Нарушение тканевого метаболизма белков

Центральным звеном метаболизма белка, обеспечивающим формирование тканевых элементов в период эмбрионального развития, рост и развитие всех структур в детском и юношеском возрасте и сохранение структурной целостности организма на протяжении всей жизни, является синтез белковых структур — второй этап белкового обмена. Этот этап включает процессы регенерации и синтеза специфических белков: белков плазмы крови и спинномозговой жидкости, глобина, ферментов, ряда гормонов и т. д.

Как известно, синтез белка в организме осуществляется непрерывно и определяется интенсивностью метаболизма всех белковых структур организма. Нарушение адекватности процессов синтеза и распада белков приводит к белковой недостаточности. Последняя может возникать вследствие либо первичного нарушения синтеза белка (ассимиляция), либо первичного ускорения распада белковых структур (диссимиляция).

Ведущей причиной первичного нарушения синтеза белков являются различные виды алиментарной недостаточности. При полном голодании с приемом воды в первые же сутки ограничивается синтез белка, и в результате повышенного его распада возникает отрицательный азотистый баланс вследствие повышенного выведения азота с мочой. В дальнейшем, несмотря на отрицательный азотистый баланс, количество выводимого азота сравнительно невелико вследствие снижения интенсивности белкового обмена, и синтез некоторых жизненно необходимых белковых структур происходит за счет продуктов распада других белков.

В терминальный период голодания (при потере 45—50% массы тела) внезапно наступает резкое усиление распада белка, расходуемого в качестве энергетического материала, а белковое истощение достигает размеров, несовместимых с жизнью. Нарушение белкового обмена при полном голодании без воды протекает аналогично, но катаболизм белка выражен более резко, а полное истощение и гибель организма наступают значительно скорее. Это связано с тем, что при обезвоживании организма прогрессивно нарастает общая интоксикация продуктами распада и нарушается коллоидное состояние белков, что значительно усиливает протеолитические процессы.

При неполном голодании белковое истощение наступает значительно медленнее, но качественные изменения обмена веществ приобретают более выраженный характер. Отмечается нарушение синтеза одних видов белка при относительном сохранении синтеза других видов. Особенно интенсивно теряют белки печень, скелетные мышцы, кожа; уменьшается образование альбумина, гемоглобина, антител, ферментов. Угнетение биосинтеза пищеварительных ферментов ухудшает процессы усвоения пищи. Длительное неполное голодание в конечном итоге также заканчивается летальным исходом.

Особенно отчетливо проявляется нарушение синтеза белка при белковом голодании в молодом возрасте: кроме снижения веса отмечаются значительное отставание роста костного скелета и развитие остеопороза. Вместе с тем большие потенциальные возможности синтеза белков у растущих организмов обусловливают и более полное восстановление у них белкового обмена по сравнению со взрослым организмом при достаточном поступлении белков с пищей после белкового или общего голодания.

Синтез белка в клетке — это ряд последовательно протекающих процессов. Он возможен только при наличии всех аминокислот. Отсутствие в клетке хотя бы одной из 20 аминокислот прерывает синтез белка. Отсутствие или недостаток в организме незаменимых аминокислот обусловливает наряду с общим нарушением синтеза белка избирательные формы патологии синтеза. Например, ограничение в пище детей триптофана сопровождается гипопротеинемией; отсутствие лизина характеризуется появлением тошноты и головной боли, головокружением, повышенной чувствительностью к шуму. При отсутствии в пище аргинина снижается сперматогенез. Такие нарушения белкового обмена рассматривают как аминокислотную недостаточность. В основе ее развития лежит различная потребность в незаменимых кислотах для синтеза разных видов белка организма, в том числе гормонов, медиаторов и других биологически активных веществ.

Нарушение количественных соотношений в содержании аминокислот может возникать при употреблении в пищу однообразного вида белка или белков с ограниченным содержанием незаменимых аминокислот (растительный белок), или при нарушении скорости всасывания отдельных аминокислот.

Таким образом, различные формы нарушения усвоения белков и нарушения в качественном и количественном составе пищевых белков вызывают первичную недостаточность биосинтеза белка, что проявляется общей белковой недостаточностью и отрицательным азотистым балансом. Одновременно может возникать и аминокислотная недостаточность.

Нарушение синтеза и распада белка в организме может быть проявлением патологии регуляции этих процессов нервной и эндокринной системами. Регулирующее действие ЦНС осуществляется как непосредственным влиянием на трофические процессы, так и опосредованно, через изменение функций эндокринных желез, гормоны которых влияют на процессы синтеза и распада белковых структур. Денервированные органы и ткани подвергаются атрофии, появляются трофические язвы.

Соматотропный и гонадотропные гормоны, инсулин, половые гормоны оказывают анаболическое действие на белковый обмен, а тироксин, глюкокортикоиды — катаболическое. Изменение секреции ряда гормонов: инсулина, тироксина и глюкокортикоидов, нарушает не только белковый, но и углеводный обмен, что само по себе влияет на биосинтез белка. Например, нарушение утилизации углеводов при недостатке инсулина, усиление окисления углеводов при тиреотоксикозе нарушают синтез белка как за счет повышенного использования аминокислот в качестве источника энергии в процессе глюконеогенеза, так и ограниченного синтеза АТФ и других макроэргов вследствие разобщения окисления с фосфорилированием.

Кроме того, нейроэндокринная система может оказывать влияние на процессы ассимиляции и диссимиляции белка путем изменения активности ферментных систем, катализирующих эти процессы. Нарушают синтез белка остро и хронически протекающие инфекции, травмы костей и мягких тканей, гипоксия, эндотоксемия, ацидоз.

Таким образом, алиментарная недостаточность, расстройство нейроэндокринной регуляции, нарушение энергетических процессов, изменение активности протеаз играют определяющую роль в патогенезе белковой недостаточности организма, отражающей нарушение соотношения между биосинтезом и распадом белка.

Среди различных по патогенезу и клиническому проявлению форм избирательной патологии белкового обмена особое значение имеет патология растворимых белков, проявляющаяся в нарушении белкового состава плазмы крови, о чем речь пойдет ниже.