Конечные продукты азотистого обмена. Источники аммиака в организме. Причины гипеаммониемии.

Количественные аспекты выведения азотистых соединений были рассмотрены выше в связи с поступлением азотистых соединений в организм с пищей при обсуждении проблемы азотистого баланса. Качественные особенности конечных продуктов азотистого обмена в такой же мере важны в плане исследований процессов жизнедеятельности в норме и патологии. Допустим, что мы пытаемся получить представление о состоянии домашнего хозяйства жителей дома на основании изучения мусора; вес мусора может дать нам самое общее представление об уровне активности обитателей, но для того, чтобы сделать какие-либо конкретные выводы о состоянии дел в этом доме, нам пришлось бы заняться подробным изучением контейнеров и этикеток. Идентификация и анализ отдельных конечных продуктов обмена в моче предоставляет нам аналогичную возможность оценки состояния азотистого обмена в организме. Преобладающим компонентом среди экскретируемых с мочой азотистых соединений является мочевина. У взрослого здорового человека на ее долю приходится более трех четвертей всех экскретируемых азотистых веществ. Существует прямая зависимость между количеством поступающего с пищей белка и количеством выводимой мочевины. Отклонения от нормы отражают функциональное состояние печени или почек. В крайне тяжелых случаях, например при нарушении функции почек, содержание мочевины в крови резко повышается (уремия). При полном нарушении функции печени прекращается образование мочевины, которую могли бы экскретировать почки. Относительные концентрации мочевины в крови и моче отражают соотношение между свойством печени синтезировать мочевину и свойством почек эффективно освобождать кровь от этого конечного продукта азотистого обмена. Креатин и креатинин — метаболиты, которые образуются преимущественно в клетках мышц; выведение этих метаболитов с мочой указывает на состояние мышечной системы в организме. Так, креатинин непрерывно образуется в мышцах из креатинфосфата; процесс этот протекает без участия ферментов. Поскольку креатинин не может быть превращен обратно в креатин, а также благодаря тому что попадающий в кровоток креатинин активно секретируется в мочу, он быстро и необратимо выводится сразу же по мере образования. Количество экскретируемого креатинина не зависит от количества поступающего в организм с пищей азота и остается постоянным у одного и того же человека независимо от объема выделяемой мочи. Это позволяет использовать креатинин как точку отсчета для сопоставления с другими веществами, выводимыми с мочой. Количество выводимого креатинина непосредственно зависит от размера тела и особенно от мышечной массы индивидуума. В отличие от креатинина креатин может быть повторно использован для синтеза креатинфосфата; как и в случае аминокислот, сохранение креатина в организме обеспечивается его обратным всасыванием в почечных канальцах. У маленьких детей и у беременных женщин в моче появляются небольшие количества креатина, но у взрослых в норме он почти не экскретируется. Повышение экскреции креатина часто указывает на поражение мышечной ткани, сопровождающееся уменьшением ее массы, подобно тому как это происходит при голодании и различных формах мышечной дистрофии.

Основные источники аммиака в организме. Роль глутамата в обезвреживании и транспорте аммиака. Глутамин как донор амидной группы при синтезе ряда соединений. Основные источники аммиака Источник Процесс Ферменты Локализация процесса Аминокислоты Непрямое дезаминирование (основной путь дезаминирования аминокислот) Аминотрансферазы, ПФ Глутаматдегидрогеназа, NAD+ Все ткани Окислительное дезаминирование глутамата Глутаматдегидрогеназа, NAD+ Все ткани Неокислительное дезаминирование Гис, Сер, Тре Гистидаза-Серин, треониндегидратазы, ПФ Преимущественно печень Окислительное дезаминирование аминокислот (малозначимый путь дезаминирования) Оксидаза L-аминокислот, FMN Печень и почки Биогенные амины Окислительное дезаминирование (путь инактивации биогенных аминов) Аминооксидазы, FAD Все ткани АМФ Гидролитическое дезаминирование АМФ-дезаминаза Интенсивно работающая мышца Катаболизм аминокислот в тканях происходит постоянно со скоростью ∼100 г/сут. При этом в результате дезаминирования аминокислот освобождается большое количество аммиака. Значительно меньшие количества его образуются при дезаминировании биогенных аминов и нуклеотидов. Часть аммиака образуется в кишечнике в результате действия бактерий на пищевые белки (гниение белков в кишечнике) и поступает в кровь воротной вены. Концентрация аммиака в крови воротной вены существенно больше, чем в общем кровотоке. В печени задерживается большое количество аммиака, что поддерживает низкое содержание его в крови. Концентрация аммиака в крови в норме редко превышает 0,4-0,7 мг/л (или 25-40 мкмоль/л). В крови и цитозоле клеток при физиологических значениях рН аммиак переходит в ион аммония - NH4+, количество неионизированного NH3 невелико (~ 1%)Высокая интенсивность процессов дезаминирования аминокислот в тканях и очень низкий уровень аммиака в крови свидетельствуют о том, что в клетках активно происходит связывание аммиака с образованием нетоксичных соединений, которые выводятся из организма с мочой. Эти реакции можно считать реакциями обезвреживания аммиака. В разных тканях и органах обнаружено несколько типов таких реакций.Основной реакцией связывания аммиака, протекающей во всех тканях организма, является синтез глутамина под действием глутамин-синтетазы: Глутаминсинтетаза локализована в митохондриях клеток, для работы фермента необходим кофактор - ионы Mg2+. Глутаминсинтетаза - один из основных регуляторных ферментов обмена аминокислот и аллостерически ингибируется АМФ, глюкозо-6-фосфатом, а также Гли, Ала и Гис. Глутамин легко транспортируется через клеточные мембраны путём облегчённой диффузии (для глутамата возможен только активный транспорт) и поступает из тканей в кровь. Основными тканями-поставщиками глутамина служат мышцы, мозг и печень. С током крови глутамин транспортируется в кишечник и почки. В клетках кишечника под действием фермента глутаминазы происходит гидролитическое освобождение амидного азота в виде аммиака: Образовавшийся в реакции глутамат подвергается трансаминированию с пируватом. ос-Аминогруппа глутаминовой кислоты переносится в состав аланина. Большие количества аланина поступают из кишечника в кровь воротной вены и поглощаются печенью. Около 5% образовавшегося аммиака удаляется в составе фекалий, небольшая часть через воротную вену попадает в печень, остальные ~90% выводятся почками. В почках также происходит гидролиз глутамина под действием глутаминазы с образованием аммиака. Этот процесс является одним из механизмов регуляции кислотно щелочного равновесия в организме и сохранения важнейших катионов для поддержания осмотического давления. Глутаминаза почек значительно индуцируется при ацидозе, образующийся аммиак нейтрализует кислые продукты обмена и в виде аммонийных солей экскретируется с мочой. Эта реакция защищает организм от излишней потери ионов Na+ и К+, которые также могут использоваться для выведения анионов и утрачиваться. При алкалозе количество глутаминазы в почках снижается. В почках образуется и выводится около 0,5 г солей аммония в сутки. Высокий уровень глутамина в крови и лёгкость его поступления в клетки обусловливают использование глутамина во многих анаболических процессах. Глутамин - основной донор азота в организме. Амидный азот глутамина используется для синтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, аспарагина, аминосахаров и других соединений
78.Биосинтез мочевины как механизм обезвреживания аммиака. Происхождение атомов азота мочевины.