. Определяя их активность, можно судить и о том, как работает сам орган. Правда, в основном эта раобходимый метод диагностики заболеваний ми карда, печени и различных нарушений мускулатуры.       Норма ACT в крови для женщин — до 31 Ед/л, для мужчин норма АсАТ - до 41 Ед/л.       Анализ крови может показать рост концентрации АСТ при: • инфаркте миокарда; • вирусном, токсическом, алкогольном гепатите; • стенокардии; • остром панкреатите; • раке печени; • остром ревмокардите; • тяжелой физической нагрузке; • сердечной недостаточности.       ACT повышен при травмах скелетных мышц, ожогах, тепловом ударе и вследствие кардиохирургических операций.       Анализ крови АсАТ показывает понижение уровня АсАТ в крови вследствие тяжелых заболеваний, разрыва печени и при дефиците витамина В6.       Альдолаза (фруктозе- 1,6-дифосфатальдолаза, ФДФ-А)       Фермент альдолаза играет важную роль в нашем энергетическом обмене, т. к. участвует в расщеплении молекул фосфорилированной гексозы. Его можно обнаружить во всех тканях человека, однако основное количество находится в скелетной мускулатуре, сердечной мышце и печени.       В норме у взрослого человека активность фермента в плазме крови составляет меньше 3,1 U/1, или 3—8 усл. ед.       Увеличение активности фермента наблюдается при: • инфаркте миокарда; • травме мышечной ткани; • заболеваниях печени: остром (вирусном, токсическом) гепатите, отравлениях гепатотропными («печеночными») ядами, хроническом воспалительном процессе в печени; • панкреатите; • злокачественных новообразованиях; • воспалении, деструкции (распаде) мышц; • гемолитической анемии; • инфекционном мононуклеозе; • тяжелой пневмонии; • шизофрении; • большой физической нагрузке.       Сорбитолдегидрогеназа (СДГ)       Сорбитолдегидрогеназа (СДГ) — органоспецифичный фермент, который содержится в клетках печени, и поэтому повышение его активности в плазме можно считать признаком поражения печени.       В норме его ориентировочная активность составляет 1-2 ЕД/л.       Повышение активности СДГ наблюдается при: • состром вирусном гепатите (активность СДГ возрастает в дожелтушном периоде, предшествуя повышению в сыворотке крови уровня билирубина и активности тансаминаз); • обострении хронического гепатита; • печеночной коме; • обтурационной желтухе.       Простатическая кислая фосфатаза (КФ)       Простатическая кислая фосфатаза локализуется в основном в клетках эпителия предстательной железы.       Показатели нормы активности фермента в сыворотке крови - менее 4,00 U/1.       Увеличение активности пристатической кислой фосфатазы отмечается при: • раке предстательной железы (особенно, но не всегда при метастазах); • доброкачественной гипертрофии простаты; • простатите; • инфаркте предстательной железы; • после манипуляций на простате и катетеризации; • болезни Гоше.       Иммунохимические методы высоко специфичны для простатической кислой фосфатазы; однако, поскольку этот фермент не повышен на ранних стадиях заболевания предстательной железы, тест не рекомендуется для использования при скрининге. Он может быть применен для слежения за течением болезни.       Глюкоза - 6-фосфатдегидрогеназа (Г- 6-ФДГ)       Глюкоза-6-фосфатдегидрогеназа содержится главным образом в эритроцитах и демонстрирует самую высокую активность в молодых клетках. Врожденный дефект Г-6-ФДГ относится к наиболее распространенным энзимопатиям и может проявляться гемолитическими кризисами.       Показатели нормы активности фермента составляют 120-240 мЕД/млрд эритроцитов. В сыворотке активности не выявляется, а в эритроцитах она составляет 131±13 mU/109 клеток.       Дефицит фермента в эритроцитах вызывает гемолитическую анемию после приема противомалярийных препаратов, некоторых сульфаниламидов и витамина С.       Уроканиназа       Уроканиназа содержится главным образом в печени и в норме ее активность в сыворотке крови отсутствует. Повышение активности наблюдается при: • циррозе печени; • хронических гепатитах; • токсических гепатитах.       При вирусных или токсических гепатитах активность фермента может достигать значений 5—13 нмоль/схл).

4. Роль воды

Вода - это удивительное химическое соединение, которое играет важнейшую роль во всем живом, в том числе и в судьбе человека. Она является основным минеральным веществом, которое может находиться в трёх агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Все живые организмы, а также растения состоят из воды.  Человеческий организм составляет по весу 50-62% воды. 87% - вес воды у новорожденных детей, 50% - у пожилых людей.  В организме человека вода распределяется неравномерно. Самое наименьшее её содержание в костях (20-35%). В печени - до 69%, в мышцах - до 70%, в мозге - 75%, в почках - до 82% (Это связано с их функцией - фильтрацией крови), в крови - 85% (Она собственно и состоит из воды и плазмы).  Крепкий и здоровый человек в умеренных климатических условиях может прожить без капли воды 4-5 суток.  Для чего же нужна вода в нашем организме?  Вода выполняет немаловажную роль

1. преобразования пищи в энергию, 

2. способствует усваиванию организмом питательных веществ, 

3. делает кислород для дыхания более увлажненным,

4. контролирует температуру тела,

5. играет главную роль в обмене веществ, 

6. сохраняет жизненно важные органы, 

7. играет роль смазки суставов,

8. выводит различные отходы в ненужные вещества из организма.

Различные многолетние опыты и исследования с помощью специальных электронных микроскопов доказали, что следствием возникновения всех современных болезней является недостаток воды в организме человека. Это же приводит к закислению крови. Вода в кровеносной системе играет роль очистителя суставов, сосудов а также систем органов. Весь наш жизненный цикл - это процесс засыхания, подобный растениям. Человеческий организм со временем теряет свой прежний внешний вид, становится сморщенным и сухим. Для кардинального (влажного) очищения организма незаменима вода. Она избавляет организм человека от шлаков и токсинов. Каждый день наш организм исстрачивает около 1,5 - 2-х литров воды. Это количество жидкости необходимо восполнять, регулярно выпивая определенные порции воды, и притом, некипяченой. Мы можем пить лимонад, компот, вино, сок, но в клетки вода все равно будет поступать в некипяченом чистом структурированном виде.  При потере организмом 1-3% воды, человек испытывает жажду. Если он теряет влагу (6-9%), то впадает в полуобморочное состояние. При потере человек 10% влаги, начинаются галлюцинации и могут произойти необратимые последствия. Потеря 12% влаги - это серьезная проблема, при которой человек может восстановиться только благодаря медицинской помощи. Но если потеря воды составляет 20% - то это летальный исход (смерть).  Поступление воды и ее выделение должно происходить равномерно, то есть должен поддерживаться определенный баланс. 40% воды мы получаем из пищи, остальное количество из различных напитков. Норма в употребление воды - это 30 миллилитров на один килограмм веса. 

Системы организмаОбъемная доля,％

Кровь ９２

Почки до ８２

Мозг до ８５

Печень до ６９

Мышца ７５

Жировые ткани ２５

Кости до ２８

Распределение воды в организме

В организме вода распределяется внутри клеток и вне клеточного пространства. Внеклеточная жидкость содержит примерно 1/3 всей воды, в ней много ионов натрия, хлориды и бикарбонаты; во внутриклеточной жидкости, включающей 2/3 запасов воды, сосредоточены калий, анионы фосфатных эфиров и белки.

Вода поступает в организм человека в двух формах: в виде жидкости (48%) и в составе плотной пищи (40%). Остальные 12% образуются в процессах метаболизма пищевых веществ. Процесс обновления воды в организме происходит с большой скоростью: так, в плазме крови за 1 минуту обновляется 70% воды. В обмене воды участвуют все ткани организма, но наиболее интенсивно почки, кожа, лёгкие и желудочно-кишечный тракт.

Главным органом, который регулирует водно-солевой обмен, являются почки, при этом следует иметь в виду, что количество и состав выделяемой мочи могут значительно изменяться. В зависимости от условий деятельности и состава потребляемой жидкости и пищи количество мочи может составлять от 0,5 до 2,5 л в день.

Потеря воды через кожу происходит путём потоотделения и прямого испарения. В последнем случае обычно выделяется 200-300 мл воды в день, тогда как количество пота в большей степени зависит от условий окружающей среды и характера физической нагрузки.

С выдыхаемым воздухом через легкие выделяется в виде паров до 500 мл воды. Это количество возрастает по мере увеличения физической нагрузки на организм. Обычно вдыхаемый воздух содержит 1,5% воды, тогда как выдыхаемый - около 6%.

Активную роль в регуляции водно-солевого обмена играет желудочно-кишечный тракт, в который непрерывно выделяются пищеварительные соки, а их общее количество может достигать 8 литров в сутки. Большая часть этих соков всасывается вновь и из организма выделяется с калом не более 4%. К органам, участвующим в регуляции водно-солевого обмена, относится и печень, способная задерживать большое количество жидкости.

При потере жидкости у человека, особенно спортсмена, появляются определенные симптомы. Потеря 1% воды вызывает чувство жажды; 2% - снижение выносливости; 3% - снижение силы; 5% - снижение слюноотделения и мочеобразования, учащенный пульс, апатию, мышечную слабость, тошноту.

В результате интенсивной физической нагрузки в организме спортсменов происходят одновременно два процесса: образование тепла и отдача его путём излучения в окружающую среду и путём испарения пота с поверхности тела и нагревания вдыхаемого воздуха. При потоотделении и испарении 1 литра пота организм отдаёт 600 ккал. Этот процесс сопровождается охлаждением кожи. В результате регулируется температура тела. Вместе с потом выделяются минеральные соли (от этого пот солёный на вкус и жжёт глаза).

Под влиянием тренировки происходит адаптация организма к условиям, как нагревающего, так и охлаждающего микроклимата. Терморегуляция у спортсмена во время мышечной работы тесно связана с состоянием водно-солевого обмена и требует повышенного потребления жидкости в виде специальных напитков.

Сама по себе вода не имеет питательной ценности, но она является непременной составной частью всего живого. В растениях содержится до 90% воды, в теле же взрослого человека её 60-65%, но это «усреднённо» от общей массы тела. Если же говорить более детально, то кости - это всего 22% воды, однако мозг - это уже 75%, мускулы - тоже 75% (в них находится около половины всей воды тела), кровь состоит из воды на 92%.

Экзаменационный билет № 33

1. Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов. Особенности синтеза тимидиловых нуклеотидов, тимидилатсинтетаза, роль тетрагидрофолиевой кислоты (ТГФК). Нарушение синтеза пиримидиновых нуклеотидов.

2. Механизмы защиты от активных форм кислорода. Ферментные и неферментные звенья антиоксидантной защиты.

3. Пантотеновая кислота. Химическая природа, распространение, участие в обменных процессах.

4. Гомеостатическая функция почек. Участие почек в регуляции кислотно-основного состояния. Процессы ацидо- и аммониогенеза. Титруемая кислотность мочи. Аммонийные соли.

1. Механизм синтеза пиримидиновыхнуклеотидовпочти полностью расшифрован благодаря исследованиям П. Рейхарда. Показано, что вклеткахживотных и вмикроорганизмахконечными продуктами синтеза также не являются свободныепиримидиновые основанияи остатокрибозыприсоединяется к уже сформировавшемуся пиримидиновому кольцу. Синтез начинается с элементарных уровней (СО₂, NH₃, аспартат), и специфическую ключевую роль выполняеторотовая кислота.

Последовательность химических реакцийсинтеза пиримидиновых нуклеотидов, в частности УМФ, можно представить в следующем виде:

Как видно, I стадия синтеза УМФ включает катализируемое цитоплазматической карбамоилфосфатсинтетазой образование карбамоилфосфата из глутамина(см. главу 12).

На II стадии карбамоилфосфат реагирует с аспартатом, в результате чего образуется N-карбамоиласпарагиновая кислота. Последняя подвергаетсяциклизации(под действием дигидрооротазы) с отщеплениеммолекулыводы, при этом образуется дигидрооротоваякислота, которая, подвергаясьдегидрированию, превращается воротовую кислоту. В этойреакцииучаствует специфический НАД-содержащийферментдигидрооротатдегидрогеназа.Оротовая кислотаобратимо реагирует с ФРПФ, являющимся донатором рибозофосфата, с образованием оротидин-5'-фосфата (ОМФ).Декарбоксилированиепоследнего приводит к образованию первого пиримидиновогонуклеотида– уридин-5-фосфата (УМФ).

Превращение УМФ в УДФ и УТФ осуществляется, как и пуриновых нуклеотидов, путем фосфотрансферазныхреакций:

УМФ + АТФ<=> УДФ +АДФ;

УДФ + АТФ<=> УТФ +АДФ.

Биосинтезцитидиловыхнуклеотидов.Предшественникомцитидиловыхнуклеотидовявляется УТФ, который превращается в ЦТФ:

У прокариотв этойреакциииспользуется преимущественно свободныйаммиак, в то время как вклеткахживотных ЦТФ-синтетаза катализирует включение амидной группыглутаминав 4-е положение пиримидинового кольца УТФ. Следует отметить, что образующийся ЦТФ служит отрицательным эффектором регуляторного аллостерическогоферментааспартаткарбамоилтрансферазы, ингибируя по типу обратной связи начальную стадиюбиосинтезапиридиновыхнуклеотидов.АТФпредотвращает это ингибирование.

Биосинтезтимидиловыхнуклеотидов. Тимидиловыенуклеотидывходят в составДНК, содержащейдезоксирибозу. Поэтому сначала рассмотрим механизмы синтезадезоксирибонуклеотидов. При помощи методамеченых атомовбыло показано, что этот синтез начинается не со свободнойдезоксирибозы, а путем прямоговосстановлениярибонуклеотидову 2'-гоатомауглерода. При инкубации меченыхпредшественников(рибонуклеотидов) в бесклеточной системе бактерий метку обнаружили в составедезоксирибонуклеотидов. По данным П. Рейхарда, у Е. coli все 4 рибо-нуклеозиддифосфата восстанавливаются в соответствующие дезоксиана-логи: dАДФ, dГДФ, dЦДФ, dУДФ – при участии сложной ферментной системы, состоящей по меньшей мере из четырех разныхферментов.

Химический смысл превращения рибонуклеотидовв дезоксирибонуклеотиды сводится к элементарномуакту–восстановлениюрибозыв 2-дезоксирибозу, требующему наличия двухатомовводорода. Непосредственным источником последних оказался восстановленный термостабильныйбелоктиоредоксин, содержащий две свободные SH-группы на 108 аминокислотных остатков. Тиоредоксин легко окисляется, превращаясь в дисульфидную S-S-форму. Для еговосстановленияв системе имеется специфический ФАД-содержащийферменттиоредоксинредуктаза (мол. масса 68000), требующая наличия восстановленного НАДФН. Обозначив условно рибонуклеозиддифосфат РДФ, образование дезоксирибонуклеотидов можно представить следующим образом:

Обе стадии могут быть представлены в виде схемы:

Для синтеза тимидиловых нуклеотидов, помимодезоксирибозы, требуется также метилированное производноеурацила–тимин. Оказалось, что вклеткахимеется особыйферменттимидилатсинтаза, катализирующаяметилированиене свободногоурацила, а dУМФ;реакцияпротекает по уравнению:

Доноромметильной группы в тимидилатсинтазнойреакцииявляется N⁵,N¹⁰-метилен-ТГФК, которая одновременно отдает и водородныйпротон, поэтому одним из конечных продуктовреакцииявляется не тетрагидро-, а дигидрофолиеваякислота(ДГФК). Последняя вновь восстанавливается до ТГФК под действием НАДФН-зависимой дигидрофолатредуктазы. Из образовавшегося ТМФ путем фосфотрансферазныхреакцийобразуются dТДФ и dTТФ.

РегенерацияN⁵,N¹⁰–СН₂–ТГФК, собственно еебиосинтез, представляет определенный интерес. Оказалось, что этот синтез требует участияаминокислотысерина(донатор метильной группы) и пиридоксальфосфат-содержащегоферментасериноксиметилтрансферазы в соответствии с уравнением:

Синтез всех остальных дезоксирибонуклеозид-5'-трифосфатов, непосредственно участвующих в синтезе ДНК, также осуществляется путемфосфорилированиядезоксирибонуклеозид-5'-дифосфатов в присутствииАТФ:

АТФ+ dАДФ –>АДФ+ dATФ;АТФ+ dЦДФ –>АДФ+ dЦТФ;

АТФ+ dГДФ –>АДФ+ dГТФ;АТФ+ dТДФ –>АДФ+ dТТФ.

Далее на двух схемах суммированы данные о взаимопревращениях пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, а также о связи их с синтезомнуклеиновых кислот. Как видно из схем, в образовании пуриновых и пиримидиновыхнуклеотидовспецифическое участие принимает ФРПФ, являющийсядоноромфосфорибозильного остатка вбиосинтезекак оро-тидин-5'-фосфата, так и ИМФ; последние считаются ключевымисубстратамив синтезенуклеиновых кислотвклетках.

Описано несколько нарушений, связанных со снижением активности ферментов обмена пиримидиновых нуклеотидов. Одно из них - оротацидурия - вызвано дефектом в работе второго бифункционального фермента синтеза нуклеотидов de novo - УМФ-синтазы, два других обнаружены в процессе катаболизма пиримидинов.

А. Оротацидурия

Это единственное нарушение синтеза пиримидинов de novo. Оно вызвано снижением активности УМФ-синтазы, которая катализирует образование и декарбоксилирование ОМФ. Поскольку в эмбриогенезе от образования пиримидинов de novo зависит обеспечение синтеза ДНК субстратами, то жизнь плода невозможна при полном отсутствии активности этого фермента. Действительно, у всех пациентов с оротацидурией отмечают заметную, хотя и очень низкую активность УМФ-синтазы. Установлено, что содержание оротовои кислоты в моче пациентов (1 г/сут и более) значительно превосходит количество оротата, которое ежедневно синтезируется в норме (около 600 мг/сут). Снижение синтеза пиримидиновых нуклеотидов, наблюдающееся при этой патологии, нарушает регуляцию КАД-фермента по механизму ретроингибирования, из-за чего возникает гиперпродукция оротата.

Клинически наиболее характерное следствие оротацидурии - мегалобластная анемия, вызванная неспособностью организма обеспечить нормальную скорость деления клеток эритроцитарного ряда. Её диагностируют у детей на том основании, что она не поддаётся лечению препаратами фолиевой кислоты.

Недостаточность синтеза пиримидиновых нуклеотидов сказывается на интеллектуальном развитии, двигательной способности и сопровождается нарушениями работы сердца и ЖКТ. Нарушается формирование иммунной системы, и наблюдается повышенная чувствительность к различным инфекциям.

Гиперэкскреция оротовои кислоты сопровождается нарушениями со стороны мочевыводящей системы и образованием камней. При отсутствии лечения больные обычно погибают в первые годы жизни. При этом оротовая кислота не оказывает токсического эффекта. Многочисленные нарушения в работе разных систем организма вызваны "пиримидиновым голодом".

Для лечения этой болезни применяют уридин (от 0,5 до 1 г/сут), который по "запасному" пути превращается в УМФ.

Уридин + АТФ → УМФ + АДФ.

Нагрузка уридином устраняет "пиримидиновый голод", а поскольку из УМФ могут синтезироваться все остальные нуклеотиды пиримидинового ряда, то снижается выделение оротовои кислоты из-за восстановления механизма ретроингибирования КАД-фермента. Для больных оротацидурией лечение уридином продолжается в течение всей жизни, и этот нуклеозид становится для них незаменимым пищевым фактором.

Кроме генетически обусловленных причин, оротацидурия может наблюдаться:

• при гипераммониемии, вызванной дефектом любого из ферментов орнитинового цикла,

• за исключением карбамоилфосфат- синтетазы I. В этом случае карбамоилфосфат, синтезированный в митохондриях, выходит в цитозоль клеток и начинает использоваться на образование пиримидиновых нуклеотидов. Концентрация всех метаболитов, в том числе и оротовой кислоты, повышается. Наиболее значительная экскреция оротата отмечается при недостаточности орнитинкарбамоилтрансферазы (второго фермента орнитинового цикла);

• в процессе лечения подагры аллопуринолом, который превращается в оксипуринолмононуклеотид и становится сильным ингибитором УМФ-синтазы. Это приводит к накоплению оротовой кислоты в тканях и крови.

Б. Нарушения катаболизма пиримидинов

Известны нарушения в работе 2 ферментов этого метаболического пути.

При недостаточности пиримидин-5'-нуклеотидазы нарушаются отщепление неорганического фосфата от пиримидиновых мононуклеотидов и образование нуклеозидов.

Неактивная изоформа пиримидин-5'-нуклеотидазы обнаружена в эритроцитах. В результате наблюдается накопление гиримидиновых НТФ, которые ингибируют пентозофосфатный путь превращения глюкозы и тем самым создают предпосылки к гемолизу эритроцитов (см. раздел 14).

Дигидропиримидиндегидрогеназа - скорость-лимитирующий фермент катаболизма пиримидинов. Нарушение работы этого фермента сопровождается отклонениями в функционировании нервной системы и диагностируется на основании повышения уровня свободных пиримидинов: урацила и тимина в плазме крови.