В основе жизнедеятельности человеческого организма тысячи
протекающих в клетках химических реакций. Каждая из них осуществляется при
участии специальных ускорителей—биокатализаторов, или ферментов.Современной науке известно около двух тысяч биокатализаторов. Коллектив биохимиков Института биологической и медицинской химии АМН, руководимый академиком АМН В. Н. Ореховичем, сосредоточил внимание на так называемых ключевых ферментах. К ним относятся наиболее существенные для жизнедеятельности организма биокатализаторы, «поломка» которых, как правило, приводит к возникновению заболеваний.
Известно, что важнейшие биополимеры, составляющие основу всего живого (из них построены все составные части клеток нашего тела и все ферменты), имеют белковую природу. В свою очередь, белки состоят из простых азотистых соединений — аминокислот, связанных между собой химическими связями — . В организме существуют специальные ферменты, расщепляющие эти связи путем присоединения молекул воды (реакция гидролиза). Такие ферменты называются пептидгидролазами. Под их влиянием в молекулах белка разрываются химические связи между аминокислотами и образуются обломки белковых молекул — пептиды, состоящие из различного числа аминокислот. Пептиды, обладая высокой биологической активностью, могут вызвать даже отравление организма. В конце концов, подвергаясь воздействию пептидгидролаз, пептиды либо теряют, либо существенно снижают свою биологическую активность.
В. Н. Ореховичу и его ученикам удалось открыть, выделить в чистом виде и подробно изучить физические, химические и каталитические свойства одной из пептидгидролаз, ранее не известной биохимикам. Ныне она вошла в международный перечень под названием фермент карбоксикатепсин. Оказалось, что карбоксикатепсин участвует как в образовании пептида ангиотензина П, повышающего артериальное давление, так и в разрушении другого пептида—брадикинина, который, наоборот, обладает свойством снижать артериальное давление.
Таким образом, карбоксикатепсин оказался ключевым катализатором, участвующим в работе одной из важнейших биохимических систем организма—системы регуляции давления крови. Чем большую активность проявляет карбоксикатепсин, тем выше концентрация ангиотензина П и ниже концентрация брадикинина, а это, в свою очередь, приводит к повышению артериального давления. Неудивительно, что у людей, страдающих гипертонической болезнью, активность карбоксикатепсина в крови повышена. Определение этого показателя помогает врачам оценивать эффективность лечебных мер, прогнозировать течение болезни.
Можно ли затормозить действие карбоксикателсина непосредственно в организме человека и тем самым добиться снижения артериального давления?
Исследования, проведенные в нашем институте, показали, что в природе существуют пептиды, которые способны связываться с карбоксикатепсином, не подвергаясь гидролизу, и лишать его тем самым возможности выполнять свойственную ему функцию.
К числу других важных ключевых ферментов, участвующих в биохимических превращениях азотистых веществ в организме человека, относятся аминоксидазы. Без них не обходятся реакции окисления так называемых биогенных аминов, к которым принадлежат многие химические передатчики нервных импульсов—нейромедиаторы. Поломки аминоксидаз ведут к расстройствам функций центральной и периферической нервной системы; химические 6локаторы аминоксидаз уже применяются в клинической практике в качестве лечебных средств, например, при депрессивных состояниях.
В процессе изучения биологических функций аминоксидаз удалось открыть их неизвестное ранее свойство. Оказалось, что определенные химические изменения молекул этих ферментов сопровождаются качественными изменениями их каталитических свойств. Так, моноаминоксидазы, окисляющие биогенные моноамины (например, широко известные нейромедиаторы— норадреналин, серотонин и дофамин), после обработки окислителями частично утрачивают присущие им свойства.
В клетках тела человека моноаминоксидазы включены в состав биологических мембран—полупроницаемых перегородок, которые служат и оболочками клетки и делят каждую из них на обособленные отсеки, где протекают определенные реакции. Биомембраны особенно богаты легко окисляемыми жирами, которые находятся в полужидком состоянии. Многие заболевания сопровождаются накоплением в биомембранах избыточных количеств продуктов окисления жиров. Чрезмерно окисленные (переокисленью), они нарушают и нормальную проницаемость мембран и нормальную работу ферментов, входящих в их состав. К числу таких ферментов относятся и моноаминоксидазы.
В частности, при лучевом поражении происходит переокисление жиров в биомембранах клеток костного мозга, кишечника, печени и других органов, а моноаминоксидазы при этом не просто частично теряют свою полезную активность, но еще и приобретают качественно новое, вредное для организма свойство. Они начинают разрушать жизненно важные для клетки азотистые вещества. Свойство моноаминоксидаз трансформировать свою биологическую активность проявляется как в опытах с очищенными ферментными препаратами, так и в живом организме. Причем выяснилось, что лечебные средства, используемые в борьбе с лучевыми поражениями, предотвращают и развитие качественных изменений ферментов.
Однако сегодня есть все основания считать, что активность аминоксидаз меняется в организме человека, в частности при атеросклерозе. Поэтому изучение свойств аминоксидаз, а также химических веществ, при помощи которых можно воздействовать на их активность в организме человека с лечебными целями, в настоящее время продолжается с особой настойчивостью.
И последний пример. Хорошо известно, какую важную роль в жизнедеятельности нашего организма играют углеводы, а, следовательно, и ключевые ферменты, ускоряющие их биохимические превращения. К числу таких катализаторов относится открытый в институте фермент гаммаамилаза; он принимает участие в расщеплении химических связей между молекулами глюкозы (из них построены сложные молекулы гликогена). Врожденное отсутствие или недостаточность гамма-амилазы приводит к нарушению нормальных биохимических превращений гликогена. Его содержание в клетках жизненно важных органов ребенка возрастает, они теряют возможность выполнять свойственные им функции. Все эти изменения изучают биологически активные пептиды, характеризуют тяжелейшее заболевание — гликогеноз.
В биохимических превращениях гликогена участвуют и другие ферменты. Их врожденная недостаточность также ведет к гликогенозам. Чтобы своевременно и точно распознать, каким именно типом гликогеноза страдает ребенок (а это важно для выбора метода лечения и прогнозирования течения заболевания), необходимы исследования активности ряда ферментов, в том числе гамма-амипазы.
Отзывы