Запасание аминокислот. Физиология белков плазмы крови
а) Запасание аминокислот в виде белков в клетках. Практически сразу после поступления в клетки тканей аминокислоты связываются друг с другом пептидными связями благодаря непосредственному влиянию матричной РНК и рибосомальных систем и образуют белки, поэтому концентрация аминокислот в клетках остается низкой. Кроме этого, свободные аминокислоты никогда не запасаются в клетках, их хранение возможно только в виде белков. Многие из этих внутриклеточных белков могут вновь быстро преобразовываться в аминокислоты под влиянием внутриклеточных лизосомальных пищеварительных ферментов. Появляющиеся при этом аминокислоты поступают в кровь. Исключение составляют только белки, присутствующие в ядре клетки и на хромосомах, и некоторые структурные белки (например, белки коллагеновых волокон и сократительные белки мышц). Эти белки не принимают участия в процессах, приводящих к выходу из клеток аминокислот, составляющих белки, после их переваривания.
Некоторые ткани способны участвовать в запасании аминокислот в большей степени, чем другие. Так, печень — крупный орган, имеющий особые системы для обработки аминокислот, который может запасать большие количества быстрообмениваемых белков. Это также свойственно, хотя и в меньшей степени, почкам и слизистой кишечника.
б) Высвобождение аминокислот из клеток как способ регуляции концентрации аминокислот в плазме. В случаях падения концентрации аминокислот в плазме крови до слишком низкого уровня необходимые аминокислоты могут транспортироваться из клеток для восполнения возникающего дефицита аминокислот в плазме. Таким образом, концентрация конкретных аминокислот в плазме крови поддерживается на достаточно постоянном уровне. Следует отметить, что некоторые гормоны, секретируемые железами внутренней секреции, способны смещать баланс между белками тканей и циркулирующими в крови аминокислотами. Так, гормон роста и инсулин увеличивают образование белков в тканях, в то время как глюкокортикоиды коры надпочечника повышают концентрацию аминокислот в плазме крови.
в) Подвижное равновесие между белками различных частей тела. Вследствие того, что внутриклеточные белки в печени (а также в других тканях, но в несколько меньшей степени) могут быстро синтезироваться из аминокислот плазмы крови и столь же быстро распадаться до возвращающихся в плазму аминокислот, практически во всех клетках организма поддерживается постоянный обмен и равновесие между аминокислотами плазмы крови и мобильными белками.
Например, если возникает потребность в белках в какой-то конкретной ткани, она может синтезировать белки из аминокислот крови. В свою очередь, белки плазмы восполняются за счет распада белков в других клетках организма, особенно белков печени. Эта возможность особенно заметна на примере синтеза белков раковыми клетками. Раковые клетки потребляют аминокислоты в больших количествах, что приводит к заметному опустошению белковых компонентов в других клетках.
г) Верхний предел запасания белков. Каждый конкретный вид клеток характеризуется собственным верхним пределом количества запасаемого белка. После того как все клетки достигнут своего предела возможностей запасания белка, избыток аминокислот, циркулирующих в крови, подвергается распаду до каких-то иных веществ или используется на энергетические нужды либо превращается в жиры и гликоген и запасается в этой форме.
Динамическое равновесие тканевых белков, белков плазмы и аминокислот плазмы
Функциональное предназначение белков плазмы крови
Белки плазмы крови подразделяют на три большие группы: альбумины, глобулиныи фибриноген.
Основной функцией альбуминов является создание коллоидно-осмотического давления плазмы крови, которое препятствует потерям плазмы в капиллярах.
Глобулины обеспечивают многие ферментные функции плазмы и, что не менее важно, отвечают за врожденный и приобретенный иммунитет.
Фибриноген во время свертывания крови полимеризуется в длинные нити фибрина, что служит причиной образования сгустка крови, помогающего восстановлению герметичности системы кровообращения.
а) Образование белков плазмы крови. Практически все альбумины и фибриноген плазмы крови наряду с 50-80% глобулинов образуются в печени. Остальные глобулины образуются в лимфоидной ткани. В большинстве своем это гамма-глобулины, представляющие собой антитела иммунной системы.
Скорость образования белков в печени чрезвычайно высока — более 30 г/сут. Некоторые заболевания приводят к быстрому снижению количества белков в плазме крови. Тяжелые ожоги, сопровождающиеся разрушением большой площади поверхности кожи, могут вызвать ежедневную потерю нескольких литров плазмы через разрушенную поверхность. Высокая скорость образования белков плазмы крови печенью в состоянии предупредить в таких случаях смертельный исход. Иногда тяжелые заболевания почек приводят к ежедневным потерям более 20 г белков плазмы крови с мочой на протяжении многих месяцев, и в течение всего этого времени печень оказывается в состоянии восполнять утрачиваемый белок, продуцируя необходимое его количество.
При циррозах печени в паренхиме печени разрастается соединительная ткань, что сопровождается снижением синтеза белков. Это приводит к снижению коллоидно-осмотического давления плазмы крови и развитию генерализованных отеков.
б) Белки плазмы крови как источник аминокислот для тканей. Если белковые компоненты тканей оказываются израсходованными, белки плазмы крови могут послужить источником для быстрого их восстановления. Путем пиноцитоза белки плазмы крови могут целиком поглощаться тканевыми макрофагами. Попав в эти клетки, белки расщепляются до аминокислот, которые затем вновь поступают в кровь и используются всеми клетками организма для образования белков там, где это необходимо. Таким способом белки плазмы крови используются в качестве источника быстрого поступления белка, содержащего аминокислоты, готовые для использования в тканях, нуждающихся в белке.
в) Динамическое равновесие между белками крови и белками тканей. Между белками плазмы, аминокислотами плазмы и белками тканей постоянно существует состояние равновесия (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок выше). В исследованиях с использованием радиоактивно меченных атомов было установлено, что в норме ежедневно синтезируются и распадаются около 400 г белка. Это служит проявлением существующего постоянного обмена аминокислот и демонстрирует правило взаимообмена аминокислотами среди различных белков организма. Даже во время голодания или тяжелых истощающих заболеваний отношение общего количества белков тканей к общему количеству белков плазмы в организме остается относительно постоянным, составляя приблизительно 33:1.
В связи с существованием такого динамического равновесия между белками плазмы и прочими белками тела эффективным способом лечения тяжелых острых состояний дефицита белка в организме может быть внутривенное введение белков плазмы крови. Через несколько дней, а иногда и часов аминокислоты введенных белков распределяются среди клеток организма для образования новых белков там, где это необходимо.
