Все белки пищи содержат 22 аминокислоты, 8 из них незаменимые: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин. Незаменимые аминокислоты не могут быть синтезированы в нужном объеме в организме человека. Имеются общие и специфические проявления при дефиците незаменимых аминокислот. К общим симптомам относятся: замедление роста и развития у детей, уменьшение физиологической регенерации тканей и органов, снижение массы тела, аппетита и всасывания белков пищи. Специфические проявления зависят от вида аминокислоты. При недостатке фенилаланина – гипотиреоз, гипокатехоламинемия; триптофана – пеллагра, анемия, помутнение хрусталика, роговицы; метионина – атерогенез, ожирение, гипокортицизм и гипокатехоламинемия. В случае избытка аминокислот общие симптомы – нарушение вкуса, снижение аппетита, нарушение обмена других аминокислот и функций различных органов и тканей. При избытке фенилаланина – задержка психомоторного развития у детей, слабоумие, экзема; метионина – гемолитическая анемия, органная недостаточность.
Нарушения трансмембранного переноса аминокислот встречаются крайне редко, различают первичные и вторичные мембранопатии. К первичным относятся фенилкетонурия, тирозинопатии, лейциноз и др.
В случае, когда выявляется недостаточное поступление незаменимых кислот, развивается гиперкатаболизм собственных белков, так как дефицит этих аминокислот будет лимитировать включение оставшихся в различные биосинтетические процессы. Такое состояние развивается в результате нарушений нейроэндокринной регуляции при патологии гипоталамуса, щитовидной и других желез. Многочисленные отклонения в параметрах гомеостаза, нарушения иммунологических функций организма, снижение резистентности к действию повреждающих факторов и общие клинические проявления повышенного катаболизма будут сопровождать данное состояние.
Вследствие генетических дефектов кодирования структуры белков могут возникать нарушения соотношения фаз белкового обмена. Появляющаяся патология зависит от функции белка: энзимопатии – нарушения обмена веществ; коагулопатии – патология гемостаза, изменения морфогенетических белков, расстройства гормональной регуляции, иммунодефицитные состояния и т. д.
Первичные и вторичные нарушения в биосинтезе белков сопровождаются нарушением количества как общего содержания, так и отдельных фракций. При этом изменения могут проявляться в виде гиперпротеинемий – характеризуется увеличением общего количества белка более 85 г/л. Чаще всего встречается при хронических инфекциях за счет увеличения гамма-глобулиновой фракции. Гиперпротеинемии бывают гиперсинтетические (истинные) и гемоконцентрационные (ложные).
При лимфопролиферативных заболеваниях, множественной миеломе, болезни Вальденстрема увеличивается содержание иммуноглобулинов с измененной структурой – парапротеинемии.
При гипопротеинемиях – уменьшается содержание белков в плазме крови ниже 65 г/л. Чаще всего в результате гипоальбуминемии, при снижении синтеза белка в печени, или в результате повышенных белковых потерь. Выделяют гипосинтетические (истинные) первичные и вторичные состояния и гемодилюционные (ложные). Диспротеинемии – сопровождаются изменением содержания различных белковых фракций при нормальном количестве общего белка. Например, патологические изменения касаются транспортных белков, факторов свертывания крови, дефицита компонентов системы комплемента и т. д. По локализации различают клеточные и внеклеточные диспротеинозы. К внеклеточным относят амилоидоз, гиалиноз, мукоидное, фибриноидное набухание. Амилоидоз – это патологическое состояние, связанное с накоплением аномальных белков и гликопротеинов в межклеточном пространстве, в стенках и вокруг сосудов. Проявления: альбуминурия, гипопротеинемия, артериальная гипотензия, азотемия, уремия. Гиалиноз – состояние, связанное с отложением в соединительной ткани органов и тканей неамилоидного белка, например в результате хронических воспалительных процессов.
Конечными продуктами белкового обмена являются мочевина, аммиак, мочевая кислота, индикан, креатинин. Остаточный азот состоит наполовину из азота мочевины, четверть – аминокислоты, оставшийся – различные азотистые продукты. Резидуальным азотом называют немочевинную часть. Увеличение остаточного азота в крови называется гиперазотемией. Печеночной азотемией называется недостаточное образование мочевины в печени. Почечная азотемия обусловлена нарушением выделительной функции почек и сопровождается ростом остаточного азота за счет мочевины. Избыточное содержание мочевой кислоты в крови – гиперурикемия.
Аминокислоты, появившиеся в результате протеолиза, используются в последующих метаболических реакциях. При декарбоксилировании образуются различные биогенные амины (адреналин, норадреналин, гистамин, серотонин, гаммааминомасляная кислота и др.), которые участвуют в различных общих и местных реакциях организма при воздействии различных факторов окружающей среды, в виде воспаления, изменений кровообращения, появления аллергических реакций, различных иммунологических состояний. Некоторые продукты декарбоксилирования, такие как бета-аланин, таурин используются для биосинтеза сложных соединений.
Изменения в декарбоксилировании аминокислот могут быть вследствие генетических дефектов, гиповитаминоза В-6 (требуется для синтеза кофермента декабоксилаз).
Окислительный катаболизм аминокислот сопровождается включением углеродных скелетов карбоновых кислот, появившихся в результате дезаминирования, в цикл трикарбоновых кислот, азот – в цикл мочевинообразования. Изменения интермедиарного обмена аминокислот зависят от патологии выделения самих аминокислот и особенностей появления конечных продуктов азотистого обмена. Нарушения гормональной регуляции, метаболизма различного уровня, заболевания печени, почек и других органов могут способствовать появлению и прогрессированию данных нарушений.
Патологические нарушения способствуют изменению содержания азотсодержащих компонентов в крови и моче. Для того чтобы изучить специфику и локализацию нарушений, требуется дифференцированная диагностика суммарного остаточного азота и различных компонентов (аминокислоты, креатинин, мочевая кислота и др.).
В результате повышенного катаболизма белков при патологии гипофиза, надпочечников, щитовидной, поджелудочной желез, голодании возникает увеличение содержания аминного азота и аминокислот в крови, развивается генерализованная гипераминоацидемия. Аналогичное состояние может появляться при поражении печени, когда нарушаются процессы трансаминирования, дезаминирования аминокислот и реакции глюконеогенеза.
Генетические заболевания нарушений обмена веществ могут приводить к изолированным изменениям содержания отдельных аминокислот и их метаболитов. Наследственная энзимопатия характеризуется недостаточностью метаболических реакций, способствующей дефициту определенной аминокислоты с последующими фенотипическими проявлениями данного состояния. Например, чаще всего страдает обмен фенилаланина и тирозина: при недостаточности гидроксилирования фенилаланина – фенилпировиноградная олигофрения.
Гипераминоацидурия может быть обусловлена не только общим, но и парциальным повышением содержания аминокислот в крови с одновременным увеличенным выделением аминокислот и их метаболитов с мочой. Обнаружение в моче аминокислот и их метаболитов является не только диагностическим критерием энзимопатии, но и может приводить к цистинурии с формированием камней в мочевыводящих путях и почках в результате низкой растворимости аминокислот.
При почечной недостаточности различного генеза нарушается экскреция конечных продуктов азотистого обмена, мочевины, креатинина. В крови выявляется повышение остаточного азота, мочевины. Тяжелым проявлением данной патологии является уремическая кома, требующая экстренного вмешательства больному в виде гемодиализа, в будущем решается вопрос о трансплантации почек.
Нарушение конечных этапов метаболизма пуриновых азотистых оснований и выделения мочевой кислоты приводят к патологии обмена нуклеопротеидов. Нарушения обмена нуклеиновых кислот связаны с патологией синтеза и разрушения пиримидиновых и пуриновых оснований. К пиримидиновым основаниям относят урацил, тимин, цитозин, метил- и оксиметилцитозин. К пуриновым – аденин, гуанин, метиладенин, метилгуанин. Финальным метаболитом пуриновых оснований является мочевая кислота, синтезирующаяся в гепатоцитах и энтероцитах при участии ксантиноксидазы, разрушается в кишечнике с образованием глиоксалевой кислоты и аммиака. К нарушениям метаболизма пиримидиновых оснований относят оротацидурию, гемолитическую анемию и аминоизобутиратурию. К основным расстройствам обмена пуриновых оснований относят подагру, гиперурикемию, синдром Леша – Найена, гипоурикемию.
