Внутриклеточные механизмы токсичности аммиака

• Автор: Косенко, Елена Александровна
• Шифр специальности: 03.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 217 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. КРА ТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ

2. ЛИТЕРА ТУРНЫЙ ОБЗОР 1 О

ВВЕДЕНИЕ

ОБРАЗОВАНИЕ И УСВОЕНИЕ АММИАКА

Метаболические пути

Источники аммиака в организме

, Выведение аммиака из организма

а Цикл мочевины

б Тканевое распределение ферментов цикла мочевины

в Другие ферменты, тесно сопряженные с циклом мочевины

г Глутаминаза и глутаминсинтстаза в печени
л Обезвреживание аммиака в мозге
СТА 1ИОНАРНЫЕ КОНЦЕНТРАЦИИ АММИАКА В ТКАНЯХ
НАРУШЕШЯ В ОБМЕНЕ АММИАКА И ГИПЕРАММОНЕМИЯ
ПРИЧИНЫ И МЕХАНИЗМЫ ГИПЕРАММОНПМИИ
ТОКСИЧНОСТЬ АММИАКА
В ЛИЯ 1ИЕ АММИАКА НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН
с Окислительный стресс
ж Модель хронической гипераммонемии
АММИАК, ГЛУТАМАТ И ГЛУТАМАТНЫЕ РЕЦЕПТОРЫ
з Связь между обменом аммиака и глутамата
и Глугаматные рецепторы
к Глугаматный Арецептор
л Действие гипераммонемии на рсцспторы
м Молекулярные механизмы экснтотокснчности
и Гипераммонемия, реиешоры и иерекненые
процессы
о Нитрокснд новый универсальный нейромедиатор п Другие рецепторы
р Холннорсцспторы и ацстилхоликэстераза
АММИАК В ДРУГИХ УСЛОВИЯХ
с Аммиак, энергетический обмен и перекисные
процессы при диабете
т Аммиак и алкогольная интоксикация
ВЫВОДЫ
3. МЕТОД и ИССЛЕДОВЛ НИЯ
Материалы
Животные
Тканевые экстракты
Клеточные культуры
Выделение митохондрий печени
Выделение митохондрий мозга
Выделение субмитохондриальных частиц
Приготовление эритроцитов
Определение метаболитов
Определение активности ферментов
Анализ потребления кислорода
Малатаспартатный шунт
Генерация супероксидного анионарадикала
4. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
. Последовательность биохимических событий в организме
при острой аммиачной интоксикации
Метаболиты в крови
.Метаболиты в мозге
Заключение
Ь. Метаболические процессы в печени и мозге при острой гипераммонемим и влияние хронической г ипераммопемии
. Влияние МК1 на выживаемость животных н метаболиты в мозге
Г. АТФаза в мозге при гипераммонемии
Д, Энергетический обмен в митохондриях мозга при острой аммиачной инюкенкацни
Влияние аммиака на окислительное фосфорилирование т viv
Влияние аммиака на маяатаспартатный шунт i viv
Влияние аммиака i vv на ферменты митохондрии, участвующие
в энергетическом обмене
Влияние аммиака i viv на уровни метаболитов в митохондриях
Влияние аммиака на окислительное фосфоргиирование i vi
Влияние аммиака на мачатаспартатный шунт i vi
Е. Зашита против токсичности аммиака н исйроюксичносги глутамата
Нейротоксичность глутамата и защита от нее
Острая токсичность аммиака опосредуется активацие рецепторов
Защитное действие хронической гипераммонемии обусловлено нарушением функционирования рецепторов
Защитное действие карнитина
Защитное действие блокаторовМ и Нхолинорецепторов при острой аммиачной интоксикации
Влияние аммиака па ацетичхолинэстеразу в мозге
Ж Изучение связи ос рой гипераммонемии с окислительным стрессом И аш иокиелнтельиой защитой В органи МС и в культурах нервных клеток
Влияние аммиака на активность антиокисяителъных ферментов 5 Влияние аммиака на продукцию супероксидпых шдикаяов
Роль нитроксида в аммиачной интоксикации
Роль ЛО в снижении активности аитиокислительпых ферментов
3 Рол. 0 в модуляции глутамннснытетазы в мозге и в культуре ястроцнтов
Влияние аммиака и нитроксида на глутаминсинтетазу в мозге 2 Влияние аммиака и нитроксида па глутамипсинтетазу е культуре астроцитов
И Аммиак в тканях животных в разных условиях
Хронический алкоголизм
Энергетический обмен в печени после отмены алкоголя
Энергетический обмен в мозге при хроническом потреблении и после отмены алкоголя
Старение
Аммиак, энергетический обмен и перекисные процессы при диабете
. Аммиак и голодание
Аммиак и гипераммонемия в других условиях
К Общее заключение
5. ВЫВОДЫ
6. ЛИТЕРАТУРА
Список основных опубликованных работ по теме диссертации 4 Список сокращений
1. КРА ТКОЕ СОДЕРЖА НИЕ
Аммиак это природное соединение, которое оказывает влияние на все жизненно важные процессы в животных, растительных клетках и у микроорганизмов. Он является основным звеном в азотистом обмене, предшественником аминокислот, белков, пиримидиновых и пуриновых нуклеотидов. Кроме тою, в почках аммиак нейтрализует кислоты, образуемые в результате обменных процессов, поддерживая тем самым кнелотнощелочное равновесие. Роль печени в поддержании крови связана, в частности, с реакциями, протекающими при участии аммиака.
Несмотря на то, что в организме человека ежесуточно распадается около 0 граммов белка, из которого высвобождается приблизительно граммов аммиака, концентрация последнего в тканях и жидкостях организма невелика от до мкМ. Для сравнения напомню, что концентрация глюкозы в крови миллимолярная Незначительно также выведение аммиачных солем с мочой 05 грамма в сутки
При повышении концентрации аммиака в крови в раз у животных возникают кома, судороги и скоро, через мин, наступает гибель Повышенное содержание аммиака в крови, то есть гнпераммонемня, сопровождает многочисленные заболевания человека такие, как гепатит, цирроз, пиелонефрит, раковое перерождение тканей Но особо опасная гнпераммонемня была зарегистрирована у детей с врожденным отсутствием юрментов цикла мочевины Такие дети умирали в судорогах после употребления первой порции материнского молока. Тотальный скрининг позволяег выявит ь десятерых детей с врожденными недостатками в ферментах цикла мочевины из сехгисот тысяч новорожденных.
Низкое содержание аммиака в организме обеспечивается циклом мочевины, полный набор ферментов хоторого локализован исключительно в печени всех видов животных В других тканях происходит временное связывание аммиака глутаматом в глутамннсинтетазной реакции
О токсичности аммиака известно солее ста лет. и впервые об этом факте сообщил русский ученый Иван Павлов Создав нортокавальное шунтирование, он обнаружил, что у животных после поедания мяса возникают судороги и
скоро наступает гибель. Так впервые была открыта токсичность аммиака для животных и обозначена роль печени в его обезвреживании.
В свяли с тем, что клинические признаки гипераммонемии судороги и кома возникают при повышении концентрации аммиака в крови в 3 раз, а гипераммонсмия средней тяжести может протекать без видимых клинических симптомов, роль аммиака вообще и гипераммонемии в частности в развитии патологических процессов практически не учитывается. Об этом свидетельствует и тот факт, что среди обязательных определяемых в клинических условиях биохимических показателей отсутствует такой показатель, как содержание аммиака в крови.
Актуальность


Орнитикщииюдсзаминаза 4. Пел тидши лу г. Кглуюмии 4 Н2О пептндил г. Пкрипшшцдезамшаза 3. Окситил2мсди. Н.О 9 1 4пирокси2мстилпиримид5нлмстил3р ги лрокси п л 2м ет м. Мпдрокси2клрСкилтдсзамиваза 3 5. Н0 9 2. Птсрнндсзалшказа 3. НХ 9 2. Путрссцииоксдопа 1 4. О Н 9 4. Рцмик и и ршага 3. Ммид. Сстиагггсриистпснам 3. Ссрюпироксимстш травсфсраза 2. НАД 9 НАДН СХ2 i 5. Ссриндс пирата 4. Ссриидс идратаза 4. Ссринсульфатаммиаклиазз 4. Тлурицлехнтроседза 1. Т ираминоксидаза 1. Трооюпинепицягтаза 4. Тргатофанаа 4. Уреаза 3. ЗУрсидопропионаза 3. Урендосуздиназа 3. Уропорфирииогсн 1скнтаза 4. Фсннлаланкнаммнаклназа 4. Форчн. Формимииоглутаматдсшмина 3. Форм имкмтетрагндрофолятциклодезаминаза 4. Фосфорибошлами. Циаматгцдролаза 3. Ьсстатиокииулиаза 4. Н 9 2оксобупрат цнстсни , цнстнн 9 тиоцнетемн пнруват , 3 гомооерим 9 i 2оксобумраг 4 . Цкпиингсяымнаю 3. Цшашндсзамиыаза 3. Цитру дликаза 3. ЦТФсинтстаза 6. Эг. Огайо ламннокскгша 1. Н0 О глмнолыимегил НО. Эанодам имфосфвтфосфодиаза 4. В физиологических условиях аммиак образуется во всех тканях организма. Одним из главных органов, в которых образуется аммиак, является кишечник, скорость образования аммиака в кишечнике человека достигает 0, ммольчас на 1 кг массы тела i i , . Несмотря на то. В мышиах аммиак образуется в основном во время и после физической нагрузки при активации пуринового цикла vi,, i . В мозге обнаружено гораздо большее число реакций, сопряженных с образованием аммиака, чем в других тканях. Образующийся в организме аммиак непрерывно удаляется. Конечным продуктом обмена аммиака в организме человека и большинства млекопитающих является мочевина такие виды животных принято называть уреотелическимн выделяющими мочевину в переводе с английского . Животные, у которых аммиак преобразуется в мочевую кислоту и в таком виде выводится, названы урикотсличсскими от английских слов i i мочевая кислота У некоторых видов аммиак выводится в форме аммонийного иона или еще одного продукта пуриновою обмена гуанина Более общим термином пуринотсличсскими называют тех животных, у которых выделяется преимущественно мочевая кислота либо другой пурин гуаннн. Выведение животными водорастворимой мочевины в качестве конечного продукта азотистою обмена требует больших количеств воды, тогда как для выведения водонерастворимых пуринов вола не нужна Поэтому пуринотелня характерна для видов, которые лучше приспособлены к засушливой окружающей их среде. Классификация животных, основанная на конечных продуктах азотистого обмена, проведена еще в году Э Болдуином и изложена в книге Введение в сравнительную биохимию Табл 2. Таблица 2. См. Кемпбелл. У рс отелим Москвина Млекопитающие, наземные планарии. Биохимические реакции, связанные с ферментативным преобразованием аммиака в мочевину, у млекопитающих протекают почти исключительно в печени, поскольку основная часть ферментов, участвующих в обезвреживании аммиака, локализована в гепатоцитах. Биосинтез мочевины осуществляется с помощью шести ферментативных реакций Таблица 2. I, аспартаткарбамоилтрансферазы и днгидрооротазы, использующая глутамин в качестве субстрата для глутаминазной субъединицы и из образуемою аммиака производящая карбамоилфосфат, который, в свою очередь, конденсируется с аспартатом под действием аспартаткарбамоилтрансферазы этот ферментный комплекс состоиг из одной полипеттгидиой цепи и используется для синтеза пирнмидинов 3 карбамоилфосфатсинтстаэаГП эволюционно промежуточная форма между двумя первыми типами фермента и характерная для костных рыб , . Можно также условно обозначить типом IV карбамоилфосфатсинтетазу из клеток ii i, поскольку она функционально аналогична одноцепочечной карбамонлфосфатсинтетазеН млекопитающих, но отличается от нее субстратной специфичностью и наличием двух субъединиц с молекулярными массами 0 и v . В тканях млекопитающих активность цитоплазматической глугамиизавненмой карбамоилфосфатсинтетазыИ пренебрежимо мала 0,1 по сравнению с активностью митохондриальной аммиакзавиенмой карбамоилфосфатсинтетазы1. Карбамоилфосфат.