Острая ишемия миокарда и постишемическое возобновление коронарного тока сопровождаются нарушениями электрической стабильности сердца, что выражается в развитии так называемых ранних ишемических или реперфузионных аритмий (экстрасистолии, желудочковой тахикардии или фибрилляции желудочков) . Одной из основных причин таких нарушений ритма является дисбаланс ионов К + , Na + и Са 2+ в ишемизированном или реперфузируемом миокарде. В значительной степени изменение внутри- и внеклеточной концентрации этих ионов обусловлено дисфункцией систем ионного транспорта через сарколемму (Na + , К + -насоса, Са 2+ -насоса, АТФ-зависимых К + -каналов), работу которых обеспечивает сравнительно небольшая фракция АТФ, образующаяся в процессе гликолиза .
При ишемии миокарда, после кратковременной активации анаэробного гликолиза, наблюдается его подавление, прежде всего, из-за невозможности поступления глюкозы к ишемизированной ткани и быстрого истощения запаса гликогена в сердце. Уже на 5-10-й минуте ишемии уровень гликогена в миокарде снижается на 50-75% и не восстанавливается при последующей реперфузии . Уменьшение резерва гликогена при ишемии является одним из факторов, увеличивающих вероятность возникновения аритмий .
Использование активаторов ресинтеза гликогена открывает определенную перспективу для профилактики нарушений ритма при остром инфаркте миокарда, введении тромболитических препаратов, осуществлении экстракорпорального кровообращения, коронарной ангиопластики и т.д. Такими активаторами могут явиться нуклеозид уридин и его фосфорные эфиры - уридин-5"-монофосфат (УМФ), уридин-5"-дифосфат (УДФ), уридин-5"-трифосфат (УТФ). Экзогенный уридин активно транспортируется в кардиомиоциты, последовательно превращаясь в УМФ, УДФ, УТФ и уридин-5"-дифосфоглюкозу, которая является непосредственным субстратом для синтеза гликогена . Скорость включения уридина во внутриклеточный пул уридиновых соединений значительно возрастает при уменьшении коронарного тока . Экзогенные нуклеотиды также могут включаться в сердечную мышцу либо после их дефосфорилирования до уридина, либо непосредственно, например, в присутствии ионов Mg 2+ .
Задачей исследования явилось изучение эффекта уридина, его моно-, ди- и трифосфата на выраженность желудочковых аритмий при регионарной ишемии миокарда левого желудочка и последующей реперфузии, а также при реперфузии сердца после тотальной ишемии.
Работа выполнена на перфузируемых по Лангендорфу сердцах белых нелинейных крыс-самцов (масса животных 250-280 г). Крыс наркотизировали парами эфира, после чего вскрывали грудную клетку, удаляли сердце, промывали его охлажденным до 4°С раствором Кребса-Хенселейта и соединяли с системой для перфузии раствором Кребса-Хенселейта (состав в ммоль/л: NaCl - 118,0; KCl - 4,7; CaCl 2 - 2,5; KH 2 PO 4 - 1,2; MgSО 4 - 1,6; NaHCO 3 - 25,0; Na-EDTA - 0,5; глюкоза - 5,5; рН 7,4), оксигенированным смесью 95% О 2 и 5% СО 2 при 37°С и постоянном давлении 97 см водн.ст. После 15-минутного периода стабилизации сердечных сокращений моделировали регионарную ишемию левого желудочка путем перевязки левой коронарной артерии на уровне нижнего края ушка левого предсердия или тотальную ишемию, прекращая подачу перфузата. После 30 минут ишемии в обоих случаях восстанавливали коронарный ток и в течение 30 минут осуществляли реперфузию.
Нарушения ритма регистрировали с помощью биполярной электрографии в режиме мониторинга, оценивали количество желудочковых экстрасистол (ЭС), длительность периодов желудочковой тахикардии (ЖТ) и фибрилляции желудочков (ФЖ). Сердца животных контрольных группы перфузировали только раствором Кребса-Хенселейта, в подопытных группах в перфузат добавляли уридин, УМФ, УДФ или УТФ (50 мкмоль/л; Реанал, Венгрия). В каждой группе использовали сердца от 8 животных. Для статистического анализа применяли однофакторный ANOVA-тест (программа Microcal Origin 3.5). Различия между величинами в контрольных и подопытных группах признавали достоверными при значениях вероятности р<0,05.
Контроль. Окклюзия левой коронарной артерии приводила к развитию ранних аритмий (таблица), которые возникали на 2-3-й минуте ишемии и прекращались к 20-25-й минуте. Через 4-5 минут после снятия лигатуры вновь были отмечены нарушения ритма, которые продолжались до конца периода реперфузии. При тотальной ишемии в первые 2 минуты после прекращения подачи перфузата до момента исчезновения сердечных сокращений регистрировали только единичные ЭС. Через 3-4 минуты после возобновления коронарного тока также наблюдали нарушения ритма преимущественно в виде ЭС и ФЖ, которые прекращались к 25-27-й минуте реперфузии.
| Регионарная ишемия, 30 мин. | Реперфузия, 30 мин. |
Тотальная ишемия, 30 мин. | Реперфузия, 30 мин. |
|||||
| Частота | n или сек. | Частота | n или сек. | Частота | n или сек. | Частота | n или сек. | |
| Контроль | ||||||||
| ЭС | 100 | 674±98 | 100 | 212±15 | 50 | 27±3 | 88 | 268±19 |
| ЖТ | 88 | 240±28 | 88 | 40±10 | 0 | 0±0 | 50 | 21±4 |
| ФЖ | 75 | 320±57 | 88 | 373±37 | 0 | 0±0 | 75 | 163±13 |
| Уридин | ||||||||
| ЭС | 88 | 147±10* | 100 | 95±11* | 63 | 20±4 | 75 | 105±12* |
| ЖТ | 50 | 37±6* | 0* | 0±0* | 0 | 0±0 | 0* | 0±0* |
| ФЖ | 50 | 40±5* | 63 | 67±9* | 0 | 0±0 | 0* | 0±0* |
| УМФ | ||||||||
| ЭС | 75 | 162±38* | 88 | 80±7* | 75 | 16±5 | 38* | 32±4* |
| ЖТ | 50 | 29±4* | 0* | 0±0* | 0 | 0±0 | 0* | 0±0* |
| ФЖ | 0* | 0±0* | 50 | 55±12* | 0 | 0±0 | 25* | 8±3* |
| УДФ | ||||||||
| ЭС | 88 | 119±54* | 100 | 202±17 | 50 | 18±6 | 88 | 159±18* |
| ЖТ | 75 | 105±13* | 75 | 84±11* | 0 | 0±0 | 38 | 20±6 |
| ФЖ | 63 | 56±8* | 75 | 305±21 | 0 | 0±0 | 50 | 148±10 |
| УТФ | ||||||||
| ЭС | 50 | 84±9* | 100 | 265±24* | 63 | 30±8 | 100 | 353±22* |
| ЖТ | 38 | 25±2* | 100 | 94±9* | 0 | 0±0 | 75 | 49±14* |
| ФЖ | 0* | 0±0* | 88 | 207±12* | 0 | 0±0 | 75 | 195±12* |
|
Примечание. * - отличия от группы контроля статистически значимы (р<0,05). |
||||||||
Уридин и УМФ. При перфузии сердец раствором, содержащим уридин или УМФ, на протяжении 30 минут после окклюзии коронарной артерии отмечено уменьшение частоты возникновения желудочковых аритмий (в опыте с использованием УМФ не возникала ФЖ) и достоверное, по сравнению с контрольной группой, уменьшение их выраженности. Дальнейшее введение препаратов в период реперфузии после снятия лигатуры препятствовало возникновению ЖТ, способствовало более, чем 2-кратному уменьшению количества ЭС, снижению частоты ФЖ, и примерно в 5 раз уменьшало ее длительность. Аналогичный эффект уридина и УМФ проявлялся при реперфузии сердец после 30-минутной тотальной ишемии (таблица).
В патогенезе ранних аритмий при острой ишемии или постишемической реперфузии миокарда ведущую роль играет нарушение распределения ионов по обе стороны мембран кардиомиоцитов. Особо отмечают роль АТФ-зависимых К+-каналов (К АТР -каналов) сарколеммы . Активация этих каналов происходит при снижении уровня внутриклеточного субсарколеммального АТФ ниже 3-4 ммоль/л и сопровождается интенсивным выходом ионов К + из кардиомиоцитов, деполяризацией мембран, уменьшением амплитуды и длительности потенциала действия, а также скорости реполяризации.
Эти изменения ведут к нарушению автоматизма, возбудимости и проводимости в сердечной мышце, что создает условия для развития аритмий как по механизму re-entry, так и в связи с формированием гетеротопных очагов электрической активности. Блокатор К АТР -каналов - антидиабетический препарат глибенкламид предупреждает развитие аритмий при ишемии миокарда. Дисбалансу ионов способствует снижение активности Na + ,K + -AТФазы и Са 2+ -АТФазы сарколеммы, субстратом для которых также является АТФ, образующийся в ходе гликолиза.
Нарушение распределения ионов усугубляется при постишемической реперфузии, что связано с вымыванием ионов К + из внеклеточного пространства, накоплением в кардиомиоцитах ионов Na + и Са 2+ , поступающих через поврежденные мембраны по градиенту концентраций, а также неадекватным восстановлением уровня АТФ , несмотря на достаточный приток глюкозы к ранее ишемизированному миокарду.
Антиаритмический эффект уридина и УМФ, по-видимому, связан с их участием в ресинтезе миокардиального гликогена, активацией гликогенолиза и образованием гликолитической фракции АТФ, необходимой для нормализации работы ионных транспортных систем. Кроме того, продуктом катаболизма уридина и УМФ является -аланин, входящий в состав ацетил-СоА в виде фрагмента пантотеновой кислоты, поэтому метаболиты уридиновых соединений могут способствовать активации окислительно-восстановительных процессов в сердце . При дефосфорилировании экзогенного УМФ образуется уридин, который способен транспортироваться в кардиомиоциты, оказывая такое же действие, как и нативный нуклеозид.
УДФ и УТФ. Ди- и трифосфат уридина также оказывали антиаритмическое действие при регионарной ишемии, даже несколько превосходящее эффект уридина (таблица). Оба соединения, с одной стороны, частично дефосфорилируются до уридина, который захватывается миокардом, а с другой - воздействуют на пуриновые (пиримидиновые) Р 2U -рецепторы эндотелия кровеносных сосудов, вызывая вазодилатацию вследствие образования эндотелиального релаксирующего фактора (endothelial relaxing factor, EDRF), роль которого выполняет оксид азота (NO) . В результате может проявляться антиангинальный эффект этих соединений в виде уменьшения зоны инфаркта и ослабления аритмогенного эффекта ишемии.
Другая ситуация наблюдалась во время постишемической реперфузии. УДФ и, особенно, УТФ оказывали проаритмогенное действие при восстановлении коронарного тока после регионарной или тотальной ишемии. Возможно, вызываемая ими коронародилатация способствует гипероксигенации ранее ишемизированного миокарда, активации перекисного окисления липидов с образованием лизофосфоглицеридов, обладающих аритмогенной активностью. Аналогичное действие оказывает активный коронародилататор аденозин, который предотвращает желудочковые аритмии при экспериментальной ишемии миокарда, но потенцирует аритмогенный эффект постишемической реперфузии .
Кроме эндотелия сосудов, Р 2U -рецепторы присутствуют и на поверхности кардиомиоцитов . Их возбуждение приводит к активации фосфолипазы С сарколеммы и повышению уровня инозитол-1, 4, 5-трифосфата , что сопровождается увеличением содержания внутриклеточного Са 2+ и способствует возникновению следовых деполяризаций и триггерного автоматизма в ранее ишемизированной миокардиальной ткани .
1. Елисеев В.В., Сапронов Н.С. Аденозин и функции миокарда. - СПб.: Издательство «Лань», 2000. - 160 с.
2. Елисеев В.В., Слободская В.В., Ильин Г.И. и др. Влияние рибоксина, уридина, уридин-5"-монофосфата и гуанозина на экспериментальную дистрофию миокарда // Хим.-фарм. журнал. - 1985. - N 6. - С. 694-696.
3. Меерсон Ф.З. Патогенез и предупреждение стрессорных и ишемических повреждений сердца. - М.: Наука, 1984. - 272 с.
4. Ольбинская Л.И., Литвицкий П.Ф. Коронарная и миокардиальная недостаточность. - М.: Медицина, 1986. - 272 с.
5. Сперелакис Н. (Sperelakis N.) Медленный потенциал действия и свойства медленных каналов миокардиадьных клеток // Физиология и патофизиология сердца. - Т. 1. - Пер. с англ. / Под ред. Н. Сперелакиса. - М.: Медицина, 1990. - С. 241-277.
6. Gцdecke S., Decking U.K.M., Gцdecke A., et al. Cloning of the rat P2u receptor and its potential role in coronary vasodilatation // Am. J. Physiol. - 1996. - Vol. 270, No. 2. - P. C570-C577.
7. Aussedat J., Ray A., Rossi A. Uridine incorporation in normal and ischaemic perfused rat heart // Mol. Physiol. - 1984. - Vol. 6. - P. 247-256.
8. Aussedat J., Verdetti J., Grably S., et al. Nuclйotides uridiliques et glycogйne cardiaques: effet de l"administration d"uridine et de ribose chez le rat // J. Physiol. (Paris) . - 1982. - Vol. 78. - P. 331-336.
9. Chang K., Hanaoka K., Kumada M., et al. Molecular cloning and functional analysis of a novel P 2 nucleotide receptor // J. Biol. Chem. - 1995. - Vol. 270. - No. 44. - P. 26152-26158.
10. Froldi G., Paridolfo L., Chinellato A., et al. Dual effect of ATP and UTP on rat atria: which types of receptors are involved? // Naunyn-Schmiedebergs Arch. Pharmacol. - 1994. - Vol. 349. - P. 381-386.
11. Janse M.J., Wit A.L. Electrophysiological mechanisms of ventricular arrhythmias resulting from myocardial ischemia and infarction // Physiol. Rev. - 1989. - Vol. 69. - N 4. - P.1049-1169.
12. Kirsch G.E., Codina J., Birnbaumer L., et al. Coupling of ATP-sensitive K + -channels to A1 receptors by G proteins in rat ventricular myocytes // Am. J. Physiol. - 1990. - Vol. 259. - P. H820-H826.
13. Neely J., Grotyohann L.W. Role of glycolytic products in damage to ischemic myocardium. Dissociation of adenosine triphosphate levels and recovery of function of reperfused ischemic hearts // Circ. Res., 1984. - Vol.55, No. 6. - P. 816-824.
14. Opie L.H. Modulation of ischemia by regulation of the ATP-sensitive potassium channel // Cardiovasc. Drug Ther. - 1993. - Vol. 7, Suppl. 3. - P. 507-513.
15. Ralevic V., Burnstock G. Effects of purines and pyrimidines on the rat mesenteric arterial bed // Circ. Res. - 1991. - Vol. 69. - P. 1583-1590.
16. Rovetto M.J. Myocardial nucleotide transport // Ann. Rev. Physiol. - 1985. - Vol. 47. - P. 605-616.
17. Taegtmeyer H., Roberts A.F.C., Raine A.E.G. Energy metabolism in reperfused heart muscle: metabolic correlates to return of function // J. Amer. Coll. Cardiol. - 1985. - Vol. 6. - No. 4. - P. 864-870.
18. Wilde A.A. K + ATP-channel opening and arrhythmogenesis // J. Cardiovasc. Pharmacol. - 1994. - Vol. 24, Suppl. 4. - P. S35-S40.
ИЮПАК название: 1 -(3R, 4S, 5R) -3,4-дигидрокси-5-(гидроксиметил) оксолан-2-ил) пиримидин-2 ,4-дион
Другие названия: уридин
Молекулярная формула: C 9 H 12 N 2 O 6
Молярная масса: 244,20 г моль-1
Внешний вид: твердое вещество
Плотность: 0.99308 г/см3
Температура плавления: 167,2 ° C (333.0 ° F)
Уридин, нуклеозид, содержит урацил, прикрепленный к кольцу рибозы (известному как рибофураноза) с помощью β-N1-гликозидной связи. Урацил, присоединенный к кольцу дезоксирибозы, образует дезоксиуридин. Уридин – это нуклеотид, обнаруженный в большом количестве в пиве, который используется для повышения синтеза клеточных мембран, а также для других неврологических целей. Он обладает потенциальными способностями улучшать когнитивный процесс, при этом его эффект усиливается рыбьим жиром. Необходимо знать Также известен как: уридин-дифосфат (УДФ), уридин-монофосфат (УМФ) Разновидность:
Псевдовитамина
Неотропного средства
Хорошо сочетается с:
Рыбьим жиром (Особенно с докозагексаеновой кислотой, что касается когнитивной деятельности)
Дозировка уридина находится в диапазоне 500-1,000мг, в редких исследованиях на человеке применялся верхний предел данного диапазона. Рекомендуется с осторожностью принимать уридин с пищей, но это не является обязательным требованием.
Уридин является одним из четырех основных компонентов рибонуклеиновой кислоты (РНК); другими тремя являются аденозин, гуанин и цитидин. Ниже перечислены продукты, содержащие уридин в форме РНК. Однако уридин в этой форме не является биологически доступным. Он разрушается в печени и желудочно-кишечном тракте, и потребление пищи не увеличивает уровень уридина в крови. У младенцев, потребляющих материнское молоко или коммерческие смеси для детского питания, уридин присутствует в качестве монофосфата, и этот источник уридина действительно является биодоступным и поступает в кровь. Потребление продуктов, богатых РНК, может привести к повышению уровней пуринов (аденозина и гуанозина) в крови. Высокие уровни пуринов вызывают увеличение уровня мочевой кислоты и могут ухудшить или привести к развитию таких заболеваний, как подагра. Умеренное потребление дрожжей, около 5 граммов в день, обеспечит адекватные уровни уридина для улучшения здоровья с минимальными побочными эффектами.
Примечание: Было высказано предположение, что содержание РНК из дрожжевых продуктов должно быть химически уменьшено, если эти продукты потребляются в больших количествах (50 г или более в день) в качестве источника белка. Тем не менее, такая обработка является дорогостоящей и применяется достаточно редко.
Исследователи из Гарварда сообщают, что добавки уридина и EPA / DHA омега-3 жирных кислот у крыс действуют как антидепрессанты.
Уридин в чистом виде был обнаружен в следующих продуктах питания:
Собственно говоря, пиво представляет собой крупнейший источник уридина В свою очередь, значительное содержание ДНК и РНК (возможно свидетельствующие о содержании уридина) было выявлено в (по отношению к сухому весу, если не указано иное):
Печень (свиная и говяжья): 2.12-2.3% в говядине и 3.1-3.5% в свинине (РНК); 1.7-2% в говядине и 1.4-1.8% в свинине (ДНК); все по отношению к сухому весу
Поджелудочная железа, крупнейший источник РНК: 6.4-7.8% (свинина) и 7.4-10.2% (говядина)
Лимфатические узлы, крупнейший источник ДНК: 6.7-7.0% (свинина) и 6.7-11.5% (говядина)
Рыба: 0.17-0.47% (РНК) и 0.03-0.1% (ДНК), при этом сельдь обладает наивысшим содержанием РНК в 1.53%
Пекарские дрожжи (6.62% РНК, 0.6% ДНК)
Грибы; боровик 1.9-2.4% РНК, шампиньоны 2.05% РНК, каштан 2.1% РНК, все содержат незначительное количество (0.06-0.1%) ДНК
Брокколи 2.06% РНК и 0.51% ДНК
Овес 0.3% РНК, не обнаруживаемая ДНК
Китайская капуста, шпинат и цветная капуста имеют одинаковое содержание в 1.5% РНК и 0.2-0.3% ДНК
Петрушка 0.81% РНК и 0.27% ДНК
Субпродукты и, неожиданным образом, крестоцветные овощи в большинстве своем обладают высоким содержанием РНК и ДНК, что намекает на содержание в них уридина Прием пива в количестве10мл/кг может увеличивать уровень уридина в сыворотке в 1.8-крат, что соответствует уровню при приеме аналогичной дозы уридина (0.05мг/кг); содержание спирта не влияет на всасывание и уровень уридина в моче, растущий в равной степени. Уридин не является причиной роста уровня мочевой кислоты после употребления пива, при этом замедление синтеза мочевой кислоты аллопуринолом не оказывает влияния на уровень уридина в сыворотке, достигаемый под действием пива.
Было обнаружено, что уридин, подверженный в виде водного раствора ультрафиолетовому излучению, немедленно распадается и преобразовывается в фотогидраты. Неустойчив в виде водного раствора при воздействии ультрафиолетового излучения
В периоды неполноценного питания (от 1600 до 400ккал исключительно сахара; равноценно соковой диете), уридин в плазме может снижаться до 36% в течение трех дней после голодания и снижается на13% (незначительно) после одного дня. Эти результаты повторяют предыдущее исследование, аналогичные результаты наблюдались у кроликов во время голодания.
Митокнол – это запатентованная смесь уридина, полученная из тростникового сахара, с высоким содержанием (17%) нуклеозида, при этом 6г из общих 36г пакетика занимают нуклеозиды. Эти пакетики содержат 0.58г уридина (1.61%) и 5.4г (15%) 2′,3′,5′-три-O-ацетилуридина (ТАУ), сходного по строению с уридином; если учитывать вес обеих молекул, каждый пакетик содержит около 1.7×10-2моль уридина. Является всего лишь источником уридина и ТАУ, последний из которых представляет собой лучше абсорбируемую форму уридина (депо-форма)
Уридин играет важную роль в гликолизном пути галактозы. Не существует катаболического процесса для метаболизма галактозы. Таким образом, галактоза превращается в глюкозу и метаболизируется в общем глюкозном пути. После преобразования поступающей галактозы в галактозу-1-фосфат (Gal-1-P), она участвует в реакции с UDP-глюкозой, молекулой глюкозы, присоединенной к молекуле UDP (уридин-ди-фосфат). Этот процесс катализируется ферментом галактоза-1-фосфат уридилтрансферазы, и передает UDP к молекуле галактозы. Конечным результатом является молекула UDP-галактозы и молекула глюкоза-1-фосфата. Этот процесс продолжается для осуществления гликолиза молекулы галактозы.
Уридин поглощается из кишечника посредством либо облегченной диффузии, либо специальных транспортировщиков уридина. В связи с ограниченной абсорбцией, максимально допустимая доза (доза выше указанной вызывает диарею) равна 12-15г/м2 (20-25г для мужчины среднего роста), резко повышает уровень в сыворотке до 60-80микромоль или 5г/м2 (8.5г для мужчины среднего роста), принимается трижды в день каждые 6 часов, что поддерживает концентрацию в сыворотке на уровне 50микромоль; обеспечивает биологическую усвояемость в 5.8-9.9%. Существуют практические ограничения абсорбции уридина в связи с тем, что высокие дозы могут вызывать диарею, но эти ограничения намного выше, чем стандартная дозировка Митокнол – это экстракт тростникового сахара с высоким содержанием (17%) нуклеозидов, и фармакокинетическое исследование одного «пакетика» марки НуклеоМаксX (36г), принятого с 200мл апельсинового сока, выявило, что уровень уридина в сыворотке был увеличен с исходного 5.4-5.8микромоль до 152+/-29.2микромоль (Cmax) по истечении 80 минут (Tmax), при этом наблюдалась высокая интериндивидуальная изменчивость значений Cmax от 116 до 212микромоль. Данное исследование также выявило начальный период полувыведения в 2 часа и конечный период полувыведения в 11.4 часов, при этом концентрация в сыворотке спустя 8 и 24 часа упала до 19.3+/-4.7микромоль и 7.5+/-1.6микромоль соответственно. Это исследование позже было повторено в соответствующем фармакокинетическом исследовании, при этом были получены аналогичные высокие значения Cmax (150.9микромоль) по истечении 80 минут (Tmax), но выявленный период полувыведения равнялся 3.4ч, а средняя концентрация в моче∞ - 620.8+/-140.5микромоль; оба исследования отметили высокую концентрацию уридина у женщин, что связано с разницей в массе тела, которая исчезает после разложения, что ведет к выравниванию. Когда Митокнол сравнивался с уридином в отдельности, причем оба проверялись во влиянии на содержание уридина, было выявлено 4-кратное повышение абсорбции, при этом концентрация, достигнута с помощью Митокнола, превышала концентрацию, вызванную уридином. Повышенная биологическая усвояемость Митокнола может быть связана всего лишь с высоким содержанием триацетилуридина (ТАУ), так как ТАУ обладает в 7 крат большей биологической усвояемостью, чем эквимолекулярное количество уридина , за счет его липофильности и пассивной диффузии, как заявлено в патенте на него. Он расщепляется до уридина кишечными и плазменными эстеразами, но устойчив к уридин-фосфорилазе. Митокнол может применяться в ситуациях, когда необходимо добиться высокой концентрации уридина в сыворотке без желудочно-кишечных побочных эффектов, за счет высокой биологической усвояемости
Уровень уридина в сыворотке в состоянии покоя колеблется в диапазоне 3-8микромоль. Эритроциты содержат энзим уридин-дифосфат-глюкозу, который входит в систему P450; при необходимости, данный энзим может быть лизирован для обеспечения в организме чистого уридина и глюкозы, когда содержание уридина израсходовано.
Уридин известен в качестве обходного пути гематоэнцефалического барьера , и подхватывается одним из двух транспортировщиков, один класс которых называется равновесные (семейство SLC29; например, транспортировщики ENT1, ENT2 и ENT3), обладающие низким сродством (диапазон 100–800микромоль) и независимые от натрия, и сосредоточивающие (семейство SLC28, состоящее из ENT4, а также CNT1, 2 и 3), которые представляют собой независимые от натрия активные транспортировщики с высоким сродством (1-50микромоль).
Уридин играет роль питательной среды в синтезе фосфатидилхолина в цикле Кеннеди (также известен как путь цитидиндифосфатхолина, фосфатидилэтаноламин также вырабатывается данным способом). В этом способе холин киназа катализирует холин в фосфохолин, в процессе поглощая молекулу АТФ , при этом она обладает незначительным сродством (таким образом, большая часть клеточного холина немедленно преобразуется в фосфохолин), и хотя это не единственный возможный способ производства фосфохолина (распад сфингомиелина также дает фосфохолин), он является наиболее совершенным способом и первым шагом синтеза фосфохолина посредством цикла Кеннеди, при этом концентрация фосфохолина непосредственно находится под влиянием растущего поглощения холина. В других зонах, фосфохолин цитидилилтрансфераза преобразует цитидинтрифосфат в цитидиндифосфатхолин плюс пирофосфат (используя ранее созданный фосфохолин в качестве источника холина). Эта стадия наиболее медленная в цикле Кеннеди и ограниченная по скорости, однако ее деятельность определяет весь синтез фосфохолина. Обычно в клеточных культурах наблюдается большое количество фосфохолина и недостаток цитидиндифосфатхолина, при этом ограничение по скорости на этой стадии определяется усвояемостью цитидинтрифосфата. Данный энзим также отрицательно регулируется мозговыми фосфолипидами, и это основные механизмы, обусловливающие гомеостаз фосфолипидов и предотвращающие избыточный синтез фосфолипидов. В конечном итоге, холин фосфотрансфераза (не путать с карнитин-пальмитоилтрансферазой, которая имеет аналогичную аббревиатуру) транспортирует фосфохолин от цитидиндифосфатхолина до диациглицерина. Здесь также участвует энзим под названием холин–этаноламин фосфотрансфераза, который обладает двойной специфичностью для цитидиндифосфатхолина и цитидиндифосфатэтаноламина (и особенно для последнего), отдача фосфохолина диациглицерину в конечном итоге создает фосфолипиды наподобие фосфатидилхолина (другие энзимы, использующие цитидиндифосфатэтаноламин взамен этого создают фосфатидилэтаноламин). Этот энзим не стимулируется инкубацией с уридином, но стимулируется нервным ростовым фактором (НРФ). Уридин и цитидин преобразуются в фосфолипиды с помощью цикла Кеннеди, в вышеуказанном цикле имеет место ограничение по скорости непосредственно вслед за энзимом CCT. Обеспечение воздействия энзима на цитидин – это то, что определяет скорость. Уридин используется в качестве питательной среды, из которой синтезируется цитидиндифосфатхолин (хотя и перед ограниченным по скорости этапом) косвенно за счет цитидина. Обеспечение цитидина (синтезированного из уридина) ограничено по скорости в вышеуказанном процессе, при этом обеспечение дополнительного цитидина клеткам или срезам мозга при достаточной концентрации холина ускоряет синтез цитидиндифосфатхолина. Уридин продемонстрировал аналогичное свойство за счет преобразования в цитидин путем первоначального преобразования в уридин трифосфат (УТФ) и затем в цитидинтрифосфат, что было подтверждено на живой модели. В то время как уридин создает УТФ в количестве 5микромоль, он стимулирует максимальный синтез цитидиндифосфатхолина в 50микромоль в лабораторных условиях; производство цитидиндифосфатхолина из уридина было подтверждено на живом организме при пероральном приеме уридина. Добавление уридина или цитидина к клеточным культурам увеличит уровень цитидина в клетках и преодолеет ограничение скорости, что приведет к выработке фосфолипидов. Что касается вмешательства, одно исследование на здоровых мужчинах, принимавших 500мг уридина один раз в день в течение недели, доложило об увеличении общего уровня мозговых фосфомоноэфиров (6.32%), главным образом за счет увеличения общего уровня мозгового фосфоэтаноламина (7.17%), при этом рост фосфатидилхолина в уридиновой группе не достиг статистической значимости. Рост уровня фосфоэтаноламина был обнаружен в других зонах за счет цитидиндифосфатхолина, но последний не всегда сопровождается ростом фосфоэтаноламина. Относительно фосфатидилхолина была выдвинута гипотеза, что недостаточность роста связана с быстрым накоплением фосфатидилхолина в мембранах фосфолипидов; гипотеза связана с предыдущим исследованием, отметившим снижение концентрации фосфатидилхолина за счет уридина или пропрепаратов уридина. Пероральный прием внутрь уридина увеличивает уровень предшественников мозговых фосфолипидов у здоровых людей, в особенности фосфатидилэтаноламина. Хотя рост фосфатидилхолина не может быть исключен, он не был достоверно выявлен у людей
Рецепторы P2 – это метакласс рецепторов, которые реагируют на внеклеточные пурины и пиримидины (такие как АТФ) и содействуют так называемой пуринэргической нейропередаче. Данный класс рецепторов аналогичен по строению аденозиновым рецепторам (до такой степени, что они обычно называются так же) и разделяется на классы P2Y и P2X (которые отличаются тем, что рецепторы P2Y являются сопряжёнными с G-белком, в то время как P2X – это лиганд-управляемые ионные каналы). Уридин представляет собой агонист рецепторов P2, особенно подкласса P2Y, из которых состоят восемь известных человеческих рецепторов P2Y (1,2,4,6 и 11-14) и остальное количество не относящихся к млекопитающим рецепторов, при этом фосфорилированный уридин обладает сродством в основном с рецепторами P2Y2, и в меньшей степени с P2Y4, P2Y6 и P2Y14. Нервная система также представлена семью рецепторами P2X, казалось бы, не связанными с уридином. Уридин имеет свой собственный комплект рецепторов, на которые он может воздействовать, а именно рецепторы P2, где он оказывает большее влияние на P2Y2, P2Y4, P2Y6 и P2Y14. Когда уридин не задействован в качестве питательной среды для синтеза фосфолипидов, он действует подобно новому нейротрансмиттеру с помощью пуринэргических рецепторов Рецепторы P2Y2 имеют структурные элементы, которые способствуют взаимодействию с интегринами и росту управляющих рецепторов, и активация данных рецепторов приводит к активации передачи сигнала фактора роста нервной ткани/тропомиозин-рецепторной киназы A и является в основном нейропротективной.
Уридин полезно влияет на синаптические функции за счет увеличения уровня мозгового фосфатидилхолина, который является составляющей мембран дендритов. Предполагается, что он приносит пользу людям, страдающим от ослабления синаптической функции или регуляции, как при болезни Альцгеймера, где ослабление синаптической функции является следствием обычных бета амилоид соединений, оказывающих токсическое воздействие на синапсы нейронов и дендритные шипики. За счет обеспечения фосфатидилхолина, уридин предположительно способствует образованию мембран и дендритов, которые могут содействовать синаптической функции. Исследования, изучающие синаптическую конструкцию под действием приема уридина, предпочитают рассматривать дендритные шипики, что связано со сложностью количественной оценки синаптической функции самой по себе, а дендритные шипики представляют собой наиболее надежный биомаркер за счет того, что 90% дендритов формируют синапсис. Кормление животных комбинацией уридина, холина и жирных кислот омега-3 (из рыбьего жира) привело к росту синаптического образования и функции и продемонстрировало улучшения у группы людей (n=221) с легкой болезнью Альцгеймера.
Пурины и пиримидины увеличивают клеточную дифференцировку в нейронах , при этом уридин приводит к росту нейронной дифференцировки и разрастанию за счет активации передачи сигнала фактора роста нервной ткани посредством его рецептора тропомиозин-рецепторной киназы A(широко известной увеличением роста нейронов) благодаря воздействию на его собственный рецептор P2Y2. Удаление рецептора P2Y2 препятствует соответствующей передаче сигнала фактора роста нервной ткани посредством тропомиозин-рецепторной киназы A, при этом два рецептора воздействуют друг на друга как при коиммунопреципитации. В этом смысле агонисты P2Y2 повышают передачу сигнала фактора роста нервной ткани за счет увеличения разрастания нейронов благодаря чувствительности нейронов к фактору, это было обнаружено и в отношении агониста P2Y2 уридина (трифосфата). Активация рецептора P2Y2 способствует действию фактора роста нервной ткани посредством его собственного рецептора (тропомиозин-рецепторной киназы A), и в конечном счете ведет к тому, что агонисты рецептора P2Y2 увеличивают вызванный фактором рост нейронов. 6 недель, но не 1 неделя, кормления 330мг/кг (1ммоль/кг) уридина стареющих крыс увеличило уровень нейрофиламента -70 (+82%) и нейрофиламента-M (+121%), двух белков цитоскелета, вовлеченных в рост аксонов и использующихся в качестве биомаркеров , что ранее было вызвано в лабораторных условиях фактором роста нервной ткани в дифференцированных нейронных клетках PC12 под действием уридина, когда был выявлен рост аксонов. Примечательно, но исследование в лабораторных условиях выявило, что уридин может действовать с помощью рецептора P2Y с целью увеличения роста аксонов.
Рацион стареющих крыс, обогащенный 2.5% двунатриевого уридина (500мг/кг, либо 330мг/кг уридина, при этом человеческий эквивалент составляет около 50мг/кг), не повлиял в состоянии покоя на уровень допамина в нейронных срезах крыс, но увеличил вызванное K+ высвобождение допамина, при этом 1 и 6 недель приема увеличили средний уровень допамина на 11.6-20.5% без разницы во временном снижении потенциала действия, при том не оказывая влияния на концентрацию ДОФУК или ГВК. Прием уридина увеличивает уровень допамина, выводимого из активированных нейронов, не оказывая значительного влияния на общий уровень допамина
Одно открытое исследование, использовавшее торговое название Когнитекс (50мг уридин-5"-монофосфата, сильно смешанного с 600мг альфа-глицерилфосфорилхолина, 100мг фосфадитилсерина, 50мг прегненолона, 20мг винпоцетина и другими) в дозировке 3 капсулы ежедневно в течение 12 недель, выявило улучшения пространственной кратковременной памяти, распознавания, вспоминания, внимания и способности к организаторской деятельности, которые увеличились в дальнейшем после более чем 10 недель приема.
Уридин может способствовать лечению болезни Альцгеймера за счет поддержания синаптических соединений, которые ослабевают при болезни Альцгеймера. За счет разрастания синапсиса, прием уридина может применяться в терапевтических целях при болезни Альцгеймера Одно исследование отметило значительное облегчение симптомов болезни Альцгеймера у крыс с ускоренным образованием β-амилоиды (и, тем самым, у предрасположенных к болезни Альцгеймера), но было в значительной степени запутано использованием других нутриентов для обеспечения действия уридина. Экспериментальные данные относительно уридина на сегодняшний день не убедительны и не позволяют оценить эффективность уридина.
При 6-недельном приеме уридина в открытом исследовании биполярного расстройства у детей было отмечено, что прием 500мг два раза в день (1,000мг всего) был связан с облегчением симптомов депрессии по сравнению с исходными (со среднего значения 65.6 по шкале оценки детской депрессии до 27.2 с эффективностью в пределах недели); маниакальные симптомы не оценивались. Триацетилуридин (ТАУ) применялся в исследовании биполярного расстройства взрослых по 18г ежедневно в течение 6 недель, при этом было отмечено значительное облегчение симптомов депрессии.
Уридин способен оказывать неотложный кардиозащитный эффект при ишемии миокарда, предварительная нагрузка которого ликвидируется блокированием калиевых каналов митохондрии (посредством 5-гидроксидеканоата); это означает, что предварительная нагрузка уридина сохраняет уровень энергетических метаболитов (АТФ, креатин фосфат и уридин) и в дальнейшем снижает липопероксидацию.
Липодистрофия – это локализованная потеря жировой массы, обычно наблюдается при терапии ВИЧ с применением нуклеозидных ингибиторов обратной транскриптазы. В многоцентровом исследовании уридин был связан с увеличением количества жира в конечностях (рассматривается как конечный признак нормализации липодистрофии) спустя 24 недели, но эффект действовал не дольше 48 недель; уридин был хорошо переносим и не оказывал отрицательного влияния на вирусологический отклик. Эти неудачные результаты были воспроизведены в двойном анонимном исследовании, в котором прием уридина в виде НуклеоМаксX (торговое название препарата) оказывал полезное влияние на РНК митохондрии, но в то же время отрицательно воздействовал на ее ДНК, а воздействия на количество жира конечностей не наблюдалось; все это сопровождалось ростом систематического воспаления (определено с помощью интерлейкина-6 и С-реактивного белка) , хотя другое исследование подтвердило значительные улучшения относительно жировой массы при аналогичном регламенте исследования. Были получены смешанные результаты относительно липодистрофии у людей, подвергающихся стандартной терапии против ВИЧ.
Активация рецептора P2Y2 уридином трифосфатом увеличивает разрастание линии раковых клеток поджелудочной железы PANC-1, что было воспроизведено избирательным агонистом рецептора и опосредовано зависимой от протеинкиназы C активацией протеинкиназы В.
В течение фазы раннего анагена роста волос был отмечен рост накопления уридина в клетках кожных сосочков и клетках матрикса волоса по сравнению с фазой покоя (телоген) в лабораторных условиях, что распространяется и на другие нуклеотиды (такие как тимидин и цитидин); предполагается, что это свидетельствует об увеличенной скорости синтеза РНК и ДНК в условиях спонтанного роста клеток волос. На сегодняшний день не существует исследований относительно того, является ли накопление уридина причиной ограничения скорости в данном случае, также как и роль приема экзогенного уридина в действии в качестве питательной среды для синтеза ДНК не достоверна. Уридин аккумулируется в клетках волос во время фазы роста (анагена), но не установлено, используется ли уридин в качестве питательной среды для синтеза ДНК/РНК, как упоминалось выше, и вообще, целесообразно ли принимать уридин Было отмечено, что рецепторы P2Y1 и P2Y2 (последний из которых представляет собой цель уридина) появляются в клетках волос во время анагена, при этом рецепторы P2Y2 выражены в живых клетках на краю наружного покрова/сердцевины волоса, а рецепторы P2Y1 - в эпителиальном влагалище корня и луковице; рецепторы P2X5 были обнаружены внутри и снаружи эпителиального влагалища корня и в сердцевине, в то время как рецепторы P2X7 выявлены не были. Рецепторы P2Y2 были обнаружены на ранней стадии, и более не представлены в развитом волосяном сосочке, при этом в связи с ролью уридина в качестве агониста данного рецептора, вызывающего разрастание кератиноцитов, была выдвинута гипотеза, что уридин может стимулировать дифференцировку волосяной клетки. Теоретически возможно, но не подтверждено на практике то, что уридин может действовать с помощью рецептора P2Y2 с целью дифференцировки клеток волос в начале фазы роста (анагена).
Холин и уридин оказывают влияние на функционирование нейронов, перорально принятый холин может увеличивать уровень фосфохолина в мозге крыс и людей, при этом 3-6% увеличение уровня холина в сыворотке приводит к 10-22% увеличению уровня фосфохолина в мозге. Прием уридина увеличивает уровень цитидиндифосфатхолина в мозге.
Almeida C, et al. Composition of beer by 1H NMR spectroscopy: effects of brewing site and date of production. J Agric Food Chem. (2006)
Thorell L, Sjöberg LB, Hernell O. Nucleotides in human milk: sources and metabolism by the newborn infant. Pediatr Res. (1996)
Inokuchi T, et al. Effects of allopurinol on beer-induced increases in plasma concentrations of purine bases and uridine. Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids. (2008)
Shetlar MD, Hom K, Venditto VJ. Photohydrate-Mediated Reactions of Uridine, 2"-Deoxyuridine and 2"-Deoxycytidine with Amines at Near Neutral pH. Photochem Photobiol. (2013)
Eells JT, Spector R, Huntoon S. Nucleoside and oxypurine homeostasis in adult rabbit cerebrospinal fluid and plasma. J Neurochem. (1984)
АМФ, ГМФ и ИМФ ингибируют ключевые реакции своего синтеза. Два фермента: ФРДФ-синтетаза и амидофосфорибозилтрансфераза ингибируются лишь при одновременном повышении концентрации АМФ и ГМФ, тогда как активность аденилосукцинатсинтетазы и ИМФ-дегидрогеназы снижается лишь при увеличении количества конечного продукта, образующегося в каждой из ветвей метаболического пути. АМФ ингибирует превращение ИМФ в аденилосукцинат, а ГМФ - превращение ИМФ в ксантозин-5"-монофосфат (КМФ), обеспечивая таким образом сбалансированное содержание адениловых и гуаниловых нуклеотидов.
«Запасные» пути синтеза пуриновых нуклеотидов играют заметную роль в периоды активного роста тканей, когда основной путь синтеза из простых предшественников не способен полностью обеспечить нуклеиновые кислоты субстратами (рис. 10.31). При этом возрастает активность:
гипоксантин-гуанинфосфорибозилтрансферазы (ГГФРТ), катализирующей превращение азотистых оснований: гипоксантина и гуанина в ну-
Гипоксантин |
||
клеотиды –ИМФ и ГМФ с использованием ФРДФ в качестве донора фосфорибозы;
аденинфосфорибозилтрансферазы (АФРТ), синтезирующей АМФ из аденина и ФРДФ;
аденозинкиназы (АКаза), превращающей аденозин в АМФ за счет переноса γ-фосфатного остатка АТФ на 5"-гидроксильную группу рибозы ну-
клеозида.
Катаболизм пуриновых нуклеотидов. Гиперурикемия и подагра
У человека катаболизм пуриновых нуклеотидов заканчивается образованием мочевой кислоты. Первоначально нуклеотиды гидролитически теряют фосфатный остаток в реакциях, катализируемых фосфатазами или нуклеотидазами. Аденозин дезаминируется аденозиндезаминазой с образованием инозина. Пуриннуклеозидфосфорилаза расщепляет нуклеозиды до свободных оснований и рибозо-1-фосфата. Затем ксантиноксидаза - аэробная оксидоредуктаза, простетическая группа которой включает ионы железа (Fe3+ ), молибдена и FAD, превращает азотистые основания в мочевую кислоту. Фермент в значительных количествах обнаруживается в печени и кишечнике и окисляет пурины молекулярным кислородом (рис. 10.32). Мочевая кислота удаляется из организма человека главным образом с мочой и немного с фекалиями. Она является слабой кислотой и в биологических жидкостях находится в недиссоциированной форме в комплексе с белками или в виде мононатриевой соли – урата. В норме в сыворотке крови ее концентрация составляет 0,15–0,47 ммоль/л или 3–7 мг/дл. Из организма ежесуточно выводится от 0,4 до 0,6 г мочевой кислоты и уратов.
Частым нарушением катаболизма пуринов является гиперурикемия, которая возникает, когда в плазме крови концентрация мочевой кислоты превышает норму. Из-за плохой растворимости этого вещества на фоне гиперурикемии развивается подагра - заболевание, при котором кристаллы мочевой кислоты и уратов откладываются в суставных хрящах, связках и мягких тканях с образованием подагрических узлов или тофусов, вызывая воспаление суставов и нефропатию. Подагрой страдает от 0,3 до 1,7 % населения земного шара. У мужчин сывороточный фонд уратов в два раза выше, чем у женщин, поэтому они болеют подагрой в 20 раз чаще, чем женщины. Заболевание генетически детерминировано и вызывается:
– дефектами ФРДФ-синтетазы, связанными с гиперактивацией, либо устойчивостью фермента к ингибированию конечными продуктами синтеза;
– частичной потерей активности гипоксантингуанинфосфорибозилтрансферазы, которая обеспечивает повторное использование пуринов.
При полной потере активности гипоксантин-гуанинфосфорибо- зилтрансферазы развивается тяжелая форма гиперурикемии - синдром
Раздел 10. Метаболизм азотсодержащих соединений |
|||||
Аденозин |
Гуанозин |
||||
H3 PO4 |
|||||
H3 PO4 |
|||||
Рибозо-1-фосфат |
|||||
Гипоксантин |
|||||
H2 O + O2 |
H 2O 2 H 2 O |
||||
H2 O2 |
|||||
Мочевая кислота |
|||||
Рис. 10.32. Катаболизм пуриновых нуклеотидов:
1 - нуклеотидаза или фосфатаза; 2 - аденозиндезаминаза;
3 - пуриннуклеозидфосфорилаза; 4 - гуаназа; 5 - ксантиноксидаза
Леша–Найхана , при котором наблюдаются неврологические и психические отклонения. Болезнь наследуется как рецессивный признак, сцепленный с Х-хромосомой и встречается только у мальчиков.
Лечат подагру аллопуринолом - структурным аналогом гипоксантина. Ксантиноксидаза окисляет препарат в оксипуринол, который прочно связывается с активным центром фермента и останавливает катаболизм пуринов на стадии гипоксантина, который в 10 раз лучше растворим в жидкостях организма, чем мочевая кислота.
Биосинтез и катаболизм пиримидиновых нуклеотидов. Оротацидурия
В отличие от синтеза пуриновых нуклеотидов, при котором азотистое основание формируется на остатке рибозо-5-фосфата, пиримидиновое кольцо первоначально собирается из простых предшественников: глутамина, аспартата и СО2 . Затем оно взаимодействует с ФРДФ и превращается в уридин-5"- монофосфата - УМФ (рис. 10.33).
Биологическая химия |
|||||||||||||||||
HCO3 - |
|||||||||||||||||
Уридин-5"-монофосфат |
|||||||||||||||||
Глутамат |
|||||||||||||||||
Карбамоилфосфат |
|||||||||||||||||
COO- |
|||||||||||||||||
COO- |
Оротидин-5"-монофосфат |
||||||||||||||||
Карбамоиласпартат |
|||||||||||||||||
COO- NAD + |
NADH + H+ O C |
COO- |
|||||||||||||||
4 Оротат
Дигидрооротат
Амидная группа
N 1 6 5
2 3 4
Рис. 10.33. Происхождение атомов пиримидинового кольца и синтез УМФ:
I - КАД-фермент: 1 - карбамоилфосфатсинтетаза П; 2 - аспартаттранскарбамоилаза; 3 - дигидрооротаза; 4 - Дигидрооротатдегидрогеназа;
II - УМФ-синтаза: 5 - оротатфосфорибозилтрансфераза, 6 - ОМФ-декарбоксилаза
Синтез УМФ протекает в цитозоле клеток и включает 6 стадий, катализируемых 3 ферментами, два из которых полифункциональны. На первой стадии идет синтез карбамоилфосфата из Глн и СО2 с использованием 2 молекул АТФ. При присоединении к карбамоилфосфату Асп и отщеплении Н2 О образуется циклическое соединение - дигидрооротат , который является продуктом первого полифункционального белка - КАД-фермента. Название КАД складывается из начальных букв ферментативных активностей, которыми обладают отдельные каталитические домены:
карбамоилфосфатсинтетазы П (КФС П), аспартаттранскарбамоилазы и дигидрооротазы. Дигидрооротат далее окисляется в оротат под действием NADзависимой дигидооротатдегидрогеназы и при участии второго бифункционального фермента - УМФ-синтазы превращается в УМФ.
УМФ образует УТФ в две стадии:
первую стадию катализирует УМФ-киназа, УМФ + АТФ → УДФ + АДФ,
а вторую - НДФ-киназа с широкой субстратной специфичностью УДФ + АТФ → УТФ + АДФ,
ЦТФ образуется из УТФ под действием ЦТФ, синтетазы , которая, используя энергию АТФ, замещает кетогруппу урацила на амидную группу Глн:
УТФ + Глн + АТФ → ЦТФ + Глу + АДФ + Н3 РО4 .
Регуляция синтеза пиримидиновых нуклеотидов осуществляется аллостерически по механизму отрицательной обратной связи:
– УТФ ингибирует активность КФС П в составе КАД-фермента;
– УМФ и ЦМФ подавляют активность второго полифункционального фермента - УМФ-синтазы;
– накопление ЦТФ снижает активность ЦТФ синтетазы.
Запасные пути в синтезе пиримидиновых нуклеотидов не играют столь существенной роли, что в синтезе пуриновых нуклеотидов, хотя в клетках обнаружены:
пиримидинфосфорибозилтрансфераза, катализирующая реакцию: Пиримидин + ФРДФ → Пиримидинмонофосфат + Н 4 Р 2 О 7 (У или Ц) (УМФ или ЦМФ), уридинкиназа, превращающая нуклеозид в нуклеотид:
Уридин + АТФ → УМФ + АДФ, и уридинфосфорилаза, способная обращать реакцию деградации нуклеозида:
урацил + рибозо-1-фосфат → уридин + Н3 РО4 .
В процессе катаболизма цитидиловые нуклеотиды гидролитически теряют аминогруппу и превращаются в УМФ. Когда от УМФ и дТМФ отщепляются неорганический фосфат с помощью нуклеотидазы или фосфатазы и рибоза при участии фосфорилаз, то остаются азотистые основания - урацил и тимин. Оба гетероцикла могут подвергаться гидрированию с участием NADPH-зависимой дигидропиримидиндегидрогеназы и гидролитическому расщеплению с образованием из дигидроурацила - β-уреидопропионовой, а из дигидротими-
на - β-уреидомасляной кислот. Дальнейшее гидролитическое расщепление уреидопроизводных заканчивается образованием СО2 , NH4 и β-аланина или β-аминомасляной кислоты.
Среди нарушений обмена пиримидиновых нуклеотидов описано лишь одно редкое наследственное заболевание - оротацидурия, которое возникает в результате мутации в гене второго полифункционального фермента - УМФ-синтазы. В этом случае нарушается превращение оротата в УМФ, большие количества оротата (до 1,5 г в сутки) выводятся с мочой. Развивается недостаточность пиримидиновых нуклеотидов. Для лечения этого заболевания используют уридин или цитидин в дозах от 0,5 до 1 г в сутки, которые с помощью нуклеозидкиназы превращаются в УМФ или ЦМФ в обход нарушенной реакции.
Образование дезоксирибонуклеотидов
Обычно внутриклеточная концентрация дезоксирибонуклеотидов очень низка, но в S-фазу клеточного цикла она возрастает, обеспечивая синтез ДНК субстратами. В образовании дезоксирибонуклеотидов участвуют два ферментных комплекса: рибонуклеотидредуктазы и тимидилатсинтазы.
Восстановление всех рибонуклеотидов в дезоксипроизводные катализирует рибонуклеотидредуктазный комплекс, который включает собственно рибонуклеотидредуктазу, белок-восстановитель - тиоредоксин и фермент - тиоредоксинредуктазу, участвующий в регенерации тиоредоксина с помощью NADPH (рис. 10.34).
Рибонуклеотидредуктаза - аллостерический фермент, активность которого зависит от концентрации отдельных дНТФ, причем дАТФ является ингибитором восстановления всех рибонуклеотидов. Это обстоятельство объясняет возникновение тяжелейших форм иммунодефицитов при снижении активности ферментов катаболизма пуринов: аденозиндезаминазы или пуриннуклеозидфосфорилазы (рис. 10.32). Недостаточность этих ферментов приводит к накоплению в В- и Т-лимфоцитах дАТФ и дГТФ, которые аллостерически ингибируют рибонуклеотидредуктазу и лишают ДНК предшественников. Синтез ДНК снижается, и клетки перестают делиться.
Синтез тимидиловых нуклеотидов катализирует тимидилатсинтазный комплекс, в который входят тимидилатсинтаза , катализирующая включение одноуглеродного радикала в молекулу дУМФ, дигидрофолатредуктаза, обеспечивающая восстановление Н2 -фолата в Н4 -фолат с участием NADPH, и сериноксиметилтрансфераза, осуществляющая перенос оксиметильной группы Сер на Н4 -фолат с образованием N5 N10 -метилен-Н4 -фолата (рис. 10.35). В организме человека дУМФ образуется из дЦДФ путем дефосфорилирования и последующего гидролитического дезаминирования.
Среди «запасных» путей синтеза определенное значение имеют:
тиминфосфорилаза, превращающая тимин в тимидин: Тимин + Дезоксирибозо-1-фосфат→ Тимидин + Н3 РО4 и
тимидинкиназа, катализирующая фосфорилирование тимидина. Тимидин + АТФ → дТМФ + АДФ.
Рибонуклеотид |
|||
Нуклеозид- |
редуктаза |
Дезоксинуклеозид- |
|
дифосфаты |
дифосфаты |
||
(НДФ) |
(дНДФ) |
||
Тиоредоксин |
Тиоредоксин |
||
NADP+ |
NADPH + H+ |
||
Тиоредоксин
редуктаза
Рис. 10.34. Восстановление рибонуклеозиддифосфатов в дезоксипроизводные.
Восстановителем рибонуклеотидов в форме НДФ является тиоредоксин, сульфгидрильные группы которого окисляются в ходе этой реакции. Окисленный тиоредоксин восстанавливается тиоредоксинредуктазой с участием NADPH
N 5 ,N 10 - метилен- Н 2 - фолат
Н4 - фолат
Серин-
оксиметилтрансфераза
NADPH + H+
Рис. 10.35. Синтез тимидин-5"-монофосфата.
Тимидилатсинтаза не только переносит метиленовую группу N5 N10 - метилен-Н4 -фолата в 5-е положение пиримидинового основания дУМФ, но и восстанавливает ее в метильный радикал, забирая два атома водорода от Н4 -фолата, поэтому восполнение запасов N5 N10 -метилен Н4 -фолата нуждается в работе еще двух ферментов: дигидрофолатредуктазы и сериноксиметилтрансферазы
Использование ингибиторов синтеза нуклеотидов в качестве противовирусных и противоопухолевых препаратов
Аналоги азотистых оснований, нуклеозидов и нуклеотидов широко используются в медицинской практике в качестве лекарственных препаратов (табл. 10.3). Они могут:
– ингибировать определенные ферменты, участвующие в синтезе нуклеотидов или нуклеиновых кислот;
– включаться в растущие цепи РНК или ДНК и останавливать рост цепей.
Таблица 10.3
Некоторые противоопухолевые и противовирусные препараты
Соединения |
Механизм действия |
Область применения |
||||||||||||||
5-фторурацил |
Превращается в рибо- и дезоксирибону- |
солидных |
||||||||||||||
клеотиды, которые ингибируют тимиди- |
опухолей |
|||||||||||||||
латсинтазу и рост цепей РНК |
ЖКТ, молочной же- |
|||||||||||||||
лезы, легких и др. |
||||||||||||||||
Метотрексат |
Структурный аналог фолиевой кислоты, |
Химиотерапия |
||||||||||||||
ингибирует дигидрофолатредуктазу, на- |
||||||||||||||||
рушает синтез пуриновых нуклеотидов и |
||||||||||||||||
превращение дУМФ в дТМФ |
||||||||||||||||
Тиогуанин |
Антиметаболит, нарушает синтез ДНК и |
Лечение острых лей- |
||||||||||||||
митоз в опухолевых клетках |
козов и хроническо- |
|||||||||||||||
го миелолейкоза |
||||||||||||||||
Ацикловир |
Превращается в соответствующий НТФ |
герпесных |
||||||||||||||
(ацикло-гуанозин) |
и останавливает синтез вирусной ДНК |
инфекций |
||||||||||||||
Цидовудин |
Фосфорилируются в клетках организма с |
|||||||||||||||
(аналог тимидина) наличием в метаболических путях общих промежуточных продуктов; возможностью взаимопревращений веществ через общие метаболиты; использованием общих коферментов; существованием общего пути катаболизма и единой системы освобождения и использования энергии (дыхательная цепь); использованием сходных механизмов регуляции. На рис. 11.1 представлена общая схема основных метаболических путей углеводов, белков и жиров, описанных в предыдущих главах. 11.1. Компартментализация и регуляция метаболических путей Существенную роль в контроле метаболизма играет разделение метаболических процессов по отдельным отсекам (компартментам) клеток (табл. 11.1). Таблица 11.1 Компартментализация основных метаболических путей
| ||||||||||||||||
1 ампула с лиофилизированным порошком содержит цитидина-5-монофосфата соли динатриевой 10 мг, уридина-5-трифосфата соли тринатриевой, уридина-5-дифосфата соли динатриевой, уридина-5-монофосфата соли динатриевой всего 6 мг (соответствует 2,660 мг чистого уридина).
Вспомогательные вещества: маннитол; растворитель: вода, Na хлорид.
Нуклео ц.м.ф. форте ампулы для в/мышечного введения
Перед введением необходимо рас творить порошок прилагаемым растворителем. Взрослым, а также лицам пожилого возраста и детям до 14 лет назначают 1 инъекцию 1 раз в 24 часа. Детям от 2 до 14 лет назначают 1 инъекцию каждые 48 часов.
Курс лечения составляет от трех до шести суток, дальше продолжают пероральный прием препарата от 1 до 2 капсул два раза в день в течение 10дней. В случае наличия показаний прием препарата можно продлить до 20 дней.
Информация о препарате предоставлена исключительно с ознакомительной целью и не должна быть использована как руководство к самолечению. Только врач может принять решение о назначении препарата, а также определить дозы и способы его применения.
