Биохимия человека Том 1 - Марри Р. 1993
Метаболизм белков и аминокислот
Превращение аминокислот в специализированные продукты
Триптофан
Серотонин
Вторичный путь метаболизма триптофана включает его гидроксилирование до 5-гидрокситриптофана. Окисление триптофана путем гидроксилирования аналогично превращению фенилаланина в тирозин (рис. 29.11), причем печеночная фенилаланингидроксилаза катализирует также и гидроксилирование триптофана. При декарбоксилировании 5-гидрокситриптофана образуется 5-гидрокситриптамин (серотонин) (рис. 32.8, реакция 1) — мощный сосудосуживающий агент и стимулятор сокращения гладких мышц.
Рис. 32.6. Интермедиаты и ферменты, участвующие в биосинтезе спермидина и спермина. Чтобы не загромождать рисунок, метиленовые группы не приведены.
Рис. 32.7. Катаболизм - полиаминов. Для наглядности структуры приведены в схематизированном виде
5-Гидрокситриптофан-декарбоксилаза, образующая серотонин из гидрокситриптофана, находится в почках (свинья, морская свинка), печени и желудке. Однако декарбоксилирование 5-гидрокситриптофана может осуществляться и более широко распространенной декарбоксилазой ароматических L-аминокислот.
Большая часть серотонина подвергается окислительному дезаминированию с образованием 5-гидроксииндолацетата. Ферментом, катализирующим эту реакцию, является моноаминоксидаза (рис. 32.8, реакция 2). К числу ингибиторов этого фермента относится ипрониазид. Предполагают, что психическая стимуляция, наступающая после приема этого лекарства, обусловлена его способностью пролонгировать действие серотонина благодаря ингибированию моноаминоксидазы. В моче здорового человека в составе суточной порции экскретируется 2—8 мг 5-гидроксииндолацетата.
Образование серотонина значительно увеличивается при злокачественном карциноиде (аргентаффиноме). Это заболевание характеризуется распространением серотонин-образующих опухолевых клеток в аргентаффинной ткани брюшной полости. При карциноиде наблюдается нарушение метаболизма триптофана, в результате которого значительно большая, чем в норме, доля триптофана метаболизирует по пути образования гидроксииндола. В норме в серотонин превращается лишь 1% триптофана, а у пациентов с карциноидом 60%. Такое отклонение метаболизма от основного пути значительно снижает образование из триптофана никотиновой кислоты; в результате могут наблюдаться симптомы пеллагры, а также отрицательный азотистый баланс. Другими метаболитами серотонина, идентифицированными в моче больных карциноидом, являются 5- гидроксииндолацетурат (конъюгат глицина и 5-гидроксииндолацетата) и конъюгат N-ацетилсеротонина с глюкуроновой кислотой.
Мелатонин
Мелатонин образуется из серотонина путем N-ацетилирования (рис. 32.8, реакция 3) и последующего метилирования 5-гидроксильной группы (рис. 32.8, реакция 4). Метилирование происходит в ткани шишковидной железы. Наряду с метилированием N-ацетилсеротонина происходит также прямое метилирование серотонина (рис. 32.8, реакция 5) и его метаболита 5-гидроксииндолацетата (рис. 32.8, реакция 6).
Серотонин и 5-метокситриптамин окисляются в соответствующие кислоты моноаминоксидазой. Циркулирующий мелатонин захватывается всеми тканями, включая мозг, однако быстро подвергается гидроксилированию по положению 6 и затем конъюгирует с сульфатом (70%) и глюкуроновой кислотой (6%); часть его превращается в продукты неиндольной природы.
Индольные производные в моче
Триптофан может превращаться в различные индольные производные (рис. 32.8). Конечными продуктами этих превращений, экскретируемыми с мочой, являются в основном 5-гидроксииндолацетат, главный продукт гидрокситриптофан-серотонинового пути, и индол-3-ацетат, образующийся путем декарбоксилирования и окисления индолпирувата — кетокислоты, соответствующей триптофану.
Почки и печень млекопитающих, а также бактерии фекалий человека декарбоксилируют триптофан с образованием триптамина, который затем окисляется в индол-3-ацетат. Больные фенилкетонурией экскретируют с мочой повышенные количества индолацетата (а также индоллактата, образующегося в результате восстановления индолпирувата).
Рис. 32.8. Биосинтез и метаболизм мелатонина. [NH+4] - переаминирование; МАО — моноаминоксидаза. В тексте приведены ссылки на номера реакций.