Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,593

АМИНОКИСЛОТЫ КРОВИ В ПАТОГЕНЕЗЕ И КЛИНИКЕ ИШЕМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ СЕРДЦА

Синькеев М.С. 1 Скворцов Ю.И. 1 Богданова Т.М. 1 Скворцов К.Ю. 1
1 ГБОУ ВПО «Саратовский ГМУ им. В.И. Разумовского» Минздрава России
В обзоре рассмотрена роль аминокислот крови в патогенезе и клинике ишемической болезни сердца. Учитывая ключевую роль аминокислот в генезе различных заболеваний, в обзоре обобщены данные о влиянии аминокислот и промежуточных продуктов их обмена на генез и клинику ишемической болезни сердца.
ишемическая болезнь сердца
аминокислоты
1. Иванов А.П. Содержание некоторых свободных аминокислот в сыворотке крови больных железодефицитным малокровием: дис…. канд. мед.наук. – Саратов, 1970. – 270 с.
2. Меерсон Ф.З. Миокард при гипертрофии, гиперфункции и недостаточности сердца. – М., 1965. – 320 с.
3. Ольховская А.Г. Изменение активности ферментов крови у работающих в производстве кордного волокна // Гигиена труда и профзаболевания. – 1973. – № 6. – С. 21–23.
4. Суворов А.П. Новые данные о биохимических механизмах патогенеза и методы корригирующей терапии больных псориазом: дис…. докт. мед. наук. – Саратов, 1988. – 369 с.
5. Сулимова Н.А., Тронь М.М., Тондий Л.Р. Содержание тирозина и фенилаланина при коронарном атеросклерозе // Врачебное дело. – 1964. – № 11. – С. 64–67.
6. Тряпышко А.Д. К вопросу содержания некоторых свободных аминокислот в сыворотке крови при коронарной недостаточности: дис…. канд. мед. наук. – Саратов, 1967. – 162 с.
7. Badawy A.A. Effects of alcohol on tryptophan metabolism // Biochem. Soc. Trans. 1988. – Vol. 16. – № 3. – P. 254–256.
8. Baigent C., Burbury K., Wheeler D. Premature cardiovascular disease in chronic renal failure // Lancet. – 2000. – Vol. 356. – P. 147–152.
9. Boonmark N.W., Lou X.J., Yang Z.J., et al. Modification of apolipoprotein (A) lysine binding site reduces atherosclerosis in transgenic mice // J. Clin. Invest. – 1997. – Vol. 100 (3). – P. 558–564.
10. Boushey C.J., Beresford S.A., Omenn G.S., et al. A quantitative assessment of plasma homocysteine as a risk factor for vascular disease: probable benefits of increasing folic acid intakes // JAMA. – 1995. – Vol. 274. – P. 1049–1057.
11. Carson N A J., Neill D.W. Metabolic abnormalities defected in a survey of mentally backward individuals in Northern Ireland // Arch. Dis. Child. – 1962. – Vol. 37. – P. 507–513.
12. Christen W.Q., Ajani U.A., Glynn R.J., et al. Blood levels of homocysteine and increased risk of cardiovascular disease: causal or casual? // Arch. Entern. Med. – 2000. – Vol. 160. – P. 363–375.
13. Collagen and lysine cross linking image. [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://umich.edu/ (дата обращения: 25.08.2014).
14. Collagen consists of three polypeptide chains, termed alpha chains, which are arranged in a parallel triple helix. [Электронный ресурс]. – Режим доступа:http://www.ohiolink.edu/etd/send-pdf.egi(дата обращения: 23.08.2014).
15. Croes S., Merr P., Nette P. Cortisol reaction in success and failure condition in endogenous depressed patients and controls // Psychoneuroendocrin. – 1993. – Vol. 18. – P. 23–35.
16. Danesh J., Lewihgton S. Plasma homocysteine: systematic review of published epidemiological studies // J. Cardiovasc. Risk. – 1998. – Vol. 5. – P. 229–232.
17. Demitrack M.A. Chronic fatigue syndrome: a disease of the hypothalamic – pituitary – adrenal axis (editorial) // Ann. Med. – 1994. – Vol. 26 (1). – P. 1–5.
18. Demitrack M.A., Dale J.K., Straus S.E., et al. Evidence for impaired actiation of the chronic fatigue syndrome // J. Clin. EndocrinMetab. – 1991. – Vol. 73. – P. 1224–1234.
19. Eicelboom J.W., Lonn E., Genest J.Jr. Homocyst(e)ine and cardiovascular disease: a critical review of the epidemiologic evidence // Ann. Intern. Med. – 1999. – Vol. 131. – P. 363–375.
20. Gerritsen T., Weisman H.A. Homocystinuria, an error in the metabolism of methionine // Pediatrics. – 1964. – Vol. 33. – P. 413–420.
21. Gibson J.B., Carson N.A., Neill D.W. Pathological findings in homocystinuria // J. Clin. Pathol. – 1964. – Vol. 17. – P. 427–437.
22. Haan E.A., Rogers J.G., Lewis G.P., et. al. 5,10 – Methylenetetrahydrofolate – reductase deficiency, clinical and biochemical features of a further case // J. Inherited Met Dis. – 1985. – Vol. 8. – P. 53–57.
23. Harpel P.C., Zhang X., Borth W. Homocysteine and hemostasis: pathogenic mechanisms predisposing to thrombosis // J. Nutr. – 1996. – Vol. 126. – P. 1285–1289.
24. Heinecke J.W., Rosen H., Suzuki L.A., et al. The role of sulfur containing amino acids in superoxide production and modification of low density lipoprotein by arterial smooth muscle cells // Biol. Chem. – 1987. – Vol. 262. – P. 10098–10003.
25. Homocysteine lowering Trialist’s Collaboration. Lowering blood homocysteine with folic acid based supplements: meta – analysis of randomized trials // BMJ. – 1998. – Vol. 316. – P. 894–898.
26. Jacques P.F., Rosenberg I.H., Rogers G., et al. Serum total homocysteine concentrations in adolescent and adult Americans: results from the third National Health and Nutrition Examination Survey // Am. J. Clin. Nutr. – 1999. – Vol. 69. – P. 482–489.
27. Jeffries W.M. Mild adrenocorticol deficiency, chronic allergies, autoimmune disorders and the chronic fatigue syndrome: a continuation of the cortisol story // Med Hypotheses. – 1994. –Vol. 42 (3). – P. 183–189.
28. Kuo K., Still R., Cale S., et al. Standartization (external and internal) of HPLC assay for plasma homocysteine // Clin Chem. – 1997. – Vol. 43. – P. 1653–1955.
29. Lentz S.R., Sobey C.G., Piegors D.J., et al. Vascular dysfunction in monkeys with diet – induced hyperhomocysteinemia // J. Clin. Invest. – 1996. – Vol. 98. – P. 24–29.
30. Maeda Nobuo et al. Aortic wall damage in mice unable to synthesize ascorbic acid // PNAS. 2000. – Vol. 97 (2). – P. 841–846.
31. Malinow M.R., Bostom A.G., Krauss R.M. Homocyst(e)ine, diet and cardiovascular diseases: a statement for healthcare professionals from Nutritional Committee, American Heart Association // Circulation. – 1999. – Vol. 99. – P. 178–182.
32. Mayer E.L., Jacobsen X.W., Robinson K. Homocysteine and coronary atherosclerosis // J. Amer. Coll. Cardiol. – 1996. – Vol. 27. – P. 517–527.

Органические соединения, находящиеся в цитоплазме живой клетки, представлены, в основном, белками. На их долю приходится более 50 % сухого веса клетки. Главными структурными компонентами белков, являются аминокислоты, определяющие важнейшие свойства и функции белков, в том числе и энзимов. История выделения отдельных аминокислот из гидролизата белка восходит к XIX веку, когда впервые был выделен глицин. С тех пор были выделены и описаны двадцать аминокислот, с наибольшей частотой встречающихся в белковых молекулах. Последним был открыт треонин, впервые выделенный W. Rose в 193 5г. из гидролизатов фибрина [34]. Позднее в отдельных молекулах были обнаружены некоторые редко встречающиеся аминокислоты. Роль двадцати аминокислот в определении конформации белков, их свойств в приложении к процессам биохимизма миокарда и сосудистой стенки является предметом настоящего обзора.

Каждая молекула аминокислоты содержит амино – и карбоксильную группы (– NH2 и – COOH соответственно). Все известные аминокислоты, кроме глицина и таурина, имеют асимметрию, в зависимости от стороны молекулы, к которой прикреплена аминогруппа, обозначаемую «L» или «D». В нативных белковых молекулах аминокислотные остатки имеют конфигурацию «L». Аминокислоты с конфигурацией «D» образуются некоторыми штаммами бактерий, не участвуют в синтезе белков и пептидов и обладают способностью угнетать активность ферментов.

Отдельные аминокислоты не синтезируются эндогенным путем и для удовлетворения анаболических потребностей организма должны поступать извне. Такие аминокислоты обозначаются как незаменимые, и к ним относятся лейцин, изолейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан и валин.

К полузаменимым аминокислотам относятся те, которые образуются в организме, однако, в количествах, недостаточных для удовлетворения естественных потребностей: аргинин, гистидин, цистеин и таурин (в детском возрасте).

Некоторые аминокислоты обладают полифункциональностью за счет своего участия в конформации белков, полипептидов, влиянии на активность ферментов, гормонов и потому их роли в организме до настоящего времени считаются ключевыми. К этим аминокислотам относят метионин, таурин, цистеин, лизин, аргинин, триптофан и глутамин.

К настоящему времени, в связи с использованием новых методов хроматографии высоких разрешений, появились сведения о дисбалансе аминокислот и их связи с клинической симптоматикой при различных заболеваниях и воздействиях ксенобиотиков. Нарушения в обмене аминокислот описаны при железодефицитных анемиях [1], заболеваниях кожи [4], при воздействии на организм цианидов [46], сероуглерода [3], остром и хроническом поступлении в организм алкоголя [7].

Обмен аминокислот при ишемической болезни сердца изучается с начала пятидесятых годов XX столетия. В экспериментальных условиях в зоне инфаркта миокарда, развившемся у собак после пережатия коронарной артерии, наблюдалось выраженное снижение спектра свободных аминокислот крови [42]. При выраженном, прогрессирующем, кардиосклерозе в миокарде кроликов повышалось содержание фенилаланина и тирозина [2], что было в последующем установлено в клинике у больных ишемической болезнью сердца, причем степень повышения уровня аминокислот изменялась в зависимости от клинических форм коронарного атеросклероза (стенокардия различных функциональных классов, инфаркт миокарда) [5].

При анализе содержания свободных аминокислот в сыворотке крови, выявляемых при помощи нисходящей бумажной хроматографии, у больных коронарной недостаточностью концентрации аланина, аспарагиновой кислоты, валина, глутаминовой кислоты, лейцина, изолейцина, серина, треонина, фенилаланина были выше в сравнении с показателями здоровых лиц. В острую стадию инфаркта миокарда в сыворотке крови больных снижалось содержание аспарагиновой и глутаминовой аминокислот, а также треонина и валина, в подостром периоде и на стадии реабилитации пациентов в сыворотке повышалась концентрация аспарагиновой и глутаминовой аминокислот, а также серина, треонина, фенилаланина, изолейцина и лейцина [6].

С унификацией методов анализа аминокислот в крови и моче здоровых и больных лиц была утрачена разноречивость в результатах ранних исследований, установлены популяционные уровни нормальных значений содержания аминокислот в зависимости от пола и возраста, были опубликованы таблицы потребностей в аминокислотах и разработаны качественные и количественные критерии необходимых аминокислотных добавок к пищевым продуктам Национальным исследовательским советом по аминокислотным потребностям США. Далее будет описана роль аминокислот и промежуточных продуктов их обмена у здоровых и пациентов с различными заболеваниями, учитывая их ключевую роль в организме. Речь пойдет о метионине, таурине, цистеине, лизине, аргинине и триптофане.

Метионин является ключевой незаменимой аминокислотой, донатором метильных групп и серы. Принимает активное участие в формировании всех тканей организма, обмене углеводов, жиров и аминокислот, в активации антиоксидантных и детоксицирующих систем. Метионин служит эссенциальным предшественником цистеина, трипептидаглутатиона, таурина и посредством цистеина участвует в образовании инсулина и коэнзима А. Процессы метилирования (через S – аденозилметионин) необходимы для экспрессии генов, равновесия симпато – адреналовой системы, образования холина и ацетилхолина. Нарушения активности ферментов, участвующих в метаболизме метионина, приводят в клинике к проявлениям остеопороза и нейропсихической патологии [15, 35].

В отношении ишемической болезни сердца особую роль играют нарушения образования метионина, приводящие к накоплению в крови и моче его предшественника гомоцистеина.

При обследовании и лечении пациентов с гомоцистеинурией было обнаружено раннее и бурное развитие атеросклероза у молодых лиц [11, 20, 21, 37, 43]. В 1969г. впервые было опубликовано предположение, что гипергомоцист(е)инемия является существенным фактором риска развития атеросклероза и ишемической болезни сердца [33].

Клинические исследования, проведенные в течение сорока последующих лет выявили существенное его влияние на разрастание клеток гладкой мускулатуры с последующей эндотелиальной дисфункцией сосудов и развитием артериальной гипертонией с высоким риском тромбозов [31, 51, 54]. Когортные исследования подтвердили описанные результаты, более того, было установлено, что даже умеренное повышение концентрации гомоцист(е)ина в плазме является фактором риска раннего атеросклероза [10, 16, 19, 56].

Термином «гомоцистеин» в биохимии обозначают общую концентрацию свободного и связанного с белком гомоцистеина, гомоцистина (дисульфид гомоцистеина) и тионолактонагомоцистеина. Этот пул измеряется доступными и распространенными анализами [38]. В основе этих методов «золотым стандартом» остается высокоэффективная жидкостная хроматография с коэффициентом разброса результатов от 1,1 до 2,8 % в индивидуальных замерах и от 2,1 до 11,4 % в замерах партии образцов [28, 45].

В исследовательских центрах США было установлено, что повышенные уровни гомоцистеина могут быть снижены путем добавок в пищевые продукты фолиевой кислоты и витаминов группы В. В девяти рандомизированных контролируемых клинических исследованиях установлены клинические эффекты снижения уровня гомоцист(е)ина в плазме – смертность от ИБС у мужчин снизилась более, чем на 15 %, у женщин на 8 % [10, 12, 25, 40, 41, 44].

Причины гипергомоцистеинемии могут быть условно разделены на врожденные (ферментная недостаточность) и приобретенные (факторы риска).

К врожденным причинам относится генетически обусловленная недостаточность ряда ферментов, блокирующих превращение гомоцистеина в метионин. К упомянутым энзимам относятся цистатион – β – синтаза, метилтетрафолатредуктаза, метионин – синтаза. У пациентов с дефицитом отдельных энзимов из перечисленных в раннем возрасте наблюдаются вегето – сосудистые и нейропсихические девиации [22].

К приобретенным причинам, т.е. факторам риска гипергомоцистеинемии, относится недостаточность питания, курение сигарет, прием некоторых лекарств, принадлежность к мужскому полу, сахарный диабет, хроническая почечная недостаточность, злокачественные новообразования молочной железы, придатков и поджелудочной железы [8, 26, 32, 50].

Нутрициальная недостаточность фолиевой кислоты и витаминов группы В, эфиров – кофакторов в метаболизме гомоцистеина является причиной умеренного повышения уровня последнего в плазме у населения США в целом [44] и признаны самым сильным предиктором повышенного уровня гомоцистеина. Компоненты табачного дыма, поступая в организм, тормозят синтез пиридоксина и тем самым снижают в плазме концентрацию витамина В6, что в свою очередь приводит к гипергомоцистеинемии [39].

Прием метотрексата, эуфиллина также приводит к повышению уровня гомоцистеина, когда дальнейшее превращение последнего тормозится при процессах метаболического распада этих лекарств [51].

Патогенетическая роль гомоцистеина в развитии ишемической болезни сердца

Основные факторы участия гомоцистеина в генезе ИБС установлены экспериментально. Высокое содержание гомоцистеина в плазме ускоряет окисление липопротеидов низкой и очень низкой плотности, тем самым усиливает развитие атеросклероза, изменяет коагуляционный каскад и повышает тромбогенность крови [23, 24]. Гомоцистеин с участием гомоцистеинтиололактона оказывает invitro и invivo прямое повреждающее воздействие на эндотелиальные клетки, приводя к нарушениям эндотелиального фактора вазодилатации, повышению давления крови на стенки сосудов и усилению имбибиции их липопротеидами [29, 47]. Повышенные уровни гомоцистеина усиливают перекисное окисление липидов через генерацию перекиси водорода и супероксидных радикалов [55]. Помимо перечисленных факторов, повышение уровня гомоцистеина стимулирует разрастание гладкомышечных клеток сосудистой стенки, усугубляя сужение кровеносного русла [48, 49].

Проведенные популяционные исследования показали, что связь между гипергомоцистеинемией и риском развития ИБС носит линейный характер с относительным риском увеличения уровня гомоцистеина в 1,3–1,4 на 5 мкмоль/л [10, 16, 41].

Другие аминокислоты влияющие на состояние сосудистой стенки.

Говоря о роли лизина в патогенезе атеросклеротического повреждения артериальных сосудов, необходимо начать с аскорбата, называемого также витамином С, который необходим для выработки коллагена, главного компонента соединительной ткани, наиболее широко представленного в организме. Витамин С участвует в анаболизме энзима лизилгидроксилазы, обеспечивающего связь лизина с полосками коллагена в структуре соединительной ткани. Недостаточность витамина С приводит к ослаблению коллагеновых нитей за счет разрыва лизиновых связей. В свою очередь ослабление коллагена приводит к поражению соединительной ткани, кожи, зубов, волос, стенок артерий. Крайняя степень выраженности недостаточности витамина С в клинике обозначается как цинга, при которой невозможно восстановление коллагена, в результате чего стенки артерий покрываются трещинами с последующими разрывами и кровотечениями, приводящими к фатальному исходу [13, 14, 30].

Лизин формирует связи между трансаминазами и пиридоксальфосфатом, так как несет в своем составе две аминогруппы: одна влияет на пептидную связь с белками трансаминаз, другая сохраняет резервы и целостность пиридоксальфосфата. Лизин участвует в образовании коллагена, укреплении сосудистой стенки, в формировании карнитина, способствует утилизации жирных кислот для энергетического потенциала клеток и сохранения иммунной реактивности организма [36, 53].

При разрыве стенок артерий, коллагеновые нити, связанные друг с другом посредством лизина, отделяются и выступают в просвет сосудов, как и остатки лизина, и омываются циркулирующей кровью. Липопротеин А, специфическая форма холестерина, присутствующий в кровотоке, располагает рецепторами к лизину, связывается с ним и проникает в толщу интимы сосудов, таким образом запускается процесс атеросклероза. С течением времени отложения комплекса в сосудистую стенку нарастают с образованием бляшки, уменьшается внутренний диаметр артерии, снижается кровоснабжение органов, в это же время весьма вероятен разрыв атеросклеротической бляшки, что приводит к атеротромбозу, вызывающему инфаркты миокарда и внезапную смерть. Эксперименты проведенные на лабораторных мышах показали, что у животных, обладающих в составе крови лизином, неспособным к связям с липопротеином А, наблюдается пятикратное снижение образования атеросклеротических бляшек [9, 52]. Аналогичные по своей направленности результаты, опубликованные ранее, создали основу единой теории патогенеза сердечно-сосудистых заболеваний человека, опубликованную L. Pauling в 1989 году, требующей отдельных обзора и анализа.

Аргинин. Потребности организма в аргинине превышают способности к его эндогенному синтезу, в связи с этим аргинин рассматривается как полузаменимая аминокислота. Аргинин служит предшественником оксида азота, влияющего на агрегацию и адгезивную способность тромбоцитов, снижая способность к тромбообразованию и уменьшая сосудистую реактивность атеросклеротически измененных артерий и способствует формированию коллагена в стенках сосудов [17, 18, 27].

В отношении двух последних аминокислот необходимы дальнейшие исследования для уточнения их изменений у больных ИБС.


Библиографическая ссылка

Синькеев М.С., Скворцов Ю.И., Богданова Т.М., Скворцов К.Ю. АМИНОКИСЛОТЫ КРОВИ В ПАТОГЕНЕЗЕ И КЛИНИКЕ ИШЕМИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ СЕРДЦА // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 11-3. – С. 480-484;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=6161 (дата обращения: 28.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674