Для упрощения понимания процесса все тканевые и циркулирующие белки рассматривают вместе: более того, все свободные аминокислоты упрощают до единого однородного пула, а не рассматривают в сложных взаимодействиях в крови, тканях и внутриклеточных компартментах.
Это упрощение оказалось полезным при разработке концепции и совершенствовании методов измерения обмена аминокислот в свободном и связанном состояниях. Обмен свободных аминокислот с белками организма происходит в ходе процессов синтеза белка и его распада, а также на протяжении всего существования аминокислот от поступления их с пищей до исчезновения при окислении.
Незаменимые свободные аминокислоты поступают в пул организма после переваривания и всасывания белков пищи, а также в результате распада белков организма. Удаление свободных аминокислот из пула происходит либо при синтезе белка, либо посредством их экскреции путем окисления до СО2 и выделения сопутствующих метаболитов азота, преимущественно аммиака и мочевины.
Если количество свободных аминокислот в пуле постоянно, то сумма процессов, удаляющих аминокислоты (синтез белка плюс окисление) равна сумме процессов, посредством которых аминокислоты поступают в свободный пул (деградация белков плюс поступление аминокислот с пищей). Это можно выразить с помощью следующей формулы: S+E=D+I.
При азотистом равновесии потребление азота (I) эквивалентно экскреции азота (Е) и синтез белка (S) равен распаду белка (D). Чтобы происходил рост клеток, необходимо добиться положительного баланса азота, а следовательно, преобладания синтеза белков или их аккреции (S > D). Верно и обратное: для достижения отрицательного баланса азота должны иметь место преимущественный распад белка или его потеря (S < D).
Из описанных соотношений становится ясно, что белок удерживается в организме, когда синтез преобладает над распадом, и организм утрачивает белок, когда распад преобладает над синтезом. В отличие от метода оценки баланса азота, который измеряет только «результирующие» изменения в содержании белков организма, оценка синтеза белка и его распада показывает, что изменение баланса происходит различными путями. Например, потеря белка в организме возможна:
(1) из-за снижения интенсивности синтеза белка без изменения темпов его распада;
(2) из-за увеличения темпов распада без снижения интенсивности синтеза белка;
(3) вследствие изменений, происходящих в обоих процессах, в силу чего один из них доминирует над другим.
При некоторых патологических или стрессовых состояниях распад белка преобладает над синтезом, причем скорость как синтеза белка, так и его распада выше, чем у здоровых лиц. Положительный баланс белка может быть достигнут за счет интенсификации синтеза белка, уменьшения распада или изменений и в синтезе белка, и в его распаде, при которых синтез доминировал бы над распадом.
Например, у выздоравливающих от гипотрофии детей скорость синтеза и распада белка увеличивается, но интенсификация синтеза в большей степени, чем усиление распада, дает положительный баланс белка. Таким образом, измерения синтеза и распада белка обеспечивают информацией о том, какого рода изменения происходят в белковом балансе.
Стоит отметить, что, хотя упомянутое объяснение базируется на содержании белка во всем организме, концепция равновесия между процессами синтеза и распада также строится на уровне отдельных тканей или органов и для отдельных белков.
