Автор: Бутенко Александра Валерьевна

Рубрика: Медицина

Опубликовано в Молодой учёный №1 (105) январь-1 2016 г.

Дата публикации: 29.12.2015

Статья просмотрена: 772 раза

Библиографическое описание:

Бутенко А. В. Гомоцистеин: влияние на биохимические процессы в организме человека // Молодой ученый. — 2016. — №1. — С. 78-82.

 

В статье представлен обзор литературы по вопросам метаболизма аминокислоты гомоцистеина, возникновения рисков развития ряда заболеваний в связи с избыточной кумуляцией гомоцистеина в организме человека, возможных способов коррекции гипергомоцистеинемии.

Ключевые слова: гомоцистеин, метаболизм гомоцистеина, гипергомоцистеинемия, гемокоагуляция, диметилизация ДНК, окислительный стресс, витамины группы В.

 

Известно, что современная наука заинтересована в поиске биохимических маркеров, которые могли бы отображать риски развития и характер течения различных заболеваний, а также прогнозировать их исход. В последние годы было обнаружено множество соединений, способных отражать и влиять на биохимический профиль организма. Продукт метаболизма метионина, гомоцистеин, является одним из них и привлекает к себе внимание множества исследователей различной специализации.

Гомоцистеин. Основные сведения.

Гомоцистеин () — серосодержащее небелковое соединение, которое синтезируется в организме в процессе катаболизма метионина. Это соединение необходимо для организма, однако в избытке, оно может вызывать окислительный стресс, быть причиной генетических мутаций, индуцировать апоптоз клеток, способствовать развитию атеросклероза, причем независимо от наличия других атерогенных факторов [3, 6, 10, 11, 14].

Путь синтеза и утилизации гомоцистеина

Гомоцистеин синтезируется из метионина в печени, при этом образуется SAM, который является донором метильной группы в реакциях трансметилирования. Оптимальная концентрация гомоцистеина в крови составляет 5–16 мкмоль/л и поддерживается на данном уровне двумя основными метаболическими путями: транссульфированием с образованием цистеина либо реметилизацией, т. е. превращением гомоцистеина в метионин под действием фермента метионинсинтазы [15].

Для протекания данных реакций необходимы витамины B6, B12 и фолиевая кислота (Рис. 1). Именно дефицит этих веществ может приводить к гипергомоцистеинемии. [13, 15]

C:\Users\1\Desktop\Саша\схема.png

Рис. 1. Упрощенная схема метаболизма гомоцистеина: ферменты: 1 — метионинаденозилтрансфераза; 2 — s-аденил-L-гомоцистеин гидролаза; 3 — цистотион β-синтаза; 4 — цистотион γ-лиаза; 5 — редуктаза метионин синтазы; 6 — метионинсинтаза; 7 — дигидрофолат редуктаза; 8 — серингидроксиметилтрансфераза; 9 — метилен тетрагидрофолат редуктаза

 

Гипергомоцистеинемия

Гипергомоцистеинемия — состояние, характеризующееся повышенным уровнем гомоцистеина в крови.

Причины гипергомоцистеинемии:

          наследственные ферментопатии;

          недостаток в организме фолиевой кислоты и витаминов группы B;

          полиморфизм генов;

          курение и употребление алкоголя;

          гормонозависимые заболевания;

          чрезмерное употребление кофе;

          нарушение функций почек;

          малоподвижный образ жизни [3, 4, 6, 9, 15].

Гомоцистеин повышает риск развития тромбозов, вызывает метилизацию ДНК и окислительный стресс, оказывает повреждающее действие на нервные клетки и митохондрии (Рис. 2). [10, 12, 14]

C:\Users\1\Desktop\Саша\Безымянный3.png

Рис. 2. Механизм действия гомоцистеина

 

По данным литературы, гипергомоцистеинемия способна вызывать резистентность V фактора к действию активированного протеина С за счет связывания V фактора с гомоцистеином. Гомоцистеин блокирует и взаимодействие тромбомодулина с тромбином, что препятствует активации протеина С. Наряду с этим, гомоцистеин нарушает связывание антитромбина III с гепарансульфатом, который находится на эндотелии сосудов, приводя к еще большему подавлению антикоагулянтной системы (Рис. 3) [3, 6, 7, 8, 11].

Рис. 3. Влияние гомоцистеина на процесс гемокоагуляции

 

В норме аннексин II стабилизирует рецептор плазминогена S100A10 и облегчает его перемещение на поверхность клетки, где рецептор связывается с плазминогеном и регулирует образование плазмина. Гомоцистеин, связываясь с одним из доменов аннексина II, блокирует активацию плазминогена, что способствует формированию прочных тромбов, устойчивых к лизису, а также увеличению риска возникновения тромбозов. [5]

Более того, согласно исследованиям McCullyKS, гомоцистеин повреждает эндотелий артерий, инициируя процесс активации цитокинов, циклинов и других медиаторов воспаления и клеточной пролиферации [9].

Под действием гомоцистеина образуются активные формы кислорода, которые оказывают окислительное действие на ЛПНП и липиды мембран клеток эндотелия, приводя к их разрушению. [2,6, 14, 16]

Повышение концентрации гомоцистеина может приводить к диметилизации гена CpG и таким образом подавлять активность метил-CpG-связывающего белка. В результате уменьшается активность гистон-дицитилазы и происходит ацетилирование гистонов H3, H4, что ведет к уменьшению экспрессии гена. Данные процессы происходят в отношении пассивного транскрипционного хроматина, изменение конформации которого может увеличивать связывание белками-репрессорами и подавлять транскрипцию. [10]

При пониженной концентрации глицина, гомоцистеин действует как его частичный антагонист за N-глутаматный рецептор, в результате чего наблюдается гипофункция глутаматергической трансмиссии, что приводит к депрессивным расстройствам (Рис. 4). [12]

Рис. 4. Взаимодействие гомоцистеина с глутаматными рецепторами

 

Предотвращение повреждающего действия гомоцистеина

Особую роль в защите эндотелиальных клеток от повреждающего действия гомоцистеина играет параоксоназа. Этот фермент локализуется на ЛПВП и обладает лактоназной активностью, которая предотвращает окисление липопротеинов и осуществляет детоксификацию белков, подвергшихся реакции с гомоцистеином. Витамины группы В и фолиевая кислота, присутствующие в достаточном количестве в организме и поступающие с такими продуктами питания, как зелень, крупы, орехи, цельнозерновой хлеб, печень участвуют в обмене гомоцистеина, катализируя реакции превращения его в нетоксичные продукты, и таким образом предотвращают развитие гипергомоцистеинемии. [1, 9, 13, 15, 16]

Перспективы в исследованиях

Уже на данном этапе изучения влияние гомоцистеина на биохимические и патофизиологические процессы в организме человека является безусловным. Доказано, что гипергомоцистеинемия может указывать на нарушения течения многих метаболических путей и являться фактором риска возникновения таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, деменция, инфаркт миокарда, сердечная недостаточность, почечная недостаточность, атеросклероз и другие заболевания, связанные с повреждением сосудов и ишемией тканей. Однако механизм повреждающего действия этого соединения на митохондрии и на нервные клетки не достаточно изучен, что является актуальной темой для дальнейших исследований. [2, 3, 6, 11, 12, 13]

 

Литература:

 

  1.      Андрианова М. Ю., Ройтман Е. В., Исаева А. М., Колесникова И. М., Нуреев М. В. Патогенетическое и клиническое обоснование комплексной профилактики гипергомоцистеинемии // Архивъ внутренней медицины. 2014. № 4. URL: http://cyberleninka.ru/article/n/patogeneticheskoe-i-klinicheskoe-obosnovanie-kompleksnoy-profilaktiki-gipergomotsisteinemii (дата обращения: 12.12.2015).
  2.      Вильчук К. У. Роль гомоцистеина и окислительного стресса в патогенезе дисфункции эндотелия у детей с пиелонефритами // Проблемы здоровья и экологии. 2013. № 1 (35). URL: http://cyberleninka.ru/article/n/rol-gomotsisteina-i-okislitelnogo-stressa-v-patogeneze-disfunktsii-endoteliya-u-detey-s-pielonefritami (дата обращения: 12.12.2015).
  3.      Грабан А. Ю., Рыглевич Д. Гипергомоцистеинемия — независимый фактор риска атеросклероза // Вестник ВГМУ. 2003. № 3. URL: http://cyberleninka.ru/article/n/gipergomotsisteinemiya-nezavisimyy-faktor-riska-ateroskleroza (дата обращения: 12.12.2015).
  4.      Шевчук В. В., Малютина Н. Н. Ассоциация гипергомоцистеинемии с функциональным состоянием щитовидной железы у подростков в йоддифецитном регионе // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 2. URL: http://cyberleninka.ru/article/n/assotsiatsiya-gomotsisteinemii-s-funktsionalnym-sostoyaniem-schitovidnoy-zhelezy-u-podrostkov-v-yoddefitsitnom-regione (дата обращения: 12.12.2015).
  5.      Bharadwaj A., Bydoun M., Holloway R. and Waisman D. Annexin A2 Heterotetramer: Structure and Function // International Journal of Molecular Sciences. 2013, 14(3), 6259–6305. URL: http://www.mdpi.com/1422–0067/14/3/6259/htm (датаобращения: 02.12.2015)
  6.      Ganguly P., Sreyoshi Fatima Alam. Role of homocysteine in the development of cardiovascular disease. Nutrition Journal 2015, 14:6 (датаобращения: 05.12.2015)
  7.      Glueck, C.J. Myocardial infarction in a 35-year-oldman with homocysteinemia, high plasminogen activator inhibitor activity, and resistance to activated proteinC. /C. J. Glueck, R.N.Fontaine, A. Gupta, M. Alasmi// Metabolism. 1997. Vol. 46, № 12. P. 1470–1472. (датаобращения: 30.11.2015)
  8.      Gugliucci A. Antithrombin activity is inhibited byacrolein and homocysteinethiolactone: Protection bycysteine // Life Sci. 2008. Vol. 82, № 7–8. P. 413–418. (датаобращения:09.12.2015)
  9.      Eren E., Ellidag H. Y., Aydin O., Yilmaz N. Homocysteine, Paraoxonase-1 and Vascular Endothelial Dysfunction: Omnibus viis Romam Pervenitur // Journal of Clinical and Diagnostic Research. 2014 Sep, Vol-8(9): CE01-CE04. Р. 1–4. (датаобращения: 10.12.2015)
  10. Mandaviya Pooja R., Stolk L., Heil S. G.. Homocysteine and DNA methylation: A review of animal and human literature // Molecular Genetics and Metabolism 113 (2014) 243–252 (датаобращения: 15.12.2015)
  11. Monnerat, C.Homocysteine et maladie thrombo- embolique veineuse / C. Monnerat, D. Hayoz// Schweiz. Med. Wochenschr. 1997. Vol. 127, № 36. P.1489–1496. (датаобращения: 05.12.2015)
  12. Moustafa Ahmed A., Doaa H. Hewedi, Abeer M. Eissa, Dorota Frydecka and Błazej Misiak. Homocysteine levels in schizophrenia and affective disorders—focus on cognition // Frontiers in Behavioral Neuroscience. October 2014. Volume 8. Article 343. Р. 1–10. (датаобращения: 10.12.2015)
  13. Obersby D., Chappell D. C., Dunnett A., Tsiami A. A.. Plasma total homocysteine status of vegetarians compared with omnivores: a systematic review and meta-analysis // British Journal of Nutrition (2013), 109, 785–794. (датаобращения: 29.11.2015)
  14. Perla-Kajan J., Twardowski1 T., and Jakubowski H.. Mechanisms of homocysteine toxicity in humans // Amino Acids (2007) 32: 561–572 (датаобращения: 07.12.2015)
  15. Perła-Kajan J., Jakubowski H.. Paraoxonase 1 and homocysteine metabolism // Amino Acids (2012) 43:1405–1417 (датаобращения: 02.12.2015)
  16. Yilmaz N. Relationship between paraoxonase and homocysteine: crossroads of oxidative diseases // Arch Med Sci 1, February / 2012. Р. 138–153. (датаобращения: 01.12.2015)
Основные термины (генерируются автоматически): and homocysteine, of homocysteine, дата обращения, Journal of, paraoxonase and homocysteine, homocysteine and dna, of clinical and, of animal and, and jakubowski h, structure and function, and waisman d, by acrolein and, a systematic review and, paraoxonase-1 and vascular, Dorota Frydecka and, schizophrenia and affective, of homocysteine toxicity, homocysteine status of, and resistance, Genetics and.

Ключевые слова

гомоцистеин, метаболизм гомоцистеина, гипергомоцистеинемия, гемокоагуляция, диметилизация ДНК, окислительный стресс, витамины группы В.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос