Белковый обмен (метаболизм белков) является одним из фундаментальных
процессов в организме, обеспечивающим поддержание структуры тканей,
синтез ферментов, гормонов, иммунных молекул и транспорта веществ.
Нарушения этого обмена могут приводить к значительным патологическим
состояниям, включая метаболические, наследственные и приобретённые
заболевания.
Основные этапы белкового
обмена
1. Расщепление белков (катаболизм): Белки пищи
подвергаются гидролизу в желудочно-кишечном тракте до пептидов и
аминокислот под действием ферментов: пепсина, трипсина, химотрипсина и
карбоксипептидаз. Аминокислоты всасываются в кишечнике и направляются в
печень.
2. Дезаминирование и трансаминирование: Аминогруппа
аминокислот удаляется в виде аммиака или включается в синтез новых
аминокислот. Трансаминирование обеспечивает перенос аминогрупп между
различными α-кетокислотами, что важно для поддержания баланса
аминокислот.
3. Использование углеродного скелета аминокислот:
После удаления аминогруппы углеродный скелет аминокислоты может
участвовать в глюконеогенезе, липогенезе или окисляться до энергии (АТФ)
через цикл Кребса.
4. Выведение азотистых продуктов: Основной путь
детоксикации аммиака — синтез мочевины в печени (орнитиновый цикл).
Нарушения этого процесса приводят к гипераммониемии и интоксикации
организма.
Классификация
нарушений белкового обмена
1. Наследственные аминокислотные нарушения:
- Фенилкетонурия (ФКУ): дефект фермента
фенилаланингидроксилазы, приводящий к накоплению фенилаланина.
- Гомоцистинурия: дефект метаболизма метионина,
проявляющийся сосудистыми и неврологическими нарушениями.
- Алакаптонурия: нарушение распада тирозина с
накоплением гомогентизиновой кислоты.
2. Нарушения синтеза и распада белков:
- Гипо- и альбуминемия: снижение синтеза альбумина в
печени при хронических заболеваниях или белковом дефиците.
- Кахексия при онкологических заболеваниях:
ускоренный катаболизм мышечного белка.
- Амилоидоз: патологическое накопление неправильно
свернутых белков в тканях.
3. Нарушения обмена азота:
- Гипераммониемия: вследствие наследственных дефектов
ферментов цикла мочевины или печёночной недостаточности.
- Орнитинтранскарбамилазная недостаточность:
X-сцепленное нарушение цикла мочевины, проявляющееся в детском
возрасте.
Молекулярные механизмы
патологий
1. Ошибки ферментативного катаболизма: Мутации в
генах ферментов приводят к накоплению токсичных метаболитов, которые
нарушают функции ЦНС, почек, печени и сердечно-сосудистой системы.
2. Дефекты транспорта аминокислот: Нарушение работы
переносчиков аминокислот в кишечнике или почках (например, при синдромах
дефицита цистина) вызывает кристаллизацию аминокислот и образование
камней в почках.
3. Аномальная агрегация белков: Некорректная свёртка
белковых молекул ведёт к образованию амилоидных фибрилл, нарушающих
структуру тканей и органов.
Клинические проявления
- Нарушения нервной системы: задержка психомоторного развития,
судороги, энцефалопатия.
- Печёночная недостаточность и интоксикация аммиаком.
- Поражения костно-мышечной системы и сосудов при аминокислотных
нарушениях.
- Нарушение роста, гипоальбуминемия, отёки, кахексия.
Диагностика
Биохимические методы:
- Определение концентраций аминокислот в плазме и моче (например, с
помощью HPLC).
- Измерение уровня аммиака и мочевины в крови.
- Электрофорез белков сыворотки для выявления дисбаланса
альбумин/глобулины.
Молекулярные методы:
- Генетическое тестирование на мутации ферментов.
- Применение ПЦР и секвенирования для подтверждения наследственных
форм нарушений.
Функциональные тесты:
- Провокационные тесты с аминокислотами для оценки активности
ферментов.
- Биопсия печени или почек при подозрении на амилоидоз.
Лечение и коррекция
1. Диетическая терапия:
- Ограничение аминокислот, накопление которых токсично (например,
фенилаланин при ФКУ).
- Добавление замещающих аминокислот и белковых смесей, безопасных для
организма.
2. Фармакологические подходы:
- Использование аммониасвязывающих препаратов (например, натрия
фенилбутират) при гипераммониемии.
- Применение ферментозаместительной терапии при дефиците специфических
ферментов.
3. Генетическая и клеточная терапия:
- Применение генной терапии для восстановления активности
ферментов.
- Исследование методов редактирования генома (CRISPR) для коррекции
наследственных нарушений.
4. Поддерживающая терапия:
- Контроль азотистого баланса, лечение осложнений печени и почек.
- Мониторинг неврологического статуса и уровня белков в крови.
Основные принципы
профилактики
- Скрининг новорождённых на наследственные нарушения аминокислотного
обмена.
- Сбалансированное питание с учётом возрастных потребностей в
белках.
- Раннее выявление и коррекция метаболических дисбалансов для
предупреждения органных осложнений.
Нарушения белкового обмена представляют собой сложную группу
метаболических расстройств, объединяющую генетические дефекты ферментов,
нарушения транспорта и синтеза белков, а также патологическую агрегацию
белковых молекул, с множеством клинических проявлений и требующую
комплексного подхода к диагностике и терапии.