Обмін аміаку в організмі людини

фермент метаболізм вітамін пентозофосфатний Аміак — високотоксичний продукт білкового метаболізму. Основним джерелом утворення аміаку є метаболізм амінокислот, їх трансамінування з наступним окисним дезамінуванням глутамінової кислоти ферментом глутаматдегідрогеназою. Аміак також утворюється при дезамінуванні амідів, амінів, азотистих основ нуклеотидів.

У головному мозку значна кількість аміаку утворюється при дезамінуванні АМФ ферментом аденозиндезаміназою, при цьому утворюється інозинмонофосфат (ІМФ). Певна кількість аміаку всмоктується в кров з кишечника, де він утворюється з азотвмісних сполук під впливом ферментів мікрофлори.

Аміак є особливо токсичним для мозку, інші тканини є менш чутливими або нечутливими до аміаку.

Існує декілька гіпотез, які пояснюють механізм нейротоксичності аміаку. В мітохондріях мозку надлишок аміаку стимулює відновлювальне амінування a-кетоглутарату глутаматдегідрогеназою:

NH₃ + a-кетоглутарат + НАДФН+Н⁺ ® Глутамат + НАДФ⁺ + Н₂О.

Ця реакція виснажує пул ключового метаболіту циклу трикарбонових кислот — a-кетоглутарату і, як наслідок, призводить до пригнічення процесів окисного фосфорилювання та зниження рівня АТФ в мозку. Проте, ця гіпотеза не пояснює, чому такий механізм не працює в інших тканинах, які є менш чутливими до аміаку. Більш ймовірною є гіпотеза, що пояснює токсичність аміаку зниженням вмісту в мозку глутамату, який є збудливим нейромедіатором. Глутамін, що синтезується і зберігається в гліальних клітинах, транспортується в нейрони, де гідролізується до глутамату. Аміак інгібує глутаміназу і знижує рівень глутамату в нейронах. Згідно ще однієї гіпотези, нейротоксичність аміаку можна пояснити дисфункцією нейрональних мембран, оскільки підвищений рівень аміаку призводить до підвищеної проникності мембран для іонів К⁺ і СІ^-.

З органів і тканин аміак транспортується в основному в печінку, а також в нирки, за допомогою двох основних механізмів:

1. Під впливом ферменту глутамінсинтетази в органах, де аміак утворюється, він взаємодіє з глутаміновою кислотою, в результаті чого синтезується глутамін:

Найбільше глутаміну утворюється в мозку і м’язах. З цих та інших органів він легко проходить через клітинні мембрани в кров, звідки захоплюється печінкою та нирками (рис. 2). У печінці під впливом ферменту глутамінази відбувається гідроліз глутаміну до глутамату і вільного аміаку:

Аміак знешкоджується у печінці шляхом синтезу сечовини. Глутамін, який захоплюється нирками, також розщеплюється в глутаміназній реакції. Аміак, що утворюється при цьому, екскретується з сечею у формі іону амонію (NH4+). Це один із механізмів, за допомогою якого нирки підтримують сталість рН в організмі і запобігають розвитку ацидозу.

2. При інтенсивній м’язовій роботі частина амінокислот може використовуватися як паливо, при цьому в процесі метаболізму вони втрачають аміногрупу в реакціях трансамінування з a-кетоглутаровою кислотою. Утворюється глутамінова кислота, яка дальше передає аміноазот на піруват і утворюється аланіну:

Глутамат + Піруват «a-кетоглутарат + аланін.

Деградація білків і, відповідно, катаболізм амінокислот у м’язах також посилюються при голодуванні, травмах, опіках, септицемії.

Аланін легко дифундує з м’язів в кров, переноситься в печінку, де піддається зворотньому трансамінуванню з утворенням глутамату і пірувату. Піруват використовується у процесі глюконеогенезу, синтезується глюкоза, яка транспортується назад у м’язи, а глутамат піддається окисному дезамінуванню під впливомглутаматдегідрогенази з утворенням аміаку, який знешкоджується у циклі сечовини.