Синтез, фізико-хімічні властивості, біологічні властивості похідних гомоцистеїну

Міністерство освіти і науки України

Вищий навчальний заклад

«Запорізький національний університет»

 

 

 

 

 

Індивідуальна робота

з техніки експерименту

Тема: «Синтез, фізико-хімічні властивості, біологічні властивості похідних гомоцистеїну»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Запоріжжя

2009

План

Вступ

1. Поняття «гомоцистеїн». Його біосинтез і біохімічна роль.
2. Відкриття ролі гомоцистеїну.
3. Фактори, що впливають гомоцистеїну в організмі.
4. Хвороби, що пов’язані з рівнем гомо цистеїну в організмі.

Висновок

Література

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

 

Напевно, більшість з нас ніколи не чули цього слова. Але це й не дивно, воно не знайоме й безлічі лікарів. І хоча ця речовина була відомо біохімікам багато десятиліть, кількість дотичних його опублікованих досліджень подвоїлося в другій половині 1990х років. 

При дослідженні впливу гомо цистеїну і цистеїну та їхніх похідних(гомоцистину, його тіолактону, і цистатіоніну) на процеси активації і агрегації тромбоцитів у модельних системах in vitro. Встановлено, що гомоцистеїн та його тіолактон дозозалежно активують агрегацію тромбоцитів, індуковану ADP, колагеном і адреналіном. Ефективна дія цих сполук спостерігається вже при концентрації, яка близька до фізіологічного рівня у крові (10 мкМ), а з підвищенням її вона посилюється.

Виявилося, що з даною речовиною зв'язані виникнення й розвиток серцево-судинних захворювань, пояснити які впливом холестерину так і не вдалася, його кількість зростає на тлі паління й споживання кава, при деяких дефіцитах у харчуванні. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Поняття «гомоцистеїн». Його біосинтез і біохімічна роль.

Гомоцистеїн - це сірковмісна амінокислота з формулою HSCH2CH2CH(NH2)CO2H. Він є гомологом амінокислоти цистеїна й відрізняється на одну метиленову групу (-CH2-). Гомоцистен біосинтезується з незамінної амінокислоти метіоніну, видаленням термінальної Cε метильної групи. Спочатку метіони аликіліруються АТФ із утворенням S-аденозіл метіоніну(SAM). Потім за допомогою енізма цитинозіл-5-метіл трансферази SAM передає свою метильну групу на цитозін у ДНК, створюючи аденозілгомоцистеїн. Ензім аденозілгомоцистиіназа потім каталізує гідроліз цього продукту до утворення гомоцистеїну. Він може бути назад конвертований у метіонін за допомогою вітамінів B-групи. Незамінною її назвали тому, що в організмі вона сама не утворюється і повинна надходити тільки із продуктами харчування. Метіонін міститься в продуктах тваринного походження (у м'ясі, молочних продуктах, яйцях) і коли організм його переварює та засвоює, то з метіоніну утвориться гомоцистеїн.

Біосинтез і біохімічна роль

Гомоцистеїн
Загальні
Систематичне найменування	2-аміно-4-меркаптобутанова кислота
Хімічна формула	C4H9NO2S
Молярна маса	135.18 г/моль
Фізичні властивості
Стан (ст. ум.)	тверде
Термічні властивості
Температура плавлення	232-233 °C
Класифікація
Реєстр. номер CAS	454-29-5

 

Власне кажучи, гомоцистеїн є побічним продуктом при використанні в організмі тваринного білка для одержання енергії. Як й інші амінокислоти, гомоцистеїн бере участь в утворенні білків організму. Далі надлишкова його кількість може або перетворюватися назад у метіонін, або руйнуватися для виведення з організму. Існує три шляхи знешкодження гомоцистеїну. Всі вони здійснюються за участю ферментів, у структурі яких важливе участь вітамінів В6, В12 і фолієвої кислоти. Але в деяких людей один або трохи із цих шляхів знешкодження гомоцистеїну по генетичних причинах можуть не реалізовуватися. 

Крім перерахованих вітамінів, знешкодження гомоцистеїну може полегшувати амінокислота триметилгліцин (бетаін), додавання якої в раціон у деяких випадках допомагає навіть при генетично обумовленому накопиченні гомоцистеїну.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Відкриття ролі гомоцистеїну.

Наприкінці  1960-х років лікар Kіlmer McCully запідозрив зв'язок між гомоцистеїном і захворюваннями артерій. Але більшість лікарів були занадто сконцентровані на холестерині, щоб звернути на це увагу. Kіlmer McCully виявив цей взаємозв'язок, коли вивчав рідке генетичне порушення, що проявляється гомоцистинурією. Діти, що народилися із цим порушенням, не мають достатньої кількості ферменту, що знешкоджує гомоцистеїн, і його концентрація в крові досягає надзвичайно високих значень. Без лікування ці діти звичайно помирають у ранньому віці від серцевих приступів або інсультів. На розкритті померлих McCully виявив, що судини жертв були ушкоджені й стовщені, як у хворих серцево-судинними захворюваннями старечого віку. Тоді він припустив, що якщо високі концентрації гомоцистеїну здатні ушкоджувати молоді судини, те менші їхні концентрації, що діють протягом  більше тривалого часу, можуть викликати серцево-судинні захворювання в дорослих. 

Роль гомоцистеїну у виникненні серцево-судинних захворювань пояснює багато явищ, які не могли бути пояснені холестерином. Стало можливим навіть пояснити ріст серцево-судинних захворювань у жінок в останні два десятиліття, що збігся з більше активним використанням гормональних протизаплідних засобів. 

Підвищений рівень гомоцистеїну може не тільки ушкоджувати стінки судин, але й бере участь у процесах окислювання холестерину, і підсилює тромбоутворення.

Утворенню гомоцистеїну сприяє вплив ряду факторів, які підвищують ризик серцево-судинних захворювань. Наприклад, такі фактори як паління й знижений рівень фізичної активності також приводять до підвищення рівнів гомоцистеїну. 

 

 

 

 

3. Фактори, що впливають гомоцистеїну в організмі.

  Протягом  життя рівень гомоцистеїну  в крові поступово підвищується. До періоду полового дозрівання рівні гомоцистеїну в хлопчиків і дівчаток приблизно однакові (близько 5 мкмоль/л). У період полового дозрівання рівень гомоцистеїну підвищується до 6-7 мкмоль/л, у хлопчиків це підвищення більше виражене, чим у дівчаток.

У дорослих рівень гомоцистеїну коливається в районі 10-11 мкмоль/мл, у чоловіків цей показник звичайно вищий, ніж у жінок. З віком рівень гомоцистеїну поступово зростає, причому в жінок швидкість цього наростання вище, ніж у чоловіків. Поступове наростання рівня гомоцистеїну з віком пояснюють зниженням функції нирок, а більше високі рівні гомоцистеїну в чоловіків - більшою м'язовою масою.

Під час вагітності в нормі рівень гомоцистеїну має тенденцію до зниження. Це зниження відбувається звичайно на границі першого й другого триместрів вагітності, і потім залишається відносно стабільним. Нормальні рівні гомоцистеїну відновлюються через 2-4 дня після пологів. Вважається, що зниження рівня гомоцистеїну при вагітності сприяє плацентарному кровообігу. Підвищені рівні гомоцистеїну під час вагітності приводять до порушень фетоплацентарного кровообігу, що може бути причиною невинесення вагітності й безплідності в результаті дефектів імплантації зародка. На більш пізніх стадіях вагітності ГГЦ є причиною розвитку хронічної фетоплацентарної недостатності й хронічної внутрішньоутробної гіпоксії плода. Генералізована мікроангіопатія в другій половині вагітності проявляється у вигляді гестоза: нефропатії, прєеклампсії та еклампсії.

Рівень гомоцистеїну в крові може підвищуватися з багатьох причин. Найчастішими причинами підвищення рівня гомо цистеїну (гіпергомоцистеінемії) є вітамінодефіцитні стани. Особливо чутливий організм до недоліку фолієвої кислоти та вітамінів B6, B12 й B1. Акцент звичайно робиться саме на фоліеєвій кислоті, оскільки вітаміни В12 (якщо людина не є строгим вегетаріанцем) і В6 простіше одержувати зі звичайною дієтою. Фолієва кислота є надзвичайно важливим компонентом раціону. Вона забезпечує точність синтезу молекули ДНК й, отже, зменшує кількість помилок у виникаючих клітках в активно зростаючих і  тканинах, що обновляються.

Недолік фолієвої кислоти приводить до того, що фермент 5,10-тетрагідрофолатредуктаза, що забезпечує перетворення гомоцистеїну в метіонін, не виконує цього в достатньому обсязі. Люди літнього віку можуть у три рази скоротити ризик інсультів, тромбозів і серцевих хвороб, якщо вони збільшать споживання фолієвої кислоти. У дослідженні, що проводилося на 300 чоловіках і жінках 65-74 років, було виявлене зниження концентрації гомоцистеїну лише в тих, хто приймав 400-600 мкг фолієвої кислоти в добу. 

Однак вплив підвищеного споживання фолієвої кислоти може надавати неоднозначний вплив. По одним даним, це безпечно. По іншим, надмірна кількість фолієвої кислоти може зменшити усмоктування вітаміну В12, недолік якого може приводити до необоротних поразок нервової системи. Крім того, дефіцит обох цих вітамінів може бути причиною анемії. І анемія може діагностуватися як анемія, викликана недоліком фолієвої кислоти, але насправді вона може бути пов'язана з маскируючим фолієвою кислотою недоліком вітаміну В12. І навіть якщо дефіцит вітаміну В12 не настільки серйозний, щоб викликати анемію, проте, він може стати причиною необоротних розладів у нервовій системі. Інше побоювання, висловлюване дослідниками відносно  профілактичного використання фолієвої кислоти в людей похилого віку, полягає в тому, що вона може сприяти росту наявних злоякісних новотворів.

Фолієва кислота, спочатку виявлена в шпинаті, є присутнім у більшості рослинних продуктів, що мають листи (тому й називається так, від латинського слова folіum - аркуш), у зелених овочах, рибі і печінці.

Але численні дослідження вказують на те, що люди різних віків і культур відчувають дефіцит фолієвої кислоти. В одному дослідженні виявлений дефіцит фолієвої кислоти в 63% здорових людей літнього віку та в 83% людей похилого віку, що перебувають на стаціонарному лікуванні.

В іншому дослідженні в іспанців літнього віку дефіцит фолієвої кислоти корелював з порушеннями психічного статусу й зниженою здатністю до виконання щоденної роботи. 

Цианкобаламин, як правильно називається вітамін В12, надзвичайно важливий для кровотворення й діяльності нервової системи. 

Вітамін В12 є присутнім у всьому, що рухається, але його кількість знижується при використанні антибіотиків, які нерідко можуть застосовуватися у фермерських господарствах.

Хоча вітамін В6 зустрічається в безлічі харчових продуктів, обробка їжі, консервування й заморожування швидко руйнують його. Проведене в 1980 році опитування показало, що половина опитаних американців одержують В6 у кількості, що не досягає рекомендованої добової дози. У західних країнах вітамін В6 нерідко додається до продуктів, які використаються у формі напівфабрикатів або сухих сніданків.

Передбачається, що підвищену схильність до гіпергомоцистеінемії (ГГЦ) мають курящі. Споживання більших кількостей кави є одним із самих потужних факторів, що сприяють підвищенню рівня гомоцистеїну в крові. В осіб, що випивають більше 6 чашок кави в день, рівень гомоцистеїну на 2-3 мкмоль/л вище, ніж у не питущих кави. Передбачається, що негативна дія кофеїну на рівень гомоцистеїну пов'язана зі зміною функції нирок. Рівень гомоцистеїну часто підвищується при сидячому способі життя. Помірні фізичні навантаження сприяють зниженню рівня гомоцистеїну при ГГЦ.

Дані щодо впливу споживання алкоголю на пов'язані з участю гомоцистеїну процеси суперечливі. 

З одного боку, деякі автори затверджують, що в жінок літнього віку, у періоді менопаузи, ризик серцево-судинних захворювань може знижуватися на тлі помірного споживання алкоголю. Група з 51 жінки, середній вік яких склав 60 років, одержувала протягом  восьмитижневих періодів різні види дієти. На тлі дієт, що містять алкоголь було виявлене зниження концентрацій у крові ліпопротеїну низької щільності, або небезпечного холестерину, і підвищення концентрації ліпопротеїну високої щільності, або корисного холестерину. Відповідно до оцінок авторів даного дослідження, уживання однієї дози алкоголю (10-12 г чистого спирту) у день жінками літнього віку може знизити в них імовірність серцево-судинних захворювань на 4-5%.

Але, з іншого боку, уживання алкоголю приведе до інших, негативних наслідків для здоров'я, тому деякі вчені біохіміки, наприклад, доктор Abdullah Badawy, консультант по охороні здоров'я в Кардиффе, уважає, що «нерозумно рекомендувати споживання алкоголю в цій віковій групі». Крім того, у цієї вікової групи рівень гомоцистеїну нижчий, ніж в інших групах, що служить захистом їх від серцево-судинних захворювань. Тому рекомендація їм уживати алкоголь для профілактики не має підстав.

З іншого боку, як заявляє Асоціація із проблем інсультів, хоча вважається, що алкоголь розріджує кров і перешкоджає утворенню тромбів і жироподібного нальоту на стінках судин, що повинне служити профілактиці ішемічних інсультів, проте, «надмірне» споживання алкоголю також підвищує ймовірність інсультів, як ішемічних, так і геморагічних, і супроводжується підвищенням концентрації гомоцистеїну в крові. 

Автори іншого дослідження як  засіб зниження концентрації гомоцистеїну й, отже, ризику серцево-судинних захворювань пропонують використати пиво, оскільки воно містить вітамін В6. При цьому вони затверджують, що пиво ефективніше, ніж червоне вино та етиловий спирт. 

Однак, як сказав Andrew Varley з Інституту Алкогольних Досліджень, «існує величезна кількість більше вдалих способів знизити ризик серцево-судинних захворювань, чим споживання пива». Навіть якщо в конкретної групи людей у конкретних обставинах виявлене зниження ризику якогось захворювання на тлі споживання алкоголю, це не привід рекомендувати споживання алкоголю для профілактики, оскільки це створить більше проблем для здоров'я, чим зможе вирішити.