Обмен аргинина

Биологическая роль аргинина:

1. Служит субстратом для синтеза белков и пептидов.
2. Используется в синтезе креатина, который в виде креатинфосфата является источником энергии для процесса мышечного сокращения.
3. Служит источником NO в организме.
4. Является предшественником орнитина, из которого синтезируются полиамины, и который обеспечивает работу (обменную мощность) орнитинового цикла, т.е. главного механизма обезвреживания аммиака.
5. Является предшественником агматина – эндогенного лиганда имидазолиновых рецепторов (аналог клофелина).

NO-синтазный путь – путь окисления аргинина в цитруллин. Но главным продуктом этой реакции является нитроксильный радикал. Поэтому фермент, катализирующий эту реакцию, называется NO-синтаза. Коферментом является НАДФН.

NO синтезируется практически во всех клетках нашего организма.

Эта молекула открыта сравнительно недавно, однако изучена она уже достаточно хорошо. В 1992 году NO был назван молекулой года, т.к. ему было посвящено самое большое количество научных публикаций за тот год.

Биологическое значение NO:

1. Является эндотелиальным фактором релаксации сосудов, т.е. синтезируется эндотелием и вызывает расслабление гладкомышечных клеток сосудов, что приводит к их вазодиллятации (расширение сосудов) и улучшению микроциркуляции.

2. Также вызывает расслабление гладкомышечных клеток бронхов – бронходиллятацию.

3. Подавляет адгезию и агрегацию тромбоцитов, тем самым улучшая реологические свойства крови и предотвращая развитие тромбов.

4. Синтезируется в ткани головного мозга, выполняя функцию тормозного нейромедиатора. Нейрональный NO выполняет роль медиатора ноцицепции (системы обезболивания), термогенеза, обоняния, снижает тревожность, играет центральную роль в процессах обучения и памяти.

5. Регулирует процессы апоптоза, т.е. естественной генетически-запрограмированной формы гибели клеток. В процессе развития органы проходят несколько стадий и старые клетки должны освободить «жизненное пространство» для новых клеток. Поэтому они погибают, но без разрушения, без повреждения окружающих тканей, без развития воспалительной реакции. Погибают физиологично, т.е. путем апоптоза. NO-радикал – одна из молекул активирующая процесс апоптоза, тем самым обеспечивая смену клеточных генераций, на которой основан морфогенез.

6. Является «оружием» лимфоцитов и макрофагов, обеспечивая их противовирусную и противоопухолевую активностью.

7. Регулирует иммунный ответ, ингибируя пролиферацию лимфоцитов.

В медицине уже давно используются лекарственные препараты, являющиеся донорами NO-радикала – это нитраты (например нитроглицерин). Сосудорасширяюший эффект этих препаратов стал причиной их широкого применения в лечении сердечно-сосудистых заболеваний. Например, первым шагом при купировании приступа стенокардии является прием нитроглицерина. В настоящее время появились лекарственные препараты, являющиеся активаторами NO-синтазы.

Однако в больших количествах нитроксильный радикал представляет угрозу и для самого организма. При взаимодействии с активными формами кислорода NO-радикал образует высокотоксичное соединение – пероксинитрит, который повреждает ДНК, разрушает мембраны клеток, ингибирует дыхательную цепь митохондрий.

NO^. + O₂^- ------ ONOO^-

Аргиназный путь. Под действием фермента аргиназы аргинин гидролизуется до орнитина и мочевины.

Во-первых, эта реакция обеспечивает орнитиновый цикл орнитином, т.е. является необходимой для обезвреживания токсичного аммиака.

Во-вторых, орнитин под действием орнитиндекарбоксилазы превращается в путресцин. Путресцин является предшественником для синтеза полиаминов – спермидина и спермина. Донором аминопропана является производное S-аденозилметионина – S-аденозилметилтиопропиламин.

Рис. 8-8. Биосинтез полиаминовиз орнитина