Физиология и патология белкового обмена

Белки занимают центральное место в структуре живой материи и играют первостепенную роль в её функционировании. Число и разнообразие белковых молекул огромно, поэтому каждый живой организм имеет свой неповторимый набор белков. Основная масса белков является структурными компонентами клеток.

Белки выполняют в организме целый ряд важных функций: ускоряют химические реакции в клетке (каталитическая функция), участвуют в реализации генетической информации (самовоспроизведение и обновление), обеспечивают движение (мышечное сокращение), защищают организм от микробов, вирусов и от генетически чужеродных веществ (антитела), переносят гемоглобин, железо и другие вещества (транспортные белки), входят в состав рецепторов (сигнальная функция).

Из 5×10⁶ видов белковых молекул организма человека к настоящему времени известно точное строение не более тысячи. К белкам относят макромолекулы с молекулярной массой от 5-6 тыс. до нескольких миллионов дальтон. Белковые макромолекулы с меньшей молекулярной массой называются полипептидами, а имеющие в составе менее 20 аминокислот - пептидами.

Многие пептиды обладают высокой биологической активностью. Среди них есть гормоны (вазопрессин, окситоцин, рилизинг-гормоны, гастрин, секретин и т.д.), вещества, регулирующие сосудистый тонус (ангиотензин, брадикинин), нейропептиды - регуляторы процессов нервной деятельности.

Источником белка для человека являются белки пищи. В пищеварительном канале под влиянием гидролитических ферментов они расщепляются до аминокислот и, таким образом, теряют свою видовую специфичность. Непереваренные белки поступают в нижние отделы кишок, где подвергаются бактериальному разложению. Образующиеся при этом ядовитые продукты (путресцин, кадаверин, фенол и т.д.) поступают в печень, где обезвреживаются. Всасывание аминокислот в тонкой кишке осуществляется активной транспортной системой. С током крови через воротную вену аминокислоты поступают в печень. Здесь часть аминокислот используется для синтеза белков печени, белков плазмы крови и других веществ. Оставшиеся аминокислоты поступают в кровь, а из неё - в клетки организма, где из них синтезируются необходимые для клеток белки.

Конечными продуктами белкового обмена являются мочевина, мочевая кислота, креатин, креатинин и др. Эти вещества выводятся из организма. Кроме того, с мочой постоянно выделяется некоторое количество аминокислот, не использованных в синтезе белка.

Не все белки пищи в равной мере удовлетворяют потребность организма в аминокислотах. Организм нуждается в определённом их составе. Некоторые аминокислоты не синтезируются в организме и поэтому обязательно должны содержаться в белках пищи (незаменимые аминокислоты). Дефицит в пище отдельных незаменимых аминокислот приводит к нарушению синтеза ряда белков и клинически проявляется в виде различных патологических состояний (табл. 12.1).

Потребность в незаменимых аминокислотах подвержена возрастным колебаниям. Дети, например, нуждаются в повышенных количествах лизина, треонина, лейцина, а также заменимых аминокислот - тирозина и цистина.

 

Таблица 12.1

Патологические явления, вызванные дефицитом некоторых незаменимых аминокислот

Дефицит аминокислоты	Патологические явления
Триптофана	Катаракта (помутнение хрусталика, выпадение волос, поражение зубов, снижение массы тела)
Лизина	Поражение ЦНС (тошнота, головокружение, повышенная восприимчивость к шуму)
Лейцина	Лёгкая утомляемость, жажда, потеря аппетита, психическая подавленность, головная боль
Метионина	Жировая инфильтрация и дистрофия печени и почек
Холина	То же

 

Потребность в аминокислотах резко возрастает при состояниях, сопровождающихся интенсификацией синтеза белка: беременности, лактации, после кровотечений, в период заживления ран и т.д. Аминокислоты в организме не депонируются, поэтому нормальный белковый обмен характеризуется определенным равновесием между скоростью синтеза белков и их распада. В растущем организме синтез белка превалирует, поэтому баланс азота положительный. В случаях преобладания процессов разрушения белков (голодание, инфекционные заболевания, ожоги и т.д.) - азотистый баланс отрицательный.

Исключение из пищи аминокислот (белков), в сочетании с дефицитом витаминов группы В в детском возрасте вызывает заболевание, получившее название квашиоркор. Квашиоркор распространен в странах, население которых употребляет с пищей преимущественно углеводы (Африка, Латинская Америка). Описаны случаи возникновения похожей патологии на фоне энтеритов (воспалительных заболеваний тонкого кишечника) и туберкулеза. При квашиоркоре в печени развивается жировая дистрофия, в поджелудочной железе - атрофические процессы. Атрофия развивается также в поперечнополосатой мускулатуре и в миокарде. В крови - гипопротеинемия и гипохромная анемия. В коже - нарушение процессов пигментации, она приобретает красный цвет (квашиоркор - «красный мальчик Кваши»). У 50% больных детей отмечаются дерматозы. Изменённая кожа трескается, обнажая легко ранимый слой эпителия. В этих условиях часто присоединяется инфекция. Клинически заболевание проявляется задержкой роста, отставанием в весе, отёками, нарушением пигментации, вялостью, апатией, анемией, расстройствами пищеварительной системы. Летальность заболевания очень высокая (30-40%). Лечение представляет трудную задачу, т.к. привычка ребёнка к определенной пище и постоянная рвота при употреблении других продуктов затрудняют поступление в организм достаточного количества белков. В таких случаях применяют парентерально белковые гидролизаты. Обязательно применение витаминов, в особенности: А, В₁, В₂, В₁₂, РР.

Очень часто патология белкового обмена сопутствует основному заболеванию. При этом нарушается содержание белка в плазме крови, что обозначается как гипо- и гиперпротеинемии.

Гипопротеинемии - снижение содержания плазменных белков - развиваются в следующих ситуациях: при недостаточном поступлении белков с пищей (голодание, алкоголизм, язвенная болезнь, опухоли пищевода); при недостаточном переваривании и всасывании пищевых белков (дизентерия, гастроэнтериты, диспепсии); при нарушении синтеза белков в печени (хронические и острые гепатиты, циррозы печени, жировая дистрофия печени); вследствие потери белков при заболеваниях почек (нефротический синдром). Общее количество плазменных белков снижается также при кровопотерях, обширных экссудатах, выпотах в серозные полости, тиреотоксикозе, сердечной недостаточности, злокачественных опухолях. Общий белок плазмы крови уменьшается, главным образом, за счёт фракции альбуминов.

Гиперпротеинемии возникают при сгущении крови в результате дегидратации, обусловленной обильным потоотделением, частыми поносами, неукротимой рвотой, тяжёлыми ожогами и т.д.

Общий белок крови может повышаться за счёт появления парапротеинов - «патологических белков». Обнаружение парапротеинов (например, при миеломной болезни) является диагностическим тестом.

Указанные патологические состояния, а также большое число других инфекционных и неинфекционных болезней, сопровождаются нарушениями соотношения белковых фракций крови - альбуминов, глобулинов. Это явление квалифицируют как диспротеинемии. Нарушения белковых фракций крови часто служит диагностическим и прогностическим целям.

Все указанные нарушения содержания плазменных белков требуют лечения основного заболевания.

Нарушения обмена белков могут носить первичный характер, т.е. являются следствием наследственных болезней. Это, в первую очередь, касается обмена аминокислот. При дефиците ферментов, участвующих в обмене аминокислот, существенно повышается концентрация какой-либо из них в крови и моче (фенилкетонурия, аргининемия и т.д.). Повышенное выведение аминокислот может возникнуть в результате нарушения их реабсорбции в почечных канальцах (гомоцистинурия).

Обмен аминокислот нарушается при наследственной патологии систем транспорта аминокислот. При этом уменьшается всасывание аминокислот в кишечнике и их реабсорбция в почках (цистинурия, аминоглицинурия, триптофанурия). Все эти заболевания характеризуются неблагоприятным течением и, в ряде случаев, заканчиваются ранним летальным исходом.