Крайни продукти на азотния метаболизъм. биосинтеза на урея. Киров Катедра по биологична химия Лекция: крайни продукти на азотния метаболизъм. Пикочната киселина е продукт на протеиновия метаболизъм в

азотен метаболизъм- набор от химични трансформации на азотсъдържащи вещества в организма.

Азотният метаболизъм включва обмяната на прости и сложни протеини, нуклеинови киселини, техните разпадни продукти (пептиди, аминокиселини и нуклеотиди), азотсъдържащи мастноподобни вещества (липиди), аминозахари, хормони, витамини и др.

За нормалното протичане на жизнените процеси на организма трябва да се осигури необходимото количество усвоим азот. Основният компонент и основният източник на азот в човешката храна са протеиновите вещества (виж Протеини).

Дневната норма на протеин в диетата на възрастен, приета в СССР, е 100 g протеин или 16 g протеинов азот с енергиен разход от 2500 kcal. Въпреки това, значително по-малки количества протеин могат да осигурят азотен баланс, тоест състояние, при което количествата вложен и изведен азот са еднакви. След поглъщане на протеинова храна, основният метаболизъм (вижте Метаболизъм и енергия) се увеличава повече, отколкото се дължи на калорийната стойност на протеина. Това явление се нарича "специфично динамично действие" на протеиновите храни. Механизмът на това явление не е напълно изяснен. Очевидно някои аминокиселини - продукти на разцепване на протеини - участват в реакциите, свързани с хидролизата на АТФ и образуването на ADP, причинявайки повишена консумация на кислород.

При общо гладуване или при недостатъчно азотно хранене количеството азот, отделено с урината и изпражненията, надвишава количеството, въведено с храната - състояние на отрицателен азотен баланс. В случай, че количеството на внесения азот надвишава количеството, което се отделя, възниква състояние на положителен азотен баланс, което е характерно за растящия организъм, по време на процесите на регенерация и т.н.

При съставянето или оценката на диетата е необходимо да се вземе предвид полезността на протеините, характеризиращи се със съдържанието им на незаменими аминокиселини, т.е. тези, които не могат да бъдат образувани от други съединения в тялото (вижте Аминокиселини).

Дневните нужди на човешкото тяло от различни незаменими аминокиселини не са еднакви (Таблица 1).

Таблица 1. Нуждата на възрастен от незаменими аминокиселини (в g на ден)

Смилане на протеини и други азотсъдържащи вещества

За високоорганизираните гръбначни животни, включително хората, началото на процесите на азотен метаболизъм трябва да се счита за храносмилането в стомашно-чревния тракт на прости и сложни протеини, както и на други сложни азотни съединения, последвано от абсорбцията на продуктите на тяхното разцепване.

Смилането на протеини започва в стомаха под въздействието на ензимите пепсин (виж) и гастриксин, произведени в стомашната лигавица в неактивна форма - под формата на зимогени (проензими).

Киселинната среда, необходима за активирането на зимогените, се осигурява от солна киселина, секретирана от жлезите на лигавицата на стомашния фундус (париеталните клетки). Пепсин (оптимално рН около 2) и гастриксин (оптимално рН 3-4) са протеази - ендопептидази, които разрушават пептидните връзки между аминокиселини, разположени вътре в пептидните вериги на протеинова молекула (виж Пептидни хидролази).

С натрупването на хранителна маса в стомаха, която има достатъчно кисела реакция, пилорната пулпа се отваря рефлексивно и хранителната маса на порции навлиза в дванадесетопръстника и след това в подлежащите отдели на тънките черва, където ензимите на панкреатичния сок, трипсин, участват в по-нататъшното разцепване на пептидни връзки (виж фиг.), химотрипсин (виж) и карбоксипептидаза (виж) и чревни ензими - амино- и дипептидази.

Трипсинът и химотрипсинът са ендопептидази (оптималното рН е около 8,0), карбокси- и аминопептидазите са екзопептидази; те разцепват крайната пептидна връзка, съответно от страната на свободните карбоксилни и амино групи. Когато се образуват дипептиди, те се разцепват от дипептидази. Паралелно с храносмилането на прости протеини в тънките черва се извършва разцепване на нуклеопротеини, както и дезоксирибонуклеинова (ДНК) и рибонуклеинова (РНК) киселини.

В резултат на последователната проява на хидролитична активност на ензимите на храносмилателните жлези, както и на чревните микроорганизми, прости и сложни протеини, както и други биополимери, се разлагат и продуктите на разпадане (пептиди с ниско молекулно тегло, аминокиселини , нуклеотиди, нуклеозиди) се абсорбират в тънките черва и навлизат в кръвта.

Успоредно с това има ензимно разграждане на тъканни протеини под въздействието на тъканни протеази - катепсини (виж) и пептидази (виж Пептидни хидролази). Образуваните по този начин разпадни продукти също навлизат в кръвта и се разнасят до всички органи и тъкани.

Тъканен метаболизъм на аминокиселини

Фондът от аминокиселини, образуван в резултат на ензимното разграждане на хранителни продукти или продукти от тъканен разпад, се изразходва за биосинтеза на протеини и много други съединения, характерни само за този организъм, за енергийни разходи, както и за образуването на крайни продукти на азотен метаболизъм, който трябва да бъде елиминиран (фиг. 1).

Участие на аминокиселините в процесите на биосинтеза

Синтезът на протеини, специфични за даден организъм, е под контрола на ДНК молекули, които изграждат хроматина на клетъчните ядра.

На една от нишките на ДНК (на мястото на нейното размотаване), съгласно закона за комплементарност (виж. Генетичен код), се сглобява (синтезира) информационна или матрична РНК (mRNA).

Рибозомно фиксираните иРНК са подходящи за транспорт на рибонуклеинови киселини (тРНК), които носят предварително активирани аминокиселини, които са фиксирани върху иРНК. В близост са такива аминокиселини, които в синтезирания протеин трябва да бъдат свързани с пептидна връзка, което осигурява специфичната първична структура на протеините със строго определен ред на аминокиселини, следващи една след друга.

На свой ред първичната структура предопределя, ако не напълно, то до голяма степен пространствената конфигурация, или третичната структура, на протеините, включително ензимните протеини.

Загубата или нарушаването на която и да е връзка в сложния процес на биосинтеза на ензим, който извършва определена реакция в метаболизма, може да доведе до тежки патологични нарушения. И така, причината за много наследствени заболявания (виж) е загубата на синтеза само на един ензимен протеин (например хидроксилаза при фенилпировинова олигофрения); „Грешка“ в първичната структура на α- или β-веригите на хемоглобина, която се състои в заместването само на една от 287-те аминокиселини, води до образуването на патологични форми на хемоглобина с нарушено прикрепване и освобождаване на кислород.

Фондът от аминокиселини се използва и при синтеза на други съединения.

Например, биосинтезата на пуринови нуклеотиди (виж Пуринови бази), започвайки с рибозил-5-фосфат, преминава през множество етапи и завършва с образуването на инозиновата киселина (инозиновата киселина след това може да претърпи трансформации в аденилова и гуанилова киселина). Това изисква участието на глутамин (амид на глутаминова киселина) като източник на азот на 3-та и 9-та позиция, глицин на 7-ма позиция и въглерод на 4-та и 5-та позиция. Аспарагиновата киселина е източник на азот на 1-ва позиция:

С последващото образуване на аденилова киселина (вижте аденозинфосфорни киселини) отново се включва аспарагинова киселина, чийто азот осигурява аминогрупа, стояща при 6-ия въглероден атом на пуриновия пръстен. По време на синтеза на гуанилова киселина (виж), аминогрупата при 2-рия въглероден атом се взема от глутамин.

от амоняк (NH3), бикарбонат (HCO3-), аденозин трифосфат (ATP) като източник на енергия и накрая N-ацетилглутаминова киселина като активатор:

Карбамилната група на карбамил фосфат се прехвърля ензимно към аспарагинова киселина. Чрез образуваните карбамиласпарагинова киселина, дихидрооротова и оротова киселина (фиг. 2) се образува оротидилова киселина, която преминава в уридилова киселина и уридинтрифосфат (UTP). Чрез аминиране на UTP се образува цитидин трифосфат (CTP) и тази последна реакция е регулиран процес според закона за обратната връзка: CTP инхибира образуването на карбамиласпарагинова киселина и ATP премахва това инхибиране. По този начин образуването на пиримидинови нуклеотиди, които са част от нуклеиновите киселини, се регулира от съотношението на съдържанието на CTP и ATP.

В допълнение към образуването на пуринови и пиримидинови нуклеотиди, аминокиселините участват в образуването на много други физиологично важни съединения.

в резултат на поредица от последователни ензимни трансформации се образува никотинова киселина, която действа като антипелагичен витамин и участва под формата на никотинамид в биосинтезата на никотпамидни коензими NAD и NADP.

2. Най-простата аминокиселина глицин (CH 2 NH 2 COOH), в допълнение към участието в образуването на пурини, осигурява целия азот и редица въглеродни атоми в биосинтезата на порфирините, които формират структурната основа на жлъчните пигменти и непротеиновата част (простетична група) на желязосъдържащите хромопротеини (виж).

Глицинът също действа като акцептор на амндиновата група на аргинин в синтеза на гуанидинооцетна киселина, чието N-метилово производно е креатин (вижте) е важен компонент на скелетната мускулатура, сърцето и мозъка и под формата на фосфорилиран продукт (фосфокреатин) осигурява резерв от богати на енергия фосфорни съединения, необходими за функционалната дейност на тъканта.

3. Серинът участва в образуването на сложен аминоалкохол - сфингозин (виж Сфингозини), който е част от сфингомиелин (виж Сфинголипиди) - липид, който е особено богато представен в мозъка и нервната тъкан. Серинът също участва в синтеза на коензима (виж) ацетилиране (CoA), чиито ацилни производни са активната форма на мастни киселини (виж Метаболизъм на мазнини), участващи в различни процеси на биосинтеза и окислително разпадане.

Таблица 2. Някои биологично важни азотни вещества, образувани от аминокиселини

В табл. 2 предоставя допълнителна информация за отделни аминокиселини, които са прекурсори на няколко други биологично важни азотни съединения.

Функционалните групи на аминокиселините са широко включени в различни метаболитни реакции.

На първо място, това се отнася за аминогрупите, участващи в реакцията на трансаминиране (виж). Тази реакция, която е най-важният път за ензимно превръщане на аминокиселини, е открита от съветските биохимици А. Е. Браунштейн и М. Г. Крицман през 1937 г. Състои се в обратимо ензимно прехвърляне на α-аминогрупата на α-аминокиселината към α-въглеродния атом на α-кетокиселината без междинно освобождаване на амоняк.

В реакциите на трансаминиране, катализирани от различни трансаминази, могат да участват не само аминогрупи на α-аминокиселини, но и аминогрупи на амини и ω-аминокиселини (например β-аланин, γ-аминомаслена киселина); не само α-кето киселини, но и алдехиди (например малонови или янтарни полуалдехиди) могат да приемат аминогрупи.

Общата схема на реакцията на трансаминиране обикновено се изобразява по следния начин: Незаменим участник в реакцията на обратимо ензимно трансаминиране, който изпълнява коензимна функция, е пиридоксал фосфат (I), както и пиридоксамин фосфат (II), и двата са производни на витамин В6 ( пиридоксин).
Пиридоксал фосфатът поема аминогрупата на аминокиселината и чрез образуването на бази на Шиф се превръща в пиридоксамин фосфат (II), който също прехвърля аминогрупата през междинни етапи към кето киселината, връщайки се в първоначалното си състояние (I) .

Дикарбоксилните аминокиселини - глутамин и аспарагинова киселина - са най-активните участници в процеса на трансаминиране. Под влияние на ензима глутамат дехидрогеназа се осъществява образуването на глутаминова киселина от амоняк и кетоглутарова киселина. Аминогрупата на глутаминовата киселина се транспортира широко с участието на аминоферази до различни α-кето киселини и алдехиди, образувайки нови аминокиселини и амини. По този индиректен начин амонячният азот участва в състава на множество азотни органични вещества.

В биосинтезата на редица биологично активни съединения значителна роля играе процесът на метилиране. Прехвърлянето на метиловата група, като правило, се извършва от аминокиселината метионин под формата на аденозилметионин, който след даряването на метиловата група се превръща в S-аденозилхомоцистеин (фиг. 3).

Акцепторите на метиловата група са различни; те включват: липиди, транспортни нуклеинови киселини, съдържащи второстепенни (редки) компоненти - метилирани нуклеотиди, гуанидинооцетна киселина, никотинамид и др. Освен аденозилметионин, донори на метилова група могат да бъдат още холин, бетаини, N5-метилтетрахидрофолиева киселина и др. (виж Метилиране).

Участие на аминокиселините в катаболните процеси

Един от начините за катаболизъм (разграждане) на аминокиселините е тяхното ензимно декарбоксилиране (виж), което води до освобождаване на въглероден диоксид и образуване на биогенни амини с висока биологична активност, като хистамин от хистидин; серотонин от хидрокситриптофан; γ-аминомаслена до вас от глутамин до вас:

H2N-CH2-CH2-CH2-COOH

тирамин от тирозин

Декарбоксилирането на аминокиселини се катализира от декарбоксилази (виж), чийто коензим обикновено е пиридоксал фосфат, но механизмът на декарбоксилиране на аминокиселини остава недостатъчно изяснен. В хистидин декарбоксилазата коензимната функция принадлежи на остатъка от пирогроздена киселина, чиято карбоксилна група е свързана с пептидната верига на ензимния протеин чрез киселинно-амидна връзка:

Амините, образувани по време на декарбоксилирането на аминокиселини, служат като окислителни субстрати за моноамино- и диаминооксидази - ензими, които се различават един от друг не само в протеиновата част, но и в коензимите: митохондриалните моноаминооксидази (виж) принадлежат към флавопротеините, техният кофактор е флавин аденин динуклеотид. В диаминооксидазите пиридоксал фосфатът служи като коензим. Амонякът и алдехидите, образувани по време на дезаминирането на мономините, претърпяват допълнителни трансформации: неутрализирането на амоняка се извършва главно чрез образуване на урея (виж), въглеродният скелет на амините (под формата на алдехиди) претърпява допълнително окисляване.

Друг процес на разграждане на L-аминокиселини е тяхното окислително дезаминиране (виж), протичащо с образуването на амоняк и кетокиселини. Тази реакция протича много бавно в организма на висшите животни и хората (за разлика от окислителното образуване на амоняк от D-аминокиселини), но може да се извърши по-бързо индиректно: първо, по време на просмукване се образува α-глутаминова киселина, който след това, по време на дезаминиране, е източник на кетоглутарова киселина и амоняк. Трябва обаче да се има предвид, че в реакцията на дезаминиране равновесието се измества към редуктивното образуване на глутаминова киселина, т.е. отляво надясно:

Пътищата за образуване на амоняк от аминокиселини остават недостатъчно ясни.

Наскоро Г. Х. Бунатян и неговите сътрудници приписват голямо значение в процеса на образуване на амоняк (по-специално в централната нервна система и в черния дроб) на разцепването на NH2 групата на аденина, която е част от никотинамид аденин пнуклеотид (NAD). Продуктът от тази реакция е деамоникотинамид аденин динуклеотид (deNAD):

Последващото аминиране на deNAD се извършва с участието на аспарагинова киселина, протича с образуването на междинен продукт (NAD-янтарна киселина) и след елиминирането на фумаровата киселина води до възстановяване на първоначалната структура на NAD (фиг. 4):

Следователно, според Г. Х. Бунатян, дезаминирането на α-аминокиселини с образуването на амоняк протича чрез образуването на аспарагинова киселина чрез трансаминиране, прехвърлянето на аминогрупата към deNAD, образуването на NAD и елиминирането на амоняка от НАД.

Понастоящем все още е невъзможно да се прецени колко широко е представен този процес в тялото и какво е неговото биологично значение. На DeNAD се приписва висока биологична активност като фактор, който лесно прониква както в окислена, така и в редуцирана форма през митохондриалната мембрана и значително повишава енергийната ефективност на окислителното фосфорилиране.

Образуване на метаболитни крайни продукти на прости протеини

Амонякът и безазотният остатък от аминокиселини, възникнали в метаболитните процеси, претърпяват особени трансформации. Основният път за неутрализиране и свързване на амоняка при уреотеличните животни е синтезът на урея, който се случва в черния дроб и се състои от серия от последователни ензимни реакции. Първият етап от този процес е образуването на карбамил фосфат (подобно на синтеза на пиримидинови бази), след което карбамиловата група се приема от орнитин.

Полученият цитрулин реагира ендергонично с аспарагиновата киселина. Получената аргинин янтарна киселина претърпява разцепване: един от реакционните продукти, фумарова киселина, се включва в цикъла на трикарбоксилната киселина, другият, аргинин, се разцепва хидролитично от аргиназа в урея и орнитин (фиг. 5). Последният отново се включва във веригата от трансформации, водещи до образуването на урея. Този процес, наречен орнитинов цикъл, протича в черния дроб, въпреки че някои от неговите реакции се проявяват и в сърцето, мозъчната тъкан и др.

По този начин азотът, отделен от тялото под формата на урея, се взема наполовина от амоняк и наполовина от аспарагинова киселина.

Неутрализирането на амоняка, образуван в тялото, става чрез синтеза на амиди - аспарагин и глутамин. Амидната група на последния участва в синтеза на пурини, нуклеинови киселини и т.н.

Неутрализирането на амоняка при урикотелични животни (влечуги, птици) е свързано с образуването на пикочна киселина (виж).

Безазотната част на аминокиселините, като правило, се включва чрез множество междинни етапи в различни етапи на окислителни трансформации по цикъла на трикарбоксилната киселина (виж Цикъл на трикарбоксилната киселина).

Съгласно схемата, показана на фиг. 6, ясно се разкрива ролята на аминокиселините за осигуряване на енергийните нужди на тялото. Нарушенията в трансформациите на някои аминокиселини често са генетично обусловени и са причина за различни заболявания.

Причината за нарушения обикновено е дефект в един специфичен действащ ензим или в серия от ензимни реакции. Тези нарушения могат да възникнат например поради недостатъчно образуване или твърде бързо разграждане на коензима, участващ в много ензимни процеси.

Тъканна обмяна на нуклеотиди

Разпадните продукти на нуклеопротеините и нуклеиновите киселини - нуклеотиди и нуклеозиди - претърпяват различни трансформации в органите и тъканите.

Синтез на ДНК и РНК

Нуклеотидите - както пуриновите, така и пиримидиновите - участват в синтеза на нуклеинови киселини в клетъчните ядра. Синтезът на ДНК се осъществява от ензими - ДНК полимерази, за които дезоксирибонуклеозид трифосфатите служат като субстрати.

Синтезът на ДНК се придружава от освобождаване на пирофосфатни молекули в количество, съответстващо на броя на нуклеозид трифосфатните молекули, които са влезли в реакцията. ДНК (пробата) и новосинтезираният полинуклеотид заедно образуват двойноверижна ДНК. Схемата на този процес може да бъде представена по следния начин:

Буквата "d" пред символа на нуклеозид трифосфат или мононуклеотиди в синтезираната ДНК молекула означава, че нуклеотидите участват в биосинтезата, в която пентозата е представена от дезоксирибоза, тоест дезоксирибонуклеотиди. Образуването на дезоксирибонуклеотиди възниква в резултат на сложен процес на редукция на рибонуклеотиди под действието на нечувствителен към топлина протеин тиоредоксин.

Редуцираната форма на тиоредоксин се образува под действието на редуктаза (ензим с флавопротеинов характер), чийто коензим е редуциран никотинамид аденин пнуклеотид фосфат (NADP) по схемата:

Новообразуваната ДНК и ДНК, послужила като шаблон, могат да се съединят в краищата си под въздействието на ензима ДНК лигаза и да образуват циклична ДНК структура.

Синтезът на РНК се извършва с участието на полинуклеотидна фосфорилаза, ензим, който предизвиква обратима реакция на комбинацията от нуклеозидни дифосфати в присъствието на магнезиеви йони и оригиналната РНК:

Полученият полимер съдържа 3'-5'-фосфодиестерни връзки, които се разцепват от рибонуклеаза. Реакцията е обратима и може да бъде насочена от дясно на ляво (по посока на разпадане на полимера) с увеличаване на концентрацията на неорганичен фосфат. Първоначалната РНК в този случай не играе ролята на матрица, според която се синтезира полинуклеотидът. Най-вероятно свободната ОН група, разположена в крайния нуклеотид на РНК, е необходима за прикрепването на следващите нуклеотиди към нея, независимо от техните съставни бази.

Очевидно в непокътната клетка полинуклеотидната фосфорилаза има функцията не на образуване на полимер, а на разцепване на РНК. Що се отнася до високополимерната РНК със специфична нуклеотидна последователност, нейното образуване се осъществява от РНК полимераза, чието действие е подобно на това на ензима, синтезиращ ДНК. РНК полимеразата е активна в присъствието на ДНК матрица, синтезира РНК от нуклеозидни трифосфати и ги сглобява в последователност, предварително определена от структурата на ДНК:

Катаболизъм на ДНК и РНК

Разграждането на ДНК и РНК става на етапи. РНК-разцепващите ензими, рибонуклеазите, присъстват широко в различни животински тъкани. Под влияние на два вида рибонуклеази - трансферази и истински хидролази - от РНК се образуват олиго- и мононуклеотиди.

Ензимите, които разцепват ДНК, принадлежат към нуклеазите - хидролази; резултатът от тяхното действие е образуването на олигонуклеотиди с краен 5'-фосфат и 5'-фосфат. Под въздействието на диестерази, специфични нуклеотидази, фосфорилази, фосфатази и нуклеозидази, нуклеотидите се разграждат с образуването на свободни пуринови и пиримдинови бази, чиято по-нататъшна трансформация протича по различни пътища.

Пуриновите бази - аденин и гуанин - се подлагат на хидролитично дезаминиране под въздействието на ензимите аденаза и гуаназа. От аденин се образува 6-хидроксипурин (хипоксантин), от гуанин - 2,6-диоксипурин (ксантин). Тези превръщания на амнопурини могат да се появят и без предварително разграждане на съответните нуклеотиди и нуклеозиди. Хипоксантинът и ксантинът се окисляват допълнително от ензима ксантиноксидаза. Крайният продукт на това окисление е 2, 6, 8-триоксипурин или пикочна киселина (виж). При хората пикочната киселина не претърпява допълнителни трансформации и е постоянен компонент на урината и краен продукт от обмена на пуринови нуклеотиди и пуринови бази. При повечето бозайници пикочната киселина не е метаболитен краен продукт и се превръща в алантоин от ензима уриказа.

Етапите на дезаминиране и окисление на пуриновите бази са показани на фиг. 7.

По друг начин има разграждане на пиримидиновите бази (виж). Първата стъпка е да се редуцира урацил до дихидроурацил, последвано от хидролиза, водеща до образуването първо на β-уреидопропионова киселина, а след това на β-аланин, NH3 и CO2 (фиг. 8):

Подобни трансформации на тимина водят до образуването на β-аминоизомаслена киселина.

По този начин крайният продукт на пуриновия метаболизъм при хората е пикочна киселина, а пиримидините - въглероден диоксид и амоняк, които могат да бъдат източници на образуване на урея. Що се отнася до β-аланина, тази аминокиселина участва в биосинтезата на дипептидите карнозин (виж) и ансерин (виж), които се намират в големи количества в скелетните мускули на гръбначните животни.

Човешката мускулна тъкан съдържа само карнозин.

β-аланинът също е неразделна част от пантотеновата киселина и следователно от коензим А, който играе много важна роля в метаболизма на мастните киселини, стеролите, а също и в цикъла на трикарбоксилната киселина.

Регулиране на процесите на азотен метаболизъм

Азотният метаболизъм, както и всички видове метаболизъм, се регулират от нервната система както пряко, така и чрез въздействието й върху жлезите с вътрешна секреция. Основното значение на нервната регулация на азотния метаболизъм е в адаптирането му към променящите се условия на външната и вътрешната среда. Поради това загубата на нервни въздействия върху органите и тъканите води до тежки нарушения на тяхната структура и функция.

Благодарение на много сложните и фини механизми на регулиране на азотния метаболизъм при възрастен здрав човек се осигурява относително постоянство на състава на азотните компоненти на органите, тъканите и вътрешната среда на тялото. Излишъкът от азотни съединения, въведен с храната, се екскретира с урината и изпражненията, дефицитът се попълва от състава на телесните тъкани (това не е сред незаменимите съединения).

Тъй като съставът на кръвта и тъканите има относително динамично постоянство, съставът на урината е толкова променлив, че отразява характеристиките на метаболизма в много по-голяма степен, отколкото съставът на кръвната плазма или цяла кръв. Поради това, за да се направят изводи за особеностите на азотния метаболизъм, е необходимо преди всичко да се знае качественият и количественият състав на приетата храна, да се изследва качественият и количественият състав на азотните съединения, екскретирани с урината и изпражненията, и да сравните получените данни. Определянето на характеристиките на състава на кръвта може да даде представа за качествената оригиналност на някои аспекти на азотния метаболизъм, но не ни позволява да направим заключение за неговото състояние като цяло. Например, увеличаването на съдържанието на протеини в диетата ще доведе до леко повишаване на съдържанието на непротеинови азотни компоненти (остатъчен азот) в кръвта, но екскрецията на азотни съединения, и предимно урея, в урината ще бъдат значително увеличени. Нарушаването на окислителното фосфорилиране ще промени донякъде съотношението на креатин и креатинин Р в кръвния серум, но съдържанието на тези съединения и тяхното съотношение в урината ще се промени много по-рязко (виж Креатин, Креатинурия).

Въпреки сложността и разнообразието от реакции, протичащи в организма, екскретираните крайни продукти на метаболизма остават качествено повече или по-малко постоянни за даден вид с дадена диета. Те претърпяват значителни отклонения от нормата при различни патологични състояния на тялото.

Значително разширени и обогатени са методическите методи за изследване на отделните етапи на преобразуването на азотните съединения. Важна роля изигра въвеждането в практиката на изследването на азотния метаболизъм на органични вещества, съдържащи радиоактивни или тежки изотопи на различни елементи, предимно фосфор, въглерод, сяра, азот, кислород и водород. Използването на тези съединения дава възможност да се проследят в детайли техните трансформации, постепенното прехвърляне на етикета от едно вещество в друго, което завършва с освобождаването на изотопа в състава на крайните продукти на метаболизма. Понастоящем е възможно да се получи почти всяка белязана аминокиселина, която участва в процесите на биосинтеза на протеини, характерни за даден организъм. Тези експерименти позволяват да се установи къде и кога аминокиселините са включени в протеините, с какви вещества или структури се свързват аминокиселините, преди да влязат в пептидната верига. Ако аминокиселината глицин, маркирана с изотопа N 15, се въведе в тялото на животното с храна, тогава значителна част от изотопа бързо ще се отдели от тялото в състава на урея, другата част остава в тъканите и се отделя много бавно. По-голямата част от приложеното лекарство с изотоп N 15 се намира в протеини, като една трета от белязания азот е включен в протеина като глицинови остатъци, а останалите две трети като част от други аминокиселинни остатъци. С помощта на белязани съединения бяха открити или изяснени много етапи от метаболитни процеси, протичащи в клетките. Така например беше потвърдено, че аминогрупите се прехвърлят от една аминокиселина в друга (процесът на трансаминиране).

Патология на азотния метаболизъм

Патологията на азотния метаболизъм се проявява под формата на патология на протеиновия синтез и метаболитни нарушения на различни азотсъдържащи метаболити (аминокиселини, урея, амоняк, креатин и креатинин, пикочна киселина и др.), които циркулират в кръвта и се екскретират от бъбреците.

Основната форма на патология на протеиновия синтез - протеинов дефицит - възниква, когато съотношението между процесите на биосинтеза и катаболизъм на протеиновите структури е нарушено, което води до преобладаване на процесите на гниене над синтеза. Общият протеинов дефицит, характеризиращ се с ограничен синтез на много протеини (тъканни, плазмени, ензимни), се развива с техния хранителен дефицит - с общо недохранване и с дефицит на енергийните компоненти на храната - въглехидрати и мазнини. В последния случай протеините се консумират в тялото като източник на енергия (вижте Метаболизъм и енергия). Същият механизъм за развитие на общ протеинов дефицит възниква, когато има нарушение на асимилацията на отделни храни поради патология на храносмилателния апарат. Ускорената евакуация на храната от стомаха, както и хипо- и анацидните състояния ограничават хидролизата на хранителните протеини, което затруднява по-нататъшното им смилане. Най-изразеното нарушение на храносмилането на протеини след обширна резекция на стомаха. Недостатъчно разграждане на хранителните протеини се наблюдава и когато действието на ензимите на панкреатичния сок е загубено поради запушване или компресиране на неговия отделителен канал. При ентерит и ентероколит усвояването на хранителните протеини е ограничено поради отслабване на секреторната и ускоряване на двигателната функция на тънките черва, както и нарушаване на неговата абсорбционна способност. В случай на недохранване или хранене предимно с растителни протеини и в нарушение на усвояването на хранителните протеини, синтезът на различни протеини в организма е ограничен не само поради количествена липса на аминокиселини, но и поради нарушение на съотношението в съдържанието на отделни незаменими аминокиселини (дисбаланс). При тежък протеинов дефицит настъпва състояние на отрицателен азотен баланс, при Krom количеството азот, освободен от тялото, е по-голямо от количеството азот, постъпващ в тялото.

Причината за нарушение на протеиновия метаболизъм под формата на повишено разпадане е нарушение на регулацията на метаболизма на протеиновите структури. Отслабването и загубата на нервни ефекти върху тъканите води до нарушаване на техния трофизъм и развитие на трофични язви. Липсата на анаболни хормони (соматотропен хормон, инсулин, полови хормони) е придружена от първично отслабване на биосинтезата на протеини. Липсата на соматотропен хормон при деца причинява изразено инхибиране на растежа. Дефицитът на инсулин при некомпенсиран захарен диабет води до преобладаване на процесите на гниене и отрицателен азотен баланс. Първичното увеличение на разграждането на протеините се наблюдава при тиреотоксикоза, прекомерно действие на стероидни хормони на надбъбречната кора.

Повишеното разграждане на протеини в тъканите възниква и при увреждане на тъканите (травма, възпаление, алергична промяна, исхемия, дегенерация). При обща интоксикация, по-специално от инфекциозен произход, и обширни наранявания на меките тъкани и тръбните кости, преобладаването на гниенето в метаболизма на протеиновите структури е от генерализиран характер. Добре известна роля в това играят разпадните продукти, идващи от увредените тъкани в общото кръвообращение.

Патологията на протеиновия метаболизъм, в допълнение към нарушаването на съответствието между процесите на синтез и разпадане, по отношение на определени видове протеини се проявява и под формата на вродена недостатъчност на техния биосинтез, в резултат на което за например се развива агамаглобулинемия (виж), аналбуминемия (виж). Патологията на протеиновия метаболизъм може да бъде и под формата на извратен синтез на определени видове протеини, проявява се в образуването на протеини, които са анормални в структурата си - някои видове хемоглобинопатии, появата на протеина на Bene-Jones ( виж протеин на Bens-Jones), парапротеини в множествена миелома (виж) и други.

Патология на метаболизма на аминокиселините. Патологията на трансаминирането под формата на недостатъчност на този процес възниква с намаляване на активността на ензимите - трансаминази (виж Ензими), които прехвърлят аминогрупата от аминокиселина към α-кето киселина. Такова нарушение възниква при храносмилателна хипо- или авитаминоза В6, тъй като витамин В6 е прекурсор на фосфопиридоксал, а последният е активна група (коензим) на трансаминазите. Абсолютна хранителна недостатъчност на витамин В6 практически не се среща. Относителната недостатъчност на неговия прием в организма може да се развие при повишена нужда от него, например по време на бременност или при значително потискане на нормалната чревна микрофлора от антибиотици и сулфатни лекарства, където витамин В6 се синтезира в количество, което само частично покрива дневната нужда на организма.

Недостатъчността на фосфопиридоксал в организма може да се развие и в резултат на нарушение на ензимните системи, които превръщат витамин В6 в неговата активна форма (метаболитна авитаминоза), което може да се наблюдава, очевидно, при лечението на пациенти с туберкулоза с фтивазид.

Намаляване на активността на трансаминазите може да възникне и поради нарушение на синтеза на протеинови структури на трансаминази (с протеинов дефицит) или промени в тяхната конфигурация (свързване на функционални групи с циклосерин, използван при лечението на туберкулоза). Локално нарушение на трансаминирането в отделни органи възниква, когато техните клетъчни структури са повредени, особено при некроза на последните. Това е придружено от освобождаване на вътреклетъчни ензими в кръвта и повишаване на активността на отделните трансаминази в кръвта, чието определяне се използва в клиниката за диагностични цели. Нарушаването на трансаминирането в самите увредени органи е от сложен характер, причинено е не само от загубата на ензими от клетките, но и от нарушаване на тяхната биосинтеза, включително ензими за синтеза на фосфопиридоксал.

Промяна в интензивността на процеса на трансаминиране в тялото също възниква в резултат на нарушаване на съотношението на реагиращите субстрати. При липса на α-кето киселини, която може да възникне по време на инхибирането на цикъла на Кребс (например по време на хипоксия, диабет), трансаминирането се инхибира и при излишък от аминокиселини, наблюдаван при повишено разграждане на протеини, трансаминирането може да се засили . В последния случай може да възникне вторично инхибиране на окислението в цикъла на Кребс (вижте Биологично окисление, Цикъл на трикарбоксилната киселина).

Фактор за нарушение на трансаминирането може да бъде нарушение на регулацията на активността на отделните трансаминази под влияние на хормоните на щитовидната жлеза и надбъбречната кора.

Инхибирането на процеса на дезаминиране може да възникне поради причините, причиняващи отслабването на процеса на трансаминиране, тъй като много аминокиселини губят своята аминогрупа по-бързо при реакцията на трансаминиране с α-кетоглутарова киселина, отколкото при реакцията на директно окислително дезаминиране. Глутаминовата киселина, образувана по време на аминирането на α-кетоглутаровата киселина, претърпява окислително дезаминиране с образуването на амоняк по-бързо от всички други аминокиселини. Това се улеснява от наличието в клетките на специфичен ензим - глутамат дехидрогеназа, който функционира с участието на NAD. Редица проучвания показват, че при експериментален дефицит на витамин В6 или при инактивиране на фосфопиридоксал с тубазид, съдържанието на отделни аминокиселини, с изключение на глутаминовата, в кръвта се увеличава и образуването на урея в черния дроб намалява.

Инхибирането на окислителното дезаминиране в черния дроб също възниква поради отслабване на биосинтезата на протеиновите структури на съответните ензими при протеинов дефицит.

Отслабването на окислителното дезаминиране се наблюдава и при различни форми на хипоксия (хеморагичен шок и др.).

Последствията от нарушение на дезаминирането са хипераминоацидемия (виж Аминоацидемия) - увеличаване на дела на аминокиселинен азот в състава на остатъчния азот (виж Остатъчен азот) и дори обща хиперазотемия и аминоацидурия (виж).

Най-ясно тези промени в азотния метаболизъм се наблюдават при обширни лезии на чернодробните клетки, особено при органна хипоксия, когато се нарушава не само процесът на дезаминиране на аминокиселините, но и процесът на образуване на урея. В същото време в състава на остатъчния азот, чието съдържание може да се увеличи значително, концентрацията на аминокиселинен азот се увеличава и относителното (или дори абсолютно) количество уреен азот намалява (продуктивна хиперазотемия).

Производствената хиперазотемия се среща и при патологични състояния, придружени от масивно разпадане на протеини в организма. При тези условия дезаминирането на аминокиселините и образуването на урея в черния дроб може да бъде относително недостатъчно и съдържанието на остатъчен азот в кръвта ще се увеличи поради свободните аминокиселини.

Увеличаването на съдържанието на остатъчен азот се наблюдава и при нарушаване на екскреторната функция на бъбреците. При тези условия обаче хиперазотемията възниква главно поради повишаване на концентрацията на урея в кръвта (ретенционна хиперазотемия). Клиничната форма на тежка ретенционна хиперазотемия е уремия (виж). Хиперазотемията може да има и смесен генезис с едновременна недостатъчност на бъбречната и чернодробната функция и повишено разграждане на протеини. Производствената хиперазотемия, която не е усложнена от нарушение на екскреторната функция на бъбреците, води до загуба на аминокиселини в организма с урината, тъй като филтрирането на аминокиселини в гломерулния апарат на бъбреците надвишава възможността за тяхната реабсорбция в тубули при тези условия (виж Бъбреци). Повишена екскреция на аминокиселини се установява при състояния на протеиново гладуване при изтощение на рани, травматични увреждания на тръбни кости, гръбначен и главен мозък, при тежки случаи на изгаряния, при инфекциозни заболявания, в стадия на кахексия при злокачествени новообразувания, при хипертиреоидизъм, Иценко -Болест на Кушинг, продължително лечение с глюкокортикоиди и ACTH лекарства. В тези случаи хипераминоацидурията отразява главно относителната недостатъчност на процесите на дезаминиране на аминокиселини, освободени прекомерно по време на разграждането на протеина. Възможно е при тези условия да има директно инхибиране на процесите на дезаминиране в отделните тъкани, особено в черния дроб.

Друга група хипераминоацидурия комбинира форми на метаболизъм на аминокиселини от различен произход, при които увеличаването на тяхното освобождаване е свързано с нарушение на реабсорбцията в тубулната система на бъбреците.

Общо нарушение на реабсорбцията на аминокиселини възниква, когато те се филтрират от кръвта не в свободно състояние, а в комплекс с метали. Доказано е, че кръвните аминокиселини лесно образуват комплекси с мед, олово, кадмий, уран и се изхвърлят от организма.

При болест на Уилсън - Коновалов или хепато-лентикуларна дегенерация (виж Хепато-церебрална дистрофия), която се характеризира с нарушен метаболизъм на медта, има значителна екскреция на аминокиселини в комбинация с мед без едновременно повишаване на концентрацията на амино азот в кръв.

Нарушаването на бъбречната реабсорбция на аминокиселини се среща и при синдрома на Fanconi (виж Цистиноза), наречен от някои автори амин диабет. Това заболяване се характеризира с комбинация от повишена екскреция на аминокиселини (количеството на аминоазот в урината се увеличава 30-40 пъти) с хиперфосфатурия и псевдорахитни промени в костите. Наблюдава се и бъбречна глюкозурия (виж Бъбречна захарна болест).

Селективното увреждане на реабсорбцията е известно за цистин. Въпреки това, цистинурия (виж) обикновено е придружена от общо нарушение на обмяната на тази аминокиселина. Описана е вродена аномалия на метаболизма на цистин, която се проявява в изразена цистинурия без повишаване на съдържанието на цистин в кръвта. Екскрецията на цистин с урината в тези случаи достига 400-800 mg на ден, докато нормалната екскреция на цистин не надвишава 80 mg. Цистинът е сравнително слабо разтворим и увеличаването на неговата екскреция е придружено от образуването на цистинови камъни в пикочните пътища.

По-тежко нарушение на метаболизма на цистин е известно като цистиноза (вижте). Това заболяване е придружено от обща аминоацидурия, включително цистинурия, отлагане на цистинови кристали в елементите на ретикулоендотелната система; с ранна смърт.

Инхибирането на превръщането на фенилаланин в тирозин е наследствено заболяване. В кръвта и урината значително се увеличава количеството на фенилаланин и редица междинни продукти от неговия метаболизъм, по-специално фенилпировинова и фенилоцетна киселина. Клинично това метаболитно разстройство се проявява със значителна умствена изостаналост - фенилпировинова олигофрения (виж Фенилкетонурия). Недостатъчно пълно превръщане на фенилпирогроздена и фенилоцетна киселина във фенилацетилглутамин - нормален краен продукт от обмяната на онази част от фенилаланина, която не се превръща в тирозин - също се открива при вирусен хепатит. Ограниченото образуване на фенилацетилглутамин в тези случаи се дължи на първичното ограничение на образуването на глутамин в черния дроб.

Нарушаването на окислителното превръщане на тирозина в крайните продукти на неговия метаболизъм (фумарова и ацетооцетна киселина) може да бъде придружено от натрупване на различни междинни продукти. Така че, нарушаването на първия етап от този път на обмяна (трансаминиране с α-кетоглутарова киселина) води до хипертирозинемия, тиарозинурия и състояние на тирозиноза (виж). Този механизъм на метаболитни нарушения е разкрит при експериментален протеинов дефицит, чернодробно увреждане от въглероден тетрахлорид и експериментална левкемия при мишки. В клиниката подобно нарушение на метаболизма на тирозин се наблюдава при пациенти с левкемия и колагенози. Друга форма на нарушение на метаболизма на тирозин е алкаптонурия (виж), която се развива със забавяне на окислителната трансформация на тирозин на етапа на хомогентизинова киселина (виж). Патологията се отнася до вродени метаболитни аномалии.

Нарушаването на други посоки в метаболизма на тирозин също е свързано с активирането или инхибирането на ензими, които катализират реакциите на неговите специфични трансформации. Превръщането на тирозин през етапа на DOPA в пигменти (меланини), които оцветяват кожата и косата, се определя от активността на тирозиназата, която е специфичен медсъдържащ протеин. Активността на тирозиназата се регулира от меланофорния хормон на хипофизната жлеза, чийто синтез се инхибира от хормоните на надбъбречната кора. При хипофункция на надбъбречните жлези могат да възникнат нарушения на пигментния метаболизъм (виж). Албинизмът (виж) е вродена аномалия на метаболизма на тирозин, състояща се в загуба на синтеза на ензима тирозиназа.

Основният път на метаболизма на триптофана в организма завършва с превръщането му в никотинова киселина. Редица междинни продукти в този път на метаболизма на триптофан, а именно 3-хидроксикинуренин, ксантуренова, 3-хидроксиантранилова киселина и техните производни, имат патогенни свойства при повишени концентрации.

Ксантуреновата киселина допринася за разграждането на гликогена и хипергликемията. При продължително повишаване на концентрацията му в кръвта при експериментални животни се наблюдават дегенеративни промени в бета-клетките на панкреаса. 3-хидроксикинуренинът и 3-хидроксиантраниловата киселина също могат да проявят канцерогенни ефекти.

Натрупването в кръвта на междинни продукти на метаболизма на триптофана се дължи на потискане на активността на редица ензими, които функционират в комбинация с производни на витамини В6, В1, В2 и РР. Излишното образуване на токсични метаболити се установява при хроничен хепатит, тежки форми на захарен диабет, остра левкемия, хронична миело- и лимфоцитна левкемия, лимфогрануломатоза, ревматизъм и склеродермия. Нарушаването на метаболизма на триптофана може да бъде открито чрез стрес тест.

Повишаване на концентрацията на креатинин в кръвта се получава, когато има нарушение на отделянето му от бъбреците, а повишеното или намаленото му отделяне в урината, без едновременно задържане в кръвта, отразява нарушение на образуването му от креатин в патологията на метаболизма на последния в мускулната тъкан. При хипотиреоидизъм се наблюдава повишена екскреция на креатинин. Намаляване на екскрецията на креатинин в комбинация с повишена екскреция на креатин се наблюдава при хипертиреоидизъм, тежък захарен диабет и особено при миопатии (миастения гравис, миозит, миотония).

Количеството азот на пикочната киселина - крайният продукт на пуриновия метаболизъм (виж) - в състава на остатъчния азот в кръвта варира от 0,1 до 3,0 mg%. Патологично повишаване на концентрацията му се наблюдава при масивно разрушаване на клетъчните структури (гладуване, тежка мускулна работа, инфекции и т.н.), когато повишената еритропоеза (виж Хемопоеза) е придружена от освобождаване на ядра от ретикулоцити. Екскрецията на пикочна киселина с урината е ограничена от нейната интензивна реабсорбция. Увеличаването на концентрацията на пикочна киселина в кръвта позволява нейното отлагане в хрущялите, ставните торбички, сухожилията, фасциите, а понякога и в бъбреците, мускулите и кожата.

Азотна обмяна в облъчен организъм

Естеството на промените в азотния метаболизъм зависи главно от дозата радиация. При излагане на големи дози йонизиращо лъчение в тялото възниква процес на патологично разпадане на протеини на органи и тъкани, които не се възстановяват от хранителните протеини, което се проявява в отрицателен азотен баланс, особено при облъчване в смъртоносни дози.

В промяната на азотния метаболизъм в облъчения организъм важна роля играе намаленото усвояване на аминокиселини от стените на тънките черва, както и повишеното отделяне на азот с урината в дните след радиационното увреждане. Така например, при общо излагане на гама-лъчение и неутрони, екскрецията на аминокиселини в урината при хората се увеличава 10 пъти в сравнение с нормата. При излагане на високи дози на експериментални животни се наблюдава повишаване на съдържанието на урея в урината, тирозин в кръвта, екскреция на аминокиселини в урината, креатинурия (виж), което показва увеличаване на разпадането на тъканите. Увеличаването на разграждането на протеините може също да бъде резултат от повишаване на активността на протеолитичните ензими. От своя страна повишаването на активността на протеолитичните ензими е свързано с директно увреждане на вътреклетъчните мембрани.

Промените в метаболизма на азота по време на облъчване зависят от следните основни причини: прякото въздействие на радиацията върху протеиновите молекули в клетката и промените в нейните физикохимични свойства; промени в биохимичните механизми на протеиновия синтез; интензификация на протеолитичните ензими в клетката; косвено въздействие на радиацията върху дейността на ендокринните жлези и т.н

В напреднала възраст функционалната способност на храносмилателния тракт е значително намалена (синтезът и секрецията на солна киселина, протеолитичните ензими са отслабени), абсорбцията на свободни аминокиселини в червата се забавя; способността за асимилиране на хранителни вещества на тъканно и клетъчно ниво намалява, което се дължи главно на дезадаптацията на ензимните системи на тялото; процесите на биосинтеза на протеини, нуклеинови киселини и т.н.

С напредване на възрастта способността на тялото да асимилира протеини намалява, ендогенните загуби на протеинови компоненти на храната се увеличават, което се характеризира с появата на отрицателен азотен баланс.

Причините за намаляването на интензивността на протеиновия синтез в напреднала възраст все още не са изяснени. Повечето изследователи смятат, че по време на стареенето настъпват първични промени в регулаторните гени, водещи в някои случаи до нарастващо потискане на транскрипцията на отделни оперони (виж), а в други до временно увеличаване на биосинтезата на определени протеини. В същото време биосинтезата на различни протеини се променя неравномерно, възможният диапазон на активиране на биосинтезата се намалява и намаляването на потенциалните възможности на биосинтетичните системи в условия на интензивна активност се увеличава по-бързо. Впоследствие настъпват промени и в структурните гени, което води до определени качествени промени в синтезираните протеинови молекули, по-специално до промени в алостеричната регулация на ензимната активност.

Характерен пример за промяна на азотния метаболизъм по време на стареенето е нарушение на пуриновия метаболизъм, когато голямо количество урати се натрупват в кръвта и тъканите, които след това се отлагат в ставите и хрущялите (виж Подагра). Въпреки това, т.нар солните отлагания са свързани не само с нарушения на метаболизма на пурини и минерали.

Има убедителни доказателства, че причините за отлагането на соли в ставите и хрущялите са не само повишаването на концентрацията на урати и калций, но преди всичко промяна в свойствата на структурните протеини на съединителната тъкан, по-специално на колагена. Качествените промени в протеините се проявяват главно в нарушение на третичната и кватернерната структура на протеиновата молекула (виж). В същото време се отбелязва повишаване на здравината на протеиновата структура, поради появата на допълнителни, кръстосани връзки между отделните компоненти. В процеса на стареене физикохимичните свойства на протеините се променят, по-специално лабилността, дисперсията, хидрофилността и електрическият заряд на техните молекули намаляват. Хипотезата на местни автори (А. А. Богомолец, А. В. Нагорни, В. Н. Никитин) за значението за процеса на стареене на промените във физикохимичните свойства на протеините, например протеините на съединителната тъкан, тяхното загрубяване и намаляване на функционалната активност, намира все повече и повече признание в световната литература.

Многобройни експериментални и клинични наблюдения на характеристиките на дисбаланса на процесите на азотен метаболизъм по време на стареене послужиха като основа за разработването на специални диети. Препоръките за изготвяне на такива диети, насочени към нормализиране на нарушенията на азотния метаболизъм при възрастни и сенилни хора, се основават на: принципа на енергийния баланс на диетата с енергийните разходи на тялото; осигуряване в диети на относително високи количества протеин (1,2-1,3 g на 1 kg тегло) с високо съдържание на пълни животински протеини (главно млечни протеини); ограничаване на диетите на продукти с висока концентрация на пуринови бази (виж); осигуряване на достатъчно съдържание на витамини и микроелементи в диетата, по-специално аскорбинова киселина, ниацин, тиамин, рибофлавин, кобаламин и други, което е необходимо за актуализиране на ензимните системи, които се износват по време на живота.

Характеристики на азотния метаболизъм при деца

Интензивността на процесите на азотен метаболизъм по време на растежа на детето претърпява промени, особено изразени при новородени и малки деца. През първите три дни от живота азотният баланс е отрицателен, поради недостатъчен прием на протеин с малко количество храна. През този период се открива преходно повишаване на остатъчния азот в кръвта до 55-60 mg%. Количеството азот, отделено от бъбреците, се увеличава през първите 3 дни, след което спада и започва да се увеличава отново от втората седмица от живота успоредно с увеличаването на количеството храна.

Обща характеристика на азотния метаболизъм при децата е положителният азотен баланс, който е необходимо условие за растеж. Хранителният азот се използва в максимална степен от растящия организъм за пластмасови цели. Например, в ранните етапи от развитието на детския организъм, ензимните системи, които осигуряват синтеза на нуклеинови киселини, се отличават с най-висока активност, докато активността на ензимите, които катализират тяхното разпадане, е намалена.

Най-високата усвояемост на азота в организма се наблюдава при деца през първите месеци от живота. Азотният баланс намалява значително през периода от 3-6 месеца от живота, въпреки че остава положителен.

През втората половина на живота азотният баланс се стабилизира. Според V. F. Vedrashko (1958), при деца на възраст 2-3 години, получаващи 4-4,2 g / kg протеин, азотният баланс е 2,3 g, задържането (т.е. забавяне) е 30% при съотношение животински и растителни протеини 4 :1. При деца на възраст 4-6 години се постига задоволителен баланс и задържане на азот при получаване на 3,5 g / kg протеин: балансът е 2,7 g, задържането е 25% (V. F. Vedrashko и E. I. Arshavskaya, 1965). При деца на възраст 7-8 години азотният баланс се постига с въвеждането на 2,5 g / kg протеин: балансът е 2,8-3 g, задържането е в рамките на 21%. Според Института по хранене на Академията на медицинските науки на СССР, при деца на възраст 11-13 години, с въвеждането на 2 g / kg протеин, азотният баланс е 1,8 g, задържането е 13,8%.

Показателите за задържане и баланс на азот са обект на значителни индивидуални колебания, зависят от количеството протеин в храната, съотношението му с други хранителни съставки. Установени са и сезонни колебания на тези показатели: те са по-високи през пролетта и лятото и по-ниски през зимата.

Нуждата от незаменими аминокиселини при децата е по-висока, отколкото при възрастните, докато за детския организъм хистидинът също е включен в незаменимите аминокиселини. Средните изисквания за незаменими аминокиселини, според FAO WHO (1963), са представени в таблица 3.

Таблица 3. Изисквания от есенциални аминокиселини при деца

Клетките на растящите тъкани се характеризират с висока концентрация на аминокиселини, което показва висока активност на механизмите, които осигуряват транспортирането на аминокиселини през клетъчните мембрани. В плацентата се осъществява активен мембранен транспорт на аминокиселини. Дент (SE Dent, 1948) говори във връзка с това за "плацентарната аминокиселинна помпа", която осигурява движението на аминокиселини от майката към плода (виж Плацентата). Доказано е, че този процес се характеризира със стриктна стереоспецифичност, т.е. левите (L-аминокиселини) преминават през плацентарната бариера с по-висока скорост от десните (D-аминокиселини). Функцията на плацентата обяснява по-високото съдържание на аминокиселини в кръвта от пъпната връв в сравнение с кръвта на по-големи деца и възрастни (Таблица 4).

Таблица 4. Съдържанието на свободни аминокиселини в кръвта (в mg%) (според Schreier, 1965)

Аминокиселина	В кръв от пъпна връв	В кръвта на децата	В кръвта на възрастните
Аланин	4,8	3,9	3,8
Аргинин	3,3	2,2	2,1
Глицин	3,4	2,6	2,8
Хистидин	3,4	1,8	1,7
Изолевцин	2,3	1,7	1,6
левцин	2,5	2,3	2,0
Лизин	8,1	2,4	2,8
Метионин	0,5	0,3	0,35
Фенилаланин	2,3	1,6	1,6
Треонин	2,8	2,3	2,0
триптофан	1,7	0,8	1,1
Тирозин	2,3	1,6	1,4
Валин	4,9	3,2	3,0

Хранителният дефицит оказва значително влияние върху растежа на детето, в резултат на което детето получава излишъци от определени аминокиселини, което причинява забавяне на физическото развитие, хипераминоацидурия и интоксикация.

При малките деца е повишена екскрецията на аминокиселини с урината – т. нар. физиологична хипераминоацидурия. През първата седмица от живота аминокиселинният азот съставлява 3-4% от общия азот в урината (според някои източници до 10%) и едва в края на първата година от живота намалява до 1%. През този период екскрецията на аминокиселини на 1 kg тегло достига стойностите на тяхната екскреция при възрастен, екскрецията на амино азот, която достига 10 mg / kg при новородени, рядко надвишава 2 mg / kg при втората година от живота. В урината на новородени съдържанието на таурин, треонин, серин, глицин, аланин, цистин, левцин, тирозин, фенилаланин и лизин е повишено в сравнение с възрастните. През първите месеци от живота етаноламин и хомоцитрулин също се откриват в урината. В урината на деца от първата година от живота преобладават аминокиселините пролин и хидроксипролин. Причината за физиологичната хипераминоацидурия е функционалната незрялост на бъбреците, проявяваща се в недостатъчна реабсорбция на аминокиселини от гломерулния филтрат (бъбречен тип хипераминоацидурия). Доказателство за това е по-високият клирънс на аминокиселините. Освен това при недоносени бебета се появява хипераминоацидурия от типа на претоварване, тъй като съдържанието на свободни аминокиселини в кръвната плазма е по-високо, отколкото при доносените.

В процеса на растеж на детето се променят количествените и качествените характеристики на азотния метаболизъм.

Дори Вирхов (R. Virchow, 1856) обърна внимание на факта, че урината на плода съдържа излишък на пикочна киселина и само следи от урея. Той нарече отлагането на кристали пикочна киселина в бъбречната тъкан пикочнокиселинен инфаркт на новороденото. Изследванията на най-важните азотни компоненти на урината при деца показват, че съотношението на пикочна киселина, урея и амоняк се променя значително по време на растежа. И така, първите 3 месеца от живота се характеризират с най-ниското съдържание на урея в урината и най-високата екскреция на пикочна киселина. На възраст от 3 до 6 месеца количеството на уреята в урината се увеличава и съдържанието на пикочна киселина намалява. Екскрецията на пикочна киселина през първата - втората година от живота на 1 kg тегло надвишава тази на възрастните, съдържанието на амоняк в урината през първите дни от живота е малко, но след това рязко се увеличава и остава на високо ниво през целия живот. първата година от живота. N. F. Tolkachevskaya (1960) свързва тези характеристики на азотния метаболизъм с преобладаването на урикотелния път на метаболизма на амоняка в плода и новороденото (неутрализацията на амоняка се осигурява главно поради повишеното образуване на пикочна киселина). Това е филогенетично по-стар път, който през първата година от живота постепенно и почти напълно се замества от уреотеличната синтеза на урея в цикъла на Кребс-Хензелайт.

Важна характеристика на азотния метаболизъм при деца е физиологичната креатинурия (виж). Креатинът се намира в амниотичната течност и урината от неонаталния период до пубертета. Ежедневната екскреция на креатинин се увеличава с възрастта, докато в същото време, с увеличаване на телесното тегло, креатининовият азот като процент от общия азот в урината намалява. Количеството креатинин, отделено в урината на 1 kg тегло при деца, варира от 5,5-10 mg. Стойностите на дневната екскреция на креатинина, процентът на общия азот в урината, получени от различни деца на същата възраст, са близки една до друга.

Библиография:Белозерски А. Н. Молекулярна биология - нов етап в познаването на природата, М., 1970; Braunstein A. E. Биохимия на метаболизма на аминокиселините, М., 1949, библиогр.; Збарски Б. И., Иванов И. И. и Мардашев С. Р. Биологична химия, Л., 1972; Иванов И. И. и др. Въведение в клиничната биохимия, Л., 1969, библиогр.; Химия и биохимия на нуклеиновите киселини, изд. Под редакцията на И. Б. Збарски и С. С. Дебов, Л., 1968. Lehninger A. L. Biochemistry, N. Y., 1970.

Радиоизотопно изследване на азотния метаболизъм- Белтъчини, изд. G. Neurath и C. Bailey, прев. от английски, том 3, част 2, стр. 594, М., 1950, библиогр.; Хагис Дж. и др. Въведение в молекулярната биология, прев. от английски, стр. 341, М., 1967.

Патология на азотния метаболизъм. - Ангелов AM и др.. Ефект на тироксина върху активността на някои ензими на въглехидратния и аминокиселинния метаболизъм в черния дроб на морски свинчета, Vopr. пчелен мед. химия, т. 17, c. 2, стр. 165, 1971, библиогр.; Бадалян Л. О., Таболин В. А. и Велтищев Ю. Е. Наследствени заболявания при деца, стр. 44, Москва, 1971; Каплански С. Я. Въпроси на патологията на метаболизма на протеините и аминокиселините, в книгата: Хим. основи на жизнените процеси, изд. В. Н. Орехович, стр. 253, М., 1962, библиогр.; той, Патологична физиология на протеиновия метаболизъм, Многотомн. Потупване. физиол., изд. Н. Н. Сиротинина, т. 2, стр. 455, М., 1966, библиогр.; Кремер Ю. Н. Биохимия на протеиновото хранене, Рига, 1965 г., библиогр.; Лаптева Н. Н. Патофизиология на протеиновия метаболизъм, М., 1970, библиогр.; Meister A. Биохимия на аминокиселините, прев. от английски, стр. 463, М., 1961; Мардашев С. Р. и др. Опитът и перспективите за лечение с L-глутамин на пациенти с тежък епидемичен хепатит (болест на Botkin), в книгата: Usp. хепатол., изд. Е. М. Тареев и А. Ф. Блюгер, стр. 401, Рига, 1971; Repin I. S. Азотният метаболизъм при фебрилни състояния, L., 1961, библиогр.; Хорст А. Молекулярна патология, прев. от полски, стр. 196, М., 1967, библиогр.

Азотна обмяна в облъчен организъм- Бък З. и Александър П. Основи на радиобиологията, прев. от англ., М., 1963, библиография; Ранни радиационно-биохимични реакции, изд. Е. Ф. Романцева, М., 1966, библиогр.; Streffer K. Радиационна биохимия, прев. от немски, М., 1972г.

Промени в азотния метаболизъм по време на стареене- Водещи проблеми на съветската геронтология, изд. Д. Ф. Чеботарева и др., Киев, 1972; Водещи проблеми на възрастовата физиология и биохимия, изд. В. Н. Никитина, М., 1966, библиогр.; Парина Е. В. Възраст и протеинов метаболизъм, Харков, 1967, библиогр.; Фролькис В. В. Регулация, адаптация и стареене, Л., 1970, библиогр.; Gcell D. Метаболизъм на протеини и азот в напреднала възраст, Proc. 4-ти межд. конгр. диететика, стр. 88, Стокхолм, 1965 г.; Verz#225;r F. Стареене на колагеновите влакна, Int. Rev. свържете се. Tissue Res., v. 2, стр. 243, 1964 г.

азотен метаболизъм при деца- Хранене на здраво И болно дете, изд. М. И. Олевски и Ю. К. Полтева, с. 59, 212, Москва, 1965; Толкачевская Н. Ф. Развитие на метаболитните процеси при деца от първата година от живота, М., 1960, библиогр.; Tour A. F. Физиология и патология на новородени деца, L., 1967; Schreier K. Eiweiβstoffwechsel, Handb. д. Kinderheilk., hrsg. v. Х. Опиц у. P. Schmid, S. 57, B. u. а., 1965, Библиогр.; Шрайер К. у. а. Über die Clearance-Rate einiger Aminosäuren bei Säuglingen und Frühgeborenen, Z. Kinderheilk., Bd 79, S. 165, 1957, Bibliogr.; Серениф. а. Principi N. Развитието на ензимните системи, Pediat. Clin. N. Amer., v. 12, стр. 515, 1965, библиогр.

С. Е. Северин, Н. Н. Лаптева; Ю. Е. Велтищев (пед.), Г. И. Козинец (рад.), Е. Ф. Романцев (щастлива био.), В. А. Тутелян (нем.).

азотен метаболизъм- набор от химични трансформации, реакции на синтез и разлагане на азотни съединения в организма; компонент на метаболизма и енергията. Концепцията за " азотен метаболизъм"включва протеинов метаболизъм (набор от химични трансформации в тялото на протеини и техните метаболитни продукти), както и обмен на пептиди, аминокиселини, нуклеинови киселини,нуклеотиди, азотни основи, аминозахари (вж. въглехидрати),азотсъдържащи липиди, витамини, хормонии други съединения, съдържащи азот.

Организмът на животните и хората получава усвоим азот от храната, в която основният източник на азотни съединения са протеини от животински и растителен произход. Основният фактор за поддържане на азотния баланс е държавата азотен метаболизъм, при което количеството на входящия и изходящия азот е еднакво, - е адекватен прием на протеин от храната. В СССР дневната норма на протеини в диетата на възрастен се приема равна на 100 Ж, или 16 Жпротеинов азот, с енергиен разход от 2500 ккал. Азотният баланс (разликата между количеството азот, което влиза в тялото с храната и количеството азот, отделено от тялото с урина, изпражнения, пот) е показател за интензивността. азотен метаболизъмв тялото. Гладуването или недостатъчното азотно хранене води до отрицателен азотен баланс или азотен дефицит, при който количеството на азота, отделен от тялото, надвишава количеството на азота, постъпващ в тялото с храната. Положителен азотен баланс, при който количеството азот, въведен с храната, надвишава количеството азот, отделен от тялото, се наблюдава в периода на растеж на тялото, в процесите на регенерация на тъканите и др. състояние азотен метаболизъмдо голяма степен зависи от качеството на хранителния протеин, което от своя страна се определя от неговия аминокиселинен състав и най-вече от наличието на незаменими аминокиселини.

Общоприето е, че при хората и гръбначните животни азотен метаболизъмзапочва с храносмилането на азотните съединения на храната в стомашно-чревния тракт. В стомаха протеините се разграждат с участието на храносмилателни протеолитични ензими. трипсини гастриксин (вж Протеолиза) за образуване на полипептиди, олигопептиди и отделни аминокиселини. От стомаха хранителната маса навлиза в дванадесетопръстника и подлежащите части на тънките черва, където пептидите претърпяват допълнително разцепване, катализирано от ензимите на панкреатичния сок трипсин, химотрипсин и карбоксипептидаза и ензимите на чревния сок аминопептидази и дипептидази (виж. ензими).Заедно с пептидите. тънките черва разграждат сложни протеини (напр. нуклеопротеини) и нуклеинови киселини. Значителен принос за разграждането на азотсъдържащите биополимери има и чревната микрофлора. Олигопептиди, аминокиселини, нуклеотиди, нуклеозиди и др. се резорбират в тънките черва, навлизат в кръвта и се разнасят с нея из целия организъм. Протеините на телесните тъкани в процеса на постоянно обновяване също се подлагат на протеолиза под действието на тъканни процеси (пептидази и катепсини), а продуктите от разпадането на тъканните протеини влизат в кръвта. Аминокиселините могат да се използват за нов синтез на протеини и други съединения (пуринови и пиримидинови бази, нуклеотиди, порфирини и др.), за енергия (например чрез включване в цикъла на трикарбоксилната киселина) или могат да бъдат подложени на по-нататъшно разграждане с образуване на крайни продукти азотен метаболизъмда се изхвърлят от тялото.

Аминокиселините, които идват като част от хранителните протеини, се използват за синтеза на протеини на органи и тъкани на тялото. Те също така участват в образуването на много други важни биологични съединения: пуринови нуклеотиди (глутамин, глицин, аспарагинова киселина) и пиримидинови нуклеотиди (глутамин, аспарагинова киселина), серотонин (триптофан), меланин (фенилалпнин, тирозин), хистамин (хистидин) , адреналин, норепинефрин, тирамин (тирозин), полиамини (аргинин, метионин), холин (метионин), порфирини (глицин), креатин (глицин, аргинин, метионин), коензими, захари и полизахариди, липиди и др. Най-важната химическа реакция за тялото, в която участват почти всички аминокиселини, е трансаминирането, което се състои в обратим ензимен пренос на а-аминогрупата на аминокиселините към а-въглеродния атом на кето киселини или алдехиди. Трансаминирането е основна реакция в биосинтезата на несъществени аминокиселини в тялото. Активността на ензимите, които катализират реакциите на трансаминиране, е аминотрансферази- има голяма клинична и диагностична стойност.

Разграждането на аминокиселините може да протече по няколко различни пътя. Повечето аминокиселини могат да претърпят декарбоксилиране с участието на декарбоксилазни ензими, за да образуват първични амини, които след това могат да бъдат окислени в реакции, катализирани от моноаминооксидаза или диаминоксидаза. Когато биогенните амини (хистамин, серотонин, тирамин, g-аминомаслена киселина) се окисляват от оксидази, се образуват алдехиди, които претърпяват допълнителни трансформации и амоняк,основният път на по-нататъшен метаболизъм е образуването на урея.

Друг основен път за разграждане на аминокиселините е окислителното дезаминиране с образуването на амоняк и кетокиселини. Директното дезаминиране на L-аминокиселините при животни и хора протича изключително бавно, с изключение на глутаминовата киселина, която се дезаминира интензивно с участието на специфичния ензим глутамат дехидрогеназа. Предварителното трансаминиране на почти всички а-аминокиселини и по-нататъшното дезаминиране на образуваната глутаминова киселина в а-кетоглутарова киселина и амоняк е основният механизъм за дезаминиране на естествените аминокиселини.

Амонякът е продукт на различни пътища на разграждане на аминокиселини, които могат да се образуват и в резултат на метаболизма на други азотсъдържащи съединения (например по време на дезаминирането на аденин, който е част от никотинамид аденин динуклеотид - NAD). Основният начин за свързване и неутрализиране на токсичния амоняк при уреотеличните животни (животни, при които крайният продукт на A. o е урея) е така нареченият цикъл на урея (синоним: цикъл на орнитин, цикъл на Кребс-Хензелейт), който се случва в черния дроб . Това е циклична последователност от ензимни реакции, в резултат на които се синтезира урея от молекулата на амоняка или амидния азот на глутамина, аминогрупата на аспарагиновата киселина и въглеродния диоксид. При дневен прием от 100 Жпротеин дневната екскреция на урея от тялото е около 30 Ж. При хората и висшите животни има друг начин за неутрализиране на амоняка - синтеза на амиди на дикарбоксилни киселини аспараган и глутамин от съответните аминокиселини. При урикотеличните животни (влечуги, птици) крайният продукт азотен метаболизъме пикочна киселина.

В резултат на разграждането на нуклеиновите киселини и нуклеопротеините в стомашно-чревния тракт се образуват нуклеотиди и нуклеозиди. След това олиго- и мононуклеотидите с участието на различни ензими (естерази, нуклеотидази, нуклеозидази, фосфорилази) се превръщат в свободни пуринови и пиримидинови бази.

По-нататъшният път на разграждане на пуриновите основи на аденин и гуанин се състои в тяхното хидролитично дезаминиране под въздействието на ензимите аденаза и гуаназа с образуването съответно на хипоксантин (6-хидроксипурин) и ксантин (2,6-диоксипурин), които след това се превръщат в пикочна киселина в реакции, катализирани от ксантин оксидаза. Пикочната киселина е един от крайните продукти азотен метаболизъми крайният продукт от пуриновата обмяна при човека – отделя се от организма с урината. Повечето бозайници имат ензима уриказа, който катализира превръщането на пикочната киселина в екскретиран алантоин.

Разграждането на пиримидиновите бази (урацил, тимин) се състои в тяхната редукция с образуването на дихидро производни и последваща хидролиза, в резултат на което от урацил се образува b-уреидопропионова киселина, а от амоняк, въглероден диоксид и b-аланин. то и b-аминоизомаслената киселина се образува от тимин, киселина, въглероден диоксид и амоняк. Въглеродният диоксид и амонякът могат допълнително да бъдат включени в уреята чрез цикъла на урея, а b-аланинът участва в синтеза на най-важните биологично активни съединения - хистидин-съдържащи дипептиди карнозин (b-аланил-L-хистидин) и ансерин (b -аланил-N-метил-L-хистидин), намиращ се в екстрактивните вещества на скелетните мускули, както и в синтеза на пантотенова киселина и коензим А.

По този начин различните трансформации на най-важните азотни съединения на тялото са свързани помежду си в един обмен. Труден процес азотен метаболизъмрегулирани на молекулярно, клетъчно и тъканно ниво. Регламент азотен метаболизъмв целия организъм е насочена към адаптиране на интензивността азотен метаболизъмкъм променящите се условия на околната и вътрешната среда и се осъществява от нервната система както директно, така и чрез въздействие върху жлезите с вътрешна секреция.

При здрави възрастни, съдържанието на азотни съединения в органите, тъканите и биологичните течности е на относително постоянно ниво. Излишъкът от азот от храната се отделя с урината и изпражненията, а при липса на азот в храната нуждите на тялото от него могат да бъдат покрити чрез използването на азотни съединения в телесните тъкани. В същото време съставът уринаварира в зависимост от характеристиките азотен метаболизъми азотен баланс. Обикновено при непроменена диета и относително стабилни условия на околната среда от тялото се отделя постоянно количество крайни продукти. азотен метаболизъм, а развитието на патологични състояния води до рязката му промяна. Значителни промени в екскрецията на азотни съединения в урината, предимно в екскрецията на урея, могат да се наблюдават и при липса на патология в случай на значителна промяна в диетата (например, когато се промени количеството консумиран протеин ), и концентрацията на остатъчен азот (вж. Остатъчен азот) в кръвта се променя леко.

При изследване азотен метаболизъмнеобходимо е да се вземе предвид количественият и качествен състав на приетата храна, количественият и качествен състав на азотните съединения, екскретирани с урината и изпражненията и съдържащи се в кръвта. За изследване азотен метаболизъмизползвайте азотни вещества, маркирани с радионуклиди на азот, фосфор, въглерод, сяра, водород, кислород и наблюдавайте миграцията на етикета и включването му в крайните продукти азотен метаболизъм. Широко използвани са белязаните аминокиселини, например 15 N-глицин, които се въвеждат в тялото с храна или директно в кръвта. Значителна част от етикетирания хранителен глицинов азот се екскретира като урея с урината, а другата част от етикета навлиза в тъканните протеини и се екскретира от тялото изключително бавно. Провеждане на изследвания азотен метаболизъмнеобходими за диагностика на много патологични състояния и проследяване на ефективността на лечението, както и разработване на рационални диети, вкл. лекарствен (вж Лечебно хранене).

Патология азотен метаболизъм(до много значителни) причинява протеинов дефицит. Може да бъде причинено от общо недохранване, продължителен дефицит на протеини или незаменими аминокиселини в диетата, липса на въглехидрати и мазнини, които осигуряват енергия за процесите на биосинтеза на протеини в организма. Дефицитът на протеин може да се дължи на преобладаването на процесите на разграждане на протеини над техния синтез, не само в резултат на хранителен дефицит на протеини и други основни хранителни вещества, но и по време на тежка мускулна работа, наранявания, възпалителни и дистрофични процеси, исхемия, инфекция, обширна изгаряния, нарушение на трофичната функция на нервната система, недостатъчност на анаболни хормони (хормон на растежа, полови хормони, инсулин), прекомерен синтез или прекомерен прием на стероидни хормони отвън и др. Нарушаване на абсорбцията на протеини при патология на стомашно-чревния тракт (ускорена евакуация на храна от стомаха, хипо- и анацидни състояния, запушване на отделителния канал на панкреаса, отслабване на секреторната функция и повишена подвижност на тънките черва при ентерит и ентероколит, нарушена абсорбция в тънките черва и др.) също може да доведе до протеинов дефицит. Дефицитът на протеин води до нарушена координация азотен метаболизъми се характеризира с изразен отрицателен азотен баланс.

Известни са случаи на нарушение на синтеза на определени протеини (вж. имунопатология, ферментопатии),както и генетично определен синтез на анормални протеини, например с хемоглобинопатии,мултиплен миелом (вж Парапротеинемични хемобластози) и т.н.

Патология азотен метаболизъм, което се състои в нарушение на метаболизма на аминокиселините, често се свързва с аномалии в процеса на трансаминиране: намаляване на активността на аминотрансферазите при хипо- или авитаминоза В6, нарушение на синтеза на тези ензими, липса на кетокиселини за трансаминиране поради инхибиране на цикъла на трикарбоксилната киселина по време на хипоксия и захарен диабет и др. Намаляването на интензивността на трансаминирането води до инхибиране на дезаминирането на глутаминовата киселина, а това от своя страна до увеличаване на дела на аминокиселинен азот в състава на остатъчния азот в кръвта (хипераминоацидемия), обща хиперазотемия и аминоацидурия. Хипераминоацидемията, аминоацидурията и общата азотемия са характерни за много видове патология. азотен метаболизъм. При обширно увреждане на черния дроб и други състояния, свързани с масивно разграждане на протеини в организма, процесите на деаминиране на аминокиселини и образуването на урея се нарушават по такъв начин, че концентрацията на остатъчен азот и съдържанието на аминокиселинен азот в него се увеличават на фона на намаляване на относителното съдържание на уреен азот в остатъчния азот (така наречената производствена азотемия). Производствената азотемия обикновено се придружава от екскреция на излишък от аминокиселини в урината, тъй като дори и в случай на нормално функциониране на бъбреците, филтрирането на аминокиселини в бъбречните гломерули е по-интензивно от тяхната реабсорбция в тубулите. Бъбречните заболявания, обструкцията на пикочните пътища, нарушеното бъбречно кръвообращение водят до развитие на ретенционна азотемия, придружена от повишаване на концентрацията на остатъчен азот в кръвта поради повишаване на съдържанието на урея в кръвта (вж. бъбречна недостатъчност). Обширни рани, тежки изгаряния, инфекции, увреждане на тръбните кости, гръбначния и главния мозък, хипотиреоидизъм, болест на Иценко-Кушинг и много други сериозни заболявания са придружени от аминоацидурия. Също така е характерно за патологични състояния, които протичат с нарушени процеси на реабсорбция в бъбречните тубули: болест на Уилсън-Коновалов (вж. Хепатоцеребрална дистрофия), Нефронофтиза на Фанкони (вж. Рахитоподобни заболявания) и т.н. Тези заболявания са сред множеството генетично обусловени разстройства азотен метаболизъм. Селективно нарушение на реабсорбцията на цистин и цистинурия с генерализирано нарушение на метаболизма на цистин на фона на обща аминоацидурия придружава така наречената цистиноза. При това заболяване цистиновите кристали се отлагат в клетките на ретикулоендотелната система. наследствено заболяване фенилкетонурияхарактеризиращ се с нарушение на превръщането на фенилаланин в тирозин в резултат на генетично определен дефицит на ензима фенилаланин - 4-хидроксилаза, което причинява натрупване в кръвта и урината на непреобразуван фенилаланин и неговите метаболитни продукти - фенилпирогроздена и фенилоцетна киселина. Нарушаването на трансформациите на тези съединения също е характерно за вирусния хепатит.

Тирозинемия, тирозинурия и тирозиноза се наблюдават при левкемия, дифузни заболявания на съединителната тъкан (колагенози) и други патологични състояния. Те се развиват в резултат на нарушено трансаминиране на тирозин. Вродена аномалия на окислителните трансформации на тирозин е в основата на алкаптонурия, при която непреобразуван метаболит на тази аминокиселина, хомогентизинова киселина, се натрупва в урината. Нарушения на пигментния метаболизъм при хипокортицизъм (вж. надбъбречните жлези) са свързани с инхибиране на превръщането на тирозин в меланин поради инхибиране на ензима тирозиназа (пълната загуба на синтеза на този пигмент е характерна за вродена аномалия на пигментацията - албинизъм).

При хроничен хепатит, захарен диабет, остра левкемия, хронична миело- и лимфоцитна левкемия, лимфогрануломатоза, ревматизъм и склеродермия, метаболизмът на триптофан се нарушава и в кръвта се натрупват неговите метаболити 3-хидроксикинуренин, ксантуренова и 3-хидроксиантранилова киселина, които имат токсични свойства. . Към патология азотен метаболизъмсъщо включват състояния, свързани с нарушение на отделянето на креатинин от бъбреците и натрупването му в кръвта. Увеличаването на екскрецията на креатинин придружава хиперфункцията на щитовидната жлеза, а намаляването на екскрецията на креатинин с повишена екскреция на креатин е хипотиреоидизъм.

При масивно разрушаване на клетъчните структури (гладуване, тежка мускулна работа, инфекции и др.) се отбелязва патологично повишаване на концентрацията на остатъчен азот поради увеличаване на относителното съдържание на азот на пикочната киселина в него (обикновено концентрацията на пикочната киселина в кръвта не надвишава - 0,4 mmol/l).

В напреднала възраст интензивността и обемът на протеиновия синтез намаляват поради директното инхибиране на биосинтетичната функция на тялото и отслабването на способността му да абсорбира хранителни аминокиселини; развива се отрицателен азотен баланс. Нарушенията в метаболизма на пурините при възрастните хора водят до натрупване и отлагане на соли на пикочната киселина - урати в мускулите, ставите и хрущялите. Коригиране на нарушения азотен метаболизъмв напреднала възраст може да се проведе чрез специални диети, съдържащи висококачествени животински протеини, витамини и микроелементи, с ограничено съдържание на пурини.

азотен метаболизъмпри децата се различава по редица характеристики, по-специално положителен азотен баланс като необходимо условие за растеж. Интензивност на процеса азотен метаболизъмпо време на растежа на детето претърпява промени, особено изразени при новородени и малки деца. През първите 3 дни от живота азотният баланс е отрицателен, което се обяснява с недостатъчен прием на протеини от храната. През този период се установява преходно повишаване на концентрацията на остатъчен азот в кръвта (т.нар. физиологична азотемия), понякога достигащо до 70 mmol/l; до края на 2-та седмица. живот, концентрацията на остатъчен азот намалява до нивото, отбелязано при възрастни. Количеството азот, отделено от бъбреците, се увеличава през първите 3 дни от живота, след което намалява и отново започва да се увеличава от 2-та седмица. живот успоредно с нарастващото количество храна.

Най-високата усвояемост на азота в детския организъм се наблюдава при деца през първите месеци от живота. Азотният баланс забележимо се доближава до равновесие през първите 3-6 месеца. живот, въпреки че остава положителен. Интензивността на протеиновия метаболизъм при децата е доста висока - при деца от 1-вата година от живота, около 0,9 Жпротеин за 1 килограмателесно тегло на ден, за 1-3 години - 0,8 g/kg/дни, при деца в предучилищна и училищна възраст - 0,7 g/kg/ден

Средната стойност на нуждата от есенциални аминокиселини, според FAO WHO (1985), при деца е 6 пъти по-голяма, отколкото при възрастни (есенциална аминокиселина за деца на възраст под 3 месеца е цистинът, а до 5 години - и хистидин). При децата процесите на трансаминиране на аминокиселини протичат по-активно, отколкото при възрастните. Въпреки това, в първите дни от живота на новородените, поради относително ниската активност на някои ензими, хипераминоацидемията и физиологичната аминоацидурия се отбелязват в резултат на функционална незрялост на бъбреците. При недоносени бебета освен това има аминоацидурия от тип претоварване, т.к. съдържанието на свободни аминокиселини в плазмата на кръвта им е по-високо, отколкото при доносени деца. През първата седмица от живота аминокиселинният азот съставлява 3-4% от общия азот в урината (според някои източници до 10%) и едва към края на първата година от живота относителното му съдържание намалява до 1%. При деца от 1-вата година от живота екскрецията на аминокиселини на 1 килограмателесното тегло достига стойностите на тяхната екскреция при възрастен, екскрецията на аминокиселинен азот, достигаща при новородени 10 mg/kgтелесно тегло, през 2-та година от живота рядко надвишава 2 mg/kgтелесно тегло. В урината на новородени се увеличава съдържанието на таурин, треонин, серин, глицин, аланин, цистин, левцин, тирозин, фенилаланин и лизин (в сравнение с урината на възрастен). През първите месеци от живота етаноламин и хомоцитрулин също се откриват в урината на детето. В урината на деца от 1-ва година от живота преобладават аминокиселините пролин и [хидро]оксипролин.

Изследванията на най-важните азотни компоненти на урината при деца показват, че съотношението на пикочна киселина, урея и амоняк се променя значително по време на растежа. Да, за първите 3 месеца. живот се характеризират с най-ниско съдържание на урея в урината (2-3 пъти по-малко, отколкото при възрастни) и най-висока екскреция на пикочна киселина. Децата през първите три месеца от живота отделят 28.3 mg/kgтелесно тегло на пикочна киселина, и възрастни - 8.7 mg/kg. Сравнително високата екскреция на пикочна киселина при деца през първите месеци от живота понякога допринася за развитието на пикочнокиселинен инфаркт на бъбреците. Количеството урея в урината се увеличава при деца на възраст от 3 до 6 месеца, а съдържанието на пикочна киселина намалява по това време. Съдържанието на амоняк в урината на децата в първите дни от живота е малко, но след това рязко се увеличава и остава на високо ниво през цялата 1-ва година от живота.

характерна особеност азотен метаболизъмпри деца е физиологична креатинурия. Креатинът се намира в амниотичната течност; в урината се определя в количества, надвишаващи съдържанието на креатин в урината на възрастни, от неонаталния период до периода на пубертета. Ежедневната екскреция на креатинин (дехидроксилиран креатин) се увеличава с възрастта, докато в същото време с увеличаване на телесното тегло на детето относителното съдържание на креатининов азот в урината намалява. Количеството креатинин, отделено в урината на ден при доносени новородени е 10-13 mg/kg, при недоносени бебета 3 mg/kg, при възрастни не надвишава 30 mg/kg.

Когато в семейството се открие вродено заболяване азотен метаболизъмтрябва медицинско генетично консултиране.

Библиография:Березов Т.Т. и Коровкин Б.Ф. Биологична химия, p. 431, М., 1982; Велтищев Ю.Е. и др.. Метаболизъм при деца, стр. 53, М., 1983; Dudel J. и др., Човешка физиология, прев. от английски, т. 1-4, М., 1985; Зилва Й.Ф. и Pannell P.R. Клиничната химия в диагностиката и лечението, прев. от английски, стр. 298, 398, М., 1988; Кон Р.М. и Рой К.С. Ранна диагностика на метаболитни заболявания, прев. от английски, стр. 211, М., 1986; Лабораторни методи на изследване в клиниката, изд. В.В. Меншиков, стр. 222, М., 1987; Lehninger A. Основи на биохимията, прев. от английски, т. 2, М., 1985; Мазурин А.В. и Воронцов И.М. Пропедевтика на детските болести, с. 322, М., 1985; Ръководство по педиатрия, изд. изд. U.E. Берман и В.К. Вон, прев. от английски, кн. 2, стр. 337, VI., 1987; Strayer L. Биохимия, прев. от английски, том 2, стр. 233, М., 1985.

Изглежда, че такова вещество като пикочната киселина е трудно да се комбинира с кръвта. Тук в урината - друг въпрос, там трябва да бъде. Междувременно в тялото непрекъснато протичат различни метаболитни процеси с образуването на соли, киселини, основи и други химични съединения, които се отделят от тялото чрез урината и стомашно-чревния тракт, влизайки там от кръвния поток.

Пикочната киселина (UA) също присъства в кръвта, образува се в малки количества от пуринови основи. Необходимите за организма пуринови основи се получават главно отвън, с храната, и се използват при синтеза на нуклеинови киселини, въпреки че в някои количества се произвеждат и от тялото. Що се отнася до пикочната киселина, тя е крайният продукт на пуриновата обмяна и като цяло тялото не се нуждае от нея сама по себе си. Повишеното му ниво (хиперурикемия) показва нарушение на пуриновия метаболизъм и може да застраши отлагането на ненужни за човека соли в ставите и други тъкани, причинявайки не само дискомфорт, но и сериозно заболяване.

Нормата на пикочна киселина и повишена концентрация

Нормата на пикочната киселина в кръвта при мъжете не трябва да надвишава 7,0 mg / dl (70,0 mg / l) или да бъде в диапазона 0,24 - 0,50 mmol / l. При жените нормата е малко по-ниска - съответно до 5,7 mg / dl (57 mg / l) или 0,16 - 0,44 mmol / l.

UA, образуван по време на метаболизма на пурин, трябва да се разтвори в плазмата, за да напусне впоследствие през бъбреците, но плазмата не може да разтвори пикочната киселина повече от 0,42 mmol / l. С урината от тялото обикновено се отделят 2,36 - 5,90 mmol / ден (250 - 750 mg / ден).

При висока концентрация пикочната киселина образува сол (натриев урат), която се отлага в тофи (вид възли) в различни видове тъкани, които имат афинитет към UA. Най-често тофи могат да се наблюдават на ушните миди, ръцете, краката, но любимото място са повърхностите на ставите (лакът, глезен) и обвивките на сухожилията. В редки случаи те могат да се слеят и да образуват язви, от които уратните кристали излизат под формата на бяла суха маса. Понякога уратите се намират в синовиалните торбички, причинявайки възпаление, болка и ограничена подвижност (синовит). Солите на пикочната киселина могат да бъдат открити в костите с развитието на деструктивни промени в костната тъкан.

Нивото на пикочна киселина в кръвта зависи от нейното производство по време на метаболизма на пурини, гломерулна филтрация и реабсорбция, както и от тубулната секреция. Най-често повишената концентрация на UA е следствие от недохранване, особено при хора, които имат наследствена патология (автозомно доминантна или Х-свързана ферментопатия), при която производството на пикочна киселина в организма се увеличава или отделянето й се забавя. Генетично обусловената хиперурикемия се нарича първичен, вторивъзниква от редица други патологични състояния или се формира под влияние на начина на живот.

Следователно може да се заключи, че Причините за повишаване на пикочната киселина в кръвта (прекомерно производство или забавено отделяне) са:

• генетичен фактор;
• Неправилно хранене;
• Бъбречна недостатъчност (нарушение на гломерулната филтрация, намаляване на тубулната секреция - МК не преминава от кръвния поток в урината);
• Ускорен обмен на нуклеотиди (, ​​лимфо- и миелопролиферативни заболявания, хемолитични).
• Употребата на салицилови лекарства и.

Основните причини за увеличението...

Една от причините за повишаване на пикочната киселина в кръвта нарича медицина недохранване,а именно консумацията на неразумно количество храни, които натрупват пуринови вещества. Това са пушени меса (риба и месо), консерви (особено цаца), говежди и свински черен дроб, бъбреци, пържени месни ястия, гъби и всякакви други екстри. Голямата любов към тези продукти води до факта, че пуриновите основи, необходими на тялото, се усвояват, а крайният продукт, пикочната киселина, се оказва излишен.

Трябва да се отбележи, че животинските продукти, които играят важна роля за повишаване на концентрацията на пикочна киселина, тъй като те носят пуринови бази, като правило, съдържат голямо количество холестерол. Увличайки се от такива любими ястия, неспазвайки мерките, човек може да нанесе двоен удар на тялото си.

Бедната на пурини диета се състои от млечни продукти, круши и ябълки, краставици (не мариновани, разбира се), горски плодове, картофи и други пресни зеленчуци. Консервирането, пърженето или всяко "магьосничество" над полуготовите продукти значително влошава качеството на храната в това отношение (съдържанието на пурини в храната и натрупването на пикочна киселина в организма).

... И основните прояви

Излишната пикочна киселина се пренася в цялото тяло, където изразяването на нейното поведение може да има няколко варианта:

1. Уратните кристали се отлагат и образуват микротофив хрущялните, костните и съединителните тъкани, причинявайки подагрозни заболявания. Уратите, натрупани в хрущяла, често се освобождават от тофите. Това обикновено се предхожда от излагане на фактори, провокиращи хиперурикемия, например нов прием на пурини и съответно пикочна киселина. Кристалите на солта се поемат от левкоцитите (фагоцитоза) и се намират в синовиалната течност на ставите (синовит). Това е остър пристъп подагрозен артрит.
2. Уратите, попадайки в бъбреците, могат да се отлагат в интерстициалната бъбречна тъкани водят до образуване на подагрозна нефропатия, последвана от бъбречна недостатъчност. Първите симптоми на заболяването могат да се считат за постоянно ниско специфично тегло на урината с появата на белтък в нея и повишаване на кръвното налягане (артериална хипертония), настъпват допълнителни промени в органите на отделителната система и се развива пиелонефрит. Завършването на процеса е образуването бъбречна недостатъчност.
3. Повишена пикочна киселина, образуване на соли(урати и калциеви конкременти) със задържането му в бъбреците + повишена киселинност на урината в повечето случаи води до развитие на заболяване на бъбреците.

Всички движения и трансформации на пикочната киселина, които определят нейното поведение като цяло, могат да бъдат взаимосвързани или да съществуват изолирано (както важи за всеки).

Пикочна киселина и подагра

Говорейки за пурини, пикочна киселина, диета, е невъзможно да се пренебрегне такова неприятно заболяване като подагра. В повечето случаи се свързва с МК, освен това е трудно да се нарече рядко.

Подаграта се развива предимно при мъже в зряла възраст, понякога има семеен характер. Повишените нива на пикочна киселина (хиперурикемия) се появяват много преди появата на симптомите.

Първата атака на подагра също не се отличава с яркостта на клиничната картина, просто нещо - палецът на някой крак боли и след пет дни човек отново се чувства напълно здрав и забравя за това злощастно недоразумение. Следващата атака може да се появи след дълъг период от време и да протича по-изразено:

Лечението на болестта не е лесно, а понякога и не безвредно за организма като цяло. Терапията, насочена към проявата на патологични промени, включва:

1. При остър пристъп - колхицин, който намалява интензивността на болката, но има тенденция да се натрупва в белите кръвни клетки, да възпрепятства тяхното движение и фагоцитоза и, следователно, участие във възпалителния процес. Колхицинът инхибира хемопоезата;
2. Нестероидни противовъзпалителни средства - НСПВС, които имат аналгетичен и противовъзпалителен ефект, но влияят негативно върху органите на храносмилателния тракт;
3. Диакарб предотвратява образуването на камъни (участва в тяхното разтваряне);
4. Лекарствата против подагра пробенецид и сулфинпиразон насърчават повишената екскреция на UA в урината, но се използват с повишено внимание при промени в пикочните пътища, успоредно с това се предписват голям прием на течности, диакарб и алкализиращи лекарства. Алопуринолът намалява производството на UA, насърчава регресията на тофите и изчезването на други симптоми на подагра, така че това лекарство вероятно е едно от най-добрите лечения за подагра.

Ефективността на лечението може да бъде значително увеличена от пациента, ако той приеме диета, съдържаща минимално количество пурини (само за нуждите на тялото, а не за натрупване).

Диета при хиперурикемия

Нискокалорична диета (таблица № 5 е най-добра, ако пациентът е добре с теглото), месо и риба - без фанатизъм, 300 грама на седмица и не повече. Това ще помогне на пациента да намали пикочната киселина в кръвта, да живее пълноценен живот, без да страда от пристъпи на подагрозен артрит. Пациентите с признаци на това заболяване с наднормено тегло се съветват да използват таблица номер 8, като не забравят да разтоварват всяка седмица, но не забравяйте, че пълното гладуване е забранено. Липсата на хранене в самото начало на диетата бързо ще повиши нивото на UA и ще изостри процеса. Но трябва сериозно да се обмисли допълнителният прием на аскорбинова киселина и витамини от група В.

Всички дни, докато продължава обострянето на заболяването, трябва да продължат без употребата на месни и рибни ястия.Храната не трябва да е твърда, но е по-добре да я консумирате в течна форма (мляко, плодови желета и компоти, плодови и зеленчукови сокове, зеленчукови бульонни супи, каша-"кал"). Освен това пациентът трябва да пие много (поне 2 литра на ден).

Трябва да се има предвид, че значително количество пуринови бази се намира в такива деликатеси като:

Напротив, минималната концентрация на пурини се наблюдава при:

Това е кратък списък от храни, които са забранени или разрешени за пациенти, които са открили първите признаци на подагра и повишена пикочна киселина при кръвен тест. Втората част от списъка (мляко, зеленчуци и плодове) ще помогне за намаляване на пикочната киселина в кръвта.

Пикочната киселина е ниска. Какво означава това?

Пикочната киселина в кръвта се понижава преди всичко, когато се използват лекарства против подагра, което е напълно естествено, тъй като те намаляват синтеза на UA.

В допълнение, намаляването на нивото на пикочната киселина може да бъде причинено от намаляване на тубулната реабсорбция, наследствено намаляване на производството на UA и в редки случаи хепатит и анемия.

Междувременно намаленото ниво на крайния продукт на пуриновия метаболизъм (точно както и повишеното) в урината е свързано с по-широк спектър от патологични състояния, но анализът на урината за съдържанието на UA не е толкова чест, той е обикновено представлява интерес за тесни специалисти, занимаващи се с конкретен проблем. За самодиагностиката на пациентите едва ли може да бъде полезно.

Видео: пикочна киселина в ставите, мнение на лекар

Протеинът е една от основните и жизненоважни хранителни съставки. Използва се от организмите предимно за пластмасови цели, което го прави особено важен, абсолютно незаменим за растящия организъм.

За правилното развитие на детето е необходимо редовно и достатъчно въвеждане на пълноценни протеини. Хранителните протеини се използват частично от тялото на детето за енергийни цели.

Усвояването на аминокиселини и може би дори по-сложни съединения - полипептиди, които се образуват, както бе споменато по-горе, под въздействието на редица протеази на храносмилателния тракт върху хранителните протеини, се извършва много перфектно и почти не зависи от възрастта. на детето и начина на хранене.

Количеството азот, абсорбиран в червата, не може да бъде точно измерено, но на практика може да се счита, че количеството азот в изпражненията е мярка за хранителните протеини, които не се използват от тялото.

При кърмачетата средно около 80-90% от целия въведен азот се абсорбира в червата. При смесено и изкуствено хранене процентът на резорбирания от организма азот е малко по-малък. Количеството на използвания азот зависи до известна степен от естеството на протеина, неговото количество и комбинацията с други хранителни съставки, които се въвеждат едновременно.

След поглъщане на протеинова храна количеството на общия остатъчен и аминен азот в кръвта се увеличава, достига максимум при кърмачета 3-4 часа след хранене и след 5 часа отново намалява до първоначалното ниво. При новородените максималната хранителна хиперазотемия настъпва по-рано. По-нататъшната съдба на абсорбираните в червата аминокиселини е малко проучена. Аминокиселините с кръвния поток достигат до отделните клетки на тялото, където се използват за изграждане на протеинови молекули в тъканите. Частично аминокиселините се дезаминират; част се адсорбира от еритроцитите. Някои от абсорбираните в червата протеини под формата на аминокиселини отново се екскретират в стомаха и отново се подлагат на разцепване и абсорбция.

Задържането на азот в организма е от съществено значение за оценка на характеристиките на азотния метаболизъм при деца. Според предишни наблюдения процентът на усвояване на азот от храната варира в зависимост от възрастта на детето и начина на хранене, докато количеството на задържания азот зависи от възрастта и почти не зависи от размера на протеиновото натоварване. Последните наблюдения обаче показват, че както използването, така и задържането на азот в храната зависят не само от възрастовите нужди на организма, но и от количеството протеин, въведено с храната. Подобряването на забавянето под въздействието на повишен протеинов товар обаче има известни граници; след даване на деца на повече от 5-6 g протеин на 1 kg тегло, по-нататъшното увеличаване на задържането на азот спира.

Бебето, с интензивно протичащите си пластични процеси, задържа относително два пъти повече протеини от възрастен. Няма съмнение, че има известен паралелизъм между енергията на растежа и степента на усвояване на протеините, но е погрешно да се смята, че всяко повишено задържане на азот съответства на подобряване на процесите на растеж и обратно.

Повечето от свръхвъведените протеини влизат в енергийния метаболизъм и водят до прекомерно генериране на топлина; малцинство може временно да доведе до хиперпротеинемия. Дезаминираният остатък от протеини, въведен с храната в излишък, води до отлагане на мазнини и въглехидрати.

При възрастен, като правило, има азотен баланс, при деца - положителен азотен баланс.

Азотният баланс се разбира като такова състояние на протеиновия метаболизъм, при което количествата азот, постъпили в тялото с храната, и азотът, отделен с урината и изпражненията, са равни. При положителен баланс внесеното количество азот е по-голямо от общото количество отстранени азотни вещества.

При деца от първите дни на неонаталния период, очевидно, може да има временно отрицателен азотен баланс. При изкуствено хранене отрицателният азотен баланс при новородените може да бъде заменен с положителен баланс малко по-късно. Относителната стойност на положителния азотен баланс достига максимум през първата четвърт на първата година от живота.

Протеините в храната трябва да покриват приблизително 10-15% от общия дневен прием на калории. Децата, които получават само кърма, трябва да получават 1,2-2 g протеин на ден на 1 kg тегло, децата на същата възраст, които са на изкуствено хранене, се нуждаят от 3-4 g протеин на единица тегло. В по-напреднала възраст дневната нужда от протеини е 3,0-3,5 g на 1 kg тегло.

Децата могат да се развиват доста добре за дълго време при много по-ниски протеинови натоварвания, които обаче трябва да се признаят за нецелесъобразни.

Детето се нуждае не от минималното, а от оптималното количество протеин за него, което е единственото нещо, което може да му осигури напълно правилното протичане на процесите на интерстициалния метаболизъм и следователно растежа.

При липса на протеини се нарушава храносмилането на въглехидратите. Разбира се, не трябва да има излишък на протеини, което лесно води при децата до изместване на алкално-киселинния баланс към ацидоза, което не е безразлично за детето.

Въпросът за оптималната протеинова диета за дете не може да се ограничи само до един количествен аспект. От много по-голямо значение е качеството на инжектираните протеини, наличието в тях на аминокиселините, необходими за изграждане на протеиновата молекула на тъканите на детския организъм. Такива жизненоважни аминокиселини включват триптофан, лизин, валин, левцин, изолевцин, аргинин, метионин, треанин, фенилаланин, хистидин.

Правилният протеинов метаболизъм е възможен само при правилна корелация между протеините и другите основни хранителни съставки. Въвеждането на въглехидрати значително подобрява задържането на протеини, докато мазнините донякъде влошават тяхното използване. Достатъчното въвеждане на вода и соли е необходимо условие за правилното протичане на протеиновия метаболизъм.

Крайните продукти на азотния метаболизъм се екскретират главно с урината; Количествените отношения между основните азотни компоненти на урината (урея, амоняк, пикочна киселина, креатинин, креатин, аминокиселини и др.) показват определени възрастови характеристики, които зависят от особеностите на ендогенния и екзогенния протеинов метаболизъм при деца.

Новородените се характеризират с голямо количество азот, отделено в урината, достигащо 6-7% през първите дни от живота по отношение на дневното количество урина. С възрастта процентът на азот в урината намалява, но общото дневно количество азот, особено през първите 4 години от живота, бързо нараства; количеството азот на 1 kg тегло достига максимална стойност до 6 години и след това започва постепенно да намалява.

При кърмачетата се отделя относително по-малко азот поради уреята и относително значително повече поради амоняка и пикочната киселина, отколкото при възрастни.

Повечето от азота, който влиза в тялото като хранителни протеини, се екскретира в урината под формата на урея. При новородени през първите дни от живота количеството на уреята достига приблизително 85% от общия азот в урината. От 4-5-ия ден от живота количеството на уреята намалява до 60%. и от 2 месеца пак започва да се увеличава.

При кърмачетата 8-10% от азота се освобождава поради уреята. a При по-големи деца, 3–5% по-малко, отколкото при възрастни. Количеството урея зависи от естеството и количеството протеини, получени от детето. По-малкото количество урея трябва да се счита за компенсаторно явление, тъй като детето се нуждае от относително големи количества амоняк.

Този въпрос обаче не може да се счита за окончателно разрешен; понастоящем се приема, че ензимът аргиназа действа върху аминокиселината аргинин и я разделя на урея и орнитин; орнитинът се свързва с амоняка и го превръща в аргинин и т.н. Този път на образуване на урея все още не може да се счита за достатъчно проучен.

Пикочната киселина е особено изобилна в урината на новородените; максималната му екскреция пада на 3-4-ия ден от живота. Обилното отделяне на пикочна киселина, киселинната реакция и малкото количество урина са причина за т. нар. пикочнокиселинен инфаркт при новородени - отлагания в събирателните каналчета и в дуктус папиларес на бъбреците на соли на пикочната киселина, амоний и натрий пикочна киселина и вар с оксалова киселина. С постепенно увеличаване на количеството на урината, пикочната киселина се измива. Тази така наречена инфарктна урина е мътна, с високо специфично тегло и дава обилна червеникава утайка от свободни урати и аморфни соли на пикочната киселина. Инфарктна урина се наблюдава при 85-100% от здравите новородени.

Пикочната киселина и пуриновите основи на урината при кърмачета са от ендогенен произход; те се получават главно от нуклеопротеините на храносмилателните сокове и от ексфолираните клетки на чревния епител.

При по-големите деца пикочната киселина, отделяна с урината, е от екзогенно-ендогенен произход; количеството му до голяма степен се определя от естеството на храната.

Ежедневното количество пикочна киселина, отделена с урината, се увеличава с възрастта; количеството пикочна киселина, изчислено на 1 kg тегло (относителна екскреция), напротив, намалява с възрастта и процентът на пикочната киселина в урината спрямо общия азот в урината също намалява.

Увеличаването на образуването на урея с възрастта и относителното намаляване на пикочната киселина показват намаляване на интензивността на процесите на растеж и по-голямо подобрение на метаболизма.

Амонякът се екскретира с урината под формата на соли на сярна и фосфорна киселина. Поради амоняка децата отделят относително повече азот от възрастните.

Излишъкът от амоняк в детската урина зависи от непълното му превръщане в урея. Амонякът е част от солите на сярната и фосфорната киселина, образувани при разграждането на протеини и фосфорсъдържащи органични съединения. При възрастни това отчасти се дължи на алкални земи (Na, K, Ca, Mg), които идват в достатъчни количества с храната. Детският организъм използва тези соли за пластични цели; в допълнение, тяхната абсорбция в червата е донякъде затруднена от образуването на сапуни поради относително високото съдържание на мазнини в диетата на детето.

Повишеното количество амоняк в урината не показва ацидоза и ацидурия, а по-скоро алкалопения, показваща известна липса на алкали. При по-големи деца количеството на амоняка в урината зависи от естеството на храната, главно от естеството на нейния пепелен остатък; с голям брой зеленчуци влизат много алкали и следователно по-малко амоняк се отделя в урината; с месна храна, напротив, се образуват по-кисели продукти на интерстициалния метаболизъм, които се неутрализират от амоняк и се екскретират в урината под формата на съответните съединения.

Аминокиселините при кърмачетата се екскретират с урината в много по-големи количества, отколкото при възрастните; в урината на недоносени бебета, има особено много от тях.

Креатининът идва от креатина, който се образува в мускулите, и следователно трябва да се разглежда като специален продукт на мускулния метаболизъм. Относително слабото развитие на мускулната система при децата и значително по-ниското съдържание на креатинин в техните мускули, очевидно, обяснява ниското съдържание на креатинин в урината на децата.Има известна пропорционалност между количеството креатинин в урината и тялото. тегло (или по-скоро броят на мускулите).

За разлика от урината на възрастни, урината на децата съдържа креатин. При момчетата се среща до 6 години, при момичетата - много по-дълго, до пубертета. Причините за креатинурия при деца не са напълно изяснени. Трябва да се приеме, че особеностите на въглехидратите (Tolkachevskaya) и интензивността на водния метаболизъм, водещи до измиване на креатин, са засегнати, но влиянието на известно несъвършенство на метаболизма, в резултат на което креатинът не се превръща в креатинин, е не е изключено.

"Остатъчен азот" Метод на Kjeldahl: в серум
кръвта се определя от общото
беше изчислено количеството азот и съдържанието на протеин (в
протеин ~ 16% азот).
След
отлагане
катерица
реакция с TCA в серума
остана азот
състав с ниско молекулно тегло
– „остатъчен (небелтъчен)
азот" (~0,5% от общия N,
около 0,4 g/l).
Урея азот
50 %
Азотни аминокиселини
до 25%
Пикочна киселина
4%
Креатин и креатинин
5-7 %
индикански
0,5 %
Амоняк
<2%
Пептиди, нуклеотиди,
билирубин и др.
~13 %

Крайни продукти на азотния метаболизъм

катерици
AMC
Амини
Нуклеинова киселина
Пиримидини
АМОНЯК
креатин
пурини
пикочен
до-та
Креатинин
временна детоксикация
АМИДИ НА АМИНОКИСЕЛИНИТЕ
с урина
УРЕЯ

Амоняк и начини за неутрализирането му

Дезаминиране
аминокиселини
Дезаминиране
биогенни амини
Разпадане на пиримидиновите бази на NK
NH3
Синтез на АК,
пиримидини,
амино захари...
Дикарбоксилни амиди
аминокиселини (hln, asn)
образование
и екскреция
амоний
соли
~ 0,5 g/ден
Синтез
урея
25-30 g/ден

Образуване на амиди на дикарбоксилни аминокиселини

Временна неутрализация на NH3 за транспортиране в
органи, където окончателното му обезвреждане и
екскреция.
Среща се във всички органи и тъкани.

екскреция на амоняк в бъбреците

NH3 в урината се свързва с протони и образува катион
амоний:
NH3 + H+ ↔ NH4+
NH4+ насърчава отделянето на Н+ йони (т.е. киселини).
Отстраняване на амониеви соли (фосфати, ацетати, ...)
намалява загубата на Na и други катиони.

Синтез на урея

NH3
Синтез на урея
АТФ
CO2
NH3
Карбамоил фосфат
ЦИТРУЛИН
АСПАРТАТ
Аргинин янтарна киселина
ОРНИТИН
Оксалоацетат
Малат
АРГИНИН
NH2
ОТ
NH2
О
УРЕЯ
АТФ
ФУМАРАТ

кръвна урея

Скорост
образование
в черния дроб
УРЕЯ
КРЪВ
Скорост
отстраняване
бъбреци
Референтни граници - 2,2 - 8,3 mmol / l. Ежедневни колебания
нивата на кръвната урея достигат 50% (максимум вечер).
Способността за синтез на урея се поддържа при
увреждане на 85% от чернодробната тъкан. Синтез
урея
нарушава се само при много тежко увреждане на черния дроб
(остра некроза, чернодробна кома, цироза, отравяне
фосфор и арсен): след това в кръвния серум
амоняк се натрупва и нивото на урея намалява.

определяне на урея

Повишаване на нивото на кръвната урея:
относителна (дехидратация) + абсолютна (АЗОТЕМИЯ).
Азотемия
ПРОИЗВОДСТВО
ЗАДЪРЖАНЕ
уголемени
образование
намалена
екскреция в урината
БЪБРЕЧНА
ЕКСТРАРЕНАЛНА
свързани с патология
бъбрек
свързани с екстраренални фактори

Производствена азотемия

1.
2.
Богата на протеини диета
Повишен протеинов катаболизъм - с кахексия, левкемия,
обширни рани, инфекции и
възпалителен
заболявания с висока температура, злокачествени
тумори
лечение
глюкокортикоиди,
интензивен
мускулна работа, ВСЯКАКВА ОСТРОФАЗОВА РЕАКЦИЯ...
Задържаща азотемия
Бъбречно заболяване (GFR< 10 мл/мин) - гломерулонефриты,
пиелонефрит, бъбречна туберкулоза, бъбречна амилоидоза...
При остра бъбречна недостатъчност, повишаване на уреята в кръвта до 16 mmol / l =
нарушена бъбречна функция с умерена тежест, до 33 mmol / l -
тежко, над 50 mmol / l - много тежко (неблагоприятно
прогноза).
Повишаването на нивата на урея не е ранен признак на дисфункция
бъбреци.

Задържаща азотемия

Екстраренални ретенционни азотемии
хемодинамика и намаляване на GFR:
-
при
нарушения
сърдечно-съдова декомпенсация,
дехидратация на тялото (неконтролируемо повръщане, обструкция
черва, стеноза на пилора, обилна диария, кървене,
изгаря...)
травматичен шок, диабет, болест на Адисън и др.
Азотемията обикновено е ниска (ниво на урея< 13 ммоль/л).

Намалена концентрация на урея

Няма диагностична стойност. Може да се наблюдава:
С хиперхидратация (в/в въвеждането на глюкозни разтвори и др.)
По време на бременност (често под 3,33 mmol / l).
С повишена диуреза (диуретик).
С гладуване и намален протеинов катаболизъм.
С увреждане на мускулите (миозит, миопатия).
Методи за определяне на урея
Колориметрични, уреазни (фенол-хипохлорит, салицилат-хипохлорит, глутамат дехидрогеназа).
Материалът за изследването е серум или кръвна плазма.
Нивото на урея е стабилно до 24 часа при стайна температура,
няколко дни при 4-6°C и до 2-3 месеца при замразяване.

Намеса

Серумната концентрация на урея намалява по време на гладуване,
нискокалорична диета, пушене, пиене на големи количества
вода…
Концентрацията на урея леко се повишава с възрастта. При мъжете
тя е малко по-висока от тази на жените.
По време на бременност концентрацията на урея намалява, в менопаузата
- се увеличава.
Високо протеинова диета, упражнения
причиняват повишаване на концентрацията на урея в кръвния серум.
Надценяване на резултатите: ацетон, билирубин, хемолиза, липемия,
оксалати (примеси на амониеви йони), пикочна киселина
+ нефротоксични лекарства, инсектициди.
Неотчитане: ацидоза (метод с диацетил монооксим).

Креатин и креатинин

Креатинът е важна съставка
азотен метаболизъм в организма.
Креатин фосфат
участващи
в
енергоснабдяване
порязвания
мускул,
активен
транспорт
йони в нервната тъкан и др.

Синтез на креатин

Креатинът се синтезира в бъбреците и панкреаса от
аргинин, глицин и метионин и след това навлиза в кръвния поток
в скелетните и сърдечните мускули, мозъка, нервната тъкан.
Съдържанието на креатин в органите
Бъбреци, черен дроб,
LJ
мозък
Гладки мускули
сърдечен мускул
Скелетни мускули
0
100
200
300
400
500
600
mg/100
Малко количество креатин (0,05-0,25 g / ден) може да се екскретира с
урината е нормална, много повече - при деца и патология.

Креатин, креатин фосфат и креатинин

Креатин фосфат - макроерг, акумулатор и носител
енергия в клетката.
Креатин киназа
креатин
+ ATP
~2%
ЕНЕРГИЯ
pH
H 2O
КРЕАТИН ~
ФОСФАТ
+ ADP

Креатинин

Креатининът е крайният продукт на метаболизма („метаболитната задънена улица“).
Екскретира се от бъбреците с урината.
Нивата на плазмения креатинин са пряко свързани с
мускулна маса. Тъй като референтните стойности на креатинина в кръвта
зависи от възрастта и пола.
Възрастови групи
Кръв от пъпната връв
От Яфа
Ензимна
53-106 µmol/l
Новородени 1-4 дни
27-88
Деца под 1 година
18-35
4-29
деца
27-62
2-5 години 4-40
6-9 години 18-46
Тийнейджъри
44-88
19-52
Възрастни 18-60 години
м 80-115, ш 53-97
Възрастни 60-90 години
м 71-115, ш 53-106
Възрастни над 90 години
м 88-150, ш 53-115
м 55-96, ш 40-66

Методи за изследване на креатинин

2-точков кинетичен метод чрез реакция с пикринова киселина
(метод на Jaffe).
Креатинин + пикрат (pH=12,0) ---> оранжев продукт
Изисквания към пробата: серум или хепарин плазма (флуорид и
амониев хепаринат са неподходящи). Стабилен при съхранение в хладилник
през деня, за дългосрочно съхранение - замразяване.
Подготовка на пациента.
Премахване на мускулното напрежение, упражнения.
Диетата не трябва да съдържа голямо количество месо.
Избягвайте алкохола, големи дози аскорбинова киселина,
ако е възможно - нефротоксични лекарства.
Анализът трябва да се извърши преди рентгеноконтрастните изследвания.

Намеса

Биологични: повишаване - нефротоксични лекарства.
Аналитични: повишаване - ацетооцетна киселина, ацетон,
аскорбинова киселина, цефалоспорини, флуцитозин, лидокаин,
ибупрофен, леводопа, метилдопа, нитрофурани, пируват, уринарен
киселина.
Фалшиво повишаване - глюкоза, фруктоза, кетонови тела, хистидин, аспарагин, урея, пикочна киселина, индол.
Намален - n-ацетилцистеин, билирубин, дипирон, хемоглобин,
липемия.
Колебанията в индикатора през деня могат да достигнат 100%
(максимум - вечерта).

Клинична и диагностична стойност

ПОВИШЕНА КОНЦЕНТРАЦИЯ НА КРЕАТИНИН:
Повишено образование/прием
Акромегалия и гигантизъм (голяма мускулна маса).
Прекомерна консумация на месни храни.
Намален избор
Бъбречна недостатъчност (остра и хронична, всякаква етиология)
- нарушение на перфузията, бъбречно заболяване, обструкция на пикочните пътища).
нефротоксични агенти - живачни съединения, сулфонамиди,
тиазиди, аминогликозиди, тетрациклини, барбитурати, салицилати,
андрогени...
Механични, експлоатационни и други масивни повреди
мускули, синдром на продължително смачкване.
Лъчева болест, хипертиреоидизъм.

Клинична и диагностична стойност

НАМАЛЕНА КОНЦЕНТРАЦИЯ НА КРЕАТИНИН
Гладуване.
Прием на глюкокортикоиди.
Слабост поради възраст или намален мускул
маси.
Бременност (особено първия и втория триместър).
Креатининът не е чувствителен
бъбречно заболяване в ранен стадий.
При използване на ензимни методи трябва да се внимава
отделете серума от клетките, за да избегнете образуването
амоний в пробата и завишаване на резултатите.