Как вывести аммиак с почками?

Полное собрание и описание: как вывести аммиак с почками? и другая информация для лечения человека.

Вводная часть.
Аммиак – это нормальный продукт жизнедеятельности нашего организма. Он образуется в процессе метаболизма нитрогенов ( протеина) и выводится из организма через мочевину. Если по каким либо причинам аммиак не детоксифицируетя нормально – он поступает в кровь, оттуда в мозг. Повышенный аммиак – токсичен и опасен для организма, он оказывает угнетающее действие на нейроны.
Теперь то же самое, но более детально…:)
Бактерии в ЖКТ переваривают протеин до нитрогенных компонентов – в том числе и до аммиака.
Что происходит в ЖКТ ( упрощённо, очень…): Протеин -> Аминокислоты -> Аммиак ( тут конечно производится не только аммиак, но здесь мы говорим об аммиаке) ->Глютамат -> α-кетоглутаровая кислота : к ней присоединяется аммиак и транспортируется в печень , где начинается уже цикл мочевины. За счёт энзимов , содержащихся в печени аммиак метаболизируется до мочевины. Мочевина абсорбируется кровью и переносится в почки, а там она уже выводится с мочёй.
Детально:

На первом этапе цикла мочевины происходит образование карбамоилфосфата из СО2 и аммиака, эту реакцию катализирует карбамоилфосфатсинтаза в присутствии М-ацетилглутамата. Второй этап — биосинтез L-цитруллина из L-орнитина и карбамоилфосфата, катализируемый орнитинтранскарбамилазой. Третьим этапом цикла является синтез аргининянтарной кислоты из L-цитруллина и L-аспарагиновой кислоты, катализируемый аргининосукцинат-синтетазой. Четвертый этап — превращение аргининянтарной кислоты в L-аргинин и фумаровую кислоту, катализируемое аргининсукциназой. На пятом, заключительном этапе цикла мочевины осуществляется гидролитическое расщепление L-аргинина под действием фермента аргиназы с образованием мочевины и L-орнитина, который служит субстратом для реакции второго этапа цикла мочевины.

Цикл мочевины протекает в печени. Превращение L-орнитина в L-цитруллин и синтез карбамоилфосфата локализованы в матриксе митохондрий, а все другие реакции цикла — в цитоплазме. Митохондрий клеток почек не содержат ферментов, необходимых для превращения L-орнитина в L-цитруллин и синтеза карбамоилфосфата. Однако в почках происходит синтез М. из цитруллина, поступающего из печени.

Все эти реакции активируются каким-либо энзимом или переносчиком. За их активность отвечают определённые гены. Соответственно поломки/ мутации могут оказывать влияние на активность энзимов. Если какой-либо из энзимов вообще не активен – то смерть наступает через несколько часов после рождения. Если же понижена активность – то в статье идёт целый перечень нарушений, анализов, показателей, которых соответствуют той или иной поломке. ссылочка на статью ниже…

Если по каким-либо причинам печень не в состоянии обезвредить весь аммиак – он ре-абсорбируется в кровь.

Повышенный уровень аммиака приводит к: усталости, слабости мышц, тошноте, рвоте и т.п. Если повышенный аммиак прослеживается долго – он начинает действовать на мозг. Проявляются следующие симптомы: головная боль, бессонница, раздражённость, невозможность сконцентрироваться, снижение когнитивных функций, туман в голове, отсутствие самооценки.
Другая сторона медали: если печень за счёт каких-то дисфункций ( снижение активности энзимов и т.п.) пропускает большое количество аммиака в кровь, часто этот процесс сопряжён и с повышенным уровнем глютамата в мозге…. Но это уже наверно надо в отдельном топике обсуждать…
Исследования на мышах показали, что Ацетил-л-карнитин может предотвратить негативное влияние аммиака на мозговые ткани.

Теперь несколько советов как можно помочь организму с выводом аммиака:

1. Печень.
Вывод аммиака начинается в печени – поэтому так важно поддерживать её здоровой…:) Глютатион и его выработка отвечают за детоксификационные процессы в печени – поэтому все добавки, стимулирующие глютатион будут здесь в помощь: N-acetyl-cysteine, витамин С, глютамин ( осторожно), расторопша, ну и АЛА конечно же…Напомню, что все это рекомендации рассчитаны на здоровых людей – так что тапками не кидайте, это всё пища для размышлений…Добавки надо подбирать индивидуально.
Всё это в основном серосодержащие добавочки ( за исключением нескольких) – так как сера нужна для производства глютатиона…а вот у кого проблемы/ поломки с сульфатами и их преобразованием – как у нас например – у тех глютатион не вырабатывается нужным образом и накапливается всякая гадость в организме…:(
2. Аминокислоты: 3 основные аминокислоты являются основными компонентами цикла мочевины: Л-аргинин, Л-орнитин, Л-цитрулин. Их добавление может стимулировать производство мочевины – и как следствие детокс аммиака. Из них 3-х – орнитин считается наиболее эффективным в детоксе аммиака из мозга.
3. Почки: в статье советуют пить сок сельдерея. Это поможет стимулировать функцию почек, сбалансирует электролиты. Сельдерей убирает избыток мочевой кислоты из крови и таким образом помогает функции почек.
4. Здоровый ЖКТ.
Тут всё очевидно – в кишках у нас должны жить хорошие бактерии. Паразиты, патогенные
бактерии, кандида – производят большее количество аммиака, чем дружественные пробиотики. Поэтому проводим меры по их устранению. Пробиотики благоприятствуют кислой среде в кишечнике – при низкой кислотности произведённый аммиак остаётся в ионизированной форме. Это форма намного легче выводится организмом, не попадает в кровь и др. органы.
Юкка – научно подтверждено , что юкка уменьшает количество аммиака, произведённого в ЖКТ.
Сорбенты: активированный уголь, бентонит – абсорбируют токсины из ЖКТ.
5. Другие способы борьбы с аммиаком.
Хлорофил – зелёный пигмент растений хорошо очищает кровь от таких токсинов как аммиак и монооксид углерода. Зелёные соки – в помощь нам. Ну или купить жидкую форму хлорофилла.
Аминокислота глютамин – енто спорная добавка, на двушках обсуждалось…
Магний – необходим для поддержания уровня сахара в крови, а это в свою очередь необходимо для нормальной функции почек. Так же магний участвует в метаболизме глютамина.

Ссылочки:

http://themedicalbiochemistrypage.org/nitrogen-metabolism.phphttp://memo.cgu.edu.tw/chia-chu/c4.htmlhttp://nutristart.com/ammonia-toxicity-part-2/http://nutristart.com/ammonia-toxicity-part-1/Чего где можно купить…рекламная часть…:)))

Поддержка печени:
Расторопша – />Из опробованных:

http://www.iherb.com/now-foods-silymarin-milk-thistle-extract-150-mg-120-vcaps/794#p=1&oos=1&disc=0&lc=en-us&w=milk%20thistle&rc=586&sr=null&ic=1?rcode=uwi597http://www.iherb.com/jarrow-formulas-milk-thistle-150-mg-200-capsules/127#p=1&oos=1&disc=0&lc=en-us&w=milk%20thistle&rc=586&sr=null&ic=3?rcode=uwi597вот енто мне ещё понравилось – тут чанка пиедра добавлена к расторопше и одуванчику:

http://www.iherb.com/nutricology-phyllanthus-complex-120-veggie-caps/3453#p=1&oos=1&disc=0&lc=en-us&w=chanca%20piedra&rc=15&sr=null&ic=5?rcode=uwi597Аминокислоты:

Орнитин – порошковая форма, сыпем на язык, по идее должна всасываться довольно быстро:

http://www.iherb.com/source-naturals-l-ornithine-powder-3-53-oz-100-g/1365#p=1&oos=1&disc=0&lc=en-us&w=ornithine&rc=106&sr=null&ic=4?rcode=uwi597Аргинин: />порошковая форма:

http://www.iherb.com/source-naturals-l-citrulline-free-form-powder-3-53-oz-100-g/6163?rcode=uwi597или в капсулах:

http://www.iherb.com/l-citrulline?rcode=uwi597Сельдерей:

http://www.iherb.com/celery-seed?rcode=uwi597Юкка:

http://www.iherb.com/yucca?rcode=uwi597опробованное – />бентонит: у меня living clay, использую для ванн, внутрь не принимаем… на айхербе есть разный:

http://www.iherb.com/bentonite?rcode=uwi597уголь:

http://www.iherb.com/nature-s-way-charcoal-activated-280-mg-100-capsules/1846#p=1&oos=1&disc=0&lc=en-us&w=activated%20charcoal&rc=33&sr=null&ic=2?rcode=uwi597http://www.iherb.com/country-life-gluten-free-activated-charcoal-260-mg-4-g-100-capsules/6395#p=1&oos=1&disc=0&lc=en-us&w=activated%20charcoal&rc=33&sr=null&ic=3?rcode=uwi597Хлорофил – не принимала, но может кому будет интересно – если кто принимал – расскажите как ощущения:

http://www.iherb.com/chlorophyll?rcode=uwi597Вот так вот…:)

1. Основным источником аммиака является катаболизм аминокислот в

тканях. Небольшая часть аммиака образуется в клетках при распаде азотсодержащих соединений (биогенных аминов, нуклеотидов и др.) (рис. 9.7), а также при гниении белков в кишечнике в результате деятельности микрофлоры, откуда он частично всасывается и поступает в воротную вену. Концентрация аммиака в крови воротной вены существенно выше, чем в общем кровотоке.

Катаболизм аминокислот и образование аммиака происходит во всех тканях организма. Однако концентрация аммиака в крови очень мала, так как он быстро связывается в клетках с образованием нетоксичных продуктов. Содержание аммиака в крови в норме составляет всего 0,4-0,7 мг/л (25-40 мкмоль/л).

Из организма аммиак выводится почками в виде конечных продуктов азотистого обмена:

•  мочевины – синтезируется в печени;

•  аммонийных солей – образуются в почках.

как вывести аммиак с почками

Рис. 9.7. Источники аммиака и пути его превращения в разных тканях

2. В разных тканях существует несколько способов связывания и выведения аммиака (рис. 9.8).

Основной реакцией обезвреживания аммиака почти во всех тканях является синтез глутамина под действием глутаминсинтетазы:

Глутаминсинтетаза обладает высоким сродством к аммиаку и благодаря этой реакции в крови и тканях поддерживается низкая концентрация NH3.

Глутамин можно считать транспортной формой аммиака, он является нейтральной аминокислотой и способен легко проникать через клеточные мембраны путем облегченной диффузии (в отличие от глутамата, требующего механизмов активного транспорта). Глутамин поступает в кровь из многих органов, в наибольшем количестве – из мышц и мозга (см. рис. 9.8).

3. Из тканей глутамин транспортируется в почки и кишечник. В клетках кишечника под действием фермента глутаминазы происходит отщепление амидной группы в виде NH3 а образовавшийся глутамат с помощью АЛТ превращается в аланин.

Таким образом, в энтероцитах амидная группа глутамина превращается в аммиак, а аминогруппа глутамина – включается в состав аланина.

4. В почках глутамин также подвергается действию фермента глутаминазы и

расщепляется на глутамат, который реабсорбируется и возвращается в клетки тканей, и аммиак (см. рис. 9.8, В).

как вывести аммиак с почками

Рис. 9.8. Пути обмена азота аминокислот и аммиака:

А – выведение азота из мышц и кишечника в составе аланина и глутамина; Б – выведение азота из мозга и мышц в виде глутамина; В – экскреция аммиака из почек в виде аммонийных солей; Г – включение азота аминокислот в мочевину в печени

Глутаминаза почек активируется при ацидозе; образовавшийся аммиак используется для нейтрализации кислых продуктов и образования аммонийных солей , которые экскретируются с мочой (рис. 9.9). Экскреция солей аммония в норме составляет -0,5 г/сут, при

ацидозе выведение аммонийных солей может увеличиться до 10 г/сут. Этот путь выведения аммиака:

•  поддерживает кислотно-щелочной баланс в норме;

•  защищает организм от потери с мочой ионов Na+ и К+, которые также могут использоваться для выведения избытка анионов.

как вывести аммиак с почками

Рис. 9.9. Использование глутамина в почках для поддержания кислотно-щелочного баланса

5. В мозге и некоторых других органах для обезвреживания аммиака используется реакция восстановительного аминирования α-кетоглутаратапод действием глутаматдегидрогеназы, которая катализирует реакцию, обратную окислительному дезаминированию глутамата. Однако этот путь в тканях используется слабо. Хотя, если учитывать возможность последующего образования глутамина, он является выгодным для клеток, так как способствует обезвреживанию сразу двух молекул NH3:

6. Из мышц, клеток кишечника и некоторых других тканей избыток азота выводится в кровь в виде аланина (см. рис. 9.8, А, Г). Образование аланина в этих органах можно представить следующей схемой:

Аминогруппы разных аминокислот в ходе реакций трансаминирования переносятся на пируват, источником которого служат глюкоза и безазотистые остатки аминокислот. Особенно много аланина выделяют мышцы в силу их большой массы, а также потому, что работающие мышцы часть энергии получают за счет распада аминокислот.Аланин поступает в печень,

где подвергается непрямому дезаминированию. Выделившийся аммиак обезвреживается в процессе синтеза мочевины, а пируват включается в глюконеогенез или ОПК. Глюкоза из печени поступает в ткани и в процессе гликолиза окисляется до пирувата. Образование аланина в мышцах, его перенос в печень и перенос глюкозы в обратном направлении составляют глюкозоаланиновый цикл (см. рис. 9.8, А, Г).

7. В печени аммиак обезвреживается путем связывания с СО2 и образования карбамоилфосфата (см. рис. 9.8, Г). Реакцию катализируеткарбамоилфосфатсинтетаза I, которая использует 2 моль АТФ. Фермент локализован в митохондриях гепатоцитов. Продукт реакции –карбамоилфосфат – включается затем в орнитиновый цикл Кребса-Гензелейта для синтеза мочевины.

как вывести аммиак с почками

В процессе превращения аминокислот в тканях образуются их конечные продукты обмена — оксид углерода, вода и аммиак. Вода используется организмом для обеспечения биохимических процессов. Оксид углерода частично выводится из организма с выдыхаемым воздухом, другая его часть утилизируется в процессах синтеза (например, при синтезе жирных кислот, пуриновых оснований и т.д.).

Аммиак, образующийся в результате дезаминирования аминокислот, является токсичным веществом, увеличение его концентрации в крови и других тканях оказывает неблагоприятное воздействие, особенно на нервную систему. Токсичность аммиака обусловлена тем, что он способствует восстановительному аминированию альфа-кетоглутаровой кислоты в митохондриях. Это приводит к удалению её из цикла Кребса и, как следствие, к падению тканевого дыхания и избыточнму образованию кетоновых тел из ацетил-КоА (ацетилкоэнзим А).

В процессе эволюции живые организмы выработали различные эффективные механизмы по обезвреживанию токсического действия аммиака, основными из которых являются: образование аминов глутамина или аспарагина, восстановительное аминирование, нейтрализация кислот, синтез мочевины.

Синтез глутамина или аспарагина имеет большое значение для организма. Он протекает в местах непосредственного образования аммиака (например, в печени, мозге), там же находится и фермент, катализирующий этот процесс — глутаминсинтетаза, относящийся к классу лигаз. Синтез амидов требует доставки энергии в виде АТФ, присутствия глутаминовой или аспарагиновой кислот, свободного аммиака и соответствующих специфических ферментов. Реакция синтеза амида связана с распадом АТФ.

Глутаминовая кислота COOH=CH2=CH2=CH (NH2)=COOH                 -NH3     —->  Глутамин  NH2-CH(COOH)-(CH2)2-CO-NH2

Аналогично образуется и аспарагин.

В результате взаимодействия аммиака с глутаминовой и аспарагиновой кислотами происходит его связывание и таким образом аммиак обезвреживается. Связанный  аммиак может быть использован в качестве источника азота (например, для синтеза пуриновых и пиримидиновых оснований, мукополисахаридов ). Глутамин и аспарагин не только обезвреживают аммиак, но и выступают в качестве его транспортной формы. В связанном виде аммиак доставляется к месту окончательной утилизации — в печень, где из него синтезируется мочевина.

загрузка...

Синтез мочевины.

Одним из наиболее эффективных методов обезвреживания аммиака является синтез мочевины. Впервые схема синтеза мочевины была предложена российским биохимиком М. В. Ненцким, который считал, что мочевина образуется из двух молекул аммиака и одной молекулы угольной кислоты, но эта теория оказалась ошибочной.

В специальных опытах М.В. Залесского и С.С. Салазкина на животных (лаборатория акад. И.П. Павлова) было установлено, что если венозную кровь направить не в печень, а, минуя ее, в нижнюю полую вену, то наблюдается резкое увеличение содержания аммиака в крови и отравление. На основании этих результатов был сделан вывод, что печень является органом, в котором происходит обезвреживание аммиака в организме.

В работах X.А. Кребса и других исследователей было показано участие в данном процессе веществ и ферментов, катализирующих реакции синтеза мочевины. Английский биохимик Х.А. Кребс внес большой вклад в современную теорию синтеза мочевины. Он установил, что этот процесс носит циклический характер, и указал на роль в нем орнитина.

Предпосылкой для создания теории синтеза мочевины было выявление в печени аминокислоты орнитина и фермента аргиназы, расщепляющей аргинин на орнитин и мочевину. По теории Кребса, синтез мочевины начинается взаимодействием орнитина с аммиаком и оксидом карбогена. При этом образуется аминокислота цитруллин, которая взаимодействует с еще одной молекулой аммиака с выделением аргинина. Последний гидролизуется аргиназой на орнитин и мочевину. Орнитин в этих реакциях выполняет роль катализатора. За открытие этого цикла X. А. Кребс был удостоен Нобелевской премии.

Замкнутый цикл синтеза мочевины условно можно разделить на три этапа. На первом и втором этапах происходит связывание двух молекул аммиака в безвредное для организма соединение, на третьем этапе образуется мочевина.

Первый этап.

За счет энергии АТФ из молекулы аммиака и оксида карбогена синтезируется карбомоилфосфат. Затем происходит конденсация карбомоилфосфата с орнитином, в результате которой синтезируется цитруллин. При этом высвобождается неорганический фосфат. Синтез цитруллина обеспечивается за счет энергии, аккумулированной в карбомоилфосфате.

NH3 + CO2 + АТФ  —>  карбомоилфосфат  H2N-CO-O-PO3H2 + АДФ

загрузка...

Таким образом, в цитруллине зафиксирована одна молекула аммиака.

карбомоилфосфат H2N-CO-O-PO3H2 + орнитин  H2N (CH2)ЗСН (NH2) COOH  —> цитруллин H2NCONH (CH2)3CH (NH2) COOH + ФК

Второй этап.

Происходит связывание еще одной молекулы аммиака в глутаминовую кислоту путем восстановительного аминирования с aльфа-кетоглутаровой кислотой. Глутаминовая кислота передает зафиксированную молекулу аммиака в виде NH2-группы на щавелевоуксусную кислоту, превращается в аспарагиновую кислоту (процесс  переаминирования):

альфа-кетоглутаровая кислота НООС(СН2)2С(О)СООН + NH3 + 2H+ — H2O  —>  глутаминовая кислота COOH=CH2=CH2=CH (NH2)=COOH  +  щавелевоуксусная кислота  CO2H—COCH2CO2H      —>  аспарагиновая кислота HOOCCH2CH(NH2)COOH +  альфа-кетоглутаровая кислота НООС(СН2)2С(О)СООН

Третий этап.

На этом этапе осуществляется синтез мочевины. Цитруллин, взаимодействуя с аминогруппой аспарагиновой кислоты, образует аргинин-янтарную  кислоту (аргининосукцинат). В этом процессе используется энергия еще одной молекулы АТФ.

Цитруллин  H2NCONH (CH2)3CH(NH2)COOH + аспарагиновая кислота HOOCCH2CH(NH2)COOH  +  АТФ  —>  аргинин-янтарная кислота  HNC=N-CH(COOH)(CH2COOH)NH(CH2)3CH(NH2)COOH  +  АДФ + Н3РО4    —>   фумаровая кислота  HO2CCH=CHCO2H

Аргинин-янтарная кислота расщепляется на аргинин и фумаровую кислоту. Фумаровая кислота включается в углеводный обмен, превращаясь в яблочную, которая путем  дегидрирования переходит в щавелевоуксусную.

аргинин-янтарная кислота  HNC=N-CH(COOH)(CH2COOH)NH(CH2)3CH(NH2)COOH  —>  аргинин HN=C(NH2)NH(CH2)3CH(NH2)COOH   +  фумаровая кислота HO2CCH=CHCO2H

Щавелевоуксусная кислота может присоединять к себе аммиак и снова превращаться в аспарагиновую кислоту или, подвергаясь декарбоксилированию, в пировиноградную, а затем в коэнзим А, который используется в различных реакциях биосинтеза или окисляется до СО2 и Н2О.

Аргинин, образовавшийся под действием аргиназы, гидролитически расщепляется на орнитин и мочевину. Освободившийся орнитин может снова вступить в реакцию с новой молекулой карбомоилфосфата и процесс повторяется.

Подсчитано, что в состоянии азотистого равновесия организм взрослого человека потребляет и соответственно выделяет 15 г азота; из экскретированного с мочой азота на долю мочевины приходится около 85%, креатинина – 5%, аммонийных солей – 3%, мочевой кислоты – 1%, других его форм – 6%.

аргинин  HN=C(NH2)NH(CH2)3CH(NH2)COOH  + Н2О   —>  орнитин H2N (CH2)ЗСН (NH2) COOH  +  мочевина  H2NCONH2

Мочевина – безвредное соединение, синтез его происходит в печени, нарушение функции которой ведёт к замедлению процесса, снижению содержания мочевины в крови и уменьшению выделения её с мочой.

«Обезвреживание аммиака  в организме» — это четвёртая статья из цикла «Обмен белков в организме человека». Первая статья – «Расщепление белков в пищеварительном тракте». Вторая статья «Обезвреживание продуктов гниения белков в кишечнике». Третья статья «Обмен аминокислот в тканях»

Обезвреживание аммиака в организме

Мы уже рассматривали разного рода пути дезаминирования аминокислот, в результате которых образуется аммиак. Аммиак – высокотоксический продукт азотистого метаболизма, к тому же он легко проникает через липидные мембраны. Больше всего аммиака образуют ткани с наиболее интенсивным обменом аминокислот и биогенных аминов, например, мозг, затем печень и ЖКТ (здесь этот процесс сильно зависит от деятельности микрофлоры и степени переваривания белков, а также регулярности опорожнения кишечника).

Основные поставщики аммиака:

1) глутамат а-кетоглутарат + NH3;

2) α-аминокислота а-кето-кислота + NH3;

3) цистеин пируват + NH3;

4) гистидин урокаинат + NH3;

5) глицин глиоксалевая кислота + NH3;

6) глюкозамин-6-Ф глюкозо-6-ф + NH3;

7) глутамин глутамат + NH3.

Ввиду своей высокой токсичности аммиак тут же подлежит немедленной нейтрализации по месту своего образования в тканях. Это достигается путем восстановительного аминирования α – кетокислот, прежде всего α -КГ, с образованием ГК. Помимо ГДГ-геназной реакции глутамат может участвовать также в глутаминсинтазной реакции, в которой глутамат присоединяет NН3 с участием АТР и превращается в глутамин. Именно глутамин является одним из основных хранилищ в тканях нетоксичной формы аммиака, который в последующем может быть использован в синтетических процессах. Глутамин, образовавшийся в печени, транспортируется далее в другие ткани, где он используется по назначению. Так, например, в почках, поступивший с кровью из печени глутамин под действием глутаминазы подвергается деамидированию с образованием NН4+ и глутамата. Далее глутамат путем окислительного дезаминирования с участием почечной ГДГ-азы превращается в α-КГ с выделением NН4+. Таким образом, благодаря двум ферментам – глутаминазе и ГДГ-азе в почечных канальцах обеспечивается аммониогенез, т. е. образование NН4+, что в почках является очень важным механизмом для регулирования кислотно-щелочного равновесия. Экскретируя с мочой синтезированные в почках ионы NН4+, почки обменивают их на ионы натрия и таким образом предотвращают ацидоз. В печень поступает глутамин, синтезированный в основном клетками головного мозга. Здесь он включается в различные синтетические процессы – синтез пуринов, фолиевой кислоты, глюкозаминов. Кроме того, с помощью глутамина, АТР и аспартата образуется аспарагин и таким образом высвобождается глутамат, который далее опять может участвовать в реакциях синтеза глутамина, трансаминирования, окислительного дезаминирования, и др.

Аспартат + глутамин + АТР → ГК + аспарагин + АМР + РіРі

Метаболизм глутамина происходит с помощью его дезаминирования в процессе образования карбомоилфосфата из аммиака и углекислого газа. Участвует в этом процессе фермен карбамоилфосфатсинтетаза. Существует карбамоилфосфат-синтетаза I и II. Карбамоилфосфатсинтетаза II обеспечивает синтез карбомоил-фосфата в цитоплазме для последующего его включения в биосинтез пиримидиновых оснований. Что касается карбамоилфосфатсинтетазы I, то этот фермент катализирует синтез карбамоилфосфата в печени, из которого далее в орнитиновом цикле (цикл мочевины) синтезируется конечный продукт-мочевина, вещество, характеризующееся высокой растворимостью и в силу этого легко выводимое из организма без всяких пороговых концентраций.

ПУТИ ВЫВЕДЕНИЯ АМИННОГО АЗОТА ИЗ ОРГАНИЗМА РАЗНЫХ ВИДОВ ЖИВОТНЫХ

Существует 3 способа выведения аминного азота из организма: в виде свободного аммиака, мочевины и мочевой кислоты. В зависимости от способа выведения азота из организма животных относят к аммониотелическим (животные, обитающие в воде, костные рыбы), уреотелическим (большинство наземных животных, млекопитающие, некоторые птицы) и урикотелическим (птицы, змеи, ящерицы). Такого рода различия связаны с анатомическим строением и средой обитания этих животных. Так, способ выведения из организма аммиака в качестве конечного продукта азотистого обмена – это эволюционно наиболее древний и самый простой путь, так как образовавшийся аммиак в виде глутамина доставляется в жабры, где глутамин распадается на глутамат и аммиак. Этот последний легко растворяется и уносится с водой. У наземных же животных в связи с появлением почек и мочевого пузыря появилась возможность выводить из организма продукты распада азотсодержащих соединений в виде мочевины, водорастворимого нетоксичного вещества. Что касается птиц, то для них этот способ неприемлем, так как вместе с мочевиной в мочу должны были поступать значительные количества воды, что привело бы к значительному увеличению их веса. Чтобы обойти эти неудобства, в процессе эволюции у птиц выработался механизм синтеза мочевой кислоты (вместо мочевины), которая является кристаллическим веществом, плохо растворимом в воде. Поэтому моча у птиц – это полутвердая масса, состоящая из кристаллов мочевой кислоты и очень небольшого количества воды. За такое удобство птицы расплачиваются более интенсивным метаболизмом с большими затратами энергии, необходимыми для синтеза мочевой кислоты.

Уреотелические животные. Цикл мочевины. У наземных позвоночных аммиак в виде NН4+ в печени превращается в мочевину, которая затем выводится с мочой. Синтез мочевины осуществляется через цикл мочевины. Последовательность реакций в этом цикле была раскрыта Г. Кребсом и К. Хенселайтом.

Первые две из этих реакций проходят в митохондриях, а остальные – в цитозоле. Реакции цикла мочевины сопряжены с рядом окислительных реакций цикла трикарбоновых кислот и реакциями трансаминирования в цитозоле.

Аммиак поступает в цикл мочевины в виде иона NН4+, который, связываясь c углекислым газом в печени, превращается в карбамоилфосфат под действием карбамоилфосфатсинтетазы I (КФС-1). Активатором этого фермента служит – ацетилглутамат, полученный из глутамата и ацетил-КоА с помощью N-ацетилглутаматсинтетазы.

НСО3- + NН4+ + 2АТР → карбамоилфосфат + 2АDP + Рi + Н+ (1)

Источником NН4+ (для дальнейшего его включения в карбамоил-фосфат) является глутамат, который распадается путем его окислительногодезаминирования с участием ГДГ-азы:

Глутамат + NAD+ + Н20 → α КГ + NН4+ + NAD Н + Н+.

Под действием карбамоилтрансферазы и ионов Мg2+ карбамоильная группа передается на орнитин с образованием цитруллина, который из митохондрий – затем переходит в цитозоль.

Карбамоил-фосфат + орнитин Н Цитруллин. (2)

В цитозоле цитруллин при участии АТР и аргининосукцинатсинтазы связывается с аспартатом и превращается в аргининосукцинат:

Цитруллин + аспартат + АТР → Аргининосукцинат + АМР + РiРi (3)

Аспартатом эту реакцию обеспечивает реакция трансаминирования оксалоацетата под действием аспартатаминотрансферазы и донор аминной группы – глутамат:

Оксалоацетат + глутамат → Аспартат + α-КГ.

Образовавшийся в реакции (3) пирофосфат быстро гидролизуется, а аргининосукцинат далее под действием аргининосукцинатлиазы распадается на фумарат и аминокислоту аргинин, которая под действием аргиназы и Мп2+ расщепляется на орнитин и мочевину. Орнитин затем вновь может поступать в митохондрии и запускать новый цикл мочевины. Таким образом, для синтеза одной молекулы мочевины затрачиваются 4 макроэргические связи (2 – на образование карбамоилфосфата, а 2 образовании аргининосукцината

Важную роль в цикле мочевины играет синтез фумарата, поскольку он связывает между собой цикл мочевины и цикл трикарбоновых кислот. Так, фумарат гидратируется в малат, который в свою очередь окисляется в оксалоацетат. Для этого промежуточного продукта существует несколько возможных путей метаболизма. Он может:

■ подвергаться трансаминированию в аспартат;

■ превращаться в глюкозу по пути глюконеогенеза;

■ конденсироваться с ацетил-КоА, образуя цитрат.

Реакции, завершающиеся образованием аргинина, свойственны всем организмам, но только уреотелические животные обладают достаточным количеством аргиназы, обеспечивающей гидролиз аргинина с образованием мочевины и орнитина. Кстати, какое-то количество мочевины синтезируется также клетками почечных канальцев, головного мозга, кожи и др. Суммарное уравнение цикла мочевины имеет вид:

2NН4+ + НСО3- + ЗАТР + 2Н2О + аспартат →

Мочевина + фумарат + 2АDР + 2Рi + АМР + РiРi + Н+.

Образовавшаяся таким образом мочевина диффундирует из цитозоля печени в кровь и через почки выводится из организма с мочой.

Выделяя вместо аммиака мочевину, уреотелические животные оплачивают это преимущество, теряя до 15% энергии тех аминокислот, которые служат источником этой мочевины. Механизм регулирования цикла мочевины у низших и высших позвоночных в целом одинаков; основное отличие заключается в том, какой из существующих механизмов используют отдельные виды наиболее часто. Ключевыми регуляторами цикла мочевины являются N-ацетилглутамат и орнитин. Являясь активатором КФС-1, N-ацетилглутамат обеспечивает синтез карбамоилфосфата, а орнитин – вместе с карбамоилфосфатом – образование цитруллина.

Концентрация N-ацетилглутамата контролируется в основном двумя путями: путем активирования ацетил глутаматсинтетазы или ацетилглутаматлиазы. Первый участвует в синтезе N-ацетилглутамата, а второй – в его гидролизе.

Биосинтез мочевины регулируется также механизмом регулирования на уровне трансляции, т. е. синтеза ферментов, участвующих в цикле мочевины.

При повышении содержания белка в пище активность цикла мочевины возрастает.

Функция цикла мочевины. Цикл мочевины выполняет очень важную роль в предотвращении защелачивания внутренней среды организма путем протонирования бикарбоната НСO3- – переноса 2 протонов водорода от NН4+ на НСO3- по схеме:

НСO3- + 2NН4+ ↔ (NН2)2СO + 2Н2O + Н+

НСO3- + Н+ ↔ СO2 + Н2O

2НСO3- + 2NН4+ ↔ (NН2)2СO + СO2 + Н2O

Учитывая, что в цикле мочевины затрачиваются 4 моля АТР, его можно рассматривать как энергозависимый протонный насос, переносящий протоны от NН4+ на НСO3-. Благодаря такому механизму оба конечных продукта катаболизма белков (мочевина и углекислый газ) легко удаляются из организма – мочевина с мочой, а углекислый газ – с выдыхаемым воздухом (через легкие). Особенно актуальным этот механизм является для нежвачных животных, потребляющих в основном растительную пищу (зимнеспящие животные). У таких травоядных образуются излишние количества НСO3- которые удаляются из организма в виде СO2 именно благодаря циклу мочевины.

Кроме того, мочевина может служить дополнительным источником азота для синтеза белка у животных, обладающих способностью вторичной переработки мочевины путем ее расщепления на NН4+ и СO2 с помощью уреазы. Однако ткани животных не могут синтезировать уреазу. На такое способны только микроорганизмы пищеварительного тракта. Наличие специфических микроорганизмов симбионтов позволяет некоторым животным избежать накопления чрезмерных количеств мочевины в организме и таким образом предотвратить связанные с этим потери воды. Наиболее активно используют мочевину повторно жвачные животные (КРС, верблюд) благодаря рубцовой микрофлоре по схеме:

Печень кровь межклеточная жидкость слюнные железы слюна содержимое рубца.

Способность вторичной переработки мочевины позволяет некоторым животным поддерживать свой водный баланс в условиях питания кормами, бедными белками, а также нехватки воды – зимнеспящие виды, а также обитатели пустыни (например, верблюд). Что касается верблюда, то это один из механизмов адаптации, сформировавшийся у верблюда во избежание потери воды. Он не выделяет или почти не выделяет мочевину с мочой, так как она подвергается повторной переработке, что позволяет сохранению воды в организме и снимает нагрузку на почки. Если бы не было такого механизма, то все большее число кетокислот (чаще всего α-кетоглутарат и оксалоацетат) связывались бы с аммиаком и расходовались бы на его временную нейтрализацию, без регенерации обратно в кетоформу. Это привело бы рано или поздно к торможению цикла Кребса и развитию тканевой гипоксии прежде всего в органах, производящих больше всего аммиака, в частности в ЦНС. Именно это и наблюдается при срыве образования мочевины в печени и проявляется нарастающей тканевой гипоксией мозга.

Урикотелические животные. Птицы, змеи и ящерицы выделяют аминный азот главным образом в виде мочевой кислоты. Мочевая кислота является также главным конечным продуктом обмена пуринов у приматов, птиц и рептилий.

Основой мочевой кислоты является пуриновое ядро. Мы уже знаем, откуда берутся атомы углерода и азота для синтеза пуринов. Процесс синтеза пуринов и мочевой кислоты требует значительных энергетических затрат. Но это расплата за удобства. Правда, в виде мочевой кислоты выводится не только аминный азот. Фактически в виде мочевой кислоты из организма выводятся продукты катаболизма пуриновых нуклеотидов. При катаболизме аденилатов первоначально происходит их дезаминирование с образованием инозина, который затем подвергается гидролизу с образованием гипоксантина и D-рибозы. Гипоксантин далее окисляется до ксантина, который под действием ксантиноксидазы превращается в мочевую кислоту. Что касается гуанилатов, то сначала из них образуется гуанозин, потом гуанин, а затем уже при его гидролизе – ксантин.

загрузка...

Обезвреживание аммиака в организме – 3.2 out of 5 based on 5 votes

 

Оценка 4.6 проголосовавших: 13
ПОДЕЛИТЬСЯ

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here