תוצרים סופיים של חילוף החומרים בחנקן. ביוסינתזה של אוריאה. הרצאה של המחלקה לכימיה ביולוגית באקדמיה לרפואה של מדינת קירוב: תוצרי קצה של חילוף החומרים בחנקן. חומצת שתן היא תוצר של חילוף חומרים של חלבון ב

חילוף חומרים של חנקן- קבוצה של טרנספורמציות כימיות של חומרים המכילים חנקן בגוף.

חילוף החומרים בחנקן כולל החלפה של חלבונים פשוטים ומורכבים, חומצות גרעין, תוצרי הריקבון שלהן (פפטידים, חומצות אמינו ונוקלאוטידים), חומרים דמויי שומן המכילים חנקן (ליפידים), סוכרי אמינו, הורמונים, ויטמינים ועוד.

עבור מהלך תקין של תהליכי החיים, יש לספק לגוף את הכמות הדרושה של חנקן לעיכול. המרכיב העיקרי והמקור העיקרי של חנקן במזון האדם הם חומרי חלבון (ראה חלבונים).

הנורמה היומית של חלבון בתזונה של מבוגר, שאומצה בברית המועצות, היא 100 גרם חלבון או 16 גרם חלבון חנקן עם הוצאה אנרגטית של 2500 קק"ל. עם זאת, כמויות קטנות משמעותית של חלבון יכולות לספק איזון חנקן, כלומר, מצב בו כמויות הקלט והתפוקה של החנקן זהות. לאחר בליעת ארוחה חלבונית, חילוף החומרים הבסיסי (ראה מטבוליזם ואנרגיה) עולה יותר ממה שנובע מהערך הקלורי של החלבון. תופעה זו כונתה "פעולה דינמית ספציפית" של מזונות חלבונים. המנגנון של תופעה זו אינו ברור לחלוטין. ככל הנראה, כמה חומצות אמינו - תוצרים של ביקוע חלבונים - מעורבות בתגובות הקשורות להידרוליזה של ATP ויצירת ADP, מה שגורם לצריכת חמצן מוגברת.

בהרעבה כללית או בהזנת חנקן לא מספקת, כמות החנקן המופרשת בשתן ובצואה עולה על הכמות המוכנסת למזון - מצב של מאזן חנקן שלילי. במקרה בו כמות הכנסת החנקן עולה על הכמות המופרשת, נוצר מצב של מאזן חנקן חיובי, האופייני לאורגניזם גדל, במהלך תהליכי התחדשות וכדומה.

בעת הידור או הערכה של דיאטה, יש צורך לקחת בחשבון את התועלת של חלבונים, המתאפיינת בתכולת חומצות אמינו חיוניות, כלומר כאלה שאינן יכולות להיווצר מתרכובות אחרות בגוף (ראה חומצות אמינו).

הדרישה היומית של גוף האדם לחומצות אמינו חיוניות שונות אינה זהה (טבלה 1).

טבלה 1. הצורך של מבוגר בחומצות אמינו חיוניות (בגר' ליום)

עיכול חלבונים וחומרים אחרים המכילים חנקן

עבור בעלי חוליות מאורגנים מאוד, כולל בני אדם, יש להתייחס לתחילתם של תהליכי חילוף החומרים בחנקן בעיכול במערכת העיכול של חלבונים פשוטים ומורכבים, כמו גם תרכובות חנקניות מורכבות אחרות, ולאחר מכן ספיגת תוצרי המחשוף שלהם.

עיכול חלבונים מתחיל בקיבה בהשפעת האנזימים פפסין (ראה) וגסטריצין המיוצר ברירית הקיבה בצורה לא פעילה - בצורת זימוגנים (פרו-אנזימים).

הסביבה החומצית הנחוצה להפעלת הזימוגנים מסופקת על ידי חומצה הידרוכלורית המופרשת מבלוטות רירית קרקעית הקיבה (תאי פריאטלי). פפסין (pH אופטימלי כ-2) וגסטריצין (pH אופטימלי 3-4) הם פרוטאזות - אנדופפטידאזות המפרקות קשרים פפטידים בין חומצות אמינו הממוקמות בתוך שרשראות הפפטידים של מולקולת חלבון (ראה פפטיד הידרולאזות).

עם הצטברות בקיבה של מסת מזון שיש לה תגובה חומצית מספיק, עיסת הפילורי נפתחת באופן רפלקסיבי, ומסת המזון במנות נכנסת לתריסריון, ולאחר מכן אל החלקים התחתונים של המעי הדק, שם אנזימי מיץ הלבלב, טריפסין , משתתפים בביקוע נוסף של קשרי פפטידים (ראה איור), כימוטריפסין (ראה) ו-carboxypeptidase (ראה) ואנזימי מעיים - אמינו ודיפפטידאזים.

טריפסין וקימוטריפסין הם אנדופפטידאזים (pH אופטימלי הוא בערך 8.0), קרבוקסי ואמינופיפטאזות הם אקסופפטידאזים; הם מבקעים את הקשר הפפטיד הקיצוני, בהתאמה, מהצד של קבוצות הקרבוקסיל והאמינו החופשיות. כאשר נוצרים דיפפטידים, הם נבקעים על ידי דיפפטידאזים. במקביל לעיכול של חלבונים פשוטים במעי הדק, מתרחש ביקוע של נוקלאופרוטאין, כמו גם חומצות דאוקסיריבונוקלאיות (DNA) וריבונוקלאיות (RNA).

כתוצאה מהביטוי הרציף של הפעילות ההידרוליטית של האנזימים של בלוטות העיכול, כמו גם מיקרואורגניזמים במעיים, חלבונים פשוטים ומורכבים, כמו גם ביופולימרים אחרים, מתפרקים, ותוצרי הריקבון (פפטידים במשקל מולקולרי נמוך, חומצות אמינו , נוקלאוטידים, נוקלאוזידים) נספגים במעי הדק ונכנסים לדם.

במקביל, קיים פירוק אנזימטי של חלבוני רקמה בהשפעת פרוטאזות רקמות - קתפסינים (ראה) ופפטידאזים (ראה פפטיד הידרולאזות). תוצרי הריקבון הנוצרים בדרך זו נכנסים גם לזרם הדם ומובלים לכל האיברים והרקמות.

מטבוליזם של חומצות אמינו ברקמות

הקרן של חומצות אמינו הנוצרות כתוצאה מפירוק אנזימטי של מוצרי מזון או מוצרי ריקבון רקמות מושקעת על ביוסינתזה של חלבונים ותרכובות רבות אחרות האופייניות רק לאורגניזם זה, על עלויות אנרגיה, וגם על היווצרות תוצרים סופיים של מטבוליזם של חנקן שיש לבטל (איור 1).

השתתפות חומצות אמינו בתהליכי ביוסינתזה

הסינתזה של חלבונים ספציפיים לאורגניזם נתון נמצאת בשליטה של ​​מולקולות DNA המרכיבות את הכרומטין של גרעיני התא.

על אחד מגדילי ה-DNA (במקום התפרקותו), על פי חוק ההשלמה (ראה. קוד גנטי), מרכיבים (מסונתז) RNA (mRNA) מידע או מטריקס.

רכיבי mRNA מקובעים בריבוזום מתאימים לחומצות ריבונוקלאיות תחבורה (tRNAs), הנושאות חומצות אמינו מופעלות מראש המקובעות על mRNA. בקרבת מקום נמצאות חומצות אמינו כאלה שבחלבון המסונתז חייבות להיות מחוברות בקשר פפטיד, המבטיח את המבנה הראשוני הספציפי של חלבונים עם סדר מוגדר בקפדנות של חומצות אמינו עוקבות זו אחר זו.

בתורו, המבנה הראשוני קובע מראש, אם לא לחלוטין, אז במידה רבה, את התצורה המרחבית, או המבנה השלישוני, של חלבונים, כולל חלבוני אנזים.

אובדן או שיבוש של כל קשר בתהליך המורכב של ביוסינתזה של אנזים המבצע תגובה מסוימת בחילוף החומרים עלול להוביל להפרעות פתולוגיות קשות. אז, הגורם למחלות תורשתיות רבות (ראה) הוא אובדן הסינתזה של חלבון אנזים אחד בלבד (לדוגמה, הידרוקסילאז באוליגופרניה פנילפירובית); "שגיאה" במבנה הראשוני של שרשראות α- או β של המוגלובין, המורכבת מהחלפת חומצות אמינו אחת בלבד מ-287, מובילה להיווצרות צורות פתולוגיות של המוגלובין עם פגיעה בהתקשרות ובשחרור חמצן.

הקרן של חומצות אמינו משמשת גם בסינתזה של תרכובות אחרות.

לדוגמה, הביוסינתזה של נוקלאוטידים פורין (ראה בסיסי פורין), החל מ-Ribosyl-5-phosphate, עוברת שלבים רבים ומסתיימת ביצירת חומצה אינוזינית (חומצה אינוזינית יכולה לאחר מכן לעבור טרנספורמציה לחומצות אדנילית וגואנילית). זה מצריך השתתפות של גלוטמין (אמיד חומצה גלוטמית) כמקור לחנקן במקומות 3 ו-9, גליצין במיקום 7 ופחמן במקומות 4 ו-5. חומצה אספרטית היא מקור לחנקן במיקום הראשון:

עם ההיווצרות שלאחר מכן של חומצה אדנילית (ראה חומצות זרחתיות אדנוזין), חומצה אספרטית מעורבת שוב, שהחנקן שלה מספק קבוצת אמינו העומדת באטום הפחמן השישי של טבעת הפורין. במהלך הסינתזה של חומצה גואנילית (ראה), קבוצת האמינו באטום הפחמן השני נלקחת מגלוטמין.

מאמוניה (NH3), ביקרבונט (HCO3-), אדנוזין טריפוספט (ATP) כמקור אנרגיה ולבסוף חומצה N-אצטילגלוטמית כמפעיל:

קבוצת הקרבמיל של קרבמיל פוספט מועברת אנזימטית לחומצה אספרטית. דרך החומצה הקרבמילאספרטית, החומצה הדיהידרואורטית והאורוטית שנוצרת (איור 2), נוצרת חומצה אורוטידילית, העוברת לחומצה אורידית ולאורידין טריפוספט (UTP). על ידי אמינציה של UTP, נוצר ציטידין טריפוספט (CTP), והתגובה האחרונה הזו היא תהליך מוסדר לפי חוק המשוב: CTP מעכב את היווצרות חומצה קרבמילאספרטית, ו-ATP מסיר עיכוב זה. לפיכך, היווצרות נוקלאוטידים של פירמידין, שהם חלק מחומצות גרעין, מווסתת על ידי היחס בין התוכן של CTP ו-ATP.

בנוסף ליצירת נוקלאוטידים פורין ופירימידין, חומצות אמינו מעורבות ביצירת תרכובות רבות אחרות חשובות מבחינה פיזיולוגית.

כתוצאה מסדרה של טרנספורמציות אנזימטיות עוקבות, נוצרת חומצה ניקוטינית, הפועלת כוויטמין אנטי-פלגרי ומשתתפת בצורה של ניקוטינאמיד. בביוסינתזה של קו-אנזימים ניקוטפמיד NAD ו-NADP.

2. חומצת האמינו הפשוטה ביותר גליצין (CH 2 NH 2 COOH), בנוסף להשתתפות ביצירת פורינים, מספקת את כל החנקן ומספר אטומי פחמן בביוסינתזה של פורפירינים, המהווים את הבסיס המבני של פיגמנטים מרה ו החלק הלא חלבוני (קבוצה תותבת) של כרומופרוטאינים המכילים ברזל (ראה).

גליצין פועל גם כמקבל של קבוצת האמנדין של ארגינין בסינתזה של חומצה גואנידינואצטית, שנגזרת ה-N-methyl שלה היא קריאטין (ראה) מהווה מרכיב חשוב בשרירי השלד, הלב והמוח, ובצורה של מוצר מזרחן (פוספוקריאטין) מספק מאגר של תרכובות זרחן עשירות באנרגיה הנחוצות לפעילות התפקודית של הרקמה.

3. סרין מעורב ביצירת אלכוהול אמינו מורכב - ספינגוזין (ראה ספינגוזינים), המהווה חלק מספינגומילין (ראה ספינגוליפידים) - שומנים המיוצגים באופן עשיר במיוחד במוח וברקמת העצבים. סרין מעורב גם בסינתזה של הקואנזים (ראה) אצטילציה (CoA), שנגזרות האציל שלו הן הצורה הפעילה של חומצות שומן (ראה מטבוליזם של שומן), המעורבים בתהליכים שונים של ביוסינתזה וריקבון חמצוני.

טבלה 2. כמה חומרים חנקניים בעלי חשיבות ביולוגית הנוצרים מחומצות אמינו

בשולחן. 2 מספק מידע נוסף על חומצות אמינו בודדות שהן מבשרות למספר תרכובות חנקן חשובות ביולוגית אחרות.

הקבוצות הפונקציונליות של חומצות אמינו מעורבות באופן נרחב בתגובות מטבוליות שונות.

קודם כל, זה חל על קבוצות האמינו המעורבות בתגובת הטרנסאמינציה (ראה). תגובה זו, שהיא המסלול החשוב ביותר להמרה אנזימטית של חומצות אמינו, התגלתה על ידי הביוכימאים הסובייטים A.E. Braunshtein ומ.G. Kritzman ב-1937. הוא מורכב מהעברה אנזימטית הפיכה של קבוצת ה-α-אמינו של חומצת ה-α-לאטום α-פחמן של חומצת ה-α-keto ללא שחרור ביניים של אמוניה.

בתגובות טרנסאמינציה המזרזות על ידי טרנסאמינאזות שונות, יכולות להשתתף לא רק קבוצות אמינו של חומצות אמינו, אלא גם קבוצות אמינו של אמינים וחומצות ω-אמינו (לדוגמה, β-alanine, γ-aminobutyric acid); לא רק חומצות α-keto, אלא גם אלדהידים (לדוגמה, סמיאלדהידים מאלוניים או סוקסיניים) יכולים לקבל קבוצות אמינו.

הסכימה הכללית של תגובת הטרנסאמינציה מתוארת בדרך כלל כדלקמן: משתתף חיוני בתגובת הטרנסאמינציה האנזימטית הפיכה המבצעת פונקציה קו-אנזימטית הוא פוספט פירידוקסלי (I), כמו גם פירידוקסאמין פוספט (II), שניהם נגזרות של ויטמין B6 ( פירידוקסין).
פוספט פירידוקסלי משתלט על קבוצת האמינו של חומצת האמינו ובאמצעות היווצרות בסיסים של שיף הופך לפירידוקסמין פוספט (II), המעביר גם את קבוצת האמינו דרך שלבי ביניים לחומצת הקטו וחוזרת למצבה המקורי (I) .

חומצות אמינו דיקרבוקסיליות - גלוטמין ואספרטיק - הן המשתתפים הפעילים ביותר בתהליך הטרנסאמינציה. בהשפעת האנזים גלוטמט דהידרוגנאז, מתבצעת היווצרות חומצה גלוטמית מאמוניה וחומצה קטוגלוטרית. קבוצת האמינו של חומצה גלוטמית מועברת באופן נרחב בהשתתפות אמינופראזות לחומצות α-keto שונות ואלדהידים, ויוצרות חומצות אמינו ואמינים חדשים. בדרך עקיפה זו, חנקן אמוניה מעורב בהרכבם של חומרים אורגניים חנקן רבים.

בביוסינתזה של מספר תרכובות פעילות ביולוגית, תפקיד משמעותי שייך לתהליך המתילציה. העברת קבוצת המתיל, ככלל, מתבצעת על ידי חומצת האמינו מתיונין בצורה של אדנוסילמתיונין, אשר לאחר תרומת קבוצת המתיל הופכת ל-S-adenosylhomocysteine ​​(איור 3).

מקבלי קבוצת המתיל מגוונים; אלה כוללים: שומנים, חומצות גרעין תחבורה המכילות רכיבים מינוריים (נדירים) - נוקלאוטידים מתילתיים, חומצה גואנידינואצטית, ניקוטינאמיד ועוד. בנוסף לאדנוסילמתיונין, תורמי קבוצת מתיל יכולים להיות גם כולין, בטאין, חומצה N5-מתיל-טטרה-הידרופולית ואחרים. (ראה מתילציה).

השתתפות חומצות אמינו בתהליכי קטבוליזם

אחת הדרכים לקטבוליזם (פירוק) של חומצות אמינו היא דקרבוקסילציה אנזימטית שלהן (ראה), המובילה לשחרור פחמן דו חמצני וליצירת אמינים ביוגנים בעלי פעילות ביולוגית גבוהה, כמו היסטמין. מהיסטידין; סרוטונין מאוקסיטריפטופן; γ-aminobutyric אליך מגלוטמין אליך:

H 2 N-CH 2 -CH 2 -CH 2 -COOH

טיראמין מטירוזין

דקרבוקסילציה של חומצות אמינו מזורזת על ידי דקרבוקסילאזות (ראה), שהקו-אנזים שלהן הוא בדרך כלל פוספט פירידוקסלי, אך מנגנון הדקרבוקסילציה של חומצות אמינו אינו מובהר מספיק. בהיסטידין דקרבוקסילאז תפקוד הקו-אנזים שייך לשארית החומצה הפירובית, שקבוצת הקרבוקסיל שלה מחוברת לשרשרת הפפטידים של חלבון האנזים בקשר חומצה-אמיד:

האמינים הנוצרים במהלך דה-קרבוקסילציה של חומצות אמינו משמשים כמצעי חמצון למונואמין ודיאמינואוקסידאזים - אנזימים הנבדלים זה מזה לא רק בחלק החלבון, אלא גם בקו-אנזימים: מונואמינים אוקסידאזים מיטוכונדריאליים (ראו) שייכים ל-flavoproteins, הקו-פקטור שלהם הוא פלבין. אדנין דינוקלאוטיד. בדיאמינואוקסידאזות, פוספט פירידוקסל משמש כקו-אנזים. האמוניה והאלדהידים הנוצרים במהלך דימינציה של מונאמינים עוברים טרנספורמציות נוספות: נטרול האמוניה מתרחש בעיקר על ידי יצירת אוריאה (ראה), שלד הפחמן של אמינים (בצורת אלדהידים) עובר חמצון נוסף.

תהליך אחר של פירוק חומצות L-אמינו הוא הפירוק החמצוני שלהן (ראה), הולך עם היווצרות של אמוניה וחומצות קטו. תגובה זו מתרחשת באיטיות רבה בגוף של בעלי חיים ובני אדם גבוהים יותר (בניגוד להיווצרות חמצונית של אמוניה מחומצות אמינו D), אך היא יכולה להתבצע מהר יותר בעקיפין: ראשית, במהלך ההזדקנות, נוצרת חומצה α-גלוטמית, אשר לאחר מכן, במהלך דמינציה, הוא מקור לחומצה קטוגלוטרית ואמוניה. עם זאת, יש לקחת בחשבון שבתגובת הדמינציה, שיווי המשקל מוסט לעבר היווצרות רדוקטיבית של חומצה גלוטמית, כלומר משמאל לימין:

המסלולים ליצירת אמוניה מחומצות אמינו נותרו לא ברורים מספיק.

לאחרונה, G. Kh. Bunatyan ושותפיו ייחסו חשיבות רבה בתהליך היווצרות האמוניה (בפרט, במערכת העצבים המרכזית ובכבד) לביקוע של קבוצת NH2 של אדנין, שהיא חלק מניקוטינמיד אדנין. pnucleotide (NAD). התוצר של תגובה זו הוא deammonicotinamide adenine dinucleotide (deNAD):

האמינציה הבאה של deNAD מתבצעת בהשתתפות חומצה אספרטית, ממשיכה עם היווצרות של מוצר ביניים (NAD-חומצה סוצינית) ולאחר סילוק חומצה פומארית, מובילה לשיקום המבנה המקורי של NAD (איור .4):

לפיכך, לפי G. Kh. Bunatyan, דמינציה של חומצות אמינו α עם יצירת אמוניה מתבצעת באמצעות יצירת חומצה אספרטית על ידי טרנסאמינציה, העברת קבוצת האמינו ל-deNAD, יצירת NAD וסילוק אמוניה. מ-NAD.

נכון להיום, עדיין אי אפשר להעריך באיזו מידה תהליך זה מיוצג בגוף ומהי המשמעות הביולוגית שלו. ל-DeNAD מיוחסת פעילות ביולוגית גבוהה כגורם החודר בקלות הן בצורה מחומצנת והן בצורה מופחתת דרך הממברנה המיטוכונדריאלית ומגביר משמעותית את היעילות האנרגטית של זרחון חמצוני.

יצירת תוצרי קצה מטבוליים של חלבונים פשוטים

אמוניה והשאריות נטולות החנקן של חומצות אמינו שהופיעו בתהליכים מטבוליים עוברים טרנספורמציות מוזרות. המסלול העיקרי לנטרול וקשירה של אמוניה בבעלי חיים ureotelic הוא סינתזה של urea, המתרחשת בכבד ומורכבת מסדרה של תגובות אנזימטיות עוקבות. השלב הראשון בתהליך זה הוא היווצרות פוספט קרבמיל (בדומה לסינתזה של בסיסי פירמידין), ואז קבוצת הקרבמיל מתקבלת על ידי אורניתין.

הציטרולין שנוצר מגיב בצורה אנרגונית עם חומצה אספרטית. החומצה הסוצינית הארגינית המתקבלת עוברת ביקוע: אחד מתוצרי התגובה, חומצה פומארית, נכלל במחזור החומצה הטריקרבוקסילית, השני, ארגינין, מבוקע הידרוליטי על ידי ארגינאז לאוריאה ואורניתין (איור 5). האחרון נכלל שוב בשרשרת התמורות המובילות להיווצרות אוריאה. תהליך זה, הנקרא מחזור אורניתין, מתרחש בכבד, למרות שחלק מהתגובות שלו מוצגות גם בלב, ברקמת המוח ועוד.

לפיכך, החנקן המופרש מהגוף בצורה של אוריאה נלקח חצי מאמוניה וחצי מחומצה אספרטית.

נטרול של אמוניה שנוצרת בגוף מתרחש על ידי סינתזה של אמידים - אספרגין וגלוטמין. קבוצת האמידים של האחרונים מעורבת בסינתזה של פורינים, חומצות גרעין וכן הלאה.

ניטרול אמוניה בבעלי חיים אוריקוטיים (זוחלים, ציפורים) קשור להיווצרות חומצת שתן (ראה).

החלק הנטול חנקן של חומצות אמינו, ככלל, נכלל דרך שלבי ביניים רבים בשלבים שונים של טרנספורמציות חמצון לאורך מחזור החומצה הטרי-קרבוקסילית (ראה מחזור החומצה הטרי-קרבוקסילית).

על פי התרשים המוצג באיור. 6, התפקיד של חומצות אמינו במתן צורכי האנרגיה של הגוף נחשף בבירור. הפרות בטרנספורמציות של חומצות אמינו מסוימות נקבעות לרוב גנטית והן הגורם למחלות שונות.

הגורם להפרעות הוא בדרך כלל פגם באנזים פועל ספציפי אחד או בסדרה של תגובות אנזימטיות. הפרעות אלו יכולות להתרחש, למשל, עקב היווצרות לא מספקת או פירוק מהיר מדי של הקו-אנזים המעורב בתהליכים אנזימטיים רבים.

חילופי רקמות של נוקלאוטידים

תוצרי הריקבון של נוקלאופרוטאין וחומצות גרעין - נוקלאוטידים ונוקלאוזידים - עוברים טרנספורמציות שונות באיברים וברקמות.

סינתזה של DNA ו-RNA

נוקלאוטידים - גם פורין וגם פירמידין - מעורבים בסינתזה של חומצות גרעין בגרעיני התא. סינתזת ה-DNA מבוצעת על ידי אנזימים - DNA פולימראזות, שעבורן משמשים טריפוספטים של דאוקסיריבונוקלאוזיד כמצעים.

סינתזת DNA מלווה בשחרור מולקולות פירופוספט בכמות התואמת למספר מולקולות הנוקלאוזיד טריפוספט שנכנסו לתגובה. ה-DNA (הדגימה) והפולינוקלאוטיד החדש שסונתז יוצרים יחד DNA דו-גדילי. הסכימה של תהליך זה יכולה להיות מיוצגת כדלקמן:

האות "ד" לפני הסמל של נוקלאוזיד טריפוספט או מונונוקלאוטידים במולקולת ה-DNA המסונתז פירושה שנוקלאוטידים מעורבים בביוסינתזה, שבה הפנטוז מיוצג על ידי דאוקסיריבוז, כלומר, דאוקסיריבונוקלאוטידים. יצירת deoxyribonucleotides מתרחשת כתוצאה מתהליך מורכב של הפחתת ribonucleotide בפעולת חלבון חסר רגישות לחום, thioredoxin.

הצורה המופחתת של thioredoxin נוצרת תחת פעולת רדוקטאז (אנזים בעל אופי פלבופרוטאז), שהקו-אנזים שלו הוא ניקוטינמיד מופחת אדנין pnucleotide פוספט (NADP) על פי הסכימה:

ה-DNA החדש שנוצר וה-DNA ששימש כתבנית יכולים להצטרף בקצותיהם בהשפעת האנזים ה-DNA ligase וליצור מבנה DNA מחזורי.

סינתזת RNA מתבצעת בהשתתפות פולינוקלאוטיד פוספורילאז, אנזים הגורם לתגובה הפיכה של השילוב של דיפוספטים נוקלאוזידים בנוכחות יוני מגנזיום וה-RNA המקורי:

הפולימר המתקבל מכיל קשרי 3'-5'-פוספודיסטר, אשר מבוקעים על ידי ריבונוקלאז. התגובה היא הפיכה וניתנת לכיוון מימין לשמאל (בכיוון של פירוק פולימר) עם עלייה בריכוז הפוספט האנאורגני. ה-RNA הראשוני במקרה זה אינו ממלא תפקיד של תבנית לפיה הפולינוקלאוטיד מסונתז. ככל הנראה, קבוצת ה-OH החופשית, הממוקמת בנוקלאוטיד הסופי של RNA, נחוצה להצמדה של נוקלאוטידים עוקבים אליה, ללא קשר לבסיסים המרכיבים אותם.

ככל הנראה, בתא שלם, לפולינוקלאוטיד פוספורילאז תפקיד לא של יצירת פולימר, אלא של ביקוע RNA. באשר ל-RNA פולימרי גבוה עם רצף נוקלאוטידים ספציפי, היווצרותו מתבצעת על ידי RNA פולימראז, שפעולתו דומה לזו של אנזים המסנתז DNA. RNA פולימראז פעיל בנוכחות תבנית DNA, מסנתז RNA מטריפוספטים נוקלאוזידים ומרכיב אותם ברצף שנקבע מראש על ידי מבנה ה-DNA:

קטבוליזם של DNA ו-RNA

הפירוק של DNA ו-RNA מתרחש בשלבים. אנזימים מבקעי RNA, ribonucleases, נמצאים באופן נרחב ברקמות שונות של בעלי חיים. בהשפעת שני סוגים של ריבונוקלאזים - טרנספראזות והידרולאזות אמיתיות - נוצרים אוליגו- ומונונוקלאוטידים מ-RNA.

אנזימים שמבקעים DNA שייכים לנוקלאזות - הידרולאזות; התוצאה של פעולתם היא יצירת אוליגונוקלאוטידים עם שני פוספט 5'-פוספט ו-5'-פוספט. בהשפעת דיאסטראזות, נוקלאוטידאזות ספציפיות, פוספורילאזות, פוספטאזות ונוקלאוזידאזות, נוקלאוטידים מתפוררים עם היווצרות בסיסים של פורין ופירימנדין חופשיים, שהטרנספורמציה הנוספת שלהם ממשיכה בנתיבים שונים.

בסיסי פורין – אדנין וגואנין – עוברים דמינציה הידרוליטית בהשפעת האנזימים אדנאז וגואנאז. מאדנין נוצר 6-הידרוקסיפורין (היפוקסנטין), מגואנין - 2,6-דיוקסיפורין (קסנטין). המרות אלו של אמנופורינים יכולות להתרחש גם ללא פירוק מוקדם של הנוקלאוטידים והנוקלאוזידים המתאימים. היפוקסנטין וקסנטין מחומצנים עוד יותר על ידי האנזים קסנטין אוקסידאז. התוצר הסופי של חמצון זה הוא 2, 6, 8-trioxypurine, או חומצת שתן (ראה). בבני אדם, חומצת השתן אינה עוברת טרנספורמציות נוספות והיא מרכיב קבוע בשתן והתוצר הסופי של חילופי נוקלאוטידים פורין ובסיסי פורין. ברוב היונקים, חומצת שתן אינה תוצר סופי מטבולי והיא מומרת לאלנטואין על ידי האנזים אוריקאז.

שלבי הדמינציה והחמצון של בסיסי פורין מוצגים באיור. 7.

בדרך אחרת יש פירוק של בסיסי הפירימידין (ראה). הצעד הראשון הוא הפחתת האורציל לדיהידרואורציל ולאחר מכן הידרוליזה, מה שמוביל להיווצרות תחילה חומצה β-ureidopropionic, ולאחר מכן β-alanine, NH3 ו-CO2 (איור 8):

טרנספורמציות דומות של תימין מובילות ליצירת חומצה β-aminoisobutyric.

לפיכך, התוצר הסופי של חילוף החומרים בפורין בבני אדם הוא חומצת שתן, ופירמידינים - פחמן דו חמצני ואמוניה, שיכולים להיות מקורות להיווצרות אוריאה. באשר ל-β-alanine, חומצת אמינו זו מעורבת בביוסינתזה של הדיפפטידים קרנוזין (ראה) ואננסין (ראה), שנמצאים במספרים גדולים בשרירי השלד של בעלי חוליות.

רקמת השריר האנושית מכילה רק קרנוזין.

β-אלנין הוא גם חלק בלתי נפרד מחומצה פנטותנית, וכתוצאה מכך, מקו-אנזים A, הממלא תפקיד חשוב מאוד בחילוף החומרים של חומצות שומן, סטרולים, וגם במחזור החומצות הטריקרבוקסיליות.

ויסות תהליכי חילוף החומרים בחנקן

חילוף החומרים בחנקן, כמו גם כל סוגי חילוף החומרים, מווסת על ידי מערכת העצבים הן ישירות והן באמצעות השפעתה על הבלוטות האנדוקריניות. המשמעות העיקרית של ויסות העצבים של חילוף החומרים בחנקן נעוצה בהתאמתו לתנאים המשתנים של הסביבה החיצונית והפנימית. בגלל זה, אובדן השפעות עצביות על איברים ורקמות מוביל להפרות חמורות של המבנה והתפקוד שלהם.

בשל המנגנונים המורכבים והעדינים מאוד של ויסות חילוף החומרים של חנקן באדם בריא בוגר, מובטחת קביעות יחסית של הרכב מרכיבי החנקן של איברים, רקמות והסביבה הפנימית של הגוף. עודף של תרכובות חנקן המוכנסות למזון מופרש בשתן ובצואה, מחסור מתחדש מהרכב רקמות הגוף (זה לא בין התרכובות שאין להן תחליף).

ככל שלהרכב הדם והרקמות יש קביעות דינמית יחסית, הרכב השתן משתנה כל כך, ומשקף את מאפייני המטבוליזם במידה הרבה יותר גדולה מאשר הרכב של פלזמה דם או דם מלא. לכן, כדי להסיק מסקנות לגבי תכונות חילוף החומרים של חנקן, יש צורך קודם כל לדעת את ההרכב האיכותי והכמותי של המזון הנלקח, ללמוד את ההרכב האיכותי והכמותי של תרכובות חנקן המופרשות בשתן ובצואה, וכן השוו את הנתונים שהתקבלו. קביעת המאפיינים של הרכב הדם יכולה לתת מושג על המקוריות האיכותית של כמה היבטים של מטבוליזם חנקן, אך אינה מאפשרת לנו להסיק מסקנה על מצבו בכללותו. לדוגמא, עלייה בתכולת החלבונים בתזונה תוביל לעלייה קלה בתכולת הרכיבים החנקניים שאינם חלבוניים (שיורי חנקן) בדם, אך להפרשה של תרכובות חנקן, ובעיקר אוריאה, בשתן. יוגדל משמעותית. הפרה של זרחון חמצוני תשנה במידת מה את היחס בין קריאטין לקריאטינין P בסרום הדם, אך תכולת התרכובות הללו והיחס שלהן בשתן ישתנו בצורה חדה הרבה יותר (ראה קריאטין, קריאטינוריה).

למרות המורכבות ומגוון התגובות המתרחשות בגוף, התוצרים הסופיים המופרשים של חילוף החומרים נשארים באופן איכותי פחות או יותר קבועים עבור מין נתון עם תזונה נתונה. הם עוברים סטיות משמעותיות מהנורמה במצבים פתולוגיים שונים של הגוף.

שיטות מתודולוגיות לחקר השלבים האישיים של הטרנספורמציה של תרכובות חנקן הורחבו והועשרו באופן משמעותי. תפקיד חשוב שיחק על ידי הכנסת הלכה למעשה של חקר חילוף החומרים של חנקן של חומרים אורגניים המכילים איזוטופים רדיואקטיביים או כבדים של יסודות שונים, בעיקר זרחן, פחמן, גופרית, חנקן, חמצן ומימן. השימוש בתרכובות אלו איפשר לעקוב בפירוט אחר התמורות שלהן, העברה הדרגתית של התווית מחומר אחד למשנהו, שהגיעה לשיאה בשחרור האיזוטופ בהרכב התוצרים הסופיים של חילוף החומרים. כיום, ניתן להשיג כמעט כל חומצת אמינו מסומנת שלוקחת חלק בתהליכי הביוסינתזה של חלבונים האופייניים לאורגניזם נתון. ניסויים אלו מאפשרים לגלות היכן ומתי נכללות חומצות אמינו בחלבונים, עם אילו חומרים או מבנים חומצות אמינו נקשרות לפני שהן נכנסות לשרשרת הפפטידים. אם חומצת האמינו גליצין, המסומנת באיזוטופ N 15, מוכנסת לגוף החיה עם מזון, אז חלק ניכר מהאיזוטופ יופרש במהירות מהגוף בהרכב של אוריאה, החלק השני נשאר ברקמות מופרש לאט מאוד. רוב התרופה הניתנת עם איזוטופ N 15 מצויה בחלבונים, כאשר שליש מהחנקן המסומן כלול בחלבון כשירי גליצין, ושני השליש הנותרים כחלק משאריות חומצות אמינו אחרות. בעזרת תרכובות מסומנות התגלו או הובהרו שלבים רבים של תהליכים מטבוליים המתרחשים בתאים. כך, למשל, אושר שקבוצות אמינו מועברות מחומצת אמינו אחת לאחרת (תהליך הטרנסאמינציה).

פתולוגיה של חילוף החומרים של חנקן

הפתולוגיה של חילוף החומרים בחנקן מתבטאת בצורה של פתולוגיה של סינתזת חלבון והפרעות מטבוליות של מטבוליטים שונים המכילים חנקן (חומצות אמינו, אוריאה, אמוניה, קריאטין וקריאטינין, חומצת שתן וכו') המסתובבים בדם ומופרשים על ידי הכליות.

הצורה העיקרית של פתולוגיה של סינתזת חלבון - מחסור בחלבון - מתרחשת כאשר היחס בין תהליכי הביוסינתזה והקטבוליזם של מבני חלבון מופרע, מה שמוביל לדומיננטיות של תהליכי ריקבון על פני סינתזה. מחסור כללי בחלבון, המאופיין בסינתזה מוגבלת של חלבונים רבים (רקמות, פלזמה, אנזים), מתפתח עם מחסור במזון שלהם - עם תת תזונה כללית ועם מחסור במרכיבי האנרגיה של המזון - פחמימות ושומנים. במקרה האחרון, חלבונים נצרכים בגוף כמקור אנרגיה (ראה מטבוליזם ואנרגיה). אותו מנגנון להתפתחות מחסור כללי בחלבון מתרחש כאשר יש הפרה של הטמעה של מזונות בודדים עקב הפתולוגיה של מנגנון העיכול. פינוי מואץ של מזון מהקיבה, כמו גם מצבים של היפו- וחומצה, מגבילים את ההידרוליזה של חלבוני המזון, מה שמקשה על המשך עיכולם. ההפרה הבולטת ביותר של עיכול חלבונים לאחר כריתה נרחבת של הקיבה. פירוק לא מספיק של חלבוני מזון נצפה גם כאשר פעולתם של אנזימי מיץ הלבלב אובדת עקב חסימה או דחיסה של צינור ההפרשה שלו. עם דלקת מעיים ואנטירוקוליטיס, ספיגת חלבוני המזון מוגבלת עקב היחלשות ההפרשה והאצת התפקוד המוטורי של המעי הדק, כמו גם הפרה של יכולת הספיגה שלו. במקרה של תת תזונה או תזונה בעיקר עם חלבונים צמחיים ובניגוד לספיגת חלבוני המזון, הסינתזה של חלבונים שונים בגוף מוגבלת לא רק בגלל מחסור כמותי של חומצות אמינו, אלא גם בגלל הפרה של היחס בתכולת חומצות אמינו חיוניות בודדות (חוסר איזון). במחסור חמור בחלבונים נוצר מצב של מאזן חנקן שלילי, אצל Krom כמות החנקן המשתחררת מהגוף גדולה מכמות החנקן הנכנסת לגוף.

הסיבה להפרעה בחילוף החומרים של חלבון בצורה של ריקבון מוגבר היא הפרה של הרגולציה של חילוף החומרים של מבני חלבון. היחלשות ואובדן השפעות עצביות על רקמות מובילות להפרעה בטרופיזם שלהן ולהתפתחות של כיבים טרופיים. היעדר הורמונים אנבוליים (הורמון סומטוטרופי, אינסולין, הורמוני מין) מלווה בהיחלשות ראשונית של הביוסינתזה של חלבון. היעדר הורמון סומטוטרופי בילדים גורם לעיכוב בולט של הגדילה. מחסור באינסולין בסוכרת ללא פיצוי מוביל לדומיננטיות של תהליכי ריקבון ומאזן חנקן שלילי. העלייה העיקרית בפירוק חלבון נצפתה עם תירוטוקסיקוזיס, פעולה מוגזמת של הורמונים סטרואידים של קליפת יותרת הכליה.

פירוק חלבון מוגבר ברקמות מתרחש גם עם נזק לרקמות (טראומה, דלקת, שינוי אלרגי, איסכמיה, ניוון). עם שיכרון כללי, בפרט ממקור זיהומיות, ופציעות נרחבות של רקמות רכות ועצמות צינוריות, הדומיננטיות של ריקבון במטבוליזם של מבני חלבון היא בעלת אופי כללי. תפקיד ידוע בכך ממלאים תוצרי ריקבון המגיעים מרקמות פגועות לתוך מחזור הדם הכללי.

הפתולוגיה של חילוף החומרים של חלבונים, בנוסף להפרת ההתאמה בין תהליכי הסינתזה והדעיכה, ביחס לסוגים מסוימים של חלבונים מתבטאת גם בצורה של אי ספיקה מולדת של הביוסינתזה שלהם, וכתוצאה מכך, עבור לדוגמה, מתפתחת אגמגלבולינמיה (ראה), אנלבומימיה (ראה). הפתולוגיה של חילוף החומרים של חלבונים יכולה להיות גם בצורה של סינתזה פרוורטית של סוגים מסוימים של חלבונים, היא מתבטאת ביצירת חלבונים שאינם תקינים במבנה שלהם - סוגים מסוימים של המוגלובינופתיות, הופעת החלבון Bene-Jones ( ראה חלבון Bens-Jones), פראפרוטאינים במיאלומה נפוצה (ראה) ואחרים.

פתולוגיה של מטבוליזם של חומצות אמינו. הפתולוגיה של טרנסאמינציה בצורה של אי ספיקה של תהליך זה מתרחשת עם ירידה בפעילותם של אנזימים - טרנסאמינזים (ראה אנזימים), המעבירים את קבוצת האמינו מחומצת אמינו לחומצה α-keto. הפרה כזו מתרחשת עם hypo- או avitaminosis B6, שכן ויטמין B6 הוא מבשר של phosphopyridoxal, והאחרון הוא קבוצה פעילה (קו-אנזים) של טרנסמינאזות. אי ספיקת מזון מוחלטת של ויטמין B6 כמעט אינה מתרחשת. חוסר הספיקה היחסי של צריכתו לגוף יכול להתפתח עם צורך מוגבר בו, למשל, במהלך ההריון או עם דיכוי משמעותי של מיקרופלורה תקינה של המעי על ידי אנטיביוטיקה ותרופות סולפה, כאשר ויטמין B6 מסונתז בכמות המכסה חלקית בלבד. הדרישה היומית של הגוף.

אי ספיקה של phosphopyridoxal בגוף יכולה להתפתח גם כתוצאה מהפרה של מערכות האנזים הממירות ויטמין B6 לצורתו הפעילה (אביטמינוזיס מטבולית), אשר ניתן להבחין, ככל הנראה, בטיפול בחולי שחפת ב-ftivazid.

ירידה בפעילות של transaminases יכולה להתרחש גם עקב הפרה של סינתזה של מבני חלבון של transaminases (עם מחסור בחלבון) או שינויים בתצורה שלהם (קישור של קבוצות פונקציונליות עם cycloserine המשמש לטיפול בשחפת). הפרה מקומית של טרנסאמינציה באיברים בודדים מתרחשת כאשר המבנים התאיים שלהם נפגעים, במיוחד עם נמק של האחרון. הדבר מלווה בשחרור אנזימים תוך תאיים לדם ובעלייה בפעילות של טרנסמינאזות בודדות בדם, אשר קביעתם משמשת במרפאה לצורכי אבחון. הפרת טרנסאמינציה באיברים הפגועים עצמם היא בעלת אופי מורכב, היא נגרמת לא רק על ידי אובדן אנזימים מהתאים, אלא גם על ידי הפרה של הביוסינתזה שלהם, כולל אנזימים לסינתזה של פוספופירידוקסל.

שינוי בעוצמת תהליך הטרנסאמינציה בגוף מתרחש גם כתוצאה מהפרה של יחס המצעים המגיבים. עם חוסר בחומצות α-keto, שיכול להתרחש כאשר מחזור קרבס מדוכא (לדוגמה, במהלך היפוקסיה, סוכרת), טרנסאמינציה מעוכבת, ועם עודף של חומצות אמינו, הנצפה עם פירוק חלבון מוגבר, ניתן לשפר את הטרנסאמינציה . במקרה האחרון, עלול להתרחש עיכוב משני של חמצון במחזור קרבס (ראה חמצון ביולוגי, מחזור חומצה טריקרבוקסילית).

גורם להפרה של טרנסאמינציה עשוי להיות הפרעה בוויסות הפעילות של טרנסמינאזות בודדות בהשפעת ההורמונים של בלוטת התריס וקליפת האדרנל.

העיכוב של תהליך הדה-אמינציה עשוי להתרחש עקב הסיבות הגורמות להיחלשות תהליך הטרנס-אמינציה, שכן חומצות אמינו רבות מאבדות את קבוצת האמינו שלהן מהר יותר בתגובת הטרנס-אמינציה עם חומצה α-ketoglutaric מאשר בתגובת ה-deamination החמצונית הישירה. חומצה גלוטמית, שנוצרת במהלך האמינציה של חומצה α-ketoglutaric, עוברת דמינציה חמצונית עם היווצרות אמוניה מהר יותר מכל חומצות האמינו האחרות. זה מקל על ידי נוכחות בתאים של אנזים ספציפי - גלוטמט דהידרוגנאז, המתפקד בהשתתפות NAD. מספר מחקרים הראו כי עם מחסור ניסיוני של ויטמין B 6 או עם אי-אקטיבציה של פוספופירידוקסל עם טובאזיד, תכולת חומצות אמינו בודדות, למעט גלוטמית, בדם עולה, והיווצרות אוריאה בכבד פוחתת.

עיכוב של דמינציה חמצונית בכבד מתרחשת גם עקב היחלשות של הביוסינתזה של מבני חלבון של האנזימים המקבילים במחסור בחלבון.

היחלשות של דמינציה חמצונית נצפית גם בצורות שונות של היפוקסיה (הלם דימומי וכו').

התוצאה של הפרת דמינציה היא hyperaminoacidemia (ראה Aminoacidemia) - עלייה בשיעור חנקן חומצת אמינו בהרכב החנקן שיורי (ראה שארית חנקן) ואפילו היפראזוטמיה ואמינואידוריה כללית (ראה).

באופן ברור ביותר, השינויים הללו במטבוליזם החנקן נצפים עם נגעים נרחבים של תאי כבד, במיוחד עם היפוקסיה של איברים, כאשר לא רק תהליך הדמינציה של חומצות אמינו מופרע, אלא גם תהליך היווצרות אוריאה. יחד עם זאת, בהרכב החנקן שיורי, שתכולתו יכולה לעלות באופן משמעותי, ריכוז החנקן חומצת אמינו עולה, והכמות היחסית (או אפילו המוחלטת) של חנקן אוריאה יורדת (היפראזוטמיה פרודוקטיבית).

היפראזוטמיה בייצור מתרחשת גם במצבים פתולוגיים המלווים בפירוק מסיבי של חלבונים בגוף. בתנאים אלו, דמינציה של חומצות אמינו ויצירת אוריאה בכבד עלולה להיות לא מספקת יחסית, ותכולת החנקן השיורי בדם תגדל עקב חומצות אמינו חופשיות.

עלייה בתכולת החנקן שיורי מתרחשת גם תוך הפרה של תפקוד ההפרשה של הכליות. עם זאת, בתנאים אלו, היפראזוטמיה מתרחשת בעיקר עקב עלייה בריכוז האוריאה בדם (retention hyperazotemia). הצורה הקלינית של היפראזוטמיה של שימור חמור היא אורמיה (ראה). להיפראזוטמיה יכולה להיות גם התפתחות מעורבת עם אי ספיקה בו זמנית של תפקוד הכליות והכבד ופירוק חלבון מוגבר. ייצור hyperazotemia, לא מסובך על ידי הפרה של תפקוד ההפרשה של הכליות, מוביל לאובדן חומצות אמינו בגוף עם שתן, שכן סינון חומצות אמינו במנגנון הגלומרולרי של הכליות עולה על האפשרות של ספיגתן מחדש בגוף. צינוריות בתנאים אלה (ראה כליות). הפרשה מוגברת של חומצות אמינו נמצאה במצבים של הרעבת חלבונים בתשישות פצעים, פציעות טראומטיות של עצמות צינוריות, חוט שדרה ומוח, במקרים חמורים של כוויות, במחלות זיהומיות, בשלב של קכקסיה בגידולים ממאירים, בהיפרתירואידיזם, Itsenko -מחלת קושינג, טיפול ארוך טווח בגלוקוקורטיקואידים ותרופות ACTH. במקרים אלה, היפראמינואצידוריה משקפת בעיקר את חוסר הספיקות היחסית של תהליכי דמינציה של חומצות אמינו המשתחררות יתר על המידה במהלך פירוק חלבון. ייתכן שבתנאים אלו תיתכן עיכוב ישיר של תהליכי דמינציה ברקמות בודדות, בעיקר בכבד.

קבוצה נוספת של hyperaminoaciduria משלבת צורות של מטבוליזם של חומצות אמינו ממקורות שונים, שבהן עלייה בשחרורן קשורה להפרה של ספיגה חוזרת במערכת הצינורית של הכליות.

הפרה כללית של ספיגה חוזרת של חומצות אמינו מתרחשת כאשר הם מסוננים מהדם לא במצב חופשי, אלא בקומפלקס עם מתכות. הוכח כי חומצות אמינו בדם יוצרות בקלות קומפלקסים עם נחושת, עופרת, קדמיום, אורניום ומופרשות מהגוף.

במחלת וילסון - Konovalov או ניוון hepato-lenticular (ראה ניוון כבד-מוחי), המתאפיינת בפגיעה בחילוף החומרים של נחושת, יש הפרשה משמעותית של חומצות אמינו בשילוב עם נחושת ללא עליה בו זמנית בריכוז החנקן האמינו בגוף. דָם.

הפרה של ספיגה חוזרת בכלייתית של חומצות אמינו מתרחשת גם בתסמונת Fanconi (ראה Cystinosis), המכונה על ידי כמה מחברים סוכרת אמין. מחלה זו מאופיינת בשילוב של הפרשה מוגברת של חומצות אמינו (כמות החנקן האמינו בשתן עולה פי 30-40) עם היפרפוספאטוריה ושינויים פסאודורכיטים בעצמות. גלוקוזוריה כלייתית נצפית גם (ראה סוכרת כלייתית).

פגיעה סלקטיבית בספיגה חוזרת ידועה בציסטין. עם זאת, cystinuria (ראה) בדרך כלל מלווה בהפרעה כללית של חילוף החומרים של חומצת אמינו זו. מתוארת אנומליה מולדת של מטבוליזם של ציסטין, המתבטאת בציסטינוריה בולטת ללא עלייה בתכולת הציסטין בדם. הפרשת ציסטין בשתן מגיעה במקרים אלו ל-400-800 מ"ג ליום, בעוד שההפרשה התקינה של ציסטין אינה עולה על 80 מ"ג. ציסטין מסיס בצורה גרועה יחסית, ועלייה בהפרשתו מלווה ביצירת אבני ציסטין בדרכי השתן.

הפרעה חמורה יותר של חילוף החומרים של ציסטין ידועה בשם ציסטינוזה (ראה). מחלה זו מלווה באמינואידוריה כללית, לרבות ציסטינוריה, שקיעת גבישי ציסטין באלמנטים של המערכת הרטיקולואנדותל; עם מוות מוקדם.

עיכוב ההמרה של פנילאלנין לטירוזין היא מחלה תורשתית. בדם ובשתן, כמות הפנילאלנין ומספר תוצרי ביניים של חילוף החומרים שלו, בפרט חומצות פנילפירוביות ופנילאצטית, עולה באופן משמעותי. מבחינה קלינית, הפרעה מטבולית זו מתבטאת בפיגור שכלי משמעותי - אוליגופרניה פנילפירובית (ראה פנילקטונוריה). המרה לא מלאה מספיק של חומצות פניל-פירובית ופניל-אצטית ל-phenylacetylglutamine - תוצר סופי נורמלי של החלפת אותו חלק של פנילאלנין שלא הומר לטירוזין - זוהתה גם בדלקת כבד נגיפית. ההיווצרות המוגבלת של פנילאצטילגלוטמין במקרים אלו נובעת מהמגבלה הראשונית של יצירת הגלוטמין בכבד.

הפרה של ההמרה החמצונית של טירוזין לתוצרים הסופיים של חילוף החומרים שלו (חומצות פומארית ואצטואצטית) עלולה להיות מלווה בהצטברות של מוצרי ביניים שונים. אז, הפרעה של השלב הראשון של דרך זו של החלפה (טרנסאמינציה עם α-ketoglutaric to - that) מובילה להיפרטירוזינמיה, tyarosinuria ומצב של tyrosinosis (ראה). מנגנון זה של הפרעות מטבוליות התגלה במחסור ניסיוני בחלבון, נזק לכבד על ידי פחמן טטרכלוריד ולוקמיה נסיונית בעכברים. במרפאה נצפית הפרה דומה של חילוף החומרים של טירוזין בחולים עם לוקמיה וקולגנוזות. צורה נוספת של הפרעה בחילוף החומרים של טירוזין היא אלקפטונוריה (ראה), המתפתחת עם עיכוב בטרנספורמציה החמצונית של טירוזין בשלב של חומצה הומוגנית (ראה). פתולוגיה מתייחסת לאנומליות מטבוליות מולדות.

הפרה של כיוונים אחרים במטבוליזם של טירוזין קשורה גם להפעלה או עיכוב של אנזימים המזרזים את התגובות של הטרנספורמציות הספציפיות שלו. הפיכת טירוזין דרך שלב ה-DOPA לפיגמנטים (מלנינים) שצובעים את העור והשיער נקבעת על פי הפעילות של טירוזינאז, שהוא חלבון ספציפי המכיל נחושת. הפעילות של טירוזינאז מווסתת על ידי ההורמון המלנופורי של בלוטת יותרת המוח, שהסינתזה שלו מעוכבת על ידי ההורמונים של קליפת יותרת הכליה. עם תת-תפקוד של בלוטות יותרת הכליה, עלולות להתרחש הפרעות בחילוף החומרים בפיגמנט (ראה). לבקנות (ראה) היא אנומליה מולדת של חילוף החומרים של טירוזין, המורכבת מאובדן הסינתזה של האנזים טירוזינאז.

המסלול העיקרי של חילוף החומרים של טריפטופן בגוף מסתיים בהפיכתו לחומצה ניקוטינית. למספר תוצרי ביניים במסלול זה של מטבוליזם טריפטופן, כלומר 3-hydroxykynurenine, xanthurenic, 3-hydroxyanthranilic acid ונגזרותיהן, יש תכונות פתוגניות בריכוזים גבוהים.

חומצה Xanthurenic תורמת לפירוק הגליקוגן והיפרגליקמיה. עם עלייה ממושכת בריכוזו בדם בחיות ניסוי, נצפים שינויים ניווניים בתאי בטא של הלבלב. 3-hydroxykynurenine וחומצה 3-hydroxyanthranilic עשויות גם להפגין השפעות מסרטנות.

הצטברות בדם של תוצרי ביניים של מטבוליזם טריפטופן מתרחשת עקב דיכוי פעילותם של מספר אנזימים הפועלים בשילוב עם נגזרות של ויטמינים B6, B1, B2 ו-PP. היווצרות עודפת של מטבוליטים רעילים נמצאה בדלקת כבד כרונית, צורות חמורות של סוכרת, לוקמיה חריפה, לוקמיה מיאלו ולימפוציטית כרונית, לימפוגרנולומטוזיס, שיגרון וסקלרודרמה. ניתן לזהות הפרעה בחילוף החומרים של טריפטופן באמצעות מבחן מאמץ.

עלייה בריכוז הקריאטינין בדם מתרחשת כאשר יש הפרה של הפרשתו על ידי הכליות, והפרשה מוגברת או מופחתת שלו בשתן, ללא אצירה בו זמנית בדם, משקפת הפרה של היווצרותו מקריאטין. בפתולוגיה של חילוף החומרים של האחרון ברקמת השריר. עלייה בהפרשת קריאטינין נצפית עם תת פעילות של בלוטת התריס. ירידה בהפרשת קריאטינין בשילוב עם הפרשה מוגברת של קריאטין מתרחשת בהיפרתירואידיזם, סוכרת חמורה, ובמיוחד במיופתיות (מיאסטניה גרביס, מיוסיטיס, מיוטוניה).

כמות החנקן חומצת שתן - התוצר הסופי של חילוף החומרים בפורין (ראה) - בהרכב החנקן השיורי בדם נע בין 0.1 ל-3.0 מ"ג%. עלייה פתולוגית בריכוזו נצפית עם פירוק מסיבי של מבנים תאיים (רעב, עבודת שרירים כבדה, זיהומים וכן הלאה), כאשר אריתרופואיזיס מוגברת (ראה Hematopoiesis) מלווה בשחרור גרעינים מרטיקולוציטים. הפרשת חומצת השתן בשתן מוגבלת על ידי ספיגה חוזרת אינטנסיבית שלה. עלייה בריכוז חומצת השתן בדם מאפשרת להפקיד אותה בסחוס, בשקיות מפרקים, בגידים, בפאשיה ולעיתים בכליות, בשרירים ובעור.

חילוף חומרים של חנקן באורגניזם מוקרן

אופי השינויים במטבוליזם החנקן תלוי בעיקר במינון הקרינה. בחשיפה למינונים גדולים של קרינה מייננת בגוף, מתרחש תהליך הפירוק הפתולוגי של חלבוני איברים ורקמות, שאינם משוחזרים על ידי חלבוני מזון, המתבטא במאזן חנקן שלילי, במיוחד בהקרנה במינונים קטלניים.

בשינוי בחילוף החומרים של החנקן באורגניזם המוקרן, תפקיד משמעותי הוא ספיגה מופחתת של חומצות אמינו על ידי דפנות המעי הדק, כמו גם הפרשה מוגברת של חנקן בשתן בימים שלאחר פגיעת קרינה. כך, למשל, עם חשיפה כוללת לקרינת גמא ולנייטרונים, הפרשת חומצות אמינו בשתן בבני אדם עולה פי 10 בהשוואה לנורמה. בחשיפה למינונים גבוהים של חיות ניסוי חלה עלייה בתכולת אוריאה בשתן, טירוזין בדם, הפרשת חומצות אמינו בשתן, קריאטינוריה (ראה), המעידה על עלייה בריקבון רקמות. עלייה בפירוק החלבון עשויה להיות גם תוצאה של עלייה בפעילות של אנזימים פרוטאוליטיים. בתורו, עלייה בפעילות של אנזימים פרוטאוליטיים קשורה לנזק ישיר לממברנות התוך-תאיות.

שינויים בחילוף החומרים של חנקן במהלך ההקרנה תלויים בסיבות העיקריות הבאות: ההשפעה הישירה של הקרינה על מולקולות החלבון בתא ושינויים בתכונות הפיזיקליות-כימיות שלו; שינויים במנגנונים הביוכימיים של סינתזת חלבון; העצמת אנזימים פרוטאוליטיים בתא; השפעה עקיפה של קרינה על פעילות בלוטות אנדוקריניות, וכן הלאה

בגיל מבוגר, היכולת התפקודית של מערכת העיכול מופחתת באופן משמעותי (הסינתזה וההפרשה של חומצה הידרוכלורית, אנזימים פרוטאוליטיים נחלשת), ספיגת חומצות אמינו חופשיות במעי מואטת; היכולת להטמיע חומרים מזינים ברמות הרקמה והתא יורדת, דבר הנובע בעיקר מחוסר הסתגלות של מערכות האנזים בגוף; תהליכי הביוסינתזה של חלבונים, חומצות גרעין וכן הלאה מופרעים.

ככל שהגוף מזדקן, יורדת יכולתו להטמיע חלבונים, אובדן אנדוגני של רכיבי חלבון במזון גדל, המתאפיין בהופעת מאזן חנקן שלילי.

הסיבות לירידה בעוצמת סינתזת החלבון בגיל מבוגר עדיין אינן ברורות. רוב החוקרים מאמינים שבמהלך ההזדקנות מתרחשים שינויים ראשוניים בגנים מווסתים, המובילים בחלק מהמקרים לדיכוי גובר של שעתוק של אופרונים בודדים (ראה), ובאחרים לעלייה זמנית בביו-סינתזה של חלבונים מסוימים. במקביל, הביוסינתזה של חלבונים שונים משתנה בצורה לא אחידה, טווח ההפעלה האפשרי של הביוסינתזה מצטמצם, והירידה ביכולות הפוטנציאליות של מערכות ביו-סינתטיות בתנאים של פעילות אינטנסיבית עולה מהר יותר. לאחר מכן מתרחשים שינויים גם בגנים מבניים, מה שמוביל לשינויים איכותיים מסוימים במולקולות החלבון המסונתז, בפרט, לשינויים בוויסות האלוסטרי של פעילות האנזים.

דוגמה אופיינית לשינוי בחילוף החומרים בחנקן במהלך ההזדקנות היא הפרה של חילוף החומרים של פורין, כאשר כמות גדולה של urates מצטברת בדם וברקמות, אשר לאחר מכן מופקדים במפרקים ובסחוס (ראה גאוט). עם זאת, מה שנקרא משקעי מלח קשורים לא רק להפרעות בחילוף החומרים של פורין ומינרלים.

קיימות עדויות משכנעות לכך שהגורמים לשקיעת מלח במפרקים ובסחוס הם לא רק עלייה בריכוז האוראטים והסידן, אלא בעיקר בשינוי בתכונות של החלבונים המבניים של רקמת החיבור, בפרט קולגן. שינויים איכותיים בחלבונים מתבטאים בעיקר בהפרה של המבנה השלישוני והרבעוני של מולקולת החלבון (ראה). במקביל, נרשמה עלייה בחוזק מבנה החלבון, עקב הופעת קשרים צולבים נוספים בין הרכיבים הבודדים. בתהליך ההזדקנות התכונות הפיזיקליות-כימיות של החלבונים משתנות, ובמיוחד יורדות הרגישות, הפיזור, ההידרופיליות והמטען החשמלי של המולקולות שלהם. ההשערה של מחברים מקומיים (A. A. Bogomolets, A. V. Nagorny, V. N. Nikitin) לגבי החשיבות לתהליך ההזדקנות של שינויים בתכונות הפיזיקוכימיות של חלבונים, למשל חלבוני רקמת חיבור, התגבשותם וירידה בפעילות התפקודית, מוצאת יותר ויותר הכרה בספרות העולמית.

תצפיות ניסיוניות וקליניות רבות על מאפייני חוסר האיזון של תהליכי חילוף החומרים בחנקן במהלך ההזדקנות שימשו בסיס לפיתוח דיאטות מיוחדות. ההמלצות להכנת דיאטות כאלה שמטרתן לנרמל הפרעות בחילוף החומרים בחנקן אצל קשישים וסנילים מבוססות על: עקרון האיזון האנרגטי של הדיאטה עם הוצאת האנרגיה של הגוף; מתן בתזונה כמויות גבוהות יחסית של חלבון (1.2-1.3 גרם לכל ק"ג משקל) עם תכולה גבוהה של חלבונים מלאים מהחי (בעיקר חלבוני חלב); הגבלה בתזונה של מוצרים בעלי ריכוז גבוה של בסיסי הפורין (ראה); הבטחת תכולה מספקת של ויטמינים ומיקרו-אלמנטים בתזונה, בפרט חומצה אסקורבית, ניאצין, תיאמין, ריבופלבין, קובלמין וכו', הנחוצה לעדכון מערכות אנזימים שמתבלות במהלך החיים.

תכונות של מטבוליזם חנקן בילדים

עוצמת תהליכי חילוף החומרים של חנקן במהלך גדילת הילד עוברת שינויים, בולטים במיוחד ביילודים וילדים צעירים. במהלך שלושת הימים הראשונים לחיים, מאזן החנקן שלילי, עקב צריכה לא מספקת של חלבון עם כמות קטנה של מזון. במהלך תקופה זו, מתגלה עלייה חולפת בשארית החנקן בדם עד 55-60 מ"ג%. כמות החנקן המופרשת מהכליות עולה במהלך 3 הימים הראשונים, לאחר מכן היא יורדת ומתחילה לעלות שוב מהשבוע השני לחיים במקביל לכמות המזון הגדלה.

מאפיין נפוץ של חילוף החומרים בחנקן בילדים הוא מאזן חנקן חיובי, שהוא תנאי הכרחי לגדילה. חנקן מזון משמש במידה המרבית את האורגניזם הגדל למטרות פלסטיק. כך למשל, בשלבים המוקדמים של התפתחות האורגניזם של הילד, מערכות האנזים המבטיחות סינתזה של חומצות גרעין נבדלות בפעילות הגבוהה ביותר, בעוד שפעילות האנזימים המזרזים את ריקבון מצטמצמת.

העיכול הגבוה ביותר של חנקן בגוף נצפתה בילדים בחודשי החיים הראשונים. מאזן החנקן יורד בצורה ניכרת במהלך תקופה של 3-6 חודשי חיים, אם כי הוא נשאר חיובי.

במחצית השנייה של החיים, מאזן החנקן מתייצב. על פי V. F. Vedrashko (1958), בילדים בני 2-3, המקבלים 4-4.2 גרם/ק"ג חלבון, מאזן החנקן הוא 2.3 גרם, שמירה (כלומר, עיכוב) היא 30% ביחס של חלבונים מן החי והצומח 4 :1. בילדים בגילאי 4-6 שנים מושגים איזון משביע רצון ושימור חנקן עם קבלת 3.5 גרם / ק"ג חלבון: האיזון הוא 2.7 גרם, השמירה היא 25% (V. F. Vedrashko and E. I. Arshavskaya, 1965). בילדים בגילאי 7-8 שנים, מאזן חנקן מושג עם הכנסת 2.5 גרם / ק"ג חלבון: האיזון הוא 2.8-3 גרם, השמירה היא בטווח של 21%. על פי המכון לתזונה של האקדמיה למדעי הרפואה של ברית המועצות, בילדים בגילאי 11-13, עם הכנסת 2 גרם / ק"ג חלבון, מאזן החנקן הוא 1.8 גרם, השמירה היא 13.8%.

אינדיקטורים של שימור חנקן ואיזון נתונים לתנודות אינדיבידואליות משמעותיות, תלויים בכמות חלבון המזון, ביחס שלו עם מרכיבי מזון אחרים. כמו כן נקבעו תנודות עונתיות של אינדיקטורים אלה: הם גבוהים יותר באביב ובקיץ ונמוכים יותר בחורף.

הצורך בחומצות אמינו חיוניות אצל ילדים גבוה יותר מאשר אצל מבוגרים, בעוד שבגופו של הילד נכלל גם היסטידין בחומצות האמינו החיוניות. הדרישות הממוצעות לחומצות אמינו חיוניות, על פי FAO WHO (1963), מוצגות בטבלה 3.

טבלה 3. דרישות חומצות אמינו חיוניות בילדים

תאים של רקמות גדלות מאופיינים בריכוז גבוה של חומצות אמינו, דבר המעיד על פעילות גבוהה של המנגנונים המבטיחים את הובלת חומצות האמינו דרך ממברנות התא. הובלת ממברנה פעילה של חומצות אמינו מתרחשת בשליה. דנט (SE Dent, 1948) מדבר בהקשר לכך על "משאבת חומצות האמינו השליה" המבטיחה תנועה של חומצות אמינו מהאם לעובר (ראה שליה). הוכח שתהליך זה מאופיין בסטריאוספציפיות קפדנית, כלומר, שמאליים (חומצות אמינו L) עוברות את מחסום השליה בקצב גבוה יותר מאשר יד ימין (חומצות אמינו D). תפקוד השליה מסביר את התכולה הגבוהה יותר של חומצות אמינו בדם טבורי בהשוואה לדם של ילדים גדולים יותר ומבוגרים (טבלה 4).

טבלה 4. תכולת חומצות אמינו חופשיות בדם (במ"ג%) (לפי שרייר, 1965)

חומצת אמינו	בדם טבורי	בדם של ילדים	בדם של מבוגרים
אלנין	4,8	3,9	3,8
ארגינין	3,3	2,2	2,1
גליצין	3,4	2,6	2,8
היסטידין	3,4	1,8	1,7
איזולאוצין	2,3	1,7	1,6
לאוצין	2,5	2,3	2,0
ליזין	8,1	2,4	2,8
מתיונין	0,5	0,3	0,35
פנילאלנין	2,3	1,6	1,6
ת'רונין	2,8	2,3	2,0
טריפטופן	1,7	0,8	1,1
טירוזין	2,3	1,6	1,4
ולין	4,9	3,2	3,0

לחסרים תזונתיים השפעה משמעותית על גדילת הילד, כתוצאה מכך הילד מקבל עודפים של חומצות אמינו בודדות, מה שגורם לעיכוב בהתפתחות הגופנית, היפר-אמינואצידוריה ושיכרון.

בילדים צעירים הפרשת חומצות אמינו בשתן מוגברת - מה שנקרא היפראמינואצידוריה פיזיולוגית. בשבוע הראשון לחיים, חנקן חומצת אמינו מהווה 3-4% מסך החנקן בשתן (לפי מקורות מסוימים, עד 10%) ורק בסוף שנת החיים הראשונה יורד ל-1%. במהלך תקופה זו, הפרשת חומצות אמינו לכל ק"ג משקל מגיעה לערכי הפרשתן אצל מבוגר, הפרשת חנקן אמינו, שמגיעה ל-10 מ"ג/ק"ג ביילודים, עולה רק לעתים רחוקות על 2 מ"ג/ק"ג ב- שנה שנייה לחיים. בשתן של יילודים, התוכן של טאורין, תריונין, סרין, גליצין, אלנין, ציסטין, לאוצין, טירוזין, פנילאלנין וליזין מוגברת בהשוואה למבוגרים. בחודשי החיים הראשונים נמצאים בשתן גם אתנולמין והומוציטרולין. בשתן של ילדים בשנה הראשונה לחיים, חומצות האמינו פרולין והידרוקסיפרולין השולטות. הסיבה להיפר-אמינואצידוריה פיזיולוגית היא חוסר בשלות תפקודית של הכליות, המתבטאת בספיגה חוזרת לא מספקת של חומצות אמינו מהתסנין הגלומרולרי (היפר-אמינואצידוריה מסוג כליות). עדות לכך היא הפינוי הגבוה יותר של חומצות אמינו. בפגים, בנוסף, מתרחשת hyperaminoaciduria מסוג עומס יתר, שכן תכולת חומצות אמינו חופשיות בפלסמת הדם גבוהה יותר מאשר בפגיות.

בתהליך גדילת הילד משתנים המאפיינים הכמותיים והאיכותיים של חילוף החומרים בחנקן.

אפילו Virchow (R. Virchow, 1856) הפנה את תשומת הלב לעובדה שהשתן של העובר מכיל עודף חומצת שתן ורק עקבות של אוריאה. הוא כינה את שקיעת גבישי חומצת שתן ברקמת הכליה אוטם חומצת שתן של היילוד. מחקרים על המרכיבים החנקניים החשובים ביותר של שתן בילדים הראו כי היחס בין חומצת שתן, אוריאה ואמוניה משתנה באופן משמעותי במהלך הגדילה. אז, שלושת החודשים הראשונים לחיים מאופיינים בתכולת אוריאה הנמוכה ביותר בשתן ובהפרשה הגבוהה ביותר של חומצת שתן. בגיל 3 עד 6 חודשים כמות האוריאה בשתן עולה ותכולת חומצת השתן יורדת. הפרשת חומצת שתן במהלך שנת החיים הראשונה-שנייה לכל ק"ג משקל עולה על זו של מבוגרים, תכולת האמוניה בשתן בימים הראשונים לחייהם קטנה, אך לאחר מכן עולה בחדות ונשארת ברמה גבוהה לאורך כל תקופת החיים. שנה ראשונה לחיים. N. F. Tolkachevskaya (1960) מחבר את התכונות הללו של מטבוליזם חנקן עם הדומיננטיות של המסלול האוריקוטי של חילוף החומרים של אמוניה בעובר וביילוד (נטרול אמוניה מסופק בעיקר עקב היווצרות מוגברת של חומצת שתן). זהו מסלול מבוגר יותר מבחינה פילוגנטית, שבשנה הראשונה לחיים מוחלף בהדרגה וכמעט לחלוטין על ידי הסינתזה האוראוטלית של אוריאה במחזור קרבס-הנסלייט.

תכונה חשובה של מטבוליזם חנקן בילדים היא קריאטינוריה פיזיולוגית (ראה). קריאטין נמצא במי השפיר ובשתן מתקופת היילוד ועד גיל ההתבגרות. ההפרשה היומית של קריאטינין עולה עם הגיל, כשבמקביל, עם עליית משקל הגוף, הקריאטינין חנקן כאחוז מסך החנקן בשתן יורד. כמות הקריאטינין המופרשת בשתן ל-1 ק"ג משקל בילדים נעה בין 5.5-10 מ"ג. ערכי ההפרשה היומית של קריאטינין, אחוז החנקן הכולל בשתן, המתקבל מילדים שונים באותו גיל, קרובים זה לזה.

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה:בלוזרסקי א.נ ביולוגיה מולקולרית - שלב חדש בהכרת הטבע, מ', 1970; Braunstein A. E. Biochemistry of acid metabolism, M., 1949, bibliogr.; Zbarsky B. I., Ivanov I. I. and Mardashev S. R. Biological Chemistry, L., 1972; Ivanov I. I. וכו'. מבוא לביוכימיה קלינית, L., 1969, bibliogr.; כימיה וביוכימיה של חומצות גרעין, עורך. בעריכת י.ב. זברסקי וש.ש.דבוב לנינגרד, 1968. Lehninger A. L. Biochemistry, N. Y., 1970.

מחקר רדיואיזוטופים של מטבוליזם של חנקן- חלבונים, עורך. G. Neurath and C. Bailey, trans. מאנגלית, כרך 3, חלק 2, עמ'. 594, מ', 1950, ביבליוגרפיה; חגיס ג'יי. ועוד מבוא לביולוגיה מולקולרית, טרנס. מאנגלית, עמ'. 341, מ', 1967.

פתולוגיה של חילוף החומרים של חנקן. - Angelov AM וחב' השפעת תירוקסין על פעילותם של אנזימים מסוימים של חילוף החומרים של פחמימות וחומצות אמינו בכבד של חזירי ניסיונות, Vopr. דבש. chem., v. 17, c. 2, עמ'. 165, 1971, ביבליוגרפיה; Badalyan L. O., Tabolin V. A. and Veltishchev Yu. E. מחלות תורשתיות בילדים, עמ'. 44, מוסקבה, 1971; קפלנסקי ש' יא שאלות על הפתולוגיה של חילוף החומרים של חלבון וחומצות אמינו, בספר: קים. יסודות תהליכי החיים, עורך. V. N. Orekhovich, p. 253, M., 1962, bibliogr.; הוא, פיזיולוגיה פתולוגית של חילוף החומרים של חלבון, Mnogotomn. טְפִיחָה. פיזיול., עורך. N.N. Sirotinina, כרך 2, עמ'. 455, מ', 1966, ביבליוגרפיה; Kremer Yu. N. Biochemistry of Protein Nutrition, Riga, 1965, bibliogr.; Lapteva N. N. Pathophysiology of Protein metabolism, M., 1970, bibliogr.; מייסטר א. ביוכימיה של חומצות אמינו, טרנס. מאנגלית, עמ'. 463, מ', 1961; מרדשב ש.ר. ואח'. ניסיון וסיכויים של טיפול ב-L-גלוטמין בחולים עם הפטיטיס מגיפה חמורה (מחלת בוטקין), בספר: Usp. hepatol., ed. א.מ. טארייב וא.פ. בליוגר, עמ'. 401, ריגה, 1971; Repin I. S. Nitrogen metabolism in temperatures, L., 1961, bibliogr.; Horst A. Molecular pathology, trans. מפולנית, עמ'. 196, M., 1967, bibliogr.

חילוף חומרים של חנקן באורגניזם מוקרן- באק ז' ואלכסנדר פ' יסודות הרדיוביולוגיה, טרנס. מאנגלית, מ', 1963, ביבליוגרפיה; קרינה-ביוכימית מוקדמת, עורך. E. F. Romantseva, M., 1966, bibliogr.; Streffer K. קרינה ביוכימיה, טרנס. מגרמנית, מ', 1972.

שינויים בחילוף החומרים של חנקן במהלך ההזדקנות- בעיות מובילות של הגרונטולוגיה הסובייטית, עורך. D. F. Chebotareva וחב', קייב, 1972; בעיות מובילות של פיזיולוגיה וביוכימיה גיל, עורך. V. N. Nikitina, M., 1966, bibliogr.; Parina E. V. Age and protein metabolism, חרקוב, 1967, bibliogr.; Frolkis VV Regulation, adaptation and aging, L., 1970, bibliogr.; Gcell D. מטבוליזם של חלבון וחנקן בגיל מבוגר, פרוק. אינט. הרביעי congr. דיאטה, עמ'. 88, שטוקהולם, 1965; Verz#225;r F. הזדקנות של סיב הקולגן, Int. לְהַאִיץ. לְחַבֵּר. מאגר רקמות, v. 2, עמ'. 243, 1964.

חילוף חומרים של חנקן בילדים- תזונה של ילד בריא וחולה, עורך. M. I. Olevsky and Yu. K. Polteva, p. 59, 212, מוסקבה, 1965; Tolkachevskaya N. F. פיתוח תהליכים מטבוליים בילדים של שנת החיים הראשונה, M., 1960, bibliogr.; סיור א.פ. פיזיולוגיה ופתולוגיה של ילדים שזה עתה נולדו, ל', 1967; Schreier K. Eiweiβstoffwechsel, Handb. ד. Kinderheilk., hrsg. v. H. Opitz u. P. Schmid, S. 57, B. u. a., 1965, Bibliogr.; שרייר ק.ו. א. Über die Clearance-Rate einiger Aminosäuren bei Säuglingen und Frühgeborenen, Z. Kinderheilk., Bd 79, S. 165, 1957, Bibliogr.; סרניף. א. Principi N. פיתוח מערכות אנזימים, Pediat. קלינ. נ.אמר., נ. 12, עמ'. 515, 1965, ביבליוגר.

S. E. Severin, N. N. Lapteva; Yu. E. Veltishchev (פד.), G. I. Kozinets (rad.), E. F. Romantsev (ביו שמח.), V. A. Tutelyan (גר.).

חילוף חומרים של חנקן- קבוצה של טרנספורמציות כימיות, תגובות של סינתזה ופירוק של תרכובות חנקן בגוף; מרכיב של חילוף חומרים ואנרגיה. הקונספט של " חילוף חומרים של חנקן"כולל חילוף חומרים של חלבונים (קבוצה של טרנספורמציות כימיות בגוף של חלבונים ומוצרים מטבוליים שלהם), כמו גם חילופי פפטידים, חומצות אמינו, חומצות גרעין,נוקלאוטידים, בסיסים חנקניים, סוכרי אמינו (ראה. פחמימות),מכיל חנקן שומנים, ויטמינים, הורמוניםותרכובות אחרות המכילות חנקן.

האורגניזם של בעלי חיים ובני אדם מקבל חנקן לעיכול מהמזון, שבו המקור העיקרי לתרכובות חנקניות הם חלבונים ממקור מן החי והצומח. הגורם העיקרי בשמירה על מאזן החנקן הוא המדינה חילוף חומרים של חנקן, שבו כמות החנקן הקלט והפלט זהה, - היא צריכה נאותה של חלבון מהמזון. בברית המועצות, הנורמה היומית של חלבון בתזונה של מבוגר נלקחת שווה ל-100 G, או 16 Gחנקן חלבון, עם הוצאה אנרגטית של 2500 קק"ל. מאזן החנקן (ההבדל בין כמות החנקן החודרת לגוף עם המזון לבין כמות החנקן המופרשת מהגוף עם שתן, צואה, זיעה) הוא אינדיקטור לעוצמה חילוף חומרים של חנקןבתוך הגוף. רעב או תזונה לא מספקת של חנקן מביאים למאזן חנקן שלילי, או מחסור בחנקן, שבו כמות החנקן המופרשת מהגוף עולה על כמות החנקן הנכנסת לגוף עם המזון. מאזן חנקן חיובי, בו כמות החנקן המוכנסת למזון עולה על כמות החנקן המופרשת מהגוף, נצפה במהלך גדילת הגוף, במהלך תהליכי התחדשות רקמות וכו'. מדינה חילוף חומרים של חנקןתלוי במידה רבה באיכות חלבון המזון, אשר, בתורו, נקבע על ידי הרכב חומצות האמינו שלו, ומעל לכל, הנוכחות של חומצות אמינו חיוניות.

זה מקובל בדרך כלל בבני אדם ובבעלי חוליות חילוף חומרים של חנקןמתחיל בעיכול התרכובות החנקניות של המזון במערכת העיכול. בקיבה, חלבונים מתפרקים בהשתתפות אנזימים פרוטאוליטיים במערכת העיכול. טריפסיןוגסטריצין (ראה פרוטאוליזה) עם היווצרות של פוליפפטידים, אוליגופפטידים וחומצות אמינו בודדות. מהקיבה, מסת המזון חודרת לתריסריון ולחלקים הבסיסיים של המעי הדק, שם הפפטידים עוברים ביקוע נוסף המזוזז על ידי אנזימי מיץ הלבלב טריפסין, כימוטריפסין ו-carboxypeptidase ואנזימי מיץ מעיים aminopeptidases ודיpeptidases (ראה. אנזימים).יחד עם פפטידים. המעי הדק מפרק חלבונים מורכבים (למשל, נוקלאופרוטאין) וחומצות גרעין. גם למיקרופלורה של המעי תרומה משמעותית לפירוק ביו-פולימרים המכילים חנקן. אוליגופפטידים, חומצות אמינו, נוקלאוטידים, נוקלאוזידים ועוד נספגים במעי הדק, נכנסים לדם ונישאים איתו בכל הגוף. חלבונים של רקמות הגוף בתהליך של חידוש מתמיד עוברים גם פרוטוליזה בפעולת פרוטס רקמות (פפטידאזות וקתפסינים), ותוצרי הפירוק של חלבוני הרקמה נכנסים לדם. חומצות אמינו יכולות לשמש לסינתזה חדשה של חלבונים ותרכובות אחרות (בסיסי פורין ופירימידין, נוקלאוטידים, פורפירינים וכו'), לאנרגיה (לדוגמה, באמצעות הכללה במחזור החומצה הטרי-קרבוקסילית) או שהן יכולות להיות נתונות לפירוק נוסף עם יצירת מוצרי קצה חילוף חומרים של חנקןלהיות מופרש מהגוף.

חומצות אמינו המגיעות כחלק מחלבוני מזון משמשות לסינתזה של חלבונים של איברים ורקמות הגוף. הם מעורבים גם ביצירת תרכובות ביולוגיות חשובות רבות אחרות: נוקלאוטידים פורין (גלוטמין, גליצין, חומצה אספרטית) ונוקלאוטידים של פירמידין (גלוטמין, חומצה אספרטית), סרוטונין (טריפטופן), מלנין (פניל אלפנין, טירוזין), היסטמין (היסטידין) , אדרנלין, נוראפינפרין, טיראמין (טירוזין), פוליאמינים (ארגינין, מתיונין), כולין (מתיונין), פורפירינים (גליצין), קריאטין (גליצין, ארגינין, מתיונין), קו-אנזימים, סוכרים ופוליסכרידים, שומנים וכו'. התגובה הכימית החשובה ביותר לגוף, שבה משתתפות כמעט כל חומצות האמינו, היא טרנסאמינציה, המורכבת מהעברה אנזימטית הפיכה של קבוצת חומצות האמינו א-אמינו לאטום הפחמן של חומצות קטו או אלדהידים. טרנסאמינציה היא התגובה העיקרית בביוסינתזה של חומצות אמינו לא חיוניות בגוף. הפעילות של אנזימים המזרזים תגובות טרנסאמינציה - אמינוטרנספראזות- בעל ערך קליני ודיאגנוסטי רב.

הפירוק של חומצות אמינו יכול להתקדם בכמה מסלולים שונים. רוב חומצות האמינו יכולות לעבור דקרבוקסילציה בהשתתפות אנזימי דקרבוקסילאז ליצירת אמינים ראשוניים, אשר לאחר מכן ניתן לחמצן בתגובות המזרזות על ידי מונואמין אוקסידאז או דיאמין אוקסידאז. כאשר אמינים ביוגניים (היסטמין, סרוטונין, טירמין, חומצה g-aminobutyric) מתחמצנים על ידי אוקסידאזות, נוצרים אלדהידים, אשר עוברים טרנספורמציות נוספות, ו אַמוֹנִיָה,המסלול העיקרי לחילוף חומרים נוסף שלו הוא היווצרות של אוריאה.

מסלול עיקרי נוסף לפירוק חומצות אמינו הוא דמינציה חמצונית עם היווצרות אמוניה וחומצות קטו. דמינציה ישירה של חומצות L-אמינו בבעלי חיים ובבני אדם מתנהלת באיטיות רבה, למעט חומצה גלוטמית, אשר עוברת דמינציה אינטנסיבית בהשתתפות האנזים הספציפי גלוטמט דהידרוגנאז. טרנסאמינציה ראשונית של כמעט כל חומצות האמינו ודמינציה נוספת של החומצה הגלוטמית שנוצרה לחומצה א-קטוגלוטרית ואמוניה היא המנגנון העיקרי לדמינציה של חומצות אמינו טבעיות.

אמוניה היא תוצר של מסלולים שונים של פירוק חומצות אמינו, שיכולים להיווצר גם כתוצאה מחילוף החומרים של תרכובות המכילות חנקן אחרות (לדוגמה, במהלך דמינציה של אדנין, שהוא חלק מ-Nicotinamide adenine dinucleotide - NAD). הדרך העיקרית לקשירת ולנטרל אמוניה רעילה בבעלי חיים ureotelic (בעלי חיים שבהם התוצר הסופי של A.o הוא אוריאה) היא מה שנקרא מחזור אוריאה (מילה נרדפת: מחזור אורניתין, מחזור קרבס-הנסלייט), המתרחש בכבד. . זהו רצף מחזורי של תגובות אנזימטיות, כתוצאה מכך אוריאה מסונתזת ממולקולת האמוניה או החנקן האמיד של גלוטמין, קבוצת האמינו של חומצה אספרטית ופחמן דו חמצני. עם צריכה יומית של 100 Gהפרשת חלבון יומית של אוריאה מהגוף היא בערך 30 G. בבני אדם ובבעלי חיים גבוהים יותר, קיימת דרך נוספת לנטרל אמוניה - סינתזה של אמידים של חומצות דיקרבוקסיליות אספרגן וגלוטמין מחומצות האמינו המקבילות. בבעלי חיים אוריקוטיים (זוחלים, ציפורים) התוצר הסופי חילוף חומרים של חנקןהיא חומצת שתן.

כתוצאה מפירוק חומצות גרעין ונוקלאופרוטאין במערכת העיכול, נוצרים נוקלאוטידים ונוקלאוזידים. אוליגו- ומונו-נוקלאוטידים בהשתתפות אנזימים שונים (אסטראזות, נוקלאוטידאזות, נוקלאוזידאזות, פוספורילאזות) מומרים לאחר מכן לבסיסי פורין ופירימידין חופשיים.

הנתיב הנוסף של הפירוק של בסיסי הפורין של אדנין וגואנין מורכב מפירוק הידרוליטי שלהם בהשפעת האנזימים אדנאז וגואנאז עם היווצרות של היפוקסנטין (6-הידרוקסיפורין) וקסנטין (2,6-דיאוקסיפורין), בהתאמה, אשר לאחר מכן מומרים לחומצת שתן בתגובות המזרזות על ידי קסנטין אוקסידאז. חומצת שתן היא אחד התוצרים הסופיים חילוף חומרים של חנקןוהתוצר הסופי של חילוף החומרים של פורין בבני אדם - מופרש מהגוף עם שתן. לרוב היונקים יש את האנזים אוריקאז, המזרז את ההמרה של חומצת שתן לאלנטואין המופרש.

הפירוק של בסיסי פירמידין (אורציל, תימין) מורכב מהפחתתם עם יצירת נגזרות דיהידרו ובעקבותיה הידרוליזה, כתוצאה מכך נוצרת חומצה b-ureidopropionic מאורציל, ואמוניה, פחמן דו חמצני ו-b-alanine נוצרים מ. זה, וחומצה b-aminoisobutyric נוצרת מתימין חומצה, פחמן דו חמצני ואמוניה. ניתן לכלול פחמן דו חמצני ואמוניה עוד יותר באוריאה דרך מחזור האוריאה, ו-b-alanine מעורב בסינתזה של התרכובות הפעילות הביולוגיות החשובות ביותר - דיפפטידים המכילים היסטידין קרנוזין (b-alanyl-L-histidine) ו-אנסרין (b) -alanyl-N-methyl-L- histidine), המצוי בחומרים המחלצים של שרירי השלד, כמו גם בסינתזה של חומצה פנטותנית וקו-אנזים A.

לפיכך, טרנספורמציות שונות של התרכובות החנקניות החשובות ביותר בגוף מחוברות זו לזו בחילופין יחיד. תהליך קשה חילוף חומרים של חנקןמווסת ברמות המולקולריות, התאיות והרקמות. תַקָנָה חילוף חומרים של חנקןבכל האורגניזם מכוון להתאים את העוצמה חילוף חומרים של חנקןלתנאים משתנים של הסביבה והסביבה הפנימית ומתבצע על ידי מערכת העצבים הן ישירות והן על ידי פעולה על הבלוטות האנדוקריניות.

אצל מבוגרים בריאים, תכולת התרכובות החנקניות באיברים, ברקמות ובנוזלים ביולוגיים היא ברמה קבועה יחסית. עודף חנקן מהמזון מופרש בשתן ובצואה, ועם מחסור בחנקן במזון ניתן לכסות את צרכי הגוף עבורו באמצעות שימוש בתרכובות חנקן ברקמות הגוף. במקביל, ההרכב שֶׁתֶןמשתנה בהתאם לתכונות חילוף חומרים של חנקןומאזן חנקן. בדרך כלל, עם תזונה ללא שינוי ותנאי סביבה יציבים יחסית, מופרשת מהגוף כמות קבועה של תוצרים סופיים. חילוף חומרים של חנקן, והתפתחות מצבים פתולוגיים מובילה לשינוי החד שלה. שינויים משמעותיים בהפרשת תרכובות חנקן בשתן, בעיקר הפרשת אוריאה, יכולים להיראות גם בהיעדר פתולוגיה במקרה של שינוי משמעותי בתזונה (למשל, בשינוי כמות החלבון הנצרכת), ובריכוז. של שאריות חנקן (ראה. שאריות חנקן) בדם משתנה מעט.

בעת מחקר חילוף חומרים של חנקןיש צורך לקחת בחשבון את ההרכב הכמותי והאיכותי של המזון שנלקח, את ההרכב הכמותי והאיכותי של תרכובות חנקן המופרשות בשתן ובצואה ונכללות בדם. למחקר חילוף חומרים של חנקןלהשתמש בחומרים חנקניים המסומנים ברדיונוקלידים של חנקן, זרחן, פחמן, גופרית, מימן, חמצן, ולצפות בנדידת התווית והכללתה במוצרים הסופיים. חילוף חומרים של חנקן. חומצות אמינו מסומנות נמצאות בשימוש נרחב, למשל, 15 N-גליצין, המוכנסות לגוף עם מזון או ישירות לדם. חלק ניכר מחנקן הגליצין המסומן במזון מופרש כאוריאה עם שתן, והחלק השני של התווית חודר לחלבוני רקמה ומופרש מהגוף באיטיות רבה. ביצוע מחקר חילוף חומרים של חנקןהכרחי לאבחון של מצבים פתולוגיים רבים ולמעקב אחר יעילות הטיפול, כמו גם לפיתוח דיאטות רציונליות, כולל. תרופתי (ראה תזונה רפואית).

פָּתוֹלוֹגִיָה חילוף חומרים של חנקן(עד מאוד משמעותי) גורם למחסור בחלבון. זה יכול להיגרם מתת תזונה כללית, מחסור ממושך של חלבון או חומצות אמינו חיוניות בתזונה, מחסור בפחמימות ושומנים המספקים אנרגיה לתהליכי הביוסינתזה של חלבונים בגוף. מחסור בחלבונים עשוי לנבוע מהדומיננטיות של תהליכי פירוק חלבון על פני הסינתזה שלהם, לא רק כתוצאה ממחסור במזון של חלבון וחומרי תזונה חיוניים אחרים, אלא גם במהלך עבודה כבדה של שרירים, פציעות, תהליכים דלקתיים ודיסטרופיים, איסכמיה, זיהום, נרחב. כוויות, ליקוי בתפקוד הטרופי של מערכת העצבים, אי ספיקה של הורמונים אנבוליים (הורמון גדילה, הורמוני מין, אינסולין), סינתזה מוגזמת או צריכה עודפת של הורמונים סטרואידים מבחוץ וכו'. הפרה של ספיגת חלבון בפתולוגיה של מערכת העיכול (פינוי מואץ של מזון מהקיבה, מצבי היפו-חומצה, חסימה של צינור ההפרשה של הלבלב, היחלשות של תפקוד ההפרשה ותנועתיות מוגברת של המעי הדק בדלקת מעיים ו enterocolitis, הפרעה בספיגה במעי הדק וכו') יכולה גם היא להוביל למחסור בחלבון. מחסור בחלבון מוביל לחוסר קואורדינציה חילוף חומרים של חנקןומאופיין במאזן חנקן שלילי בולט.

ידועים מקרים של הפרה של הסינתזה של חלבונים מסוימים (ראה. אימונופתולוגיה, פרמנטופתיה),כמו גם סינתזה גנטית של חלבונים חריגים, למשל, עם המוגלובינופתיה,מיאלומה נפוצה (ראה hemoblastoses paraproteinemic) וכו.

פָּתוֹלוֹגִיָה חילוף חומרים של חנקן, המורכבת מהפרה של חילוף החומרים של חומצות אמינו, קשורה לעתים קרובות עם חריגות בתהליך הטרנסאמינציה: ירידה בפעילות של aminotransferases בהיפו- או אוויטמינוזיס B 6, הפרה של הסינתזה של אנזימים אלה, חוסר בחומצות קטו. לטרנסאמינציה עקב עיכוב מחזור החומצה הטריקרבוקסילית במהלך היפוקסיה וסוכרת וכו'. ירידה בעוצמת הטרנסאמינציה מובילה לעיכוב של דהמינציה של חומצה גלוטמית, וזה, בתורו, לעלייה בשיעור החנקן של חומצת האמינו בהרכב החנקן השיורי בדם (hyperaminoacidemia), hyperazotemia כללית ו-aminoaciduria. Hyperaminoacidemia, aminoaciduria ואזוטמיה כללית אופייניות לסוגים רבים של פתולוגיה. חילוף חומרים של חנקן. עם נזק נרחב לכבד ומצבים אחרים הקשורים לפירוק חלבון מסיבי בגוף, תהליכי הדמינציה של חומצות אמינו ויצירת אוריאה מופרעים באופן שריכוז החנקן שיורי ותכולת החנקן חומצת אמינו בו עולה. על רקע ירידה בתכולה היחסית של חנקן אוריאה בחנקן שיורי (מה שנקרא ייצור אזוטמיה). ייצור אזוטמיה מלווה בדרך כלל בהפרשה של עודף חומצות אמינו בשתן, שכן גם במקרה של תפקוד תקין של הכליות, סינון חומצות האמינו בגלומרולי הכליות אינטנסיבי יותר מספיגתן מחדש בצינוריות. מחלות כליות, חסימת דרכי השתן, הפרעה בזרימת הדם הכלייתית מובילות להתפתחות של אזוטמיה שימור, המלווה בעלייה בריכוז החנקן שיורי בדם עקב עלייה בתכולת האוריאה בדם (ראה. אי ספיקת כליות). פצעים נרחבים, כוויות קשות, זיהומים, פגיעה בעצמות הצינוריות, חוט השדרה והמוח, תת פעילות של בלוטת התריס, מחלת Itsenko-Cushing ועוד מחלות קשות רבות מלוות באמינואידוריה. זה אופייני גם למצבים פתולוגיים המתרחשים עם תהליכי ספיגה חוזרת לקויה באבוביות הכליה: מחלת וילסון-קונובלוב (ראה. ניוון כבד של המוח), Nephronophthisis Fanconi (ראה. מחלות דמויות רככת), וכו'. מחלות אלו הן בין הפרעות רבות שנקבעו גנטית חילוף חומרים של חנקן. הפרה סלקטיבית של ספיגה חוזרת של ציסטין וציסטינוריה עם הפרעה כללית של חילוף החומרים של ציסטין על רקע של aminoaciduria כללית מלווה את מה שנקרא ציסטינוזה. במחלה זו, גבישי ציסטין מופקדים בתאי המערכת הרטיקולואנדותל. מחלה תורשתית פנילקטונוריהמאופיין בהפרה של ההמרה של פנילאלנין לטירוזין כתוצאה ממחסור שנקבע גנטית של האנזים פנילאלנין - 4-hydroxylase, הגורם להצטברות בדם ובשתן של פנילאלנין לא מומר ותוצריו המטבוליים - פנילפירואיצית וחומצה פן. הפרה של הטרנספורמציות של תרכובות אלה אופיינית גם לדלקת כבד נגיפית.

טירוזינמיה, טירוזינוריה וטירוזינוזה מצויות בלוקמיה, מחלות רקמת חיבור מפוזרות (קולגנוזות) ומצבים פתולוגיים אחרים. הם מתפתחים כתוצאה מפגיעה בטרנסאמינציה של טירוזין. אנומליה מולדת של טרנספורמציות חמצון של טירוזין עומדת בבסיס אלקפטונוריה, שבה מצטבר מטבוליט לא מומר של חומצת אמינו זו, חומצה הומוגנית, בשתן. הפרעות במטבוליזם של פיגמנטים בהיפוקורטיקיזם (ראה. בלוטות יותרת הכליה) קשורים לעיכוב ההמרה של טירוזין למלנין עקב עיכוב של האנזים טירוזינאז (איבוד מוחלט של הסינתזה של פיגמנט זה אופייני לאנומליה מולדת של פיגמנטציה - לבקנות).

בדלקת כבד כרונית, סוכרת, לוקמיה חריפה, לוקמיה מיאלו-ולימפוציטית כרונית, לימפוגרנולומטוזיס, שיגרון וסקלרודרמה, מטבוליזם הטריפטופן מופרע ומטבוליטים שלו 3-hydroxykynurenine, xanthurenic ו-3-hydroxyanthranilic acid, אשר מצטברות בחומצות רעילות בדם, . לפתולוגיה חילוף חומרים של חנקןכוללים גם תנאים הקשורים להפרה של הפרשת קריאטינין על ידי הכליות והצטברותו בדם. עלייה בהפרשת קריאטינין מלווה בתפקוד יתר של בלוטת התריס, וירידה בהפרשת קריאטינין עם הפרשת קריאטין מוגברת היא תת פעילות של בלוטת התריס.

עם פירוק מסיבי של מבנים תאיים (רעב, עבודת שרירים כבדה, זיהומים וכו'), מציינת עלייה פתולוגית בריכוז החנקן שיורי עקב עלייה בתכולה היחסית של חנקן חומצת שתן בו (בדרך כלל, הריכוז של חומצת שתן בדם אינו עולה על - 0.4 mmol/l).

בגיל מבוגר, עוצמת ונפח סינתזת החלבון יורדת עקב עיכוב ישיר של התפקוד הביוסינתטי של הגוף והיחלשות יכולתו לספוג חומצות אמינו במזון; מתפתח מאזן חנקן שלילי. הפרעות בחילוף החומרים של פורינים בקשישים מובילות להצטברות ושקיעה של מלחי חומצת שתן - אוראטים בשרירים, במפרקים ובסחוס. תיקון הפרות חילוף חומרים של חנקןבגיל מבוגר ניתן לבצע באמצעות דיאטות מיוחדות המכילות חלבונים מן החי, ויטמינים ויסודות קורט בדרגה גבוהה, עם תכולה מוגבלת של פורינים.

חילוף חומרים של חנקןאצל ילדים, זה שונה במספר תכונות, בפרט, מאזן חנקן חיובי כתנאי הכרחי לצמיחה. עוצמת התהליך חילוף חומרים של חנקןבמהלך הצמיחה של הילד עובר שינויים, במיוחד בולטים ביילודים וילדים צעירים. במהלך 3 הימים הראשונים לחיים, מאזן החנקן שלילי, אשר מוסבר בצריכה לא מספקת של חלבון מהמזון. במהלך תקופה זו, מתגלה עלייה חולפת בריכוז החנקן שיורי בדם (מה שנקרא אזוטמיה פיזיולוגית), ולעיתים מגיע ל-70 mmol/l; עד סוף השבוע השני. בחיים, ריכוז החנקן שיורי יורד לרמה שצוינה אצל מבוגרים. כמות החנקן המופרשת מהכליות עולה במהלך 3 הימים הראשונים לחיים, לאחר מכן היא פוחתת ושוב מתחילה לעלות מהשבוע השני. חיים במקביל לכמות המזון הגדלה.

העיכול הגבוה ביותר של חנקן בגוף הילד נצפה בילדים בחודשי החיים הראשונים. מאזן החנקן מתקרב באופן ניכר לשיווי משקל ב-3-6 החודשים הראשונים. החיים, למרות שהם נשארים חיוביים. עוצמת חילוף החומרים של חלבון בילדים די גבוהה - בילדים של השנה הראשונה לחיים, בערך 0.9 Gחלבון עבור 1 ק"גמשקל גוף ליום, בעוד 1-3 שנים - 0.8 גרם/ק"ג/ימים, בילדים בגיל הגן ובית הספר - 0.7 גרם/ק"ג/יְוֹם

הערך הממוצע של הצורך בחומצות אמינו חיוניות, לפי FAO WHO (1985), בילדים גדול פי 6 מאשר במבוגרים (חומצת אמינו חיונית לילדים מתחת לגיל 3 חודשים היא ציסטין, ועד 5 שנים - והיסטידין). באופן פעיל יותר מאשר אצל מבוגרים, תהליכי טרנסאמינציה של חומצות אמינו ממשיכים בילדים. עם זאת, בימי החיים הראשונים של יילודים, עקב פעילות נמוכה יחסית של אנזימים מסוימים, מציינים היפראמינואצידמיה ואמינואידוריה פיזיולוגית כתוצאה מחוסר בשלות תפקודית של הכליות. בתינוקות פגים, בנוסף, קיימת אמינואצידוריה מסוג עומס יתר, tk. תכולת חומצות האמינו החופשיות בפלזמה של הדם שלהם גבוהה יותר מאשר אצל ילדים בטווח מלא. בשבוע הראשון לחיים, חנקן חומצת אמינו מהווה 3-4% מסך החנקן בשתן (לפי מקורות מסוימים, עד 10%), ורק בסוף שנת החיים הראשונה יורדת תכולתו היחסית ל- 1%. בילדים מהשנה הראשונה לחיים, הפרשת חומצות אמינו ל-1 ק"גמשקל הגוף מגיע לערכי הפרשתם אצל מבוגר, הפרשת חנקן חומצת אמינו, מגיע בילודים ל-10 מ"ג/ק"גמשקל הגוף, בשנה השנייה לחיים לעיתים רחוקות עולה על 2 מ"ג/ק"גמשקל גוף. בשתן של יילודים מוגברת התוכן של טאורין, תריונין, סרין, גליצין, אלנין, ציסטין, לאוצין, טירוזין, פנילאלנין וליזין (בהשוואה לשתן של מבוגר). בחודשי החיים הראשונים, אתנולמין והומוציטרולין נמצאים גם בשתן של ילד. בשתן של ילדים בשנה הראשונה לחיים, חומצות האמינו פרולין ו[הידרו]אוקסיפרולין השולטות.

מחקרים על המרכיבים החנקניים החשובים ביותר של שתן בילדים הראו כי היחס בין חומצת שתן, אוריאה ואמוניה משתנה באופן משמעותי במהלך הגדילה. כן, ב-3 החודשים הראשונים. החיים מאופיינים בתכולה הנמוכה ביותר של אוריאה בשתן (פי 2-3 פחות מאשר במבוגרים) והפרשה הגבוהה ביותר של חומצת שתן. ילדים בשלושת החודשים הראשונים לחייהם מפרישים 28.3 מ"ג/ק"גמשקל גוף של חומצת שתן, ומבוגרים - 8.7 מ"ג/ק"ג. הפרשה גבוהה יחסית של חומצת שתן בילדים בחודשי החיים הראשונים תורמת לעיתים להתפתחות אוטם חומצת שתן של הכליות. כמות האוריאה בשתן עולה בילדים בגילאי 3 עד 6 חודשים, ותכולת חומצת השתן יורדת בשלב זה. תכולת האמוניה בשתן של ילדים בימי החיים הראשונים קטנה, אך לאחר מכן עולה בחדות ונשארת ברמה גבוהה לאורך כל שנת החיים הראשונה.

תכונה אופיינית חילוף חומרים של חנקןאצל ילדים היא קריאטינוריה פיזיולוגית. קריאטין נמצא במי השפיר; בשתן, הוא נקבע בכמויות העולות על תכולת הקריאטין בשתן של מבוגרים, מתקופת היילוד ועד תקופת ההתבגרות. ההפרשה היומית של קריאטינין (קריאטין דה-הידרוקסילציה) עולה עם הגיל, כאשר במקביל, ככל שמשקל הגוף של הילד עולה, התוכן היחסי של חנקן קריאטינין בשתן פוחת. כמות הקריאטינין המופרשת בשתן ביום בילודים מלאים היא 10-13 מ"ג/ק"ג, בפגים 3 מ"ג/ק"ג, במבוגרים אינו עולה על 30 מ"ג/ק"ג.

כאשר מתגלה הפרעה מולדת במשפחה חילוף חומרים של חנקןצוֹרֶך ייעוץ גנטי רפואי.

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה:ברזוב ט.ט. וקורובקין ב.פ. כימיה ביולוגית, עמ'. 431, מ', 1982; ולטישצ'ב יו.אי. ואחרים מטבוליזם בילדים, עמ'. 53, M., 1983; Dudel J. וחב' פיזיולוגיה של האדם, טרנס. מאנגלית, כרך 1-4, מ', 1985; זילבה J.F. ופאנל פ.ר. כימיה קלינית באבחון וטיפול, טרנס. מאנגלית, עמ'. 298, 398, M., 1988; קון ר.מ. ורועי ק.ש. אבחון מוקדם של מחלות מטבוליות, טרנס. מאנגלית, עמ'. 211, מ', 1986; שיטות מחקר מעבדתיות במרפאה, עורך. V.V. מנשיקוב, עמ'. 222, מ', 1987; Lehninger A. Fundamentals of Biochemistry, trans. מאנגלית, כרך ב', מ', 1985; מזורין א.ו. ו-Vorontsov I.M. פרופדיוטיקה של מחלות ילדות, עמ'. 322, מ', 1985; מדריך לרפואת ילדים, עורך. ed. U.E. ברמן ו-ו.ק. ווהן, טרנס. מאנגלית, ספר. 2, עמ'. 337, VI., 1987; Strayer L. Biochemistry, trans. מאנגלית, כרך 2, עמ'. 233, M., 1985.

נראה שחומר כזה כמו חומצת שתן קשה לשלב עם דם. כאן בשתן - עניין אחר, שם זה צריך להיות. בינתיים מתרחשים כל הזמן תהליכים מטבוליים שונים בגוף עם היווצרות מלחים, חומצות, אלקליות ותרכובות כימיות אחרות המופרשות בשתן ובמערכת העיכול מהגוף, הנכנסות לשם מזרם הדם.

חומצת שתן (UA) קיימת גם בדם, היא נוצרת בכמויות קטנות מבסיסי פורין. בסיסי הפורין הנחוצים לגוף מתקבלים בעיקר מבחוץ, עם מזון, ומשמשים לסינתזה של חומצות גרעין, אם כי גם הם מיוצרים בכמויות מסוימות על ידי הגוף. לגבי חומצת שתן, היא התוצר הסופי של חילוף החומרים בפורין, ובאופן כללי, הגוף אינו זקוק לה בעצמו. רמתו המוגברת (היפראוריצמיה) מצביעה על הפרה של חילוף החומרים של פורין ועלולה לאיים על שקיעת מלחים מיותרת לאדם במפרקים וברקמות אחרות, וגורמת לא רק לאי נוחות, אלא גם למחלה קשה.

הנורמה של חומצת שתן וריכוז מוגבר

הנורמה של חומצת שתן בדם אצל גברים לא צריכה לעלות על 7.0 מ"ג / ד"ל (70.0 מ"ג לליטר) או להיות בטווח של 0.24 - 0.50 ממול לליטר. אצל נשים, הנורמה מעט נמוכה יותר - עד 5.7 מ"ג / ד"ל (57 מ"ג לליטר) או 0.16 - 0.44 ממול לליטר, בהתאמה.

ה-UA שנוצר במהלך חילוף החומרים של פורין חייב להתמוסס בפלזמה כדי לצאת לאחר מכן דרך הכליות, עם זאת, פלזמה לא יכולה להמיס חומצת שתן יותר מ-0.42 mmol/l. עם שתן, 2.36 - 5.90 ממול ליום (250 - 750 מ"ג ליום) מוסרים בדרך כלל מהגוף.

בריכוז הגבוה שלה, חומצת השתן יוצרת מלח (נתרן אורט), המושקע בטופי (סוג של גושים) בסוגים שונים של רקמות בעלות זיקה ל-UA. לרוב, ניתן להבחין בטופי על אפרכסת האפרכסת, הידיים, הרגליים, אך המקום המועדף הוא המשטחים של המפרקים (מרפק, קרסול) ונדן הגידים. במקרים נדירים הם מסוגלים להתמזג וליצור כיבים, מהם יוצאים גבישי אורט בצורת מסה יבשה לבנה. לפעמים urates נמצא בשקיות סינוביאליות, גורם לדלקת, כאב והגבלת ניידות (סינוביטיס). ניתן למצוא מלחים של חומצת שתן בעצמות עם התפתחות של שינויים הרסניים ברקמות העצם.

רמת חומצת השתן בדם תלויה בייצורה במהלך חילוף החומרים של פורין, סינון גלומרולרי וספיגה חוזרת וכן בהפרשה צינורית. לרוב, ריכוז מוגבר של UA הוא תוצאה של תת תזונה, במיוחד עבור אנשים שיש להם פתולוגיה תורשתית (פרמנטופתיה אוטוזומלית דומיננטית או X-linked fermentopathy), שבה ייצור חומצת השתן בגוף עולה או הפרשתה מואטת. היפראוריצמיה שנקבעה גנטית נקראת יְסוֹדִי, מִשׁנִינובע ממספר מצבים פתולוגיים אחרים או נוצר בהשפעת אורח החיים.

לפיכך, ניתן להסיק כי הגורמים לעלייה בחומצת השתן בדם (ייצור מוגזם או הפרשה מאוחרת) הם:

• גורם גנטי;
• תזונה לא נכונה;
• אי ספיקת כליות (הפרה של סינון גלומרולרי, ירידה בהפרשת הצינורית - MK אינו עובר מזרם הדם לתוך השתן);
• החלפה מואצת של נוקלאוטידים (, מחלות לימפו-ומיאלופרוליפרטיביות, המוליטיות).
• השימוש בתרופות סליציליות ו.

הסיבות העיקריות לעלייה...

אחת הסיבות לעלייה בחומצת השתן בדם שיחות רפואה תת תזונה,כלומר, צריכה של כמות בלתי סבירה של מזונות שצוברים חומרי פורין. אלו בשרים מעושנים (דגים ובשר), שימורים (בעיקר שפטים), כבד בקר וחזיר, כליות, תבשילי בשר מטוגנים, פטריות ועוד כל מיני דברים טובים. אהבה גדולה למוצרים אלו מביאה לכך שבסיסי הפורין הדרושים לגוף נספגים, והתוצר הסופי, חומצת השתן, מתברר כמיותר.

יש לציין כי מוצרים מן החי, הממלאים תפקיד חשוב בהעלאת ריכוז חומצת השתן, מכיוון שהם נושאים בסיסי פורין, מכילים ככלל כמות גדולה של כולסטרול. להיסחף על ידי מנות אהובות כאלה, לא לשמור על האמצעים, אדם יכול לתת מכה כפולה לגופו.

הדיאטה הדלה בפורין מורכבת ממוצרי חלב, אגסים ותפוחים, מלפפונים (לא כבושים כמובן), פירות יער, תפוחי אדמה ושאר ירקות טריים. שימור, טיגון או כל "כישוף" על מוצרים חצי מוגמרים מחמירים משמעותית את איכות המזון בהקשר זה (תכולת הפורינים במזון והצטברות חומצת שתן בגוף).

... והביטויים העיקריים

עודף חומצת שתן נישא בכל הגוף, כאשר לביטוי ההתנהגות שלה יכולות להיות מספר אפשרויות:

1. גבישי Urate מופקדים ויוצרים מיקרוטופיברקמות סחוס, עצם ורקמות חיבור, מה שגורם למחלות צנית. האוראטים המצטברים בסחוס משתחררים לעתים קרובות מהטופי. בדרך כלל קודמת לכך חשיפה לגורמים המעוררים היפר-אוריצמיה, למשל, צריכה חדשה של פורינים ובהתאם, חומצת שתן. גבישי מלח נקלטים על ידי לויקוציטים (פגוציטוזיס) ונמצאים בנוזל הסינוביאלי של המפרקים (סינויטיס). מדובר בהתקף חריף דלקת מפרקים שיגדנית.
2. אוראט, הנכנס לכליות, יכול להיות מופקד ברקמת הכליה הבין-סטיליתולהוביל להיווצרות של נפרופתיה גאוטי, ואחריה אי ספיקת כליות. הסימפטומים הראשונים של המחלה יכולים להיחשב למשקל סגולי נמוך לצמיתות של שתן עם הופעת חלבון בו ועלייה בלחץ הדם (יתר לחץ דם עורקי), מתרחשים שינויים נוספים באיברי מערכת ההפרשה ומתפתחת פיאלונפריטיס. השלמת התהליך היא הגיבוש אי ספיקת כליות.
3. חומצת שתן מוגברת, היווצרות מלחים(אוראטים וסתמי סידן) עם החזקתו בכליות + חומציות מוגברת של שתן ברוב המקרים מביאה להתפתחות מחלת כליות.

כל התנועות והטרנספורמציות של חומצת שתן, שקובעות את התנהגותה בכללותה, יכולות להיות קשורות זו בזו או להתקיים בבידוד (כפי שזה קורה לכל אחד).

חומצת שתן וגאוט

אם מדברים על פורינים, חומצת שתן, דיאטה, אי אפשר להתעלם ממחלה לא נעימה כמו שִׁגָדוֹן. ברוב המקרים זה מזוהה עם ח"כ, יתרה מכך, קשה לקרוא לזה נדיר.

גאוט מתפתח בעיקר אצל זכרים בגיל בוגר, לפעמים יש לה אופי משפחתי. רמות גבוהות של חומצת שתן (היפר-אוריצמיה) מתרחשות הרבה לפני הופעת התסמינים.

ההתקף הראשון של גאוט גם אינו שונה בבהירות התמונה הקלינית, רק משהו - הבוהן הגדולה של כף רגל כלשהי כואבת, ולאחר חמישה ימים האדם מרגיש שוב בריא לחלוטין ושוכח מאי ההבנה המצערת הזו. ההתקף הבא עשוי להופיע לאחר פרק זמן ארוך ומתמשך בצורה בולטת יותר:

הטיפול במחלה אינו קל, ולעתים אינו מזיק לגוף כולו. טיפול המכוון לביטוי של שינויים פתולוגיים כולל:

1. בהתקף חריף - קולכיצין, המפחית את עוצמת הכאב, אך נוטה להצטבר בתאי דם לבנים, מונע את תנועתם ופגוציטוזיס שלהם, וכתוצאה מכך, השתתפות בתהליך הדלקתי. קולכיצין מעכב hematopoiesis;
2. תרופות נוגדות דלקת לא סטרואידיות - NSAIDs בעלות השפעות משככות כאבים ואנטי דלקתיות, אך משפיעות לרעה על איברי מערכת העיכול;
3. Diacarb מונע היווצרות אבנים (משתתף בפירוקן);
4. התרופות נגד שיגדון probenecid ו-sulfinpyrazone מעודדות הפרשה מוגברת של UA בשתן, אך משמשות בזהירות במקרה של שינויים בדרכי השתן, במקביל, נקבעות צריכת נוזלים גדולה, דיאקרב ותרופות אלקליזות. אלופורינול מפחית את ייצור UA, מקדם את נסיגה של טופי והעלמת תסמינים אחרים של גאוט, כך שתרופה זו היא כנראה אחד הטיפולים הטובים ביותר לגאוט.

יעילות הטיפול המטופל יכולה לעלות משמעותית אם הוא ייקח תזונה המכילה כמות מינימלית של פורינים (לצורכי הגוף בלבד, ולא לצבירה).

דיאטה להיפראוריצמיה

תזונה דלת קלוריות (טבלה מס' 5 עדיפה אם המטופל בסדר עם המשקל), בשר ודגים - ללא קנאות, 300 גרם בשבוע ולא יותר. זה יעזור למטופל להפחית חומצת שתן בדם, לחיות חיים מלאים, מבלי לסבול מהתקפי דלקת מפרקים שיגדנית. לחולים עם סימני מחלה זו הסובלים מעודף משקל מומלץ להשתמש בטבלה מספר 8, לזכור לפרוק כל שבוע, אך יש לזכור שצום מלא אסור. אי אכילה ממש בתחילת הדיאטה תעלה במהירות את רמת ה-UA ותחריף את התהליך. אבל יש לשקול ברצינות את הצריכה הנוספת של חומצה אסקורבית וויטמינים מקבוצת B.

כל הימים, בזמן שהחמרת המחלה נמשכת, צריך להמשיך ללא שימוש במנות בשר ודגים.מזון לא צריך להיות מוצק, עם זאת, עדיף לצרוך אותו בצורה נוזלית (חלב, ג'לי פירות ולפתנים, מיצים מפירות וירקות, מרקי מרק ירקות, דייסה-"בוץ"). בנוסף, המטופל צריך לשתות הרבה (לפחות 2 ליטר ליום).

יש לזכור כי כמות משמעותית של בסיסי פורין נמצאת במעדנים כגון:

להיפך, הריכוז המינימלי של פורינים נצפה ב:

זוהי רשימה קצרה של מזונות אסורים או מותרים לחולים שמצאו סימנים ראשונים של גאוט וחומצת שתן מוגברת בבדיקת דם. החלק השני של הרשימה (חלב, ירקות ופירות) יסייע בהפחתת חומצת השתן בדם.

חומצת שתן נמוכה. מה זה אומר?

חומצת שתן בדם יורדת, קודם כל, כאשר משתמשים בתרופות נגד גאוט, וזה טבעי לחלוטין, מכיוון שהן מפחיתות את הסינתזה של UA.

בנוסף, ירידה ברמת חומצת השתן יכולה להיגרם מירידה בספיגה חוזרת בצינורית, ירידה תורשתית בייצור UA ובמקרים נדירים, דלקת כבד ואנמיה.

בינתיים, רמה מופחתת של התוצר הסופי של חילוף החומרים של פורין (בדיוק כמו גם רמה מוגברת) בשתן קשורה למגוון רחב יותר של מצבים פתולוגיים, עם זאת, ניתוח שתן לתוכן UA אינו תכוף כל כך, הוא בדרך כלל מעניין מומחים צרים המתמודדים עם בעיה מסוימת. . עבור אבחון עצמי של חולים, זה בקושי יכול להיות שימושי.

סרטון: חומצת שתן במפרקים, חוות דעת הרופא

חלבון הוא אחד ממרכיבי המזון העיקריים והחיוניים. הוא משמש אורגניזמים בעיקר למטרות פלסטיק, מה שהופך אותו חשוב במיוחד, חיוני לחלוטין עבור אורגניזם גדל.

להתפתחות נכונה של הילד, יש צורך בהחדרה קבועה ומספקת של חלבונים ברמה גבוהה. חלבוני מזון משמשים חלקית בגוף הילד למטרות אנרגיה.

ספיגת חומצות אמינו, ואולי תרכובות מורכבות יותר - פוליפפטידים, הנוצרים, כאמור, בהשפעת מספר פרוטאזות של מערכת העיכול על חלבוני המזון, מתרחשת בצורה מושלמת וכמעט ואינה תלויה בגיל של הילד והדרך בה מאכילים אותו.

לא ניתן למדוד במדויק את כמות החנקן הנספגת במעיים, אך בפועל ניתן להתייחס לכך שכמות החנקן בצואה היא מדד לחלבוני מזון שאינם בשימוש הגוף.

אצל תינוקות יונקים, בממוצע כ-80-90% מכלל החנקן המוכנס נספג במעיים. בהאכלה מעורבת ומלאכותית, אחוז החנקן הנספג בגוף קטן במעט. כמות החנקן בשימוש תלויה במידה מסוימת באופי החלבון, בכמותו ובשילובו עם מרכיבי מזון אחרים המוכנסים בו זמנית.

לאחר בליעת מזון חלבוני, כמות החנקן השיורי והאמיני בדם עולה, מגיעה למקסימום אצל תינוקות 3-4 שעות לאחר האכלה, ולאחר 5 שעות יורדת שוב לרמה המקורית. ביילודים, היפראזוטמיה במזון המקסימלית מתרחשת מוקדם יותר. גורלן הנוסף של חומצות אמינו הנספגות במעי נחקר מעט. חומצות אמינו עם זרימת הדם מגיעות לתאים בודדים בגוף, שם הן משמשות לבניית מולקולות חלבון ברקמות. באופן חלקי, חומצות אמינו עוברות דמינציה; החלק נספג על ידי אריתרוציטים. חלק מהחלבונים הנספגים במעיים בצורה של חומצות אמינו מופרשים שוב לקיבה ושוב עוברים ביקוע וספיגה.

שימור חנקן בגוף חיוני להערכת המאפיינים של חילוף החומרים בחנקן בילדים. על פי תצפיות קודמות, אחוז ניצול החנקן התזונתי משתנה בהתאם לגיל הילד ושיטת האכלה, בעוד שכמות החנקן שנשמר תלויה בגיל וכמעט ואינה תלויה בגודל עומס החלבון. עם זאת, התצפיות האחרונות מראות שגם השימוש והשימור של חנקן במזון תלויים לא רק בדרישות הגיל של הגוף, אלא גם בכמות החלבון המוכנסת למזון. לשיפור בעיכוב בהשפעת עומס חלבון מוגבר יש, עם זאת, גבולות ידועים; לאחר מתן לילדים יותר מ-5-6 גרם חלבון לכל ק"ג משקל, עלייה נוספת באצירת החנקן נפסקת.

תינוק, עם התהליכים הפלסטיים האינטנסיביים שלו, שומר יחסית פי שניים יותר חלבונים מאשר מבוגר. אין ספק שקיימת הקבלה מסוימת בין אנרגיית הגדילה למידת ההטמעה של החלבונים, אך טעות לחשוב שכל שמירה מוגברת של חנקן תואמת שיפור בתהליכי הגדילה ולהיפך.

רוב החלבונים שהוכנסו יתר על המידה נכנסים לחילוף החומרים באנרגיה ומובילים לייצור חום מוגזם; מיעוטם עלול להוביל זמנית להיפרפרוטאינמיה. שאריות החלבונים המרוסקות, המוכנסות עם מזון עודף, מובילות לשקיעת שומן ופחמימות.

אצל מבוגר, ככלל, יש מאזן חנקן, בילדים - מאזן חנקן חיובי.

איזון חנקן מובן כמצב כזה של חילוף חומרים חלבוני, כאשר כמויות החנקן הנכנסות לגוף עם המזון והחנקן המופרשים עם השתן והצואה שוות. עם מאזן חיובי, כמות החנקן המוכנסת גדולה מהכמות הכוללת של החומרים החנקניים שהוסרו.

בילדים מהימים הראשונים של תקופת היילוד, ככל הנראה, יתכן מאזן חנקן שלילי זמנית. בהאכלה מלאכותית ניתן להחליף את מאזן החנקן השלילי ביילודים במאזן חיובי מעט מאוחר יותר. הערך היחסי של מאזן החנקן החיובי מגיע למקסימום ברבעון הראשון של שנת החיים הראשונה.

חלבוני מזון צריכים לכסות כ-10-15% מסך הקלוריות היומיות. ילדים המקבלים חלב אם בלבד צריכים לקבל 1.2-2 גרם חלבון ליום לכל 1 ק"ג משקל, ילדים בני אותו גיל הנמצאים בתזונה מלאכותית זקוקים ל-3-4 גרם חלבון ליחידת משקל. בגיל מבוגר יותר, הדרישה היומית לחלבונים היא 3.0-3.5 גרם לכל ק"ג משקל.

ילדים יכולים להתפתח די טוב במשך זמן רב על עומסי חלבון נמוכים בהרבה, אשר, עם זאת, חייבים להיות מוכרים כבלתי מועילים.

הילד זקוק לא למינימום, אלא לכמות החלבון האופטימלית עבורו, שהיא הדבר היחיד שיכול לספק לו את המהלך הנכון לחלוטין של תהליכי חילוף החומרים הבין-מערכתיים, וכתוצאה מכך, הצמיחה.

עם מחסור בחלבונים, עיכול הפחמימות מופרע. כמובן שלא צריך להיות עודף חלבונים, מה שמוביל בקלות בילדים לשינוי באיזון החומצה הבסיסית לכיוון חמצת, שהיא כל כך לא אדישה לילד.

שאלת דיאטת החלבון האופטימלית לילד אינה יכולה להיות מוגבלת להיבט כמותי אחד בלבד. חשיבות הרבה יותר גדולה היא לאיכות החלבונים המוזרקים, לנוכחותם של חומצות האמינו הנחוצות לבניית מולקולת החלבון של רקמות הגוף של הילד. חומצות אמינו חיוניות כאלה כוללות טריפטופן, ליזין, ולין, לאוצין, איזולאוצין, ארגינין, מתיונין, תריאנין, פנילאלנין, היסטידין.

חילוף חומרים תקין של חלבונים אפשרי רק עם מתאם מתאים בין חלבונים למרכיבי מזון בסיסיים אחרים. הכנסת פחמימות משפרת משמעותית את שימור החלבונים, בעוד שומנים פוגעים במידת מה בשימוש בהם. החדרה מספקת של מים ומלחים היא תנאי הכרחי למהלך הנכון של חילוף החומרים של חלבון.

התוצרים הסופיים של חילוף החומרים בחנקן מופרשים בעיקר בשתן; יחסים כמותיים בין המרכיבים החנקניים העיקריים של השתן (אוריאה, אמוניה, חומצת שתן, קריאטינין, קריאטין, חומצות אמינו וכו') מראים מאפיינים מסוימים הקשורים לגיל, התלויים במוזרות של חילוף החומרים של חלבון אנדוגני ואקסוגני בילדים.

יילודים מתאפיינים בכמות גדולה של חנקן המופרשת בשתן ומגיעה ל-6-7% בימים הראשונים לחייהם ביחס לכמות השתן היומית. עם הגיל, אחוז החנקן בשתן יורד, אך כמות החנקן היומית הכוללת, במיוחד במהלך 4 השנים הראשונות לחיים, עולה במהירות; כמות החנקן לכל ק"ג משקל מגיעה לערך מרבי ב-6 שנים, ואז מתחילה לרדת בהדרגה.

אצל תינוקות משתחרר יחסית פחות חנקן בגלל אוריאה, ויחסית הרבה יותר בגלל אמוניה וחומצת שתן מאשר אצל מבוגר.

רוב החנקן שנכנס לגוף כחלבוני מזון מופרש בשתן בצורה של אוריאה. בילודים בימים הראשונים לחייהם, כמות האוריאה מגיעה לכ-85% מסך החנקן בשתן. מהיום ה-4-5 לחיים, כמות האוריאה יורדת ל-60%. ומחודשיים זה מתחיל לעלות שוב.

אצל תינוקות משתחרר 8-10% מהחנקן בגלל אוריאה. a בילדים גדולים יותר, 3-5% פחות מאשר במבוגרים. כמות האוריאה תלויה באופי ובכמות החלבונים שמקבל הילד. כמות קטנה יותר של אוריאה צריכה להיחשב כתופעה מפצה, שכן הילד זקוק לכמויות גדולות יחסית של אמוניה.

עם זאת, סוגיה זו אינה יכולה להיחשב כפתורה סופית; כיום ההנחה היא שהאנזים ארגינאז פועל על חומצת האמינו ארגינין ומפצל אותה לאוריאה ואורניתין; אורניתין מתחבר עם אמוניה והופך אותה לארגינין וכו'. דרך זו של היווצרות אוריאה עדיין לא יכולה להיחשב מספיק נחקרת.

חומצת שתן מצויה בשפע במיוחד בשתן של יילודים; הפרשתו המקסימלית נופלת ביום ה-3-4 לחייו. הפרשה מרובה של חומצת שתן, תגובה חומצית וכמות קטנה של שתן הם הגורמים למה שנקרא אוטם חומצת שתן ביילודים - משקעים בצינורות האיסוף ובצינוריות הפפילרים של הכליות של מלחי חומצת שתן, אמוניום ונתרן. חומצת שתן וסיד חומצה אוקסלית. עם עלייה הדרגתית בכמות השתן, חומצת השתן נשטפת החוצה. שתן זה שנקרא אוטם הוא עכור, בעל משקל סגולי גבוה, ונותן משקעים אדמדמים בשפע של אורטים חופשיים ומלחי חומצת שתן אמורפית. שתן אוטם נצפה ב-85-100% מהילודים הבריאים.

חומצת שתן ובסיסי פורין של שתן בתינוקות הם ממקור אנדוגני; הם מתרחשים בעיקר מהנוקלאופרוטאין של מיצי העיכול ומהתאים המגולפים של אפיתל המעי.

בילדים גדולים יותר, חומצת שתן המופרשת בשתן היא ממקור אקסוגני-אנדוגני; הכמות שלו נקבעת במידה רבה על פי אופי המזון.

הכמות היומית של חומצת שתן המופרשת בשתן עולה עם הגיל; כמות חומצת השתן המחושבת ל-1 ק"ג משקל (הפרשה יחסית), להיפך, יורדת עם הגיל, ואחוז חומצת השתן מכלל החנקן בשתן יורד אף הוא.

העלייה ביצירת אוריאה עם הגיל והירידה היחסית בחומצת השתן מעידים על ירידה בעוצמת תהליכי הגדילה ושיפור גדול יותר בחילוף החומרים.

אמוניה מופרשת בשתן בצורה של מלחים של חומצות גופרתיות וזרחתיות. בגלל האמוניה, ילדים משחררים יחסית יותר חנקן מאשר מבוגרים.

עודף אמוניה בשתן של ילדים תלוי בהפיכתה הבלתי מלאה לאוריאה. אמוניה היא חלק ממלחים של חומצות גופרית וזרחתיות, הנוצרים במהלך פירוק חלבון ותרכובות אורגניות המכילות זרחן. אצל מבוגר, זה נובע בחלקו מאדמות אלקליות (Na, K, Ca, Mg), שמגיעות בכמות מספקת עם מזון. גוף הילדים משתמש במלחים אלו למטרות פלסטיק; בנוסף, ספיגתם במעיים נפגעת במידת מה על ידי היווצרות סבונים עקב תכולת השומן הגבוהה יחסית בתזונה של הילד.

אמוניה מוגברת בשתן אינה מעידה על חמצת וחומצת, אלא על אלקלופניה, המעידה על חוסר מסוים של אלקליות. בילדים גדולים יותר, כמות האמוניה בשתן תלויה באופי המזון, בעיקר באופי שאריות האפר שלו; עם מספר רב של ירקות, הרבה אלקליות נכנסות ולכן, פחות אמוניה מופרשת בשתן; עם מזון בשר, להיפך, נוצרים מוצרים חומציים יותר של מטבוליזם בין-סטיציאלי, אשר מנוטרלים על ידי אמוניה ומופרשים בשתן בצורה של התרכובות המתאימות.

חומצות אמינו אצל תינוקות מופרשות בשתן בכמויות גדולות בהרבה מאשר אצל מבוגרים; בשתן של פגים, יש הרבה מהם במיוחד.

קריאטינין מגיע מקריאטין, שנוצר בשרירים, ולכן יש להסתכל עליו כעל תוצר מיוחד של חילוף החומרים בשרירים. ההתפתחות החלשה יחסית של מערכת השרירים בילדים והתכולה הנמוכה משמעותית של קריאטין בשריריהם, מסבירות ככל הנראה את התוכן הנמוך של קריאטינין בשתן של ילדים, קיימת מידתיות ידועה בין כמות הקראטינין בשתן ובגוף. משקל (או יותר נכון, מספר השרירים).

בניגוד לשתן של מבוגרים, שתן של ילדים מכיל קריאטין. אצל בנים זה נמצא עד 6 שנים, אצל בנות - הרבה יותר, עד גיל ההתבגרות. הגורמים לקריאטינוריה בילדים אינם מובנים במלואם. יש להניח שהמוזרות של הפחמימה (Tolkachevskaya) ועוצמת חילוף החומרים במים, המובילה לשטיפה של קריאטין, מושפעות, אך ההשפעה של חוסר שלמות של חילוף החומרים, שכתוצאה מכך קריאטין אינו הופך לקריאטינין, היא לא נכלל.

"שיורי חנקן" שיטת Kjeldahl: בסרום
הדם נקבע לפי סך הכל
כמות החנקן ותכולת החלבון חושבה (ב
חלבון ~ 16% חנקן).
לאחר
תַצהִיר
סנאי
תגובה עם TCA בסרום
חנקן נשאר בפנים
הרכב בעל משקל מולקולרי נמוך
– "שארית (לא חלבון)
חנקן" (~0.5% מסך ה-N,
בערך 0.4 גרם/ליטר).
חנקן אוריאה
50 %
חומצות אמינו חנקן
עד 25%
חומצת שתן
4%
קריאטין וקריאטינין
5-7 %
אינדיקאני
0,5 %
אַמוֹנִיָה
<2%
פפטידים, נוקלאוטידים,
בילירובין וכו'.
~13 %

תוצרים סופיים של חילוף החומרים בחנקן

סנאים
AMC
אמינים
חומצות גרעין
פירמידינים
אַמוֹנִיָה
קריאטין
פורינים
שתן
טו-טא
קריאטינין
גמילה זמנית
אמידים של חומצות אמינו
עם שתן
אוריאה

אמוניה ודרכים לנטרל אותה

דמינציה
חומצות אמינו
דמינציה
אמינים ביוגניים
ריקבון של בסיסי פירמידין של NK
NH3
סינתזה של AK,
פירמידינים,
סוכרי אמינו…
אמידים של דיקרבוקסילי
חומצות אמינו (hln, asn)
חינוך
והפרשה
אַמוֹנִיוּם
מלחים
~ 0.5 גרם ליום
סִינתֶזָה
אוריאה
25-30 גרם ליום

יצירת אמידים של חומצות אמינו דיקרבוקסיליות

ניטרול זמני של NH3 להובלה פנימה
הרשויות, שבו סילוקו הסופי ו
הַפרָשָׁה.
מתרחש בכל האיברים והרקמות.

הפרשת אמוניה בכליות

NH3 בשתן נקשר לפרוטונים ויוצר קטיון
אַמוֹנִיוּם:
NH3 + H+ ↔ NH4+
NH4+ מקדם את הפרשת יוני H+ (כלומר חומצות).
הסרת מלחי אמוניום (פוספטים, אצטט,...)
מפחית אובדן של Na וקטיונים אחרים.

סינתזת אוריאה

NH3
סינתזת אוריאה
ATP
CO2
NH3
קרבמויל פוספט
CITRULLINE
ASPARTAT
חומצה סוצינית ארגינין
אורניטין
אוקסלואצטט
מלאט
ארגינין
NH2
מ
NH2
O
אוריאה
ATP
FUMARATE

אוריאה בדם

מְהִירוּת
חינוך
בכבד
אוריאה
דָם
מְהִירוּת
הֲסָרָה
כליות
גבולות התייחסות - 2.2 - 8.3 mmol / l. תנודות יומיות
רמות האוריאה בדם מגיעות ל-50% (מקסימום בערב).
היכולת לסנתז אוריאה נשמרת ב
נזק ל-85% מרקמת הכבד. סִינתֶזָה
אוריאה
נשבר רק בנזק חמור מאוד לכבד
(נמק חריף, תרדמת כבד, שחמת, הרעלה
זרחן וארסן): ואז בסרום הדם
אמוניה מצטברת, ורמת האוריאה יורדת.

קביעות אוריאה

עלייה ברמת אוריאה בדם:
יחסי (התייבשות) + מוחלט (AZOTEMIA).
אזוטמיה
הפקה
הַחזָקָה
מוּגדָל
חינוך
מוּפחָת
הפרשה בשתן
שֶׁל הַכְּלָיוֹת
EXTRARENAL
קשור לפתולוגיה
כִּליָה
קשור לגורמים חוץ-כליים

ייצור אזוטמיה

1.
2.
תזונה עשירה בחלבון
קטבוליזם מוגבר של חלבון - עם קצ'קסיה, לוקמיה,
פצעים נרחבים, זיהומים ו
דַלַקתִי
מחלות עם חום גבוה, ממאירות
גידולים
יַחַס
גלוקוקורטיקואידים,
אִינטֶנסִיבִי
עבודת שרירים, כל תגובת שלב חריפה...
שימור אזוטמיה
מחלת כליות (GFR< 10 мл/мин) - гломерулонефриты,
פיילונפריטיס, שחפת כלייתית, עמילואידוזיס כלייתי...
עם אי ספיקת כליות חריפה, עלייה ב-urea בדם עד 16 mmol / l =
תפקוד כליות לקוי בחומרה בינונית, עד 33 ממול לליטר -
חמור, מעל 50 mmol/l - חמור מאוד (שלילי
תַחֲזִית).
עליית רמות אוריאה אינה סימן מוקדם לתפקוד לקוי
כליות.

שימור אזוטמיה

אזוטמיה של שימור חוץ-כליתי
המודינמיקה וירידה ב-GFR:
-
בְּ-
הפרות
אי פיצוי קרדיווסקולרי,
התייבשות של הגוף (הקאות בלתי נשלטות, חסימה
מעיים, היצרות פילורית, שלשולים רבים, דימום,
שורף...)
הלם טראומטי, סוכרת, מחלת אדיסון וכו'...
אזוטמיה בדרך כלל נמוכה (רמת אוריאה< 13 ммоль/л).

ירידה בריכוז האוריאה

אין לו ערך אבחוני. ניתן להבחין ב:
עם היפר הידרציה (בתוך / בהחדרת תמיסות גלוקוז וכו')
במהלך ההריון (לעתים קרובות מתחת ל-3.33 mmol/l).
עם משתן מוגבר (משתן).
עם רעב וקטבוליזם מופחת של חלבון.
עם נזק לשרירים (מיוסיטיס, מיופתיה).
שיטות לקביעת אוריאה
קולורימטרי, אוריאה (פנול-היפוכלוריט, סליצילאט-היפוכלוריט, גלוטמט דהידרוגנאז).
החומר למחקר הוא סרום או פלזמה בדם.
רמת האוריאה יציבה עד 24 שעות בטמפרטורת החדר,
מספר ימים ב-4-6 מעלות צלזיוס ועד 2-3 חודשים בהקפאה.

הַפרָעָה

ריכוז אוריאה בסרום יורד במהלך צום,
דיאטה דלת קלוריות, עישון, שתיית כמויות גדולות
מים…
ריכוז האוריאה עולה מעט עם הגיל. אצל גברים
זה קצת יותר גבוה מזה של נשים.
במהלך ההריון, ריכוז האוריאה יורד, בגיל המעבר
- עולה.
דיאטה עשירה בחלבון, פעילות גופנית
לגרום לעלייה בריכוז האוריאה בסרום הדם.
הערכת יתר של תוצאות: אצטון, בילירובין, המוליזה, ליפמיה,
אוקסלטים (תערובת של יוני אמוניום), חומצת שתן
+ תרופות נפרוטוקסיות, קוטלי חרקים.
תת דיווח: חמצת (שיטת דיאצטיל מונווקסים).

קריאטין וקריאטינין

קריאטין הוא מרכיב חשוב
חילוף החומרים של חנקן בגוף.
קריאטין פוספט
מְעוּרָב
ב
אספקת אנרגיה
חתכים
שְׁרִיר,
פָּעִיל
תַחְבּוּרָה
יונים ברקמת העצבים וכו'.

סינתזת קריאטין

קריאטין מסונתז בכליות ובלבלב מ
ארגינין, גליצין ומתיונין, ואז זה נכנס לזרם הדם
בשרירי השלד והלב, המוח, רקמת העצבים.
התוכן של קריאטין באיברים
כליות, כבד,
LJ
מוֹחַ
שרירים חלקים
שריר הלב
שרירי שלד
0
100
200
300
400
500
600
מ"ג/100
ניתן להפריש כמות קטנה של קריאטין (0.05-0.25 גרם ליום).
שתן תקין, הרבה יותר - בילדים ובפתולוגיה.

קריאטין, קריאטין פוספט וקריאטינין

קריאטין פוספט - מאקרוורג, מצבר ונשא
אנרגיה בתא.
קריאטין קינאז
קריאטין
+ ATP
~2%
אֵנֶרְגִיָה
pH
H 2O
קריאטין~
פוֹספָט
+ ADP

קריאטינין

קריאטינין הוא התוצר הסופי של חילוף החומרים ("המבוי הסתום המטבולי").
זה מופרש על ידי הכליות בשתן.
רמות קריאטינין בפלזמה קשורות ישירות
מסת שריר. בגלל ערכי הייחוס של קריאטינין בדם
תלוי בגיל ובמין.
קבוצת גיל
דם מחבל הטבור
מאת יפו
אנזימטי
53-106 מיקרומול/ליטר
יילודים 1-4 ימים
27-88
ילדים מתחת לגיל שנה
18-35
4-29
יְלָדִים
27-62
2-5 שנים 4-40
6-9 שנים 18-46
בני נוער
44-88
19-52
מבוגרים בני 18-60
m 80-115, w 53-97
מבוגרים בני 60-90
m 71-115, w 53-106
מבוגרים מעל גיל 90
m 88-150, w 53-115
m 55-96, w 40-66

שיטות לחקר קריאטינין

שיטה קינטית 2 נקודות על ידי תגובה עם חומצה פיקרית
(שיטת Jaffe).
קריאטינין + פיקרט (pH=12.0) ---> מוצר כתום
דרישות לדוגמא: פלזמה בסרום או הפרין (פלואוריד ו
אמוניום הפרינאט אינם מתאימים). יציב בקירור
במהלך היום, לאחסון לטווח ארוך - הקפאה.
הכנת המטופל.
הסר מתח שרירים, תרגיל.
התזונה לא צריכה להכיל כמות גדולה של בשר.
הימנע מאלכוהול, מינונים גדולים של חומצה אסקורבית,
אם אפשר - תרופות נפרוטוקסיות.
יש לבצע את הניתוח לפני בדיקות רדיופאק.

הַפרָעָה

ביולוגי: עלייה - תרופות נפרוטוקסיות.
אנליטי: עלייה - חומצה אצטואצטית, אצטון,
חומצה אסקורבית, צפלוספורינים, פלוציטוסין, לידוקאין,
איבופרופן, לבודופה, מתילדופה, ניטרופורנים, פירובט, שתן
חוּמצָה.
עלייה מזויפת - גלוקוז, פרוקטוז, גופי קטון, היסטידין, אספרגין, אוריאה, חומצת שתן, אינדול.
ירידה - n-אצטילציסטאין, בילירובין, דיפירון, המוגלובין,
ליפמיה.
תנודות במדד במהלך היום יכולות להגיע ל-100%
(מקסימום - בערב).

ערך קליני ודיאגנוסטי

ריכוז מוגבר של קריאטינין:
השכלה / קבלה מוגברת
אקרומגליה וגיגנטיות (מסת שריר גדולה).
צריכה עודפת של מזון בשרי.
מבחר מופחת
אי ספיקת כליות (חריפה וכרונית, כל אטיולוגיה)
- הפרת זלוף, מחלת כליות, חסימה של דרכי השתן).
סוכנים נפרוטוקסיים - תרכובות כספית, סולפנאמידים,
תיאזידים, אמינוגליקוזידים, טטרציקלינים, ברביטורטים, סליצילטים,
אנדרוגנים…
נזקים מכניים, תפעוליים ואחרים
שרירים, תסמונת ריסוק ממושכת.
מחלת קרינה, יתר פעילות בלוטת התריס.

ערך קליני ודיאגנוסטי

ריכוז קריאטינין מופחת
רָעָב.
נטילת גלוקוקורטיקואידים.
חולשה עקב גיל או ירידה בשרירים
המונים.
הריון (במיוחד השליש הראשון והשני).
קריאטינין אינו רגיש
מחלת כליות בשלב מוקדם.
בעת שימוש בשיטות אנזימטיות, יש להיזהר
להפריד את הסרום מהתאים כדי למנוע היווצרות
אמוניום בדגימה והגזמת התוצאות.