I. Значення вузлових ланок метаболічних шляхів для формування природної стійкості індивідів до гіпоксії
В обміні речовин ссавців провідне місце займає цикл трикарбонових кислот або цикл Кребса, до якого зходяться всі метаболічні шляхи, що перехрещуються у визначених ділянках, та пов’язані з циклом. Вузловою частиною білкового і вуглеводного обмінів є глутамінова кислота. Цей метаболіт після дезамінування включається в цикл трикарбонових кислот на етапі α-кетоглутарової кислоти, і відповідно може служити джерелом глюкози і енергії. Метаболіт циклу трикарбонових кислот α-кетоглутарова кислота в процесі амінування утворює глутамінову кислоту, що може бути використана для синтезу білків.
СООН НАД(Ф)+ НАД(Ф)+Н+ СООН Н2О NН3 СООН
СО NН2 С NН СО
(СН2)2 Глутаматдегідрогеназа (СН2)2 (СН2)2
СООН СООН СООН
Глутамінова кислота Іміноглутарова кислота α-кетоглутарова кислота
Важливу роль в підтриманні енергетичного балансу організму відіграє піровиноградна кислота. ПВК як продукт гліколітичного перетворення вуглеводів в реакції переамінування з глутаміновою кислотою може брати участь в утворенні аланіну і α-кетоглутарової кислоти, що потім бере участь в циклі Кребса. ПВК включається в цикл і після декарбоксилювання за участю реакції конденсації з щвлевооцтовою кислотою, в результаті чого утворюється лимонна кислота, якій належить роль перенощика ацетил-КоА з мітохондрії в цитоплазму клітини, де проходить синтез жирних кислот. В умовах дефіциту кисню обмін глутамінової, піровиноградної та лимонної кислоти змінюється.
Структура і функції глутамінової кислоти
Глутамінова або α-аміноглутарова кислота – моноамінодикарбонова амінокислота, водні розчини мають кислу реакцію, що обумовлена наявністю в молекулі двох карбоксильних груп.
СООН- С -СН2-СН2-СООН
О
NН2
Аміноглутарова кислота
Глутамінова кислота зустрічається в великих кількостях у вільному стані в тканинах та рідинах організму, найбільший її вміст в тканинах головного мозку – серцевий м’яз – скелетний м’яз – кров. Г.к. – замінна кислота, джерелом утворення Г.К. в організмі є інші амінокислоти – гістидин, глутамін, лізин, орнітин, пролін. Глутамінова кислота синтезується в реакції відновлюючого амінування α-кетоглутарової кислоти. Глутамінова кислота приймає участь у всіх видах обміну речовин. Найбільш відома функція глутамінової кислоти полягає в знешкодженні аміаку, що використовується для синтезу сечовини в орнітиновому циклі. Важливу роль Г.к. відіграє в розщепленні амінокислот шляхом переамінування. Всі вільні аміногрупи інших амінокислот приєднуються до аміногупи Г.к. в процесі амінування α-кетоглутарової кислоти. В процесі переходу Г.к. в α-кетоглутарову кислоту утворюється вільна аміногрупа, яка використовується для синтезу нових амінокислот, а відновлений при цьому НАДФ.Н використовується в реакціях біосинтезу. Г.к. поряд з глюкозою виконує роль субстрату. α-кетоглутарова кислота піддається окисненню в циклі трикарбонових кислот до кінцевих продуктів з утворренням макроергів. Г.к. відіграє важливу роль в обміні калія в мозку, викликаючи сильну деполяризацію на нейрони головного мозку. Збіджуюча дія Г.к. залежить від наявності одної аміно- і двух карбоксильних груп.
Антигіпоксична дія глутамінової кислоти
Встановлено, що гіпоксія зменшує вміст глутамінової кислоти в корі головного мозку через нестачу активного функціонування при гіпоксії циклу трикарбонових кислот. Однак паралельно із зменшенням Г.к. при гіпоксії спостерігається збільшення вмісту аланіну і аспаргінової кислоти, що утворюються в реакціях переамінування Г.к. з ПВК і Г.к. з ЩОК. В умовах гіпоксії збільшується вміст аміака, глюкози та інших метаболітів, що утворилися із ГК. При гіпоксії збільшується співвідношення НАД-Н/НАД+, що свідчить при активізацію реакцій включення вуглеводного залишку ГК в цикл Кребса.
Сприятливий вплив ГК при гіпоксії полягає в видаленні аміака та підвищує споживання тканинами кисню, збільшуючи активність глутамат дегідрогенази, сукцинатдегідрогенази, цитохром-с-оксидази та інтенсивність тканинного дихання.
