Beta oxidace

Beta-oxidace ( β-oxidace ), také známá jako Knoop-Linenův cyklus , je metabolický proces degradace mastných kyselin [1] . Proces získal svůj název podle 2. atomu uhlíku (poloha C-3 nebo β) z karboxylové skupiny (-COOH) mastné kyseliny , která podléhá oxidaci a následnému oddělení od molekuly. Produkty každého β-oxidačního cyklu jsou FAD H2 , NADH a acetyl - CoA . Reakce β-oxidace a následné oxidace acetyl-CoA v Krebsově cyklu slouží jako jeden z hlavních zdrojů energie pro syntézu ATP mechanismem oxidativní fosforylace [2] [3] .

V eukaryotických buňkách probíhá β-oxidace výhradně za aerobních podmínek v mitochondriální matrici nebo peroxisomech , u rostlin k tomuto procesu dochází v glyoxysomech .

Proces β-oxidace je specifická cesta pro degradaci mastných kyselin. Je jedním z hlavních zdrojů energie využívaných pro syntézu ATP [2] .

Všechny vícestupňové oxidační reakce jsou urychlovány specifickými enzymy. β-oxidace vyšších mastných kyselin je univerzální biochemický proces probíhající ve všech živých organismech. U savců se tento proces vyskytuje v mnoha tkáních, především v játrech , ledvinách a srdci . Nenasycené vyšší mastné kyseliny (olejová, linolová, linolenová aj.) jsou předběžně redukovány na nasycené kyseliny.

Kromě β-oxidace, která je hlavním procesem degradace mastných kyselin u zvířat a lidí, existují také α-oxidace a ω-oxidace. K α-oxidaci dochází jak u rostlin , tak u živočichů, avšak celý proces probíhá v peroxisomech [4] . ω-oxidace je méně častá u živočichů ( obratlovců ), vyskytuje se především u rostlin [4] . Proces ω-oxidace probíhá v endoplazmatickém retikulu (ER).

Historie

β-oxidaci objevil v roce 1904 německý chemik Franz Knoop ( Franz Knoop ) při pokusech s krmením psů různými mastnými kyselinami, při kterých jeden atom vodíku na koncovém ω-C atomu uhlíku methylové skupiny -CH 3 byl nahrazen fenylovým radikálem -С 6H 5 [ 1] [3] .

Franz Knoop navrhl, že k oxidaci molekuly mastné kyseliny v tělesných tkáních dochází v β-poloze. Výsledkem je, že dvouuhlíkové fragmenty jsou postupně odštěpovány od molekuly mastné kyseliny ze strany karboxylové skupiny [3] .

Mastné kyseliny , které jsou součástí přirozených tuků zvířat a rostlin, mají sudý počet atomů uhlíku. Každá taková kyselina, ze které se odštěpí pár atomů uhlíku, nakonec projde krokem kyseliny máselné . Po další β-oxidaci se z kyseliny máselné stane acetooctová . Ten je poté hydrolyzován na dvě molekuly kyseliny octové [3] . V té době však byly mechanismy oxidace mastných kyselin probíhající na atomu β-C stále neznámé [5] [6] . V letech 1948-1949. Kennedy a Lehninger zjistili, že proces oxidace mastných kyselin probíhá v mitochondriích . F. Linen a kolegové (1954-1958) popsali hlavní enzymatické procesy oxidace mastných kyselin [1] .

Teorie β-oxidace mastných kyselin navržená F. Knoopem do značné míry posloužila jako základ pro moderní představy o mechanismu oxidace mastných kyselin [1] [3] .

Metabolické procesy

β-oxidace je sled procesů:

Aktivace mastných kyselin

Mastné kyseliny, které vznikly v buňce hydrolýzou triacylglyceridů nebo se do ní dostaly z krve, musí být aktivovány, protože samy jsou metabolicky inertními látkami, a proto nemohou podléhat biochemickým reakcím včetně oxidace. Proces jejich aktivace probíhá v cytoplazmě za účasti ATP , koenzymu A (HS-CoA) a Mg 2+ iontů . Reakce je katalyzována enzymem acyl-CoA syntetázou mastných kyselin s dlouhým řetězcem ( Long-chain-fatty-acid—CoA ligase , EC 6.2.1.3 ), proces je endergonický , to znamená, že probíhá díky použití energie hydrolýzy molekuly ATP :

acyl-CoA syntetázy se nacházejí jak v cytoplazmě , tak v mitochondriální matrix. Tyto enzymy se liší svou specifitou pro mastné kyseliny s různou délkou uhlovodíkového řetězce. Mastné kyseliny s krátkým a středně dlouhým řetězcem (od 4 do 12 atomů uhlíku) se mohou dostat do mitochondriální matrice difúzí . K aktivaci těchto mastných kyselin dochází v mitochondriální matrix [2] .

Mastné kyseliny s dlouhým řetězcem, které převládají v lidském těle (od 12 do 20 atomů uhlíku), jsou aktivovány acyl-CoA syntetázami umístěnými na vnější straně vnější mitochondriální membrány.

Pyrofosfát uvolněný během reakce je hydrolyzován enzymem pyrofosfatázou ( EC 3.6.1.1 ):

V tomto případě se reakční rovnováha posouvá směrem k tvorbě acyl-CoA [2] .

Protože proces aktivace mastných kyselin probíhá v cytoplazmě, je nutný další transport acyl-CoA přes membránu do mitochondrií.

Transport mastných kyselin přes mitochondriální membránu

Transport mastných kyselin s dlouhým řetězcem přes hustou mitochondriální membránu je zprostředkován karnitinem . Vnější membrána mitochondrií obsahuje enzym karnitin acyltransferázu I ( karnitin palmitoyltransferáza I , CPT1, EC 2.3.1.21 ), který katalyzuje reakci za vzniku acylkarnitinu (acylová skupina se přenáší z atomu síry CoA na hydroxylovou skupinu karnitin s tvorbou acylkarnitinu (karnitin-СOR)), který difunduje přes vnější mitochondriální membránu [2] [3] :

R-CO~SCoA + karnitin ↔ karnitin-COR + CoA-SH

Vzniklý acylkarnitin prochází mezimembránovým prostorem na vnější stranu vnitřní membrány a je transportován enzymem karnitin acylkarnitin translokázou (CACT) [2] .

Po průchodu acylkarnitinu (karnitin-COR) mitochondriální membránou dochází k reverzní reakci - rozklad acylkarnitinu za účasti CoA-SH a enzymu mitochondriální karnitin acyl-CoA transferáza nebo karnitin acyltransferáza II ( karnitin palmitoyltransferáza II , CPT2 , EC 2.3.1.21 ):

CoA-SH + karnitin-COR ↔ R-CO~SCoA + karnitin

Acyl-CoA se tak stává dostupným pro β-oxidační enzymy. Volný karnitin je vrácen na cytoplazmatickou stranu vnitřní mitochondriální membrány stejnou translokázou [2] [3] [8] .

Poté je acyl-CoA zahrnut do β-oxidačních reakcí.

Proces transmembránového přenosu mastných kyselin může být inhibován malonyl-CoA [9] .

Intramitochondriální oxidace mastných kyselin

V mitochondriální matrix dochází k oxidaci mastných kyselin v Knoopp-Linenově cyklu. Zahrnuje čtyři enzymy, které působí postupně na acyl-CoA. Konečným metabolitem tohoto cyklu je acetyl-CoA . Samotný proces se skládá ze čtyř reakcí.

Název reakce Schéma reakce Enzym vytvořený produkt
Dehydrogenace aktivované mastné kyseliny (acyl-CoA) . β-oxidace začíná dehydrogenací acyl-CoA pomocí FAD-dependentní acyl-CoA dehydrogenázou mastných kyselin s dlouhým řetězcem (LCAD) za vzniku dvojné vazby mezi α- a β-atomy uhlíku (C-2 a C-3) v reakční produkt - enoyl -CoA. Koenzym FADH 2 redukovaný v této reakci přenáší atomy vodíku do ETC na koenzym Q. V důsledku toho jsou syntetizovány 2 molekuly ATP . acyl-CoA dehydrogenáza ( EC 1.3.99.3 ) Trans-A 2 -enoyl-CoA
Hydratační reakce . Nenasycený acyl-CoA (enoyl-CoA) za účasti enzymu enoyl-CoA hydratázy připojuje molekulu vody . V důsledku toho se tvoří β-hydroxyacyl-CoA. Reakce je reverzibilní a stereospecifická, výsledný produkt má L-formu. Enoyl-CoA-hydratáza (EC 4.2.1.17 ) L-p-hydroxyacyl-CoA
NAD +  - závislá oxidace nebo druhá dehydrogenační reakce . Výsledný L-p-hydroxyacyl-CoA se pak oxiduje. Reakce je katalyzována NAD + -dependentní dehydrogenázou. L-β-hydroxyacetyldehydrogenáza (EC 1.1.1.35 ) L-p-ketoacyl-CoA
thiolázová reakce . Při této reakci β-ketoacyl-CoA interaguje s koenzymem A. V důsledku toho se β-ketoacyl-CoA štěpí a vzniká acyl-CoA zkrácený o dva atomy uhlíku a dvouuhlíkový fragment ve formě acetyl-CoA. Tato reakce je katalyzována acetyl-CoA acyltransferázou (nebo β-ketothiolázou). β-ketothiolasa (EC 2.3.1.9 ) Acyl-CoA a acetyl-CoA

Vzniklý acetyl-CoA je v Krebsově cyklu oxidován a acyl-CoA zkrácený o dva atomy uhlíku opět opakovaně prochází celou β-oxidační cestou až do vzniku butyryl-CoA (4-uhlíková sloučenina), která v obrat se oxiduje na 2 molekuly acetyl-CoA. FADH 2 a NADH·H vstupují přímo do dýchacího řetězce [1] .

Pro úplnou degradaci mastné kyseliny s dlouhým řetězcem je nutné cyklus mnohokrát opakovat, například pro stearyl-CoA (C 17 H 35 CO~SCoA) je zapotřebí osm cyklů [10] .

Vlastnosti oxidace mastných kyselin s lichým počtem atomů uhlíku

V důsledku oxidace mastných kyselin s lichým počtem atomů uhlíku vzniká nejen acetyl-CoA, FAD H2 a NADH , ale také jedna molekula propionyl-CoA ( C2H5 - CO~SCoA) .

Propionyl-CoA se postupně převádí na sukcinyl-CoA. Karboxylace propionyl-CoA se provádí působením propionyl-CoA karboxylázy ( EC 6.4.1.3 ) (koenzymem tohoto enzymu je biotin (vitamín B7) - nosič karboxylových skupin, reakce vyžaduje i ATP ). Reakce je stereospecifická. Reakčním produktem je S-izomer methylmalonyl-CoA, který je katalyzován methylmalonyl-CoA racemázou ( EC 5.1.99.1 ) na R-izomer. Výsledný R-izomer methylmalonyl-CoA se působením enzymu methylmalonyl-CoA mutázy ( EC 5.4.99.2 ) (jehož koenzym deoxyadenosylkyanokobalamin je derivátem vitaminu B12 ) přeměňuje na sukcinyl-CoA, který pak vstupuje do Krebsova cyklu [ 1] .

Oxidace nenasycených mastných kyselin

Nenasycené mastné kyseliny (EFA) tvoří téměř polovinu celkových mastných kyselin v lidském těle. Vlastnosti β-oxidace takových kyselin jsou určeny polohou a počtem dvojných vazeb. Dvojné vazby (-C=C-) přírodních nenasycených mastných kyselin ( olejová , linolová atd.) mají cis-konfiguraci a v CoA-esterech nenasycených kyselin, které jsou meziprodukty β-oxidace nasycených mastných kyselin , dvojné vazby mají trans konfiguraci. β-oxidace těchto kyselin probíhá obvyklým způsobem, dokud není dvojná vazba mezi třetím a čtvrtým atomem uhlíku. Poté enzym enoyl-CoA izomeráza ( EC 5.3.3.8 ) přesune dvojnou vazbu z polohy Δ 3-4 do polohy Δ 2-3 a změní cis-konformaci dvojné vazby na trans, což je nutné pro β-oxidaci. Dále proces probíhá stejně jako u nasycených kyselin [1] [2] [3] .

Když se oxidují mastné kyseliny se dvěma (-C=CCC=C-) nebo více nenasycenými vazbami, je zapotřebí ještě jeden další enzym β-hydroxyacyl-CoA epimeráza ( EC 5.1.2.3 ).

Rychlost oxidace nenasycených mastných kyselin je mnohem vyšší než u nasycených, a to díky přítomnosti dvojných vazeb. Vezmeme-li například rychlost oxidace nasycené kyseliny stearové jako standard , pak rychlost oxidace kyseliny olejové je 11, linolové 114, linolenové 170 a arachidonové je téměř 200krát vyšší než stearová [1] .

Beta-oxidace v rostlinách

Energetická bilance procesu

V důsledku přenosu elektronů podél ETC z FAD H 2 a NADH jsou syntetizovány 4 molekuly ATP (1,5 z FADH 2 a 2,5 z NADH [11] ). V případě oxidace kyseliny palmitové probíhá 7 cyklů β-oxidace (16/2-1 = 7), což vede ke vzniku 4 × 7 = 28 molekul ATP. V procesu β-oxidace kyseliny palmitové vzniká 8 molekul acetyl-CoA, z nichž každá po úplném spálení v cyklu trikarboxylových kyselin dá 10 molekul ATP a 8 molekul dá 10 × 8 = 80 molekul ATP.

Celkem tedy při úplné oxidaci kyseliny palmitové vznikne 28 + 80 = 108 molekul ATP. Vezmeme-li však v úvahu jednu molekulu ATP , která je hydrolyzována na AMP , tedy 2 makroergické vazby nebo dva ATP jsou spotřebovány na samém začátku pro aktivační proces (tvorba palmitoyl-CoA), celkový energetický výtěžek během úplného oxidace jedné molekuly kyseliny palmitové v podmínkách zvířecího těla bude 108-2=106 molekul [3] .

Celková rovnice pro oxidaci kyseliny palmitové je následující:

Vzorec pro výpočet celkového množství ATP, které vzniká v důsledku procesu β-oxidace mastných kyselin se sudým počtem atomů uhlíku:

kde n  je počet atomů uhlíku v molekule mastné kyseliny; 10 a 4 počet molekul ATP syntetizovaných během oxidace 1 mol acetyl-CoA v Krebsově cyklu a v jednom cyklu beta-oxidace mastných kyselin (1,5 ATP z FADH 2 a 2,5 ATP z NADH); -2 - množství ATP vynaložené na aktivaci mastné kyseliny.

Vzorec pro výpočet celkového množství ATP, které vzniká v důsledku procesu β-oxidace mastných kyselin s lichým počtem atomů uhlíku:

kde n  je počet atomů uhlíku v molekule mastné kyseliny; 25 - množství ATP, které se syntetizuje během oxidace výsledné 1 molekuly sukcinyl-CoA v Krebsově cyklu na oxaloacetát C 4 (5 mol) a jeho následnou úplnou oxidací v TCA (2 × 10 = 20 mol); -3 - množství ATP vynaložené na aktivaci mastné kyseliny (2 mol), jakož i na syntézu methylmalonyl-CoA (1 mol). Vypočítejme počet syntetizovaných molekul ATP při oxidaci 1 mol kyseliny nonadekanové (C 19 ). Použijme vzorec: (19-3/2 × 10) + (19/2-1,5 × 4) + 25 - 3 = 134 mol ATP.

Energetický výpočet β-oxidace pro některé mastné kyseliny je uveden ve formě tabulky.

Mastné kyseliny Počet molekul ATP generovaných na 1 molekulu mastné kyseliny Počet spotřebovaných molekul ATP Celkový energetický výdej molekul ATP
Kyselina kaprylová C7H15COOH _ _ _ 44 2 44-2=42
Kyselina laurová C11H23COOH _ _ _ 80 2 80-2=78
Kyselina myristová C 13 H 27 COOH 94 2 94-2 = 92
Kyselina pentadecyklová C 14 H 29 COOH 101 2 101-2 = 99
Kyselina palmitová C 15 H 31 COOH 108 2 108-2=106
Kyselina margarová C 16 H 33 COOH 115 2 115-2=113
Kyselina stearová C 17 H 35 COOH 122 2 122-2 = 120
Kyselina arachová C 19 H 39 COOH 136 2 136-2=134

V mnoha tkáních je oxidace mastných kyselin  důležitým zdrojem energie. Jsou to tkáně s vysokou aktivitou enzymů Krebsova cyklu a řetězců transportu elektronů  - červené buňky kosterního svalstva , srdeční sval (myokard), ledviny . Například erytrocyty , které postrádají mitochondrie, nemohou oxidovat mastné kyseliny. Mastné kyseliny zároveň nemohou sloužit jako zdroj energie pro mozek a další nervové tkáně , protože díky svým hydrofobním vlastnostem neprocházejí hematoencefalickou bariérou . Rychlost metabolismu mastných kyselin v nervových tkáních je řádově nižší než např. v kosterním svalstvu. Proto v takových situacích, zejména při dlouhodobém hladovění, játra zpracují asi 50 % mastných kyselin, které do nich vstupují do jiných energetických zdrojů - ketolátek , které mohou být využity nervovou tkání [2] .

Extramitochondriální oxidace mastných kyselin

Kromě β-oxidace mastných kyselin probíhající v mitochondriích dochází také k extramitochondriální oxidaci. Mastné kyseliny s delší délkou řetězce (od C 20 ) nemohou být v mitochondriích oxidovány díky přítomnosti husté dvojité membrány, která brání jejich přenosu přes mezimembránový prostor. V peroxisomech proto dochází k oxidaci mastných kyselin s dlouhým řetězcem (C 20 -C 22 a více) [12] . V peroxisomech probíhá proces β-oxidace mastných kyselin v modifikované formě. Produkty oxidace jsou v tomto případě acetyl-CoA, oktanoyl- CoA a peroxid vodíku H202 . Acetyl-CoA se tvoří v kroku katalyzovaném dehydrogenázou závislou na FAD. Peroxisomové enzymy nenapadají mastné kyseliny s krátkým řetězcem a proces β-oxidace je zastaven tvorbou oktanoyl-CoA.

Tento proces není spojen s oxidativní fosforylací a tvorbou ATP, a proto jsou oktanoyl-CoA a acetyl-CoA přeneseny z CoA na karnitin a odeslány do mitochondrií, kde jsou oxidovány za vzniku ATP [8] .

K aktivaci peroxizomální β-oxidace dochází při nadměrném obsahu mastných kyselin počínaje C 20 v konzumované potravě , stejně jako při užívání léků snižujících lipidy.

Nařízení

Rychlost regulace procesu β-oxidace zahrnuje několik faktorů:

Rychlost β-oxidace závisí také na aktivitě enzymu karnitin palmitoyltransferázy I (CPTI). V játrech je tento enzym inhibován malonyl-CoA, látkou produkovanou během biosyntézy mastných kyselin .

Ve svalu je karnitin palmitoyltransferáza I (CPTI) také inhibována malonyl-CoA. Ačkoli svalová tkáň nesyntetizuje mastné kyseliny, má izoenzym acetyl-CoA karboxylázy, který syntetizuje malonyl-CoA k regulaci β-oxidace. Tento isoenzym je fosforylován proteinkinázou A , která je v buňkách aktivována působením adrenalinu , a proteinkinázou závislou na AMP, a tím je inhibována; koncentrace malonyl-CoA klesá. V důsledku toho se při fyzické práci, kdy se v buňce objeví AMP , aktivuje β-oxidace působením adrenalinu, její rychlost však závisí i na dostupnosti kyslíku. Proto se β-oxidace stává zdrojem energie pro svaly až 10-20 minut po zahájení fyzické aktivity (tzv. aerobní cvičení), kdy se zvýší zásobení tkání kyslíkem [13] .

Porušení procesu

Vady v karnitinovém transportním systému

Poruchy transportního systému karnitinu se projevují fermentopatií a deficitními stavy karnitinu v lidském těle.

Stavy nedostatku karnitinu

Nejběžnější stavy deficitu spojené se ztrátou karnitinu během určitých stavů těla:

Známky a příznaky nedostatku karnitinu jsou záchvaty hypoglykémie, ke kterým dochází v důsledku snížení glukoneogeneze v důsledku porušení procesu β-oxidace mastných kyselin, snížení tvorby ketolátek doprovázené zvýšením obsah volných mastných kyselin (FFA) v krevní plazmě, svalová slabost (myasthenia gravis) a také akumulace lipidů [8] .

Fermentopatie

Při defektu genu karnitin palmitoyltransferázy I - CPT1 (mnohem méně často v genu CPT2) se rozvíjí jaterní forma enzymového deficitu, která vede k hypoglykémii a snížení obsahu ketolátek v krevní plazmě . Defekt v genu CPT2 karnitin palmitoyltransferázy II způsobuje myopatii u dospělých (periodické bolesti svalů, svalová slabost, záškuby, myoglobinurie ), u novorozenců - fatální jaterní forma (hyperamonémie, zvýšená aktivita sérových transamináz, hepatomegalie, neketotická hypoglykémie, kóma ). Deficit karnitin palmitoyltransferázy II je také charakterizován kardiomegalií [8] [14] .

Genetické poruchy acyl-CoA dehydrogenáz mastných kyselin se středně dlouhým řetězcem

V mitochondriích existují 3 typy acyl-CoA dehydrogenáz , které oxidují mastné kyseliny radikálem s dlouhým, středním nebo krátkým řetězcem. Mastné kyseliny , jelikož se radikál během β-oxidace zkracuje, mohou být těmito enzymy postupně oxidovány. Genetický defekt dehydrogenázy mastných kyselin s průměrnou délkou radikálu ( EC 1.3.8.7 ) - MCADD (zkratka z Medium-chain a cyl-CoA d ehydrogenase d eficiency ) je nejčastější ve srovnání s jinými dědičnými chorobami - 1 : 15 000. Frekvenčně defektní gen ACADM , kódující acyl-CoA dehydrogenázu mastných kyselin se střední délkou řetězce, u evropské populace - 1:40. Jedná se o autozomálně recesivní onemocnění, které je důsledkem záměny nukleotidu T ( thymin ) za A ( adenin ) na 985. pozici genu [2] . Projevuje se hromaděním mastných kyselin se středně dlouhým řetězcem (zejména kaprylové ) a jejich derivátů v krvi a sekundárním nedostatkem karnitinu. Charakteristickými příznaky jsou záchvaty zvracení , letargie , těžká neketotická hypoglykémie způsobená nadměrnou utilizací glukózy (obzvláště nebezpečná pro novorozence), může se vyvinout kóma a smrt je možná. Toto onemocnění představuje velké nebezpečí u dětí, protože u nich je pozorována nejvyšší úmrtnost (až 60 %) [9] .

Genetické poruchy acyl-CoA dehydrogenáz mastných kyselin s velmi dlouhým řetězcem

Autozomálně recesivní závažné genetické onemocnění se vyskytuje s frekvencí 1:3000-1:50000 u novorozenců v Evropě a USA. Je způsobena mutací genu ACADVL , který kóduje acyl-CoA-dehydrogenázu mastných kyselin s velmi dlouhým uhlíkovým řetězcem - VLCAD (zkráceně Very l ong c hin a cyl-CoA d ehydrogenase , EC 1.3.8.9 ) . Tento enzym se podílí na mitochondriální β-oxidaci mastných kyselin, jejichž uhlíkový řetězec obsahuje 14–20 atomů. Onemocnění je charakterizováno hromaděním mastných kyselin ( C14 - C20 ) v těle. Negativní projevy se projevují v lézích mozkové tkáně ( encefalopatie ), srdce ( kardiomyopatie ), jater ( tuková infiltrace ). Příznaky jsou podobné jako u MCADD. Existuje několik forem nedostatku acyl-CoA dehydrogenázy mastných kyselin s velmi dlouhým řetězcem:

Systémová forma je běžná u novorozenců nebo malých dětí a má nejvyšší úmrtnost (až 30 %). Nejzávažnější a nejnebezpečnější forma onemocnění.

Jaterní forma má také často časnou manifestaci (rozvoj klinických projevů), má však méně závažný průběh a mortalitu. Je charakterizován záchvaty hypoketotické hypoglykémie.

Myopatická forma je pozorována u dětí školního věku a dospělých. Jejími hlavními projevy jsou intolerance zátěže ( myasthenia gravis ), bolesti svalů (myalgie, rhabdomyalgie), rhabdomyolýza, změna barvy moči v důsledku myoglobinurie [15] .

Dikarboxylová acidurie

Dikarboxylová acidurie je onemocnění spojené se zvýšeným vylučováním C6 - C10 - dikarboxylových kyselin a hypoglykémií , ke které dochází na tomto pozadí , avšak není spojena se zvýšením obsahu ketolátek. Příčinou tohoto onemocnění je MCADD. V tomto případě je narušena β-oxidace a je posílena ω-oxidace mastných kyselin s dlouhým řetězcem, které jsou zkráceny na dikarboxylové kyseliny se středním řetězcem, které jsou vylučovány z těla [8] .

Zellwegerův syndrom

Zellwegerův (Zellwegerův) syndrom neboli cerebrohepatorenální syndrom, vzácné dědičné onemocnění popsané americkým pediatrem Hansem Zellwegerem ( angl.  HU Zellweger ), které se projevuje nepřítomností peroxisomů ve všech tkáních těla. V důsledku toho se v těle, zejména v mozku, hromadí polyenové kyseliny (C 26 -C 38 ), což jsou mastné kyseliny s dlouhým řetězcem [8] . Přibližná incidence poruch peroxizomové biogeneze spektra Zellwegerova syndromu je 1:50 000 novorozenců v USA a 1:500 000 novorozenců v Japonsku. Syndrom je charakterizován: prenatální růstovou retardací; svalová hypotenze; potíže při sání; areflexie; dolichocefalie; vysoké čelo; kulatý plochý obličej; nafouklá oční víčka; hypertelorismus; Mongoloidní řez očí; šedý zákal ; retinopathy pigmentosa nebo dysplazie zrakového nervu; kolobom duhovky; nízko položené boltce; mikrognathie ; rozštěp patra; boční nebo mediální zakřivení prstů; poškození jater ( hepatomegalie (zvýšený objem jater), dysgeneze intrahepatálního vývodu, cirhóza jater ); polycystické onemocnění ledvin; často - těžké, se životem neslučitelné anomálie plic a srdeční vady; opožděný psychomotorický vývoj; křeče ; přetrvávající žloutenka. Patologické vyšetření odhalí opožděnou myelinizaci neuronů; akumulace lipidů v astrocytech; v játrech, ledvinách a mozku se snižuje obsah plazmogenů; v jaterních buňkách a dalších tkáních těla se snižuje počet peroxisomů, většina peroxisomálních enzymů je neaktivní. V krvi je zvýšená aktivita transamináz a je zaznamenána přetrvávající hyperbilirubinémie [16] . Poruchy v biogenezi peroxisomů jsou způsobeny mutacemi v jednom z 12 genů PEX [17] kódujících peroxiny. Mutace v těchto genech vedou k abnormalitám v biogenezi peroxisomů. Všechny varianty Zellwegerova syndromu se dědí autozomálně recesivním způsobem [18] .

Jamajská nemoc zvracení

Specifické onemocnění, charakterizované těžkou intoxikací, doprovázenou zvracením , hypovolemickým šokem, křečemi , hypoglykémií , v těžké formě může nastat kóma a smrt. Volá se při použití:

V důsledku metabolismu se hypoglycin přeměňuje na methylencyklopropanacetyl-CoA (mcpa-CoA), který inaktivuje acyl-CoA dehydrogenázu, v důsledku čehož je inhibován proces β-oxidace [8] . Kromě toho je mcpa-CoA schopen blokovat enzymy glukoneogeneze [19] . V přítomnosti hypoglycinu dochází k akumulaci především butyryl-CoA, který je hydrolyzován na volnou kyselinu máselnou (butyrát). Kyselina máselná v přebytku vstupuje do krve a nepřímo způsobuje hypoglykémii [9] .

Viz také

Poznámky

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Stroev E. A. Biologická chemie: Učebnice pro farmacii. in-tov a farmak. fak. Miláček. soudruh. - M . : Vyšší škola, 1986. - 479 s.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 E.S. Severin. Biochemie. - M. : GEOTAR-MED, 2004. - 779 s. — ISBN 5-9231-0254-4 .
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Berezov T. T., Korovkin B. F. Biologická chemie. - M. : Medicína, 1998. - 704 s. — ISBN 5-225-02709-1 .
  4. ↑ 12 Metzler , 2003 , str. 943.
  5. ↑ Knoop, Franzi. Der Abbau aromatischer Fettsäuren im Tierkörper  (neopr.)  // Beitr Chem Physiol Pathol. - 1904. - T. 6 . - S. 150-162 .
  6. ↑ Houten SM , Wanders RJ Obecný úvod do biochemie mitochondriální β-oxidace mastných kyselin.  (anglicky)  // Journal of heredited metabolic disease. - 2010. - Sv. 33, č. 5 . - S. 469-477. - doi : 10.1007/s10545-010-9061-2 . — PMID 20195903 .
  7. ↑ Voet, Donald; Voet, Judith; Pratt, Charlotte. Základy biochemického života na molekulární úrovni  . — New York City: John Wiley & Sons, Inc. , 2013. - S. 582-584. — ISBN 1118129180 .
  8. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 R. Murray, D. Grenner, P. Meyes, W. Rodwell. Lidská biochemie. - M. : Mir, 1993. - T. I. - 384 s. — ISBN 5-03-001774-7 .
  9. ↑ 1 2 3 Nelson D., Cox M. Lehninger's Fundamentals of Biochemistry. - M. : BINOM, 2011. - T. II.
  10. ↑ Kolman. Ya., Rem K. G. Vizuální biochemie. — M .: Mir, 2011. — 469 s. - ISBN 5-03-003304-1 .
  11. ↑ Základy biochemie Nelsona D. Coxe M. Lehningera: ve 3 dílech svazek 2: Bioenergetika a metabolismus . — Vydavatel, 2020.
  12. ↑ Singh I. Biochemie peroxisomů ve zdraví a nemoci   // Mol . buňka. Biochem. : deník. - 1997. - únor ( roč. 167 , č. 1-2 ). - str. 1-29 . - doi : 10.1023/A:1006883229684 . — PMID 9059978 .
  13. ↑ Biologická chemie se cvičeními a úkoly / Ed. S.E. Severin. - M. : GEOTAR-Media, 2011. - 624 s. — ISBN 9785970417553 .
  14. ↑ Handig I et al: Dědičnost mutace S113L v rámci inbrední rodiny s deficitem enzymu karnitin palmitoyltransferázy. Hučení. Genet. 97: 291-293, 1996. PMID 8786066 .
  15. ↑ Federální klinické směrnice (protokoly) pro poskytování lékařské péče pacientům s deficitem acyl-CoA dehydrogenázy mastných kyselin s velmi dlouhým uhlíkovým řetězcem . - Moskva: RUSKÁ SPOLEČNOST LÉKAŘSKÉ GENETIKY, 2013. - 18 s.
  16. ↑ P. Bowen, C.S.N. Lee, H.U. Zellweger, R. Lindenburg. Rodinný syndrom mnohočetných vrozených vad. Bulletin nemocnice Johnse Hopkinse, 1964; 114:402.
  17. ↑ OMIM 214100
  18. ↑ Lékařská planeta . Získáno 22. dubna 2016. Archivováno z originálu 6. května 2016.
  19. ↑ OVOCE ACKEE (BLIGHIA SAPIDA) A S NÍ SPOJENÉ TOXICKÉ ÚČINKY . University of British Columbia (17. listopadu 2005). Získáno 6. června 2021. Archivováno z originálu dne 10. března 2021.

Literatura

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie