Диагностика нарушения обмена пуринов и пиримидинов. Расстройства метаболизма пуринов и пиримидинов. Клинические проявления нарушения обмена пуринов и пиримидинов и общие представления о патогенезе этих заболеваний

Главный клинический синдром, вызванный расстройством пуринового обмена – это подагра. Под подагрой понимают гетерогенную группу нарушений пуринового обмена, проявляющихся выраженной гиперуринемией, приступами артрита, отложением кристаллов моногидрата мочекислого натрия в тканях, уратурической нефропатией и мочекаменной болезнью.

Подагра – полигенное заболевание с пороговым эффектом, определяемым факторами, влияющими на суточный кругооборот пуринов – диетой, приемом алкоголя, физической активностью, локальными геохимическими особенностями. 95% больных подагрой – мужчины. Эстрогены оказывают антиуринемическое действие. Возраст больных обычно старше 50 лет (исключение – при моногенных дефектах пуринового обмена).

Регионы с молибденовыми аномалиями имеют более высокую частоту заболеваний (активация молибденозависимого фермента фосфорибозилпирофосфатсинтетазы).

Подагра и геперуринемия чаще встречаются у лиц с высоким социальным и образовательным статусом («недуг аристократов»). Дело не только в различиях диеты. Большое значение имеет влияние мочевой кислоты на уровень умственной активности и интеллектуальную работоспособность. Так как мочевая кислота (тригидроксиксантин) и кофеин (триметилксантин) являются близкими структурными аналогами, то гиперуринемия оказывает определенный допинг – эффект на умственную деятельность.

Отечественный генетик В.П. Эфроимсон обнаружил среди лиц, которых энциклопедии относят к гениям (архивы), около 40% носителей признаков гиперуринемии.

В 80% случаев подагра развивается как первичное заболевание, в остальных – вторичная.

Наиболее четко прослеживается связь подагры с сахарным диабетом, гипертензией, атеросклерозом, ожирением, стеатозом печени, что некоторые авторы считают это проявлением единого конституционально обусловленного синдрома – метаболический Х – синдром или системный дефект натрий – водородных трансмембранных противопереносчиков.

Этиология подагры.

I. Повышенное образование мочевой кислоты.

1.Диетическая перегрузка экзогенными пуринами.

Богаты пуринами: икра, молоки, печень, почки, анчоусы, мясо, темные сорта пива, красное вино, кофе, какао, шоколад, чай.

Бедны пуринами: молоко, сыры, фрукты, овощи, водка.

2. Дефицит гипоксантингуанинфосфорибозилтрансферазы.

3. Повышенная активность ФРПФ – синтетазы. Данный фермент также кодируется в Х-хромосоме. Этот фермент в норме не дает гипоксантину и гуанину стать мочевой кислотой. В данном случае развивается моногенная наследственная форма подагры(синдром Леша – Нихена и Келли – Зигмиллера).

4. Высокий уровень распада пуриновых нуклеотидов (апоптоз и некробиоз, лечение цитостатиками, псориаз, гемолитические анемии и т.д.).

5.Ускоренный распад АТФ (гипоксия, судороги, физическая нагрузка, гипертиреоз).

II. Нарушение выведения мочевой кислоты.

Снижение фильтрации мочевой кислоты (почечная недостаточность, уремия, поликистоз почек, нефропатия беременных).

Снижение секреции мочевой кислоты (все виды ацидоза, так как мочевая кислота конкурирует с Н за почечные переносчики).

Повышенная дистальная реабсорбция (гиперпаратиреоз, сархаидоз, эндогенный гипервитаминоз D).

Отравление свинцом, бериллием, циклоспоринами.

Болезнь Дауна (причины нарушения выведения неясны).

Наряду с другими заболеваниями, нарушение пуринового обмена также является важным заболеванием, лечению которого нужно предавать особое значение. В первую очередь – это нарушение обмена полезных веществ в организме и обмена белков, что в свою очередь может выражаться в нескольких заболеваниях, таких как: почечная недостаточность, нефропатия, подагра. В большинстве случаев, нарушение пуринового обмена – это детское заболевание, но очень часто оно может быть и у взрослых людей.

Симптомы заболевания.

Симптомы заболевания очень схожи, что и при нарушении метаболизма (обмена полезных веществ в организме и их усваивание) – метаболической миопатии. Характеризуется заболевание повышенным уровнем креатининкиназы (в большинстве случаев). Другие, неспецифические симптомы болезни можно определить с помощью электромиографического исследования.
У больных, которые имеют нарушение пуринового обмена, вырабатывание аммиака очень низкое, также снижается работоспособность и аппетит. Больные чувствуют себя вяло, иногда развивается очень большая слабость в теле. Дети, которые долго страдают нарушениями такого обмена веществ, очень часто остаются психически неразвитыми и имеют склонность к заболеванию аутизмом. В редких случаях у детей (а иногда и у взрослых) проявляются припадки, судороги, а также очень притормаживает психомоторное развитие индивида.
Проведение диагностики не может дать стопроцентный результат определения правильности болезни, так как она имеет достаточно много схожих показателей с другими расстройствами в гомеостазе организма, но в общих чертах и при длительном наблюдении за анализами больного можно определить нарушение пуринового обмена веществ. Диагноз базируется, в первую очередь, на полном отсутствии показателей работы фермента в почках, печени и мышцах скелета. С помощью ряда анализов частичную недостаточность можно определить и в фибробластах и лимфоцитах. Специфического лечения, которое было бы сфокусировано на достижения результатов в лечении дисфункции этих ферментов, еще не разработано и можно полагаться только на общепринятую комплексную методику.

Обмен пуриновых оснований

Оптимальный уровень синтеза белка и произведения новых – основа правильного, систематического обмена пуриновых оснований, так как именно они являются важнейшей слагаемой правильного функционирования организма и способствуют выделению достаточного количества ферментов. Правильный обмен пуриновых оснований будет обеспечивать стабильность в метаболизме и балансе энергии, которая выделяется при обмене полезными веществами.
Следует тщательно следить за обменом веществ в организме, так как это будет влиять не только на избыточный вес (как считает много людей, которые наслышаны о причинах избыточного веса), но и непосредственно на правильное развитие всех тканей организма. Недостаток, либо замедление процесса обмена важных веществ будет способствовать замедлению развития тканей. Синтез пуриновых кислот – главный катализатор всех процессов деления в тканях человека, так как это белковые образования, которые курируются именно полезными слагаемыми, которые доставляются в ткань благодаря этим процессам. Еще одним симптомом, который можно обнаружить при диагностике нарушения обмена, является повышенное соотношение продуктов метаболизма в мочевой кислоте, в которой они накапливаются в процессе распада пуриновых нуклеотидов.
Нарушение пуринового обмена, симптомы и лечение пуринового обмена в организме, диагностика ПО – это действия, которые должны проводиться систематически, особенно у детей и юношей, у которых заболевание проявляется чаще всего.
Откуда же берутся эти пуриновые основания?
Пуриновые основания попадают в организм непосредственно с пищей, либо могут синтезироваться в самих клетках. Процесс синтеза пуриновых оснований – довольно сложный, многоэтапный процесс, который в большей мере проходит в печеночной ткани. Синтез пуриновых оснований может проводиться разнообразными способами, при которых аденин в составе нуклеотидов и обычный, свободный аденин распадаются, превращаются в другие компоненты, которые далее превращаются в ксатин и, как следствие, превращаются далее в мочевую кислоту. У приматов и человека именно этот продукт является конечным продуктом процесса синтеза пуриновых оснований и, являясь ненужным организму, выводится из него с мочой.
Нарушение пуриновых оснований и их синтеза приводит к образованию мочевой кислоты больше положенной нормы и ее накопление в виде уратов. Как следствие, мочевая кислота слабо абсорбируется и попадает в кровь, превышая допустимую, принятую норму в 360-415 мкмоль/л. Это состояние организма, а также количество допустимых веществ может изменяться в зависимости от возраста человека, его общего веса, пола, правильности функционирования почек и потребления алкоголя.
При прогрессировании этого заболевания может возникать гиперурикемия – повышенное количество уратов в плазме крови. Если это заболевание не лечить, то вскоре существует возможность заболевания подагрой. Это разновидность нарушения пуринового обмена в организме, которое сопровождается нарушением обмена жиров. Как следствие этого – избыточный вес, атеросклероз и возможное развитие ишемической болезни сердца, высокое давление.

Лечение заболевания.

Нарушение обмена (лечение которого описывается ниже) подразумевает комплексное лечение, которое базируется в первую очередь на строгих диетах, содержащих в своем составе продукты с пониженным количеством пуриновых оснований (мясо, овощи), но также можно использовать и медикаментозные способы лечения:

Сбалансированность и стабилизация пуринового обмена путем витаминизации.
Установление ацидоза метаболического и регуляция кислотной среды мочи.
Контроль и стабилизация АД пациента на протяжении суток.
Установление и поддержание нормы гиперлипидемии.
Комплексное лечение возможных осложнений пуринового обмена в организме (лечение пиелонефрита)

Лечение ПО в организме можно проводить как в стационаре, так и самостоятельно после консультации с врачом.

Наряду с прочими патологиями, нарушение пуринового обмена тоже считается серьезным заболеванием, лечению которого следует уделить внимание. Прежде всего это сбои в метаболизме полезных веществ, которые провоцируют возникновение других болезней, например подагры, нефропатии или почечной недостаточности.

Как правило, возникает нарушение пуринового обмена у детей, но и взрослые люди тоже подвержены этой патологии. Только обычно пациенты в зрелом возрасте сталкиваются с целым рядом сопутствующих заболеваний и осложнений.

Общие сведения

Нарушение пуринового обмена по МКБ-10 имеет код Е79. Обычно это заболевание обладает хроническим характером и напрямую связано с отложением кислотных солей в тканях почек и суставах. Симптомы нарушений пуринового обмена довольно-таки специфичны и проявляются в качестве повторяющихся обострений артрита, сопровождающихся болевым синдромом.

Невыявленная и невылеченная вовремя проблема способна привести к более серьезным последствиям: например, зарождению мочекаменного заболевания и почечной недостаточности. Все терапевтические мероприятия в такой ситуации нацелены обычно на купирование неприятной симптоматики, понижение выраженности клинической картины, предотвращение развития осложнений и нормализацию метаболизма полезных веществ.

Причины патологии

Предпосылкой к развитию заболевания служит избыточное формирование пуриновых оснований либо слишком медленное их выведение с мочевой кислотой.

Первичная форма патологии объясняется наследственной предрасположенностью. А вот вторичный тип болезни может быть связан с регулярным приемом мочегонных препаратов, противовоспалительных средств и прочих медикаментов.

Нарушения пуринового обмена веществ провоцируют:

спиртные напитки;
сильные переохлаждения;
некоторые фармацевтические средства;
продукты, содержащие соответствующие образования;
патологии инфекционного характера;
психоэмоциональные и физические перенапряжения.

Симптомы

Признаки нарушений пуринового обмена напоминают типичные проявления сбоев метаболизма. Патологии характерен повышенный уровень креатининкиназы, который появляется практически у всех пациентов. Прочие неспецифические признаки недуга можно выявить при помощи электромиографического обследования.

У больных, имеющих нарушения пуринового обмена веществ, наблюдается чрезвычайно низкое производство аммиака, за счет чего существенно понижается работоспособность и практически полностью отсутствует аппетит. Пациенты чувствуют общее недомогание, вялость, подавленность. В некоторых случаях развивается ярко выраженная слабость.

Дети, продолжительное время страдающие от нарушений пуринового обмена веществ, зачастую остаются недоразвитыми в психическом плане и обладают повышенной склонностью к аутизму. В более редких случаях у маленьких и взрослых пациентов возникают припадки, напоминающие эпилептические, а также судороги. Кроме всего прочего, психомоторное развитие больного человека замедляется или вовсе останавливается.

Особенности

К наиболее ярким нарушениям пуринового обмена следует отнести избыточное формирование и дальнейшее накопление мочевой кислоты, которое наблюдается при подагре и синдроме Леша-Найхана. Последний кроется в наследственной нехватке определенного фермента, что приводит к неиспользованию повторно освободившихся пуринов. Вследствие чего они окисляются, преобразовываясь в мочевую кислоту.

Диагностика

Выявление заболевания чрезвычайно затруднительно и не всегда дает точный результат, поскольку эта патология обладает множеством признаков, схожих с другими нарушениями в гомеостазе. Однако при продолжительном наблюдении за состоянием пациента и его анализами в общих чертах, вполне реально обнаружить сбои в пуриновом обмене веществ и причины его появления.

Диагноз может быть поставлен на основании, прежде всего, полного отсутствия показателей функционирования почечных ферментов, активных веществ печени и скелетных мышц. При помощи лабораторных исследований частичную недостаточность можно выявить в лимфоцитах и фибробластах.

Специальное лечение, которое было бы направлено на устранение дисфункции ферментов, еще не разработано, поэтому полагаться можно только на комплексную терапию.

Лечение

Нарушения пуринового обмена требуют комплексного лечения, которое основывается прежде всего на строгой диете, включающей продукты с низким содержанием мочевой кислоты, и медикаментозной терапии.

Фармакологические методики включают несколько этапов:

сбалансированность и нормализация обменных процессов с помощью витаминизации;
установление метаболического ацидоза и контроль кислотной среды в моче;
установление и постоянное поддержание нормального уровня гиперлипидемии;
контроль и нормализация АД больного в течение суток;
терапия вероятных осложнений патологии.

Лечение последствий

Подагра - нарушение пуринового обмена, которое не было вовремя диагностировано и вылечено. Эти заболевания очень тесно связаны между собой. Именно поэтому признаки и лечение подагры мало чем отличаются от таковых при сбоях в метаболизме. Вообще, лечение этой патологии сводится как раз к коррекции пуринового обмена. Для этого пациенту рекомендуется:

ограничивать физическую активность в моменты обострений;
соблюдение определенной диеты;
питьевой режим, включающий 2 литра воды ежедневно;
использование местных компрессов с использованием "Димексида";
употребление назначенных доз нестероидных противовоспалительных препаратов.

Лечение нарушения пуринового обмена может осуществляться как в стационарных условиях, так и дома. Однако последний вариант допустим исключительно после консультации со специалистом и подтверждения диагноза.

Медикаментозная терапия

Базовое лечение основывается на продолжительном употреблении препаратов, нормализующих количество мочевой кислоты в крови. Использовать медикаменты можно только в период ремиссии. В зависимости от оказываемого влияния, существует несколько разновидностей рекомендуемых препаратов:

средства, которые уменьшают производство мочевой кислоты, к примеру, "Аллопуринол";
медикаменты, содержащие этебенецид, - повышают скорость выведения из организма мочевой кислоты;
лекарства смешанного действия.

Продолжительная медикаментозная терапия целесообразна при частых атаках, выраженной клинической картине заболевания, формировании тофусов и травмировании почек.

В промежутки ремиссии пациентам также показаны разнообразные физиотерапевтические процедуры: массаж, парафиновые аппликации, ультразвук.

Практически во всех схемах лечения патологии врачи упоминают соблюдение определенного рациона. Специальная диета помогает пациенту эффективно устранить негативные последствия нарушения обмена веществ. Обычно в роли первых осложнений, с которыми действенно справляется сбалансированный рацион, выступает разлад в жировом метаболизме. На фоне этой патологии пациент стремительно набирает массу, а иногда сталкивается с атеросклерозом, ишемической болезнью сердца, а также устойчивым повышением артериального давления.

Во всех описанных ситуациях специалисты назначают пациентам диеты, в которых ограничивается количество либо полностью отсутствуют продукты, богатые пуринами. К таковым относятся: грибы, мясо, бобовые, рыба. Кроме того, больным показаны разгрузочные дни с овощным, молочным либо фруктовым меню.

Стоит сказать, что диета при нарушениях пуринового обмена должна использоваться довольно-таки долгий срок. Рацион пациента предусматривает дробное питание по 4-5 раз в течения дня.

Меню исключает и пурины, обладает определенными ограничениями, касающимися соли, белков, жиров и углеводов. Энергетическая ценность дневного рациона должна колебаться в пределах 2700-2800 калорий. Суточное меню предусматривает потребление 80 г белков, 90 г жиров, 400 г углеводов.

нежирные сорта мяса и рыбы;
молочные компоненты;
хлеб из первого сорта муки;
всевозможные крупы;
овощи и фрукты в любом виде.

Исключить следует:

жирные виды рыбы и мяса;
малину;
крепкий чай и кофе;
шоколад;
какао-порошок;
бобовые;
клюкву;
щавель.

Запрещены также разнообразные кулинарные жиры.

При соблюдении правильно подобранной диеты и других составляющих комплексного лечения, пациент чувствует существенное облегчение всего через несколько недель.

Нажав на кнопку "Скачать архив", вы скачаете нужный вам файл совершенно бесплатно.
Перед скачиванием данного файла вспомните о тех хороших рефератах, контрольных, курсовых, дипломных работах, статьях и других документах, которые лежат невостребованными в вашем компьютере. Это ваш труд, он должен участвовать в развитии общества и приносить пользу людям. Найдите эти работы и отправьте в базу знаний.
Мы и все студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будем вам очень благодарны.

Чтобы скачать архив с документом, в поле, расположенное ниже, впишите пятизначное число и нажмите кнопку "Скачать архив"

Подобные документы

Сущность понятия "наследственные заболевания". Многогенные, хромосомные, полигенные наследственные болезни. Группы хромосомных болезней: аномалии числа хромосом, нарушения структуры. Синдром Дауна, Пату. Генетические болезни соматических клеток.

презентация , добавлен 06.04.2011

Общая характеристика генных болезней, возникающих в результате повреждения ДНК или мутаций на генном уровне. Виды мутаций: геномные, хромосомные, генные. Генетические, клинические, патогенетические разновидности генных болезней. Патогенез болезни.

реферат , добавлен 25.03.2012

Наследственные нарушения метаболизма: биохимическая классификация. Органические ацидурии и аминоацидопатии. Митохондриальные и пероксисомные заболевания, нарушения В-окисления жирных кислот. Лизосомные болезни накопления, нарушения гликозилирования.

презентация , добавлен 24.12.2015

Генные болезни, связанные с мутациями отдельных генов за счет преобразований химической структуры ДНК. Причины возникновения, патогенез болезней обмена веществ. Протекание и этиология заболеваний, сцепленных с полом. Врожденные заболевания у детей.

презентация , добавлен 14.03.2013

Классификация и дифференциация наследственных заболеваний. Генные и хромосомные болезни, болезни с наследственной предрасположенностью. Генетические карты человека, лечение и предупреждение некоторых наследственных болезней. Описание основных болезней.

презентация , добавлен 16.11.2011

Патологическая наследственность. Передача наследственных признаков. Хромосомные болезни. Наследственные болезни обмена веществ, нарушения иммунитета, с преимущественным поражением эндокринной системы, функций почек, нервной системы, крови. Профилактика.

реферат , добавлен 03.09.2008

Классификация и клинические проявления нарушений обмена веществ. Наследственные нарушения обмена веществ. Распространенность наследственных заболеваний обмена веществ с неонатальным дебютом. Клиническая характеристика врожденных дефектов метаболизма.

Нуклеотидами называются соединения, состоящие из азотистого основания, углевода-пентозы и фосфорной кислоты. Примером может служить уридиловая кислота:

В типичном нуклеотиде связь между атомом "N" цикла и первым атомом углерода пентоза - b-N-гликозидная, а связь между остатков фосфорной кислоты и пятым атомом углерода пентозы - сложноэфирная.

1. Классификация нуклеотидов

Нуклеотиды могут быть разделены на классы по нескольким признакам:

а. По характеру входящего в них азотистого основания нуклеотиды могут быть пуринового, пиримидинового, изоаллоксазинового и т.д. рядов.

б. По характеру углевода-пентозы они могут быть рибонуклеотидами (содержат рибозу) или же дезоксирибонуклеотидами (содержат дезоксирибозу). В некоторых синтетических нуклеотидах или нуклеозидах встречается также арабиноза, например, в арабинозилцитозине, используемом в качестве противоопухолевого или противовирусного препарата.

в. По частоте встречаемости в составе нуклеиновых кислот нуклеотиды делятся на главные и минорные. К минорным нуклеотидам относятся те нуклеотиды, количество которых в составе ДНК не превышает 2-3 процентов от их общего числа; на долю минорных нуклеотидов в РНК может приходится до 15-17% от их общего количества. Минорные нуклеотиды образуются в клетках в результате химической модификации главных нуклеотидов; они отличаются от главных нуклеотидов

Или особенностями структуры азотистых оснований (метилированные, гидроксиметилированные, ацетилированные и т.д. производные);

Или особенностями структуры углеводного компонента (как правило, это метилированные производные пентоз);

Или аномальной структурой связи между азотистым основанием и пентозой (так в псевдоуридиловой кислоты присутствует связь, которую можно назвать как b-С5-гликозидную связь). К настоящему времени идентифицировано до пяти десятков различных минорных нуклеотидов.

2.Биологическая роль нуклеотидов

Нуклеотиды выполняют в клетках несколько функций:

во-первых, рибонуклеотиды пуринового или пиримидинового рядов (АМФ, ГМФ,УМФ и ЦМФ и их минорные производные) также как и их дезоксибонуклеотидные аналоги (дАМФ, дГМФ, дТМФ и дЦМФ и их минорные производные) выполняют структурную функцию, являясь мономерными единицами нуклеиновых кислот;

во-вторых, дифосфатные производные мононуклеотидов участвуют во многих метаболических процессах в клетке в качестве активаторов переносчиков различных группировок (Примерами могут служить УДФ-глюкоза, ГДФ-манноза, ЦДФ-холин и др.);

в тертьих, АТФ и ГТФ выступают в клетке как акумуляторы и переносчики энергии, высвобождающейся при биологическом окислении:

в четвертых, НАД+ , НАДФ+ , ФАД, ФМН являются переносчиками восстановительных эквивалентов в клетках (промежуточными переносчиками протонов и электронов);

в пятых, мононуклеотиды выступают в клетках в качестве биорегуляторов. Достаточно вспомнить роль АТФ как аллостерического ингибитора ключевых ферментов ряда метаболических путей (фосфофруктокиназы гликолитического метаболона или цитрансинтазы цикла Кребса):

в шестых, такие соединения как цАМФ или цГМФ выполняют роль мессенджеров или вторых вестников в реализации клеткой внеклеточного регуляторного сигнала (при действии глюкагона на гепатоциты в ускорении мобилизации гликогена играет существенную роль повышение концентрации цАМФ в этих клетках).

3.Усвоение экзогенных нуклеиновых кислот и нуклеотидов

Человек практически не нуждается во внешних источниках нуклеотидов, полностью покрывая свои потребности в этих соединениях за счет эндогенного синтеза при условии, что в клетках имеется необходимое количество исходных соединений для синтеза. Естественно, что проблемы с синтезом таких нуклеотидов как НАД+ или ФАД могут возникнуть при недостаточности в организме витаминов В5 или В2. В дальнейшем мы остановимся лишь на обмене пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов.

Нуклеиновые кислоты поступают с пищей в виде нуклеопротеидов, расщепление белковой части которых начинается уже в желудке и завершается в тонком кишечнике. Высвобождающиеся нуклеиновые кислоты расщепляются в тонком кишечнике до мононуклеотидов под действием рибонуклеаз и дезоксирибонуклеаз панкреатического сока. Кроме того, стенкой кишечника выделяются ферменты полинуклеотидазы и фосфодиэстеразы, которые также участвуют в расщеплении нуклеиновых кислот до мононуклеотидов.

Мононуклеотиды в стенку кишечника не всасываются, а подвергаются дальнейшему расщеплению до нуклеоэидов и далее до свободных азотистых оснований, пентоз и фосфорной кислоты под действием нуклеотидаз и фосфатаз кишечной стенки. В стенку кишечника всасываются нуклеозиды, а также перечисленные продукты полного расщепления нуклеотидов; далее они поступают в кровяное русло.

В организме человека большая часть поступивших в кровь пуринов и пиримидинов не используется, а деградирует до конечных продуктов их обмена и выводится из организма. Таким образом, экзогенные нуклеиновые кислоты практически не выступают в качестве поставщиков непосредственных предшественников нуклеотидов в организме человека.

В просвете кишечника, вероятно, под действием его микрофлоры, часть пуриновых нуклеотидов превращается в гипоксантин, ксантин и мочевую кислоту и в таком виде поступают во внутреннюю среду организма.

4. Метаболизм нуклеотидов пиримидинового ряда

Бисинтез нуклеотидов пиримидинового ряда начинается в цитозоле, где при участии цитозольной карбамоилфосфатсинтетазы образуется карбамоилфосфат, причем источником азота для его синтеза является глутамин:

СО2 + Глн + 2АТФ ---> NH2-CO-O-PO3H2 + 2АДФ + Ф + Глу

Дигидрооротовая кислота при участии митохондриального фермента дигидрооротатдегидрогеназы переходит в оротовую кислоту:

В следующей реакции принимает участие фосфорибозилпирофосфат. Он образуется из рибозо-5-фосфата с участием АТФ в ходе реакции, катализируемой ферментом фосфорибозилпирофосфатсинтетазой:

Реакция синтеза фосфорибозилпирофосфата (ФРПФ) не является специфичной для синтеза пиримидиновых нуклеотидов, в ходе этой реакции синтезируется ФРПФ, необходимый для синтеза различных мононуклеотидов.

Оротовая кислота при участии фермента оротат-фосфорибозилтрансферазы переносится на остаток рибозо-5-фосфата с образованием оротидиловой кислоты, которая подвергается декарбоксилированию, в ходе которого образуется первый "настоящий" нуклеотид пиримидинового ряда - уридин-5-монофорная кислота (уридиловая кислота или УМФ). Последняя реакция катализируется оротидилатдекарбоксилазой.

Все остальные нуклеотиды пиримидинового ряда синтезируются из уридиловой кислоты

В ходе синтеза пиримидиновых нуклеотидов используются глутамин, СО2, АТФ, аспартат и ФРПФ. Все эти соединения синтезируются в клетках. Лишь при образовании из дУМФ дезокситимидиловой кислоты используется N5,N10-тетрагидрофолат; это значит, что при недостатке фолиевой кислоты (В9) в организме будет нарушен синтез дезокситимидиловой кислоты, необходимой для последующего синтеза ДНК в клетках.

При образовании дТМФ из дУМФ происходит превращение ТГФ в дигидрофолат. Обратный переход ДГФ в тетрагидрофолат катализируется ферментом дигидрофолатредуктазой. Лекарственный препарат метотрексат (аметоптерин), широко применяемый при противоопухолевой терапии, является мощным ингибитором дигидрофолатредуктазы.

Пиримидиновые нуклеозиды, образующиеся в клетках при деградации соответствующих нуклеотидов, могут с помощью специальных

В то же время образующиеся в ходе внутриклеточного распада свободные азотистые основания пиримидинового ряда повторно не используются и подвергаются расщеплению до конечных продуктов.

Расщепление пиримидиновых нуклеотидов начинается с отщепления рибозофосфатного остатка, а образовавшееся свободное азотистое основание расщепляется без образования специфических конечных продуктов.

Конечными продуктами распада урацила, являются углекислый газ, вода и b-аланин. При расщеплении тимина в клетках в качестве одного из промежуточных продуктов образуется b-аминоизобутират, который после дезаминирования в конечном итоге преобразуется через пропионат в сукцинил-КоА.

5.Метаболизм нуклеотидов пуринового ряда

При синтезе нуклеотидов пуринового ряда, в отличие от синтеза пиримидиновых нуклеотидов, формирование гетероциклического ядра идет непосредственно на рибозо-5-фосфата. Вначале синтезируется ФРПФ, который при взаимодействии с глутамином превращается в 5-фосфорибозиламин: Затем следует большая последовательность реакций, в ходе которых формируется пуриновое ядро. Первым нуклеотидом, образующимся в ходе синтеза является инозиновая кислота (ИМФ): В процессе синтеза 1 молекулы инозиновой кислоты клеткой расходуется 6 молекул АТФ.

Глутамин, аспартат, глицин, углекислый газ образуются в организме, однако в условиях недостатка фолиевой кислоты могут возникнуть проблемы с обеспеченностью синтеза пуриновых нуклеотидов одноуглеродными группировками, переносчиками которых служит в клетках ТГФ.

Из ИМФ синтезируются другие нуклеотиды пуринового ряда. При синтезе АМФ (см. далее следующую схему) идет аминирование ИМФ, источником аминогруппы служит аспартат. Реакция идет в два этапа, а затраты энергии покрываются за счет гидролиза ГТФ.

При синтезе гуаниловой кислоты вначале остаток гипоксантина в ИМФ окисляется до ксантина с образованием КМФ,а затем идет аминирование и превращение КМФ в ГМФ. Донором аминогруппы выступает глутамин, энергетика реакции обеспечивается расщеплением АТФ.

Образовавшиеся АМФ и ГМФ в ходе реакций трансфосфорилирования с АТФ преобразуются в АДФ и ГДФ, а затем последние подвергаются фосфорилированию за счет энергии, выделяющейся при биологическом окислении, превращаясь в АТФ и ГТФ.

Описанный синтез пуриновых нуклеотидов с использованием в качестве пластического материала атомных группировок из молекул других соединений получил название синтеза de novo. В клетках млекопитающих работают также механизмы реутилизации образовавшихся в ходе внутриклеточного расщепления пуриновых нуклеотидов азотистых оснований. Этот механизм синтеза пуриновых нуклеотидов получил название "синтез сбережения."

Наиболее важным путем реутилизации является фосфорибозилирование свободных азотистых оснований. Известны два варианта этого процесса:

а. При участии фермента гипоксантин-гуанин - фосфорибозилтрансферазы свободные гипоксантин или гуанин превращаются в ИМФ и ГМФ соотвественно:

б. При участии фермента аденин-фосфорибозилтрансферазы в аналогичной реакции свободный аденин превращается в АМФ.

Кстати говоря,такого механизма для реутилизации пиримидиновых азотистых оснований не существует. Имеющаяся в клетках оротат-фосфорибозилтрансфераза не может катализировать фосфорибозилирование тимина, цитозина или урацила.

Превращение пуриновых нуклеозидов в нуклеотиды катализирует фермент аденозинкиназа:

Аденозин + АТФ-------> АМФ + АДФ. Этот фермент катализирует также фосфорилирование гуанозина, инозина и их дезоксипроизводных.

Расщепление пуриновых нуклеотидов идет во всех клетках. Конечным продуктом катаболизма образующихся при расщеплении нуклеотидов пуриновых азотистых оснований является мочевая кислота. С наибольшей интенсивностью образование мочевой кислоты идет в печени, тонком кишечнике и почках. Установлено, что до 20% мочевой кислоты у человека может расщепляется до СО2 и NH3 и выделяться через кишечник, причем это расщепление мочевой кислоты не связано с действием кишечной микрофлоры.

Нуклеотиды в клетках подвергаются дефосфорилирования с образованием аденозина или гуанозина. Аденозин при участии фермента аденозиндезаминазы превращается в инозин и далее путем фосфоролиза в гипоксантин. Гипоксантин при участии ксантиноксидазы вначале окисляется в ксантин, а затем при участии того же фермента ксантин переходит в мочевую кислоту. При расщеплении ГМФ вначале в несколько этапов происходит образование свободного гуанина, который при участии фермента гуаназы переходит непосредственно в ксантин, а затем окисляется в мочевую кислоту.

Образовавшаяся мочевая кислота поступает в кровь и выводится через почки с мочей. Нормальное содержание мочевой кислоты в крови составляет 0,12 - 0,46 мМ/л. Общее количество растворенной мочевой кислоты в жидкой фазе организма (уратный пул) составляет для мужчин величину порядка 1,2 г. Ежесуточно с мочой выводится от О,5 до 0,7 г мочевой кислоты.

6.Синтез дезоксирибонуклеотидов

Специального пути синтеза дезоксирибонуклеотидов в клетках не существует.Дезоксирибонуклеотиды образуются из рибонуклеотидов путем восстановления последних. Источником восстановительных эквивалентов для образования дезокрибонуклеотидов служит специальный белок тиоредоксин, который может существовать в форме дитиола или же после отдачи атомов водорода в форме дисульфида. Дисульфидная форма тиоредоксина может превращаться в клетке в дитиольную форму; донором восстановительных эквивалентов в последнем случае является НА-ФН+Н

7.Регуляция синтеза нуклеотидов

Скорость синтеза нуклеотидов должна соответствовать потребностям клетки, в связи с чем она должна эффективным образом регулироваться. В работе механизмом регуляции синтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов много общего: решающую роль в регуляции играет ретроингибирование - снижение скорости синтеза нуклеотидов при достижении их достаточной концентрации в клетках за счет аллостерического ингибирования ключевых ферментов соответствующих метаболических путей.

Основными регуляторными ферментами метаболического пути синтеза пиримидиновых нуклеотидов являются карбамоилфосфатсинтетаза (Е1) и аспартаттранскарбамоилаза (Е2). Активность первого фермента (Е1) ингибируется по аллостерическому механизму высокими концентрациями УТФ в клетке, а активность второго фермента (Е2) - высокими концентрациями ГТФ. Активность карбамоифосфатсинтетазы, кроме того, активируется высокими концентрациями ФРПФ. С другой стороны, синтез ФРПФ тормозится высокими концентрациями дТДФ за счет аллостерического ингибирования ФРПФ-синтетазы (Е3).

Накопление избыточных количеств пуриновых нуклеотидов в клетке также приводит к торможению их синтеза.

Прежде всего следует отметить, что накопление в клетке как адениловых, так и гуаниловых нуклеотидов по аллостерическому механизму тормозит активность ФРПФ-синтетазы (Е). Одновременно накопление АМФ и ГМФ также по аллостерическому механизму снижает активность ФРПФ-амидотрансферазы (Е), причем ингибирующий эффект высоких концентраций ГМФ более выражен, нежели у АМФ. Торможение пуриновыми нуклеотидами активности ФРПФ-синтетазы имеет для регуляции их синтеза большее значение, чем ингибирование ФРПФ-амидотрансферазы, так как в первом случае выключается и синтез пуриновых нуклеотидов de novo и "синтез сбережения", тогда как во втором случае прекращается лишь синтез de novo.

Далее, избыточные концентрации АМФ ингибируют синтез АМФ из ИМФ, а высокие концентрации ГМФ тормозят образование этого нуклеотида из ИМФ. В обоих случаях работают механизмы аллостерического ингибирования ферментов, участвующих в этих превращениях.

Наконец, синтез АМФ из ИМФ стимулируется ГТФ, поскольку ГТФ является источником энергии для синтеза. В свою очередь, АТФ стимулирует синтез ГМФ из ИМФ по той же самой причиной. Наличие этого регуляторного механизма позволяет сбалансировать объемы синтеза адениловых и гуаниловых нуклеотидов в клетке.

Регуляция синтеза дезоксирибонуклеотидов обеспечивает скоординированный в количественном отношении синтез различных дезоксинуклеотидов, необходимых для последующей сборки дезоксиполинуклеотидных цепей ДНК. Важнейшую роль в этой регуляции играет фермент рибонуклеозиддифосфатредуктаза. Этот фермент имеет два типа аллостерических участков: один из них регулирует общую активность фермента, а другой - субстратную специфичность. Общая каталитическая активность снижается при связывании в первом центре дАТФ, последний служит сигналом об избытке дезоксинуклеотидов в клетке. Связывание различных дНуДФ ил дНуТФ в аллостерических участках второго типа позволяет ферменту более или менее избирательно нарабатывать недостающие в данный момент в клетке те или иные дезоксирибонуклеозиддифосфаты

8. Нарушения обмена нуклеотидов при патологии

Пиримидиновые нуклеотиды не имеют специфических конечных продуктов обмена, видимо, поэтому при состояниях, характеризующихся избыточным синтезом пиримидинов, как правило, нет выраженных клинических признаков. При торможении синтеза дезокситимидиловой кислоты, обусловленном недостатком в организме фолиевой кислоты или кобаламина, идет одновременно и нарушение синтеза пуриновых нуклеотидов, что проявляется в виде нарущения синтеза нуклеиновых кислот с развитием той или иной формы анемии.

Наиболее известным вариантом нарушения синтеза пиримидинов является оротатацидурурия - повышенное выделение с мочой продукта неполного синтеза пиримидинов - оротовой кислоты. Оротатацидурия чаще всего является следствием генетически обусловленного нарушения синтеза двух ферментов: оротат-фосфорибозилтрансферазы и оротидилатдекарбоксилазы. Синтезируемая оротовая кислота не используется в клетках и накапливается в органах и тканях, она в повышенных количествах выделяется с мочей. Для детей с этой патологией характерны отставание в развитии, мегалобластическая анемия и "оранжевая кристаллоурия", последняя обусловлена образованием в моче кристаллов оротовой кислоты, имеющих оранжевый цвет. Для лечения таких детей используется уридин, который достаточно хорошо усваиваивается организмом, однако уридин становится еще одним незаменимым компонентом пищи.

Наиболее известным заболеванием, тесно связанным с нарушением обмена пуриновых нуклеотидов, является подагра. У больных с этой патологией наблюдается повышенное содержание мочевой кислоты в крови и тканях, а также избыточное количество уратов в моче. В норме концентрация мочевой кислоты в крови и других биологических жидкостях достаточно близка к насыщающей. Поэтому повышение ее содержания в биологических жидкостях приводит к появлению в них кристаллов мочевой кислоты. Если кристаллы появляются в суставной жидкости, развивается подагрические артриты. Выпадение кристаллов мочевой кислоты непосредственно в ткани вызывает асептическое воспаление с последующим инкапсулированием образовавшихся кристаллов и формированием подагрических узелков. Наиболее тяжелым проявлением этого заболевания является подагрическая нефропатия с нарушением функции почек.

От подагры страдает от 0,3% до 1,7% населения, причем у мужчин подагра встречается в 20 раз чаще, чем у женщин. Развитие заболевания тесно связано с гиперурекемией - повышеннным содержанием мочевой кислоты в крови. В норме содержание мочевой кислоты составляет 3 - 7 мг/дл (0,12 - 0,46 мМ/л). Среди лиц с содержанием мочевой кислоты в пределах 7 - 8 мг/дл 20% больных подагрой; если же содержание мочевой кислоты в крови превышает 9 мг/дл число больных подагрой возрастает до 90 и более процентов.

Причинами подагры в ряде случаев является нарушение функционирования таких ферментов как ФРПФ-синтетаза или гипоксантин-гуанин-фосфорибозилтрансфераза. У ряда больных было обнарушено повышение активности фермента ФРПФ-синтетазы или снижение чувствительности фермента к ингибирующему действию пуриновых нуклеотидов. В обоих вариантов объем синтеза пуриновых нуклеотидов возрастает, что приводит к гиперпродукции мочевой кислоты.

При снижении активности гипоксантин-гуанин-фосфорибозилтрансферазы в клетках снижается уровень повторного использования образующихся в них гипоксантина и гуанина за счет торможения "синтеза сбережения". Возникает нехватка пуриновых нуклеотидов, которая компенсируется активацией синтеза пуринов de novo, что в конечном итоге ведет к повышенному образованию пуринов в организме и, соответственно, к повышения содержания мочевой кислоты в организме.

При лечении подагры стремятся уменьшить в рационе количество продуктов, содержащих нуклеиновые кислоты или соединения группы пурина. Хороший эффект дает использование лекарственного препарата - аллопуринола. Аллопуринол в клетках под действием фермента ксантиноксидазы окисляется до аллоксантина, а аллоксантин является мощным конкурентным ингибитором ксантиноксидазы. Образование ксантина и мочевой кислоты в клетках резко снижается, а из организма в качестве конечного продукта обмена пуринов начинает выделяться гипоксантин, растворимость которого в биологических жидкостях в несколько раз выше, чем растворимость мочевой кислоты.

При полном отсутствии в клетках гипоксантин-гуанин-фосфорибозилтрансферазы развивается болезнь Леш-Нихана, для которой характерны высокий уровень гиперурикемии, камни в мочевыводящих путях, корковый паралич, судороги и крайне агрессивное поведение. в том числе и стремление к членовредительству (Ребенок, например. может обкусать собственные пальцы или губы).

Гиперурикемия может также встречаться при воздействии на человека ионизирующей радиации. В этом случае гиперурикемия является отражением интенсификации распада нуклеиновых кислот в облученных органах и тканях.