загрузка...
 
КАТАБОЛИЗМ ГЕМА
Повернутись до змісту

КАТАБОЛИЗМ ГЕМА

Распад гемопротеинов в ходе их обновления начинается, как правило, с отделения про- стетической группы. Белковая часть молекулы подвергается затем протеолизу, продукты которого поступают в общий аминокислотный фонд организма и в значительной мере реути- лизируются. Железо, освобождаемое при деградации гема, тоже подлежит реутилизации, — в основном, после захвата его трансферрином и депонирования в составе ферритина. И только порфириновое кольцо гема претерпевает ката- болические превращения, хотя и далеко не полномасштабные.

Почти 70% гема, подлежащего катаболизму, поставляют эритроциты. В крови они циркулируют 110-120 дней и, постарев, поглощаются затем ретикуло-эндотелиальными клетками селезенки, костного мозга, печени, где подвергаются полному разрушению. При этом молекула гема, отделившаяся от глобина, окисляется под действием микросомального фермента — гемоксигеназы. Как показано на рис. 9-42, окисление, сопровождаемое потреблением 3 молекул 02 и водорода 3 молекул НАДФ //г, приводит к разрыву связи между пиррольными кольцами I и II с удалением соединявшего их углерода в виде монооксида (СО). Одновременно освобождается и железо,

Рис. 9-42. Судьба порфириновой структуры гема.

в окисленной форме (Ре3+). Таким способом порфириновое кольцо гема преобразуется в линейный тетрапиррол биливердин (имеющий зеленую окраску). Его превращение в билирубин осуществляется путем восстановления ме- тенильного мостика между кольцами III и IV до метиленового (см. рис. 9-42). На этом, по существу, и завершается катаболизм порфиринового цикла (и не только в упомянутых клетках, но и в других, располагающих небольшими количествами собственных гемопротеинов).

Билирубин обладает оранжевым цветом и почти нерастворим в воде. Покидая клетку, он транспортируется с током крови в виде комплексов с альбумином плазмы, способным нековалентно связывать 2-3 молекулы этого пигмента. На поверхности гепатоцитов эти комплексы диссоциируют и освободившийся билирубин легко проникает в клетку путем облегченной диффузии, обеспечиваемой каким- либо из двух белков-переносчиков.

В гладком ЭР паренхиматозных клеток печени есть специальная трансфераза, которая переносит остаток глюкуроновой кислоты с УДФ-глюкуроната на карбоксильную группу сначала одного, а затем и второго из пропио- натных фрагментов билирубина. Образующийся билирубин-дигпюкуронид (его формула показана на рис. 6-10) часто называют конъюгированным билирубином. Он гораздо лучше растворим в воде и является главной формой выведения конечного пигмента из организма. Секреция диглюкуронида в желчь осуществляется механизмом активного транспорта, против градиента концентрации.

Птицы и рептилии экекретируют не билирубин, а несколько лучше растворимый предшественник — биливердин. Зачем млекопитающие превращают его в более гидрофобную молекулу билирубина, стало ясно лишь после выявления антиоксидантных свойств последнего. Оказалось, что именно в таком виде тетрапир- рольная молекула эффективно «гасит» активные формы кислорода. Захватывая два гидроперок- сидных радикала, билирубин спонтанно окисляется до биливердина, который быстро подвергается затем ферментативному восстановлению до билирубина (как это описано выше).

Таким образом, два из конечных продуктов метаболизма - мочевая кислота и билирубин — создаются не только для выведения отработанных веществ из организма, но и попутно используются для защиты от токсических эффектов свободных радикалов. Однако, в отличие от мочевой кислоты, которая разрушается активными формами кислорода (см. раздел

, билирубин в борьбе с ними «неисчерпаем». Ибо действует подобно катализатору: устранив пару гидропероксидных радикалов и превратившись из-за этого в биливердин, он снова регенерируется (ферментативным восстановлением последнего).

Вместе с витамином С, мочевая кислота и билирубин (связанный с альбумином) обеспечивают преобладающую долю антиоксидант- ного потенциала плазмы крови. Кроме того, билирубин, будучи гидрофобным, вносит (вместе с витамином Е) главный вклад в антиокси- дантную защиту биомембран.

С выведением бшшрубин-диглюкуронида в составе желчи преобразования этого пигмента не заканчиваются. Ферменты кишечной микрофлоры отщепляют глюкуроновую кислоту и путем частичного восстановления двойных связей превращают тетрапиррольную цепь в разные формы уробилиногена и, наконец, в стеркобилиноген (все они бесцветны). В выделяемых фекалиях под действием кислорода воздуха каждый из этих продуктов неферментативно лишается двух атомов водорода, вновь превращаясь в окрашенные соединения - уробилин и, соответственно, стеркобилин (формула последнего приведена на рис. 9-42 для иллюстрации структурной близости линейных тетрапирролов). В подвздошной и толстой кишках часть уробилиногена всасывается в кровь и, извлекаясь печенью, вновь экскрети- руется в кишечник. Некоторая доля уробилиногена избегает печеночно-кишечной рециркуляции и, попадая в общий кровоток, выводится с мочой. Обычное содержание уробилиногена в суточной моче не превышает 1-4 мг. Оно увеличивается при усиленном распаде эритроцитов, когда изобилие образующегося билирубина попадает в кишечник и способствует повышению поступления уробилиногена в кровь. Напротив, при полной закупорке желчных протоков уробилиноген в моче не обнаруживается (но зато появляется билирубин).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выводы, к которым приводит содержание данной главы, сводятся к тому, что исключительность аминокислот обусловлена не только тем, что они необходимы для биосинтеза белковых молекул (причем, необходимы в полном комплекте).

Невозможен без привлечения определенных аминокислот и синтез таких важных структур, как фосфолипиды биомембран; нуклеотиды (в том числе используемые для построения молекул РНК и ДНК); простетическая группа гемоглобина и других гемопротеинов; Н8-КоА; карнитин (трансмембранный переносчик жирных кислот); креатин (являющийся партнером молекул АТФ при накоплении запасов макроэргического фосфата в мозгу и мышцах) и т.д. Аминокислоты, содержащие серу, оказываются у животных единственным источником сульфатных групп, потребных для включения в сульфопротеины и сульфатиро- ванные гликозаминогликаны межклеточного вещества и. кроме того, используемых для детоксикации и выведения некоторых ксенобиотиков.

Многие гормоны, нейромедиаторы, другие регуляторные и сигнальные молекулы тоже являются метаболитами той или иной аминокислоты. Адреналин, норадреналин, тироидные гормоны, ацетилхолин, гистамин, серотонин, полиамины, оксид азота - все это далеко не полный перечень жизненно необходимых метаболитов аминокислот, обладающих высокой и очень избирательной биологической активностью.

По соотношению аминокислот обычные пищевые белки отличаются от оптимального для нашего организма. В определенной степени (в рамках заменимых аминокислот) этот дисбаланс компенсируется благодаря ами- нотрансферазным реакциям. Однако, во избежание возможного дефицита какой-либо из незаменимых аминокислот, белковое питание должно быть несколько избыточным. Невостребованные аминокислоты (т.е., оказавшиеся «излишними») подвергаются трансдезаминированию, общий темп которого контролирует глутаматдегидрогеназа (раздел 9.2.1). Выделяемый при этом аммиак обезвреживается, превращаясь в безопасный конечный продукт - мочевину. Оставшиеся безазотистые фрагменты аминокислот так или иначе преобразуются в метаболиты ЦТК, в котором и расщепляются до С02 и Н20, освобождая соответствующее количество энергии в виде АТФ. Принципиально сходным образом расщепляются и специализированные метаболиты аминокислот. Едва ли не единственными исключениями являются довольно крупные молекулы мочевой кислоты и билирубина, которые удаляются без дальнейшего расщепления (и уносят с собой часть экскретируемого азота). Но и эти конечные продукты успевают до выведения выполнить еще одну полезную функцию - антиокси- дантную.

В общей сложности, за счет утилизации избыточных аминокислот (оказавшихся «не у дел») либо их метаболитов, выполнивших свою миссию, в организме человека-образуется лишь

15% от общего количества АТФ, генерируемого при обычном рационе питания.


Глава 10 СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ТКАНЬ

Соединительную ткань можно обозначить как межклеточное вещество вместе с клетками, которые его вырабатывают, а также клетками, выполняющими функцию защиты.

Термин «межклеточное вещество» ставит акцент на том, что соединительная ткань занимает пространства между специализированными клетками печени, почек, мышц и других органов. Однако кроме этого она формирует и особые структуры (сухожилия, СВЯЗКИ, Хрящ, дерма и т.д.), состоящие только из внеклеточного вещества, созидающих его клеток и клеток защиты. В костях и зубах структурные клетки помимо выработки макромолекул внеклеточного пространства обеспечивают еше и его минерализацию.

У позвоночных соединительная ткань является наиболее распространенной. При всем разнообразии ее вариантов, главным объединяющим признаком является общность происхождения структурных клеток (из линии меха- ноцитов мезенхимы), предопределяющая их способность вырабатывать межклеточное вещество.

Настоящая глава посвящена доминирующему варианту соединительнотканных образований, который обозначается как собственно соединительная ткань. В качестве синонима используют термин волокнистая соединительная ткань. Он возник на основе ранних наблюдений, обнаруживших, что ее межклеточное вещество - внеклеточный матрикс (ВКМ) - содержит не только «аморфные» компоненты («основное вещество матрикса), но и множество видимых под микроскопом волокон. Если фибриллярные структуры преобладают над основным веществом, то такую ткань обозначают как плотную соединительную ткань (ее вариантами являются, в частности, сетчатый слой дермы, сухожилия, связки). Рыхлая соединительная ткань характеризуется обратным соотношением волокон и «аморфных» компонентов ВКМ, гораздо большим количеством и разнообразием клеток защиты. Она является наиболее типичным и главным по распространенности вариантом соединительной ткани, образуя строму различных органов, собственную пластинку и подслизистую основу слизистых оболочек, сосочковый слой дермы, пульпу зуба и т.д. Все это позволяет рассмотреть биохимические особенности именно рыхлой соединительной ткани в качестве наиболее представительного варианта, отмечая в необходимых случаях специфику иных соединительнотканных образований.



загрузка...