Метаболизм

Живой организм – это непрерывно работающая биохимическая «фабрика», в которой ежеминутно протекают сотни тысяч реакций. Вся совокупность химический превращений веществ и энергии называется метаболизмом.

Метаболизм существует в двух формах:

• Анаболизм (пластический обмен) – совокупность химических реакций, направленных на построение новых клеток и структур.
• Катаболизм (энергетический обмен) – процесс распада сложных веществ на более простые, протекающий с высвобождением энергии.

Процессы ана- и катаболизма тесно связаны и обеспечивают постоянство гомеостаза в организме. Для обеспечения нормальной скорости обменных процессов требуется много энергии. Снизить затраты помогают ферменты – специфические белки-катализаторы. Без их участия скорость биохимических реакций уменьшилась бы в сотни раз. Ферменты действуют избирательно, т. е. катализируют строго определенный вид биохимических реакций.

Специфичность ферментов обусловлена особенностями строения.

• контактный (“якорный”) участок
• каталитический участок (-ОН, -SH,=N, -NH3+, СООН и др. химические группы, которые преобразуют субстрат)
• апофермент – белковая часть
• кофактор – металлы

Что касается активаторов (витамины, минералы) и ингибиторов (большинство тяжелых металлов) – они есть у каждого фермента. Первые ускоряют, а вторые подавляют его функцию. При всех положительных свойствах активаторы не всегда полезны. Это справедливо для мутаций, связанных с повышенным синтезом ферментов. В таких случаях необходимы ингибиторы. В качестве примера можно привести повышенный синтез фермента CBS, на фоне которого нарушается фолатный цикл и образуется много аммиака.

Нозологии

Многие из метаболических нарушений имеют наследственный характер и вызваны теми или иными точечными мутациями. В настоящее время существует более 700 нозологий. Они проявляются в разном возрасте и характеризуются общностью клинических проявлений:

• появление симптомов после изменения характера питания;
• остановка или задержка физического развития;
• пристрастие или отвращение к некоторым продуктам;
• задержка умственного развития, судороги или невыясненная смерть ребенка в семье;
• необычный запах выдыхаемого воздуха, от тела, кожи, волос, мочи, кала;
• изменение цвета мочи, кала, кожи, волос;
• нарушение роста волос (алопеция, гипертрихоз);
• микроцефалия или макроцефалия;
• нарушение мышечного тонуса;
• органомегалия;
• грубые черты лица, утолщение кожи, ограниченная подвижность суставов.

Клинические проявления метаболических заболеваний

Клинические проявления

• появление симптомов после изменения характера питания
• остановка или задержка физического развития
• пристрастие или отвращение к некоторым продуктам
• задержка умственного развития, судороги или невыясненная смерть ребенка в семье
• необычный запах выдыхаемого воздуха, от тела, волос, мочи, кала
• изменение цвета мочи, кала, кожи, волос
• нарушение роста волос (алопеция, гипертрихоз)
• микроцефалия или макроцефалия
• нарушение мышечного тонуса
• органомегалия
• грубые черты лица, утолщение кожи, ограничение подвижности суставов

Запах мочи

• капусты – тирозинемия, тип І
• кошачьей мочи – дефицит 3-метилкротонил-КоА-карбоксилазы
• рыбы – триметиламинурия (проявляется на фоне приёма препаратов карнитина)
• хмеля – болезнь Оастхауза (мальабсорбция метионина)
• кленового сиропа – лейциноз
• мышей или плесени – фенилкетонурия
• потных ног или сыра - изовалериановая ацидемия; глутароваяацидурия, тип ІІ
• серный - цистинурия

Диагностика метаболических заболеваний

Диагностика метаболических заболеваний подразумевает отслеживание изменений метаболитов сред.

• Биохимические анализы крови/мочи (в том числе массовый неонатальный скрининг)
• Энзимодиагностика (например, болезни накопления)

Молекулярная диагностика

Неонатальный скрининг

Украина – адреногенитальный синдром, врожденный гипотиреоз, муковисцидоз, фенилкетонурия
Россия – адреногенитальный синдром, галактоземия, врожденный гипотиреоз, муковисцидоз, фенилкетонурия
США – более 50 болезней
Европа – 14-41 (Польша 29, Италия 40, Германия 41)

Требования к диагностируемым болезням:

• высокая частота заболеваемости в популяции
• тяжесть клинических проявлений, приводящих к инвалидизации, в случае отсутствия терапии
• наличие эффективных методов лечения
• наличие экономически выгодных и технически доступных программ

Принципы терапии

• Коррекция питания
• Элиминация не расщепляемого вещества
• Выведение (обезвреживание) токсичного побочного метаболита
• Добавление дефицита
• Регуляция активности дефектного фермента (активация или ингибирование)
• Подавление активности ферментов