бышевский-биохимия для врача

непереносимости этого дисахарида. Непереносимость проявляется устойчивой диареей и гипотрофией. Нагрузка лактозой усиливает симптоматику и не вызывает подъема уровня сахара в крови. Кал кислый, содержит лактозу. Безлактозная диета устраняет диарею. Это отличает непереносимость лактозы от непереносимости глюкозы или галактозы.

Непереносимость лактозы может развиться у детей после некоторых забо­ леваний кишечника (инфекционные энтериты, спру, колиты), проявляясь такж е, как при врожденной недостаточности см. ниже).

Недостаточность сахарозы -изом альтозы проявляется в старшем грудном возрасте и позже. Признаки: диарея, раздражительность, отставание в росте, возникающие после добавления в пищу сахарозы или крахмала.

Диагноз ставится на основании жалоб, отсутствия гипергликемии после нагрузки сахарозой, кислой реакции кала при отрицательной реакции на редуцирующие сахара (сахароза не обладает редуцирующими свойствами). Абсолютный признак — дефект сахаразы и изомальтазы в эпителии тонкого кишечника.

Непереносимость лактозы проявляется в первые дни жизни: диарея, рвота, ацидоз, лактозурия, аминоацидурия, протеинурия. Активность лактазы ки­ шечника сохранена. Заболевание связано не с дефицитом фермента, а с токсичностью лактозы для организма больного (необъясненная токсичность). Исключение лактозы из питания тотчас снимает симптоматику, введение вызывает рецидив.

Галактоземия. Напомним, что распад галактозы, осуществляющийся глав­ ным образом в печени, ткани мозга и клетках крови, протекает через такие

Первую реакцию катализирует галактокиназа, вторую — галактозо-1- фосфатуридинтрансфераза, третью — галактозо-УДФ -эпимераза. У здоровых новорожденных активность этих ферментов высока, однако известны случаи их врожденного дефицита.

1.Дефицит галактокиназы проявляется ухудшением зрения, вызванным образованием катаракт (юношеская катаракта). В моче обнаруживаю тся галактоза и дульцит (так называемый сахарный спирт, в который превращ а­ ется галактоза). Снижена активность галактокиназы в эритроцитах.

2.Дефицит галактозо-1-фосфатуридинтрансферазы ведет к накоплению Г- 1-Ф в клетках крови, печени, почках, мозге и хрусталике, к появлению в тканях

дульцита. В хрусталике дульцит из-за высокой способности связывать воду приводит к разрыву анулярных волокон и образованию катаракт. При кормле­ нии галактозосодержащей пищей у ребенка развиваются ж елтуха, диарея и гипотрофия. При исключении галактозы из питания эти признаки достаточно быстро исчезают.

Решающее значение для диагноза имеет установление низкой активности фермента в эритроцитах, галактозо-1-фосфатемия и галактозо-1-ф осф атурия.

Отметим, что избыток Г-1-Ф тормозит глю козо-6-фосфатазу и глюкозо-6- фосфатдегидрогеназу. Это ведет к нарушению основного и пентозофосфатного путей превращения углеводов.

3. Дефицит галактозо-УДФ -эпимеразы описан в единичных случаях. Клини­ ческие проявления отсутствуют. Имеются галактоземия и галактозурия.

Эссенциальная ф руктозурия обусловлена недостаточностью фосфофруктокиназы, которая катализирует превращение фруктозы в ф руктозо-1-фосфат. Ф руктоза накапливается в крови и выделяется с мочей. Клинические проявле­ ния отсутствуют. Фруктозурию выявляют обычно при наличии гипергликемии и одновременном отсутствии в моче редуцирующих сахаров. При отсутствии других признаков сахарного диабета прибегают к специфическим способам определения глюкозы (глюкозооксидазный метод) и не находят повышенного содержания глюкозы. В этом случае специальным приемом устанавливаю т фруктоземию и фруктозурию.

Наследственная непереносимость фруктозы проявляется вслед за введе­ нием в рацион ребенка фруктов или соков, содержащих фруктозу или ее источник — сахарозу.

Заболевание связано с дефицитом фруктозо-1-фосфатальдолазы. Фермент катализирует расщепление фруктозо-1-фосфата до 3-ФГА, обеспечивая вклю­ чение фруктозы в основной путь превращения глюкозы. В результате дефекта накапливается фруктозо-1-фосфат, развиваются гипофосфатемия из-за пре­ вращения фосфата преимущественно в фруктозо-1-фосфат и гипогликемия в связи с нарушением гликогенолиза и глюконеогенеза, что также вызвано дефицитом свободного фосфата. Гипогликемия связана также и с торможением фосфорилазы «а» фруктозо-1-фосфатом.

Таким образом, важнейшие лабораторные признаки заболевания: фруктоземия, фруктозурия и фруктозо-1-фосфатурия, а также лактатемия, гиперури­ кемия и гипогликемия после нагрузки фруктозой.

Недостаточность фруктозо-1,6-фосфатальдолазы — фермента, расщепля­ ющего фруктозо-1,6-дифосфат, также ведет к накоплению фруктозы. Прояв­ ления сходны с описанными выше, с той разницей, что не наблюдается выраженного поражения печени. Заболевание можно заподозрить, обнаружив гипогликемию и появление сахара в моче, усиливающиеся после приема пищи, содержащей фруктозу. Активность альдолазы в биоптатах печени значительно снижена.

Гликогенозы — состояния, обусловленные энзимдефектом, который прояв­ ляется необычной структурой гликогена или его избыточным накоплением.

Описано 6 типов гликогенозов, различающихся характером энзимдефекта. Тип I (гликогеноз Гирке) — следствие дефицита гликозо-6-фосфатазы.

Встречается наиболее часто, проявляется гипогликемией, накоплением глико­ гена в печени и почках, ацидозом (за счет накопления лактата), гепатоспленомегалией. Больные отличаются малым ростом.

Наиболее характерные биохимические сдвиги: снижено содержание глюко­ зы в крови, не повышается ее содержание при введении активаторов фосфо­ рилазы гликогена (адреналин, глюкагон), гиперурикемия, гиперлактатемия, гиперпируватемия и гиперлипемия.

Тип II (гликогеноз Помпе) обсуловлен дефектом кислой а - 1,4-глюкозидазы. Проявляется генерализованным накоплением гликогена, протекающим с пора­ жением печени, почек и нервной системы, гипертрофией миокарда. Это наряду с воспалением легких ведет к смерти.

По данным лабораторных исследований, нормогликемия, нормальная реак­ ция на адреналин, гомогенаты тканей не расщепляют гликогена и мальтозы при pH 4,0.

Тип III (лимитдекстриноз) вызывается дефицитом амило-1,6-глюкозидазы, проявляется накоплением короткоцепочных молекул гликогена в печени и мышцах. Течение относительно доброкачественное — гипогликемия, гепатомегалия, задержка роста.

Наиболее характерные биохимические сдвиги: снижено содержание глюко­ зы в крови, не повышается ее содержание при введении активаторов фосфо­ рилазы гликогена (адреналин, глюкагон), гиперурикемия, гиперлактатемия, гиперпируватемия и гиперлипемия.

Лабораторно: гипогликемия, нормальная реакция на сахарную нагрузку,

гипергликемия на введение адреналина не возникает, гипертриглицеридемия, гиперхолестеринемия, гиперурикемия. Изменена структура гликогена в раз­ ных тканях, в том числе и в клетках крови, активность амило-1,6-глюкозидазы в лейкоцитах резко снижена.

Тип ІҮ (болезнь Андерсена, амилопектиноз) сопровождает дефект амило-(1,4 1,6)-трансглюкозидазы. В миокарде, клетках скелетной мускулатуры, РЭС и почек накапливается нерастворимый амилопектиноподобный гликоген.

Цирроз печени с желтухой и печеночной недостаточностью.

Диагностика требует исключить другие формы гликогеноза и включает обнаружение в биоптатах печени полисахарида с относительно длинными наружными и внутренними цепями молекул, т.е. с меньшим против нормы количеством ответвлений.

Тип Ү (болезнь Мак-Ардля) вызвана дефицитом фосфорилазы, активирую­ щей р-киназу в мышцах и печени. Печень не поражена, структура гликогена нормальна, смертельные исходы отсутствуют, так как у-амилаза совместно с амило-1,6-гликозидазой расщепляет гликоген до глюкозы.

Лабораторно: нормогликемия, обычная реакция на сахарную нагрузку и на введение адреналина, в биоптатах печени повышено содержание гликогена нормальной структуры. На фоне миастении это позволяет поставить диагноз.

Тип YI (болезнь Херса) — следствие дефекта печеночной фосфорилазы, ведущего к избыточному накоплению нормального гликогена в печени. Гепатоспленомегалия.

Л абораторно: выраженное снижение активности фосфорилазы печени и лейкоцитов при нормальной активности глю козо-6-фосфатазы печени; гликемическая реакция на глюкагон ослаблена.

Различать типы гликогенозов на основании данных лаборатории можно с помощью табл. 8.

Таблица 8 Содержание гликогена и активность ферментов в клетках при гликогенозах*

‘ Знак плюс указывает на отклонение от нормы, минус — норма.

Агликогеноз — наследственное заболевание, вызванное дефектом гликогенсинтетазы, ответственной за синтез гликогена. В печени почти или полностью отсутствует гликоген, вы раж ена гипогликемия (до 0,39-0,67 ммоль/л). Характерный симптом — судороги, обычно по утрам. И х можно предупредить частым кормлением ночью.

Лабораторно: выраженная гипогликемия, отсутствие гликогена в пунктатах печени, снижение активности гликогенсинтетазы.

Мукополисахаридозы — наруш ения обмена гетерополисахаридов пред­ ставлены двумя сходными вариантами.

1.Гаргоилизм (болезнь Пфаундлера-Гундлера): в печени, селезенке, соеди­ нительной ткани, мозге и роговице накапливаются вещества, дающие харак ­ терное для мукополисахаридов окрашивание с толуидиновым синим. Химичес­ кий состав мукополисахаридов отличается от нормального, с мочой выделяется большое количество хондроитинсульфата В и гепарансульфата. Диагноз осно­ вывается на обнаружении большого количества кислых мукополисахаридов в лейкоцитах.

2.Болезнь Моркио-Ульриха отличается тем, что с мочой вы деляется преимущественно кератансульфат.

4.3. Метаболизм липидов

Как и углеводы, липиды поступают в организм с пищей животного и растительного происхождения.

Триацилглицериды содержатся в большом количестве в пищ евых ж ирах — сале, сливочном и растительных маслах, где на их долю приходится от 80 до 98 % от общей массы. Источник триацилглицеридов такж е мясо. Содержание жиров в нем составляет от 3 (курица) до 40% (свинина). Богатый источник жиров — куриное яйцо, особенно желток (до 31 %). Ф осфатидами и холестеролом богаты желток куриного яйца, икра, печень, мозги.

Роль липидов в питании определяется преж де всего тем , что они являются энергетическим материалом, участвуют в образовании клеточных мембран. Существенно, что вместе с жирами в пищ еварительный тракт поступают некоторые витамины (А, Е, Д и К), а такж е незаменимые жирные кислоты (высоконенасыщ енные, объединенны е названием витамин Ғ). Производные жирных кислот — простагландины выполняют регуляторные функции.

Потребность в ж ирах изменяется от 50 до 100 г в зависимости от характера питания и рода деятельности. Оптимальное потребление — 50-60 г/сут.

4.3.1. Переваривание и всасывание липидов

Переваривание липидов происходит в 12-перстной кишке, куда поступают липаза (с соком поджелудочной железы) и конъюгированные желчные кисло­ ты (в составе желчи). С желчью ж е поступает и неидентифицированное вещество, активирующее и стабилизирующее липазу.

Ж елчные кислоты как амфифильные соединения ориентируются на грани­ це раздела жир-вода, погружаясь гидрофобной частью молекулы в каплю жира, а гидрофильной оставаясь в водной среде. Это приводит к снижению поверхностного натяж ения и к дроблению капель жира, в итоге к увеличению суммарной поверхности жировых капель. На поверхности мельчайших мицелл (диаметр 0.5 мк) сорбируется липаза, гидролизующая эфирные связи в молекуле липидов. В результате триацилглицерид теряет остатки жирных

Высвобождающиеся жирные кислоты усиливают эмульгирование липидов. Всасываться могут негидролизованные жиры, но особенно интенсивно продукты их гидролиза. Около 3/4 липидов всасывается в виде моноацилгли-

церидов и в малых количествах нераспавш иеся жиры.

Ж елчные кислоты образуют мицеллы с жирными кислотами и моноацилглицеридами, что позволяет им проникнуть в клетки слизистой. В толще слизистой желчные кислоты высвобождаются, поступают в портальный кро­ воток, с током крови в печень и затем секретируются в желчные капилляры . Это позволяет использовать их повторно. За сутки около 0,3 г желчных кислот, не всасываясь, теряется с калом. Потери восполняются за счет синтеза в печени.

Нарушения желчеобразования или поступления ж елчи в кишечник приво­ дят к тому, что жиры выделяются в непереваренном или в частично перева­ ренном виде с калом — стеаторея.

В клетках кишечника продукты переваривания жиров вступают в процесс ресинтеза, образуя липиды, свойственные данному организму. Ресинтезированный ж ир и отчасти продукты переваривания жира поступают в лим ф ати­ ческие капилляры и в небольшом количестве (до 15%) в капилляры портальной системы. Липиды нерастворимы в жидкостях организма, поэтому их транспорт кровью происходит только после включения в состав особых частиц — липопротеинов, где роль солюбилизатора играют белки. Из четырех типов липопротеинов в кишечнике образуются два: хиломикроны и липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП). Эти образования называют транспортными формами липидов. Детальнее с ними познакомим вас позже. В составе транспортных форм липиды доставляются к органам и тканям.

4.3.2.Окисление жирных кислот

Жирные кислоты во многих тканях (в первую очередь в скелетных мышцах

имиокарде) вовлекаются в специфический процесс — Р-окисление, протекаю ­ щее в митохондриях. Все превращения Ж К начинаются с их активации — образования ацил-КоА:

RCOOH + HSKoA + А Т Ф ►RCO - SKoA + АМФ + фосф ат

Эту реакцию катализирует ацил-КоА-синтетаза. Ацил-КоА — обязатель­ ный промежуточный продукт окисления и синтеза ЖК.

Мембрана митохондрий непроницаема для жирных кислот, в том числе и в форме ацил-КоА. Их перенос обеспечивается карнитином:

+

(СН3)3 = N-CH2-CHOH-CH2-COOH

Карнитинацилтрансфераза катализирует присоединение ацил-КоА к карнитину с образованием ацилкарнитина, который проникает в митохондрию, где вновь преобразуется в ацил-КоА, а карнитин высвобождается.

Далее процесс Р-окисления протекает согласно представленной схеме (рис. 60).

Вреакции I происходит дегидрирование при участии ФАД-зависимой дегидрогеназы; в реакции II — присоединение воды (гидроксил — в Р- положение) с образованием гидрооксиацил-КоА; в реакции III — дегидриро­ вание НАД-зависимой дегидрогеназой у Р-углеродного атома с образованием

р-кетоацил-КоА. IV реакцию катализирует тиолаза, расщ епляющ ая тиосвязь, что приводит к образованию ацетил-КоА и ацил-КоА с укороченной на два углеродных атома цепью.

Ацетильный остаток ацетил-КоА окисляется в лимоннокислом цикле (см. аэробное окисление глюкозы), укороченная жирная кислота вовлекается в повторный цикл. В конечном счете она распадается на такое количество остатков ацетила, которое в два раза меньше числа атомов углерода в ней.

Вреакциях дегидрирования (I и III) восстанавливаются коферменты. Они передают атомы водорода на дыхательную цепь, что сопровождается синтезом АТФ. Полный выход АТФ при окислении Ж К больше, чем при окислении глюкозы и зависит от длины цепи жирной кислоты.

При окислении Ж К с нечетным числом углеродных атомов на последнем цикле р-окисления образуется одна молекула пропионил-КоА (этот ж е про­ дукт образуется еще и при распаде валина, изолейцина, треонина и метиони­ на). Пропионил-КоА окисляется следующим образом:

Реакция I — карбоксилирование при участии фермента, содержащего в качестве простетической группы биотин (витамин Н); реакция II — внутримо­ лекулярный перенос группы СО-SKoA на метильный радикал (фермент метилмалонилмутаза с коферментом, включающим витамин В12). Далее сукцинат при участии сукцинат дигидрогеназы дегидрируется до ф урм арата — промежуточного продукта цикла Кребса, т.е. вступает в ЦТК.

Итак Ж К с четным числом углеродных атомов активирую тся путем образования ацил-КоА. Затем ацил-КоА диффундирует в митохонд­ рию в комплексе с карнитином и здесь освобождается от карнитина в форме ацил-КоА и вступает в процесс Р-окисления. Один его цикл заверш ается отщеплением ацетил-КоА и укорочением молекулы Ж К

(конденсация ацетила и малонила с образованием ацетоацетила—АПБ).

(насыщение двойной связи).

Бутирил-АПБ вступает в новый цикл, в результате которого углеродная цепь удлиняется на 2 атома. Циклы повторяются, пока цепь включит 16 атомов углерода (пальмитиновая кислота) или большего четного числа.

Для образования Ж К с 2п атомов углерода цикл должен повториться п-1 раз. Напомним, что источник НАДФ • Н2 — пентозофосфатный путь превращ е­

ния углеводов, где происходит восстановление НАД.

Непредельные Ж К образуются путем дегидрирования предельных. Исклю­ чение составляют линолевая и линоленовая кислоты, которые не синтезируют­ ся и должны поступать с пищей.

4.3.4. Синтез сложных липидов

Наряду с жирными кислотами и глицерином в состав сложных липидов входят компоненты, которые используются в качестве строительных блоков в синтезе более сложных соединений.

Ф осфатидные кислоты и триглицериды синтезируются на основе глицеро­ фосфата. Это соединение образуется из глицерина в результате переаминирования с АТФ (катализатор — глицерол-киназа) или из диоксиацетонфосфата (образуется в ходе гликолиза) в результате восстановления за счет НАДФ • Н2, катализируемого глицеролфосфатдегидрогеназой.

Глицеролфосфат реагирует с двумя молекулами ацил-КоА, образуя ф осф а­

и высвободившийся диглицерид реагирует с третьей молекулой ацил-КоА, образуя триглицерид.

Синтез ф осф атидилэтаноламинов, ф осф атидилхолинов и ф осф атидилсеринов рассмотрим на примере первого из них.

Непосредственными предшественниками фосфатидилэтаноламинов служ ат диацилглицерид и ЦДФ-этаноламин:

+C H 2-O - 0 - O -C H 2-C H 2-N H 2|

Н C-O-CO-R этаноламин I

Н2 C-O-CO-R

Фосфатидилэтаноламин

Аналогичным образом синтезируется фосфатидилхолин с участием ЦДФ - холина. Серин может заменять в фосфатидилэтаноламине остаток этаноламина, что приводит к образованию серинфосфатидов.

Сфинголипиды синтезируются сходным образом, используя вместо глицерола церамид (N-ацилсфингозин).

4.3.5. Биосинтез стероидов

Из большой группы этих соединений мы рассмотрим важнейш ие —холесте­ рол и желчные кислоты.

Холестерол. На долю холестерола приходится основная масса липоидов (до 140 f) в тканях человека. Наиболее богаты холестеролом миэлиновые мембраны. Часть холестерола содержится в форме эфиров жирных кислот (депонирован-

1 ная или транспортные формы).

Ф ункции холестерол^: 1) структурный компонент клеточных мембран, 2) (, предшественник в синтезе других стероидов (гормонов, витамина Д, желчных

кислот).

И ст очники холестерола: пища животного происхождения и биосинтез.

Биосинт ез холестерола осуществляется на основе ацетил-КоА. Один из промежуточных продуктов — (}-гидрокси-(3-метилглутарил-КоА, кроме того следует назвать сквален и ланостерин.

Пополнение фонда холестерола происходит за счет биосинтеза (около 1 г в сутки) и поступления из кишечника (0,3 г в сутки).

Около 80% холестерола синтезируется в печени, около 10 в клетках кишеч­ ника около 5% в клетках кожи.

Регулируется синтез холестерола по принципу обратной отрицательной связи: холестерол угнетает синтез фермента, катализирующего образование мевалоновой кислоты. Если содержание холестерола в пище превыш ает 1-2 г / сут., синтез практически прекращается.

Желчные кислоты (хенодезоксихолевая и холевая — первичные) образуются

вклетках печени непосредственно из холестерола.

После выделения в кишечник под действием микрофлоры из них образуются литохолевая и дезоксихолевая соответственно — вторичные желчные кислоты. Взаимодействуя с таурином или глицином, они образуют конъюгированные желчные кислоты, которые составляют основную массу желчных кислот в составе желчи.

Уже упоминалось, что одна из функций желчных кислот — эмульгирование липидов в кишечнике — обеспечивается за счет амфифильных свойств.

Постоянный компонент ж елчи — такж е холестерол (до 0,5%). К ак и желчные кислоты, он подвергается обратному всасыванию из кишечника, однако до 0,5 г в сутки теряется с калом. Таким образом, удаление холестерола в неизменном виде и в виде желчных кислот — основной путь освобождения от него.

4.3.6. Транспортные формы липидов

Нерастворимость или очень низкая растворимость жиров в воде обусловли­ вает необходимость существования специальных транспортных форм для переноса их кровью. Основные из этих форм: хиломикроны, липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП), липопротеины низкой плотности (ЛПНП), липопротеины высокой плотности (ЛПВП). При электрофорезе они движутся с