Нажав на кнопку "Скачать архив", вы скачаете нужный вам файл совершенно бесплатно.
Перед скачиванием данного файла вспомните о тех хороших рефератах, контрольных, курсовых, дипломных работах, статьях и других документах, которые лежат невостребованными в вашем компьютере. Это ваш труд, он должен участвовать в развитии общества и приносить пользу людям. Найдите эти работы и отправьте в базу знаний.
Мы и все студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будем вам очень благодарны.

Чтобы скачать архив с документом, в поле, расположенное ниже, впишите пятизначное число и нажмите кнопку "Скачать архив"

Подобные документы

Сущность понятия "наследственные заболевания". Многогенные, хромосомные, полигенные наследственные болезни. Группы хромосомных болезней: аномалии числа хромосом, нарушения структуры. Синдром Дауна, Пату. Генетические болезни соматических клеток.

презентация , добавлен 06.04.2011


Общая характеристика генных болезней, возникающих в результате повреждения ДНК или мутаций на генном уровне. Виды мутаций: геномные, хромосомные, генные. Генетические, клинические, патогенетические разновидности генных болезней. Патогенез болезни.

реферат , добавлен 25.03.2012


Наследственные нарушения метаболизма: биохимическая классификация. Органические ацидурии и аминоацидопатии. Митохондриальные и пероксисомные заболевания, нарушения В-окисления жирных кислот. Лизосомные болезни накопления, нарушения гликозилирования.

презентация , добавлен 24.12.2015


Генные болезни, связанные с мутациями отдельных генов за счет преобразований химической структуры ДНК. Причины возникновения, патогенез болезней обмена веществ. Протекание и этиология заболеваний, сцепленных с полом. Врожденные заболевания у детей.

презентация , добавлен 14.03.2013


Классификация и дифференциация наследственных заболеваний. Генные и хромосомные болезни, болезни с наследственной предрасположенностью. Генетические карты человека, лечение и предупреждение некоторых наследственных болезней. Описание основных болезней.

презентация , добавлен 16.11.2011


Патологическая наследственность. Передача наследственных признаков. Хромосомные болезни. Наследственные болезни обмена веществ, нарушения иммунитета, с преимущественным поражением эндокринной системы, функций почек, нервной системы, крови. Профилактика.

реферат , добавлен 03.09.2008


Классификация и клинические проявления нарушений обмена веществ. Наследственные нарушения обмена веществ. Распространенность наследственных заболеваний обмена веществ с неонатальным дебютом. Клиническая характеристика врожденных дефектов метаболизма.

Болезни нарушения обмена соединительной ткани: синдром Марфана («паучьи пальцы», арахнодактилия) - поражение соединительной ткани вследствие мутации в гене, ответственном за синтез фибриллина; мукополисахаридозы - группа заболеваний соединительной ткани, связанных с нарушеним обмена кислых гликозаминогликанов. Фибродисплазия - заболевание соединительной ткани,связанное с ее прогрессирующим окостенением в результате мутации в гене ACVR1.

Наследственные нарушения циркулирующих белков: гемоглобинопатии - наследственные нарушения синтеза гемоглобина. Выделяют количественные (структурные) и качественные их формы. Первые характеризуются изменением первичной структуры белков гемоглобина, что может приводить к нарушению его стабильности и функции (серповидноклеточная анемия). При качественных формах структура гемоглобина остается нормальной, снижена лишь скорость синтеза глобиновых цепей (талассемия).

Наследственные болезни обмена металлов: болезнь Коновалова-Вильсона и др.

Синдромы нарушения всасывания в пищеварительном тракте: муковисцидоз; непереносимость лактозы и др.

К хромосомным относятся болезни, обусловленные геномными мутациями или структурными изменениями отдельных хромосом. Хромосомные болезни возникают в результате мутаций в половых клетках одного из родителей. Из поколения в поколение передаются не более 3-5 % из них. Хромосомными нарушениями обусловлены примерно 50 % спонтанных абортов и 7 % всех мёртворождений.

Все хромосомные болезни принято делить на две группы: аномалии числа хромосом и нарушения структуры хромосом.

Аномалии числа хромосом: Болезни, обусловленные нарушением числа аутосом (неполовых) хромосом: синдром Дауна - трисомия по 21 хромосоме, к признакам относятся: слабоумие, задержка роста, характерная внешность, изменения дерматоглифики; синдром Патау - трисомия по 13 хромосоме, характеризуется множественными пороками развития, идиотией, часто - полидактилия, нарушения строения половых органов, глухота; практически все больные не доживают до одного года; синдром Эдвардса - трисомия по 18 хромосоме, нижняя челюсть и ротовое отверстие маленькие, глазные щели узкие и короткие, ушные раковины деформированы; 60% детей умирают в возрасте до 3-х месяцев, до года доживают лишь 10%, основной причиной служит остановка дыхания и нарушение работы сердца.

Болезни, связанные с нарушением числа половых хромосом: Синдром Шерешевского - Тёрнера - отсутствие одной Х-хромосомы у женщин (45 ХО) вследствие нарушения расхождения половых хромосом; к признакам относится низкорослость, половой инфантилизм и бесплодие, различные соматические нарушения (микрогнатия, короткая шея и др.); полисомия по Х-хромосоме - включает трисомию (кариотии 47, XXX), тетрасомию (48, ХХХХ), пентасомию (49, ХХХХХ), отмечается незначительное снижение интеллекта, повышенная вероятность развития психозов и шизофрении с неблагоприятным типом течения; полисомия по Y-хромосоме - как и полисомия по X-хромосоме, включает трисомию (кариотии 47, XYY), тетрасомию (48, ХYYY), пентасомию (49, ХYYYY), клинические проявления также схожи с полисомией X-хромосомы;

Синдром Клайнфельтера - полисомия по X- и Y-хромосомам у мальчиков (47, XXY; 48, XXYY и др.), признаки: евнухоидный тип сложения, гинекомастия, слабый рост волос на лице, в подмышечных впадинах и на лобке, половой инфантилизм, бесплодие; умственное развитие отстает, однако иногда интеллект нормальный.

Болезни, причиной которых является полиплоидия: триплоидии, тетраплоидии и т. д.; причина - нарушение процесса мейоза вследствие мутации, в результате чего дочерняя половая клетка получает вместо гаплоидного (23) диплоидный (46) набор хромосом, то есть 69 хромосом (у мужчин кариотип 69, XYY, у женщин - 69, XXX); почти всегда летальны до рождения.

Хромосомные перестройки: Транслокации - обменные перестройки между негомологичными хромосомами. Делеции - потери участка хромосомы. Признаком его служит необычный плач детей, напоминающий мяуканье или крик кошки. Это связано с патологией гортани или голосовых связок. Наиболее типичным, помимо «кошачьего крика», является умственное и физическое недоразвитие, микроцефалия (аномально уменьшенная голова). Инверсии - повороты участка хромосомы на 180 градусов. Дупликации - удвоения участка хромосомы. Изохромосомия - хромосомы с повторяющимся генетическим материалом в обоих плечах. Возникновение кольцевых хромосом - соединение двух концевых делеций в обоих плечах хромосомы.

В настоящее время у человека известно более 700 заболеваний, вызванных изменением числа или структуры хромосом. Около 25 % приходится на аутосомные трисомии, 46 % - на патологию половых хромосом. Структурные перестройки составляют 10,4 %. Среди хромосомных перестроек наиболее часто встречаются транслокации и делеции.




Половое размножение у животных. Образование половых клеток (овогенез и сперматогенез). Осеменение и оплодотворение.

Переход к половому размножению связан с появлением специализированных половых клеток - мужских и женских гамет, в результате слияния которых (оплодотворения) образуется зигота - клетка, из которой развивается новый организм, обладающий новой комбинацией исходных генетических признаков. Половое размножение впервые появилось у простейших, но переход к нему не был связан с немедленной утратой способности к репродукции бесполым путем: ряд животных сохранили ее, обычно чередуя бесполое размножение с половым. Такое чередование поколений наблюдается у некоторых простейших, кишечнополостных и оболочников.

Сперматогене́з - развитие мужских половых клеток (сперматозоидов), происходящее под регулирующим воздействием гормонов. Одна из форм гаметогенеза. Сперматозоиды развиваются из клеток-предшественников, которые проходят редукционные деления (деления мейоза) и формируют специализированные структуры (акросома, жгутик и пр.). У позвоночных животных сперматогенез проходит по следующей схеме: в эмбриогенезе первичные половые клетки - гоноциты мигрируют в зачаток гонады, где формируют популяцию клеток, называемых сперматогониями. С началом полового созревания сперматогонии начинают активно размножаться, часть из них дифференцируется в другой клеточный тип - сперматоциты I порядка, которые вступают в мейоз и после первого деления мейоза дают популяцию клеток, называемых сперматоцитами II порядка, проходящих впоследствии второе деление мейоза и образующих сперматиды; путём ряда преобразований последние приобретают форму и структуры сперматозоида в ходе спермиогенеза.

Овогене́з - развитие женской половой клетки - яйцеклетки (яйца).Во время эмбрионального развития организма гоноциты вселяются в зачаток женской половой гонады (яичника), и всё дальнейшее развитие женских половых клеток происходит в ней.

Оогенез совершается в три этапа, называемых периодами. Период размножения:Попав в яичник, гоноциты становятся оогониями. Оогонии осуществляют период размножения. В этот период оогонии делятся митотическим путем. У позвоночных животных (в том числе у человека) этот процесс происходит только в период эмбрионального развития самки. Период роста: Половые клетки в этом периоде называются ооцитами первого порядка. Они теряют способность к митотическому делению и вступают в профазу I мейоза. В этот период осуществляется рост половых клеток. Период созревания: Созревание ооцита - это процесс последовательного прохождения двух делений мейоза (делений созревания). Как уже говорилось выше, при подготовке к первому делению созревания ооцит длительное время находится на стадии профазы I мейоза, когда и происходит его рост. Из двух делений созревания первое у большинства видов является редукционным, так как именно в ходе этого деления гомологичные хромосомы расходятся по разным клеткам. Таким образом, каждая из разделившихся клеток приобретает половинный (гаплоидный) набор хромосом.

Осеменение и оплодотворение. Процесс осеменения предшествует оплодотворению - слиянию гамет. Различают два способа осеменения (и соответственно оплодотворения): наружное и внутреннее. При наружном осеменении яйца и сперматозоиды выделяются в воду, где сперматозоиды, активно плавая, могут соединиться с яйцом и произвести оплодотворение. Этот способ может быть свойствен только водным (или, как земноводные, сохранившим связь с водной средой) животным. Большую независимость от внешних факторов (в частности, от водной среды) и более экономную продукцию гамет обеспечивает другой способ осеменения - внутреннее, при котором сперматозоиды вводятся непосредственно в женские половые пути. Известен также вариант внутреннего осеменения с помощью сперматофоров - капсул, наполненных сперматозоидами. Такое осеменение называют иногда наружно-внутренним. У саламандры самка захватывает выделенный самцом сперматофор своей клоакой, куда открываются половые протоки; самцы многих паукообразных с помощью своих клешневидных хелицер переносят сперматофор прямо в половое отверстие самки; самец головоногих моллюсков захватывает сперматофор особым видоизмененным щупальцем и переносит его в мантийную полость самки. Но в любом случае оплодотворение происходит внутри тела самки, обычно в яйцеводах. Внутреннее осеменение свойственно ряду водных животных и всем наземным. Оно появилось у плоских червей.

Нуклеотидами называются соединения, состоящие из азотистого основания, углевода-пентозы и фосфорной кислоты. Примером может служить уридиловая кислота:

В типичном нуклеотиде связь между атомом "N" цикла и первым атомом углерода пентоза - b-N-гликозидная, а связь между остатков фосфорной кислоты и пятым атомом углерода пентозы - сложноэфирная.

1. Классификация нуклеотидов

Нуклеотиды могут быть разделены на классы по нескольким признакам:

а. По характеру входящего в них азотистого основания нуклеотиды могут быть пуринового, пиримидинового, изоаллоксазинового и т.д. рядов.

б. По характеру углевода-пентозы они могут быть рибонуклеотидами (содержат рибозу) или же дезоксирибонуклеотидами (содержат дезоксирибозу). В некоторых синтетических нуклеотидах или нуклеозидах встречается также арабиноза, например, в арабинозилцитозине, используемом в качестве противоопухолевого или противовирусного препарата.

в. По частоте встречаемости в составе нуклеиновых кислот нуклеотиды делятся на главные и минорные. К минорным нуклеотидам относятся те нуклеотиды, количество которых в составе ДНК не превышает 2-3 процентов от их общего числа; на долю минорных нуклеотидов в РНК может приходится до 15-17% от их общего количества. Минорные нуклеотиды образуются в клетках в результате химической модификации главных нуклеотидов; они отличаются от главных нуклеотидов

Или особенностями структуры азотистых оснований (метилированные, гидроксиметилированные, ацетилированные и т.д. производные);

Или особенностями структуры углеводного компонента (как правило, это метилированные производные пентоз);

Или аномальной структурой связи между азотистым основанием и пентозой (так в псевдоуридиловой кислоты присутствует связь, которую можно назвать как b-С5-гликозидную связь). К настоящему времени идентифицировано до пяти десятков различных минорных нуклеотидов.

2.Биологическая роль нуклеотидов

Нуклеотиды выполняют в клетках несколько функций:

во-первых, рибонуклеотиды пуринового или пиримидинового рядов (АМФ, ГМФ,УМФ и ЦМФ и их минорные производные) также как и их дезоксибонуклеотидные аналоги (дАМФ, дГМФ, дТМФ и дЦМФ и их минорные производные) выполняют структурную функцию, являясь мономерными единицами нуклеиновых кислот;

во-вторых, дифосфатные производные мононуклеотидов участвуют во многих метаболических процессах в клетке в качестве активаторов переносчиков различных группировок (Примерами могут служить УДФ-глюкоза, ГДФ-манноза, ЦДФ-холин и др.);

в тертьих, АТФ и ГТФ выступают в клетке как акумуляторы и переносчики энергии, высвобождающейся при биологическом окислении:

в четвертых, НАД+ , НАДФ+ , ФАД, ФМН являются переносчиками восстановительных эквивалентов в клетках (промежуточными переносчиками протонов и электронов);

в пятых, мононуклеотиды выступают в клетках в качестве биорегуляторов. Достаточно вспомнить роль АТФ как аллостерического ингибитора ключевых ферментов ряда метаболических путей (фосфофруктокиназы гликолитического метаболона или цитрансинтазы цикла Кребса):

в шестых, такие соединения как цАМФ или цГМФ выполняют роль мессенджеров или вторых вестников в реализации клеткой внеклеточного регуляторного сигнала (при действии глюкагона на гепатоциты в ускорении мобилизации гликогена играет существенную роль повышение концентрации цАМФ в этих клетках).

3.Усвоение экзогенных нуклеиновых кислот и нуклеотидов

Человек практически не нуждается во внешних источниках нуклеотидов, полностью покрывая свои потребности в этих соединениях за счет эндогенного синтеза при условии, что в клетках имеется необходимое количество исходных соединений для синтеза. Естественно, что проблемы с синтезом таких нуклеотидов как НАД+ или ФАД могут возникнуть при недостаточности в организме витаминов В5 или В2. В дальнейшем мы остановимся лишь на обмене пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов.

Нуклеиновые кислоты поступают с пищей в виде нуклеопротеидов, расщепление белковой части которых начинается уже в желудке и завершается в тонком кишечнике. Высвобождающиеся нуклеиновые кислоты расщепляются в тонком кишечнике до мононуклеотидов под действием рибонуклеаз и дезоксирибонуклеаз панкреатического сока. Кроме того, стенкой кишечника выделяются ферменты полинуклеотидазы и фосфодиэстеразы, которые также участвуют в расщеплении нуклеиновых кислот до мононуклеотидов.

Мононуклеотиды в стенку кишечника не всасываются, а подвергаются дальнейшему расщеплению до нуклеоэидов и далее до свободных азотистых оснований, пентоз и фосфорной кислоты под действием нуклеотидаз и фосфатаз кишечной стенки. В стенку кишечника всасываются нуклеозиды, а также перечисленные продукты полного расщепления нуклеотидов; далее они поступают в кровяное русло.

В организме человека большая часть поступивших в кровь пуринов и пиримидинов не используется, а деградирует до конечных продуктов их обмена и выводится из организма. Таким образом, экзогенные нуклеиновые кислоты практически не выступают в качестве поставщиков непосредственных предшественников нуклеотидов в организме человека.

В просвете кишечника, вероятно, под действием его микрофлоры, часть пуриновых нуклеотидов превращается в гипоксантин, ксантин и мочевую кислоту и в таком виде поступают во внутреннюю среду организма.

4. Метаболизм нуклеотидов пиримидинового ряда

Бисинтез нуклеотидов пиримидинового ряда начинается в цитозоле, где при участии цитозольной карбамоилфосфатсинтетазы образуется карбамоилфосфат, причем источником азота для его синтеза является глутамин:

СО2 + Глн + 2АТФ ---> NH2-CO-O-PO3H2 + 2АДФ + Ф + Глу

Дигидрооротовая кислота при участии митохондриального фермента дигидрооротатдегидрогеназы переходит в оротовую кислоту:

В следующей реакции принимает участие фосфорибозилпирофосфат. Он образуется из рибозо-5-фосфата с участием АТФ в ходе реакции, катализируемой ферментом фосфорибозилпирофосфатсинтетазой:

Реакция синтеза фосфорибозилпирофосфата (ФРПФ) не является специфичной для синтеза пиримидиновых нуклеотидов, в ходе этой реакции синтезируется ФРПФ, необходимый для синтеза различных мононуклеотидов.

Оротовая кислота при участии фермента оротат-фосфорибозилтрансферазы переносится на остаток рибозо-5-фосфата с образованием оротидиловой кислоты, которая подвергается декарбоксилированию, в ходе которого образуется первый "настоящий" нуклеотид пиримидинового ряда - уридин-5-монофорная кислота (уридиловая кислота или УМФ). Последняя реакция катализируется оротидилатдекарбоксилазой.

Все остальные нуклеотиды пиримидинового ряда синтезируются из уридиловой кислоты

В ходе синтеза пиримидиновых нуклеотидов используются глутамин, СО2, АТФ, аспартат и ФРПФ. Все эти соединения синтезируются в клетках. Лишь при образовании из дУМФ дезокситимидиловой кислоты используется N5,N10-тетрагидрофолат; это значит, что при недостатке фолиевой кислоты (В9) в организме будет нарушен синтез дезокситимидиловой кислоты, необходимой для последующего синтеза ДНК в клетках.

При образовании дТМФ из дУМФ происходит превращение ТГФ в дигидрофолат. Обратный переход ДГФ в тетрагидрофолат катализируется ферментом дигидрофолатредуктазой. Лекарственный препарат метотрексат (аметоптерин), широко применяемый при противоопухолевой терапии, является мощным ингибитором дигидрофолатредуктазы.

Пиримидиновые нуклеозиды, образующиеся в клетках при деградации соответствующих нуклеотидов, могут с помощью специальных

В то же время образующиеся в ходе внутриклеточного распада свободные азотистые основания пиримидинового ряда повторно не используются и подвергаются расщеплению до конечных продуктов.

Расщепление пиримидиновых нуклеотидов начинается с отщепления рибозофосфатного остатка, а образовавшееся свободное азотистое основание расщепляется без образования специфических конечных продуктов.

Конечными продуктами распада урацила, являются углекислый газ, вода и b-аланин. При расщеплении тимина в клетках в качестве одного из промежуточных продуктов образуется b-аминоизобутират, который после дезаминирования в конечном итоге преобразуется через пропионат в сукцинил-КоА.

5.Метаболизм нуклеотидов пуринового ряда

При синтезе нуклеотидов пуринового ряда, в отличие от синтеза пиримидиновых нуклеотидов, формирование гетероциклического ядра идет непосредственно на рибозо-5-фосфата. Вначале синтезируется ФРПФ, который при взаимодействии с глутамином превращается в 5-фосфорибозиламин: Затем следует большая последовательность реакций, в ходе которых формируется пуриновое ядро. Первым нуклеотидом, образующимся в ходе синтеза является инозиновая кислота (ИМФ): В процессе синтеза 1 молекулы инозиновой кислоты клеткой расходуется 6 молекул АТФ.

Глутамин, аспартат, глицин, углекислый газ образуются в организме, однако в условиях недостатка фолиевой кислоты могут возникнуть проблемы с обеспеченностью синтеза пуриновых нуклеотидов одноуглеродными группировками, переносчиками которых служит в клетках ТГФ.

Из ИМФ синтезируются другие нуклеотиды пуринового ряда. При синтезе АМФ (см. далее следующую схему) идет аминирование ИМФ, источником аминогруппы служит аспартат. Реакция идет в два этапа, а затраты энергии покрываются за счет гидролиза ГТФ.

При синтезе гуаниловой кислоты вначале остаток гипоксантина в ИМФ окисляется до ксантина с образованием КМФ,а затем идет аминирование и превращение КМФ в ГМФ. Донором аминогруппы выступает глутамин, энергетика реакции обеспечивается расщеплением АТФ.

Образовавшиеся АМФ и ГМФ в ходе реакций трансфосфорилирования с АТФ преобразуются в АДФ и ГДФ, а затем последние подвергаются фосфорилированию за счет энергии, выделяющейся при биологическом окислении, превращаясь в АТФ и ГТФ.

Описанный синтез пуриновых нуклеотидов с использованием в качестве пластического материала атомных группировок из молекул других соединений получил название синтеза de novo. В клетках млекопитающих работают также механизмы реутилизации образовавшихся в ходе внутриклеточного расщепления пуриновых нуклеотидов азотистых оснований. Этот механизм синтеза пуриновых нуклеотидов получил название "синтез сбережения."

Наиболее важным путем реутилизации является фосфорибозилирование свободных азотистых оснований. Известны два варианта этого процесса:

а. При участии фермента гипоксантин-гуанин - фосфорибозилтрансферазы свободные гипоксантин или гуанин превращаются в ИМФ и ГМФ соотвественно:

б. При участии фермента аденин-фосфорибозилтрансферазы в аналогичной реакции свободный аденин превращается в АМФ.

Кстати говоря,такого механизма для реутилизации пиримидиновых азотистых оснований не существует. Имеющаяся в клетках оротат-фосфорибозилтрансфераза не может катализировать фосфорибозилирование тимина, цитозина или урацила.

Превращение пуриновых нуклеозидов в нуклеотиды катализирует фермент аденозинкиназа:

Аденозин + АТФ-------> АМФ + АДФ. Этот фермент катализирует также фосфорилирование гуанозина, инозина и их дезоксипроизводных.

Расщепление пуриновых нуклеотидов идет во всех клетках. Конечным продуктом катаболизма образующихся при расщеплении нуклеотидов пуриновых азотистых оснований является мочевая кислота. С наибольшей интенсивностью образование мочевой кислоты идет в печени, тонком кишечнике и почках. Установлено, что до 20% мочевой кислоты у человека может расщепляется до СО2 и NH3 и выделяться через кишечник, причем это расщепление мочевой кислоты не связано с действием кишечной микрофлоры.

Нуклеотиды в клетках подвергаются дефосфорилирования с образованием аденозина или гуанозина. Аденозин при участии фермента аденозиндезаминазы превращается в инозин и далее путем фосфоролиза в гипоксантин. Гипоксантин при участии ксантиноксидазы вначале окисляется в ксантин, а затем при участии того же фермента ксантин переходит в мочевую кислоту. При расщеплении ГМФ вначале в несколько этапов происходит образование свободного гуанина, который при участии фермента гуаназы переходит непосредственно в ксантин, а затем окисляется в мочевую кислоту.

Образовавшаяся мочевая кислота поступает в кровь и выводится через почки с мочей. Нормальное содержание мочевой кислоты в крови составляет 0,12 - 0,46 мМ/л. Общее количество растворенной мочевой кислоты в жидкой фазе организма (уратный пул) составляет для мужчин величину порядка 1,2 г. Ежесуточно с мочой выводится от О,5 до 0,7 г мочевой кислоты.

6.Синтез дезоксирибонуклеотидов

Специального пути синтеза дезоксирибонуклеотидов в клетках не существует.Дезоксирибонуклеотиды образуются из рибонуклеотидов путем восстановления последних. Источником восстановительных эквивалентов для образования дезокрибонуклеотидов служит специальный белок тиоредоксин, который может существовать в форме дитиола или же после отдачи атомов водорода в форме дисульфида. Дисульфидная форма тиоредоксина может превращаться в клетке в дитиольную форму; донором восстановительных эквивалентов в последнем случае является НА-ФН+Н

7.Регуляция синтеза нуклеотидов

Скорость синтеза нуклеотидов должна соответствовать потребностям клетки, в связи с чем она должна эффективным образом регулироваться. В работе механизмом регуляции синтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов много общего: решающую роль в регуляции играет ретроингибирование - снижение скорости синтеза нуклеотидов при достижении их достаточной концентрации в клетках за счет аллостерического ингибирования ключевых ферментов соответствующих метаболических путей.

Основными регуляторными ферментами метаболического пути синтеза пиримидиновых нуклеотидов являются карбамоилфосфатсинтетаза (Е1) и аспартаттранскарбамоилаза (Е2). Активность первого фермента (Е1) ингибируется по аллостерическому механизму высокими концентрациями УТФ в клетке, а активность второго фермента (Е2) - высокими концентрациями ГТФ. Активность карбамоифосфатсинтетазы, кроме того, активируется высокими концентрациями ФРПФ. С другой стороны, синтез ФРПФ тормозится высокими концентрациями дТДФ за счет аллостерического ингибирования ФРПФ-синтетазы (Е3).

Накопление избыточных количеств пуриновых нуклеотидов в клетке также приводит к торможению их синтеза.

Прежде всего следует отметить, что накопление в клетке как адениловых, так и гуаниловых нуклеотидов по аллостерическому механизму тормозит активность ФРПФ-синтетазы (Е). Одновременно накопление АМФ и ГМФ также по аллостерическому механизму снижает активность ФРПФ-амидотрансферазы (Е), причем ингибирующий эффект высоких концентраций ГМФ более выражен, нежели у АМФ. Торможение пуриновыми нуклеотидами активности ФРПФ-синтетазы имеет для регуляции их синтеза большее значение, чем ингибирование ФРПФ-амидотрансферазы, так как в первом случае выключается и синтез пуриновых нуклеотидов de novo и "синтез сбережения", тогда как во втором случае прекращается лишь синтез de novo.

Далее, избыточные концентрации АМФ ингибируют синтез АМФ из ИМФ, а высокие концентрации ГМФ тормозят образование этого нуклеотида из ИМФ. В обоих случаях работают механизмы аллостерического ингибирования ферментов, участвующих в этих превращениях.

Наконец, синтез АМФ из ИМФ стимулируется ГТФ, поскольку ГТФ является источником энергии для синтеза. В свою очередь, АТФ стимулирует синтез ГМФ из ИМФ по той же самой причиной. Наличие этого регуляторного механизма позволяет сбалансировать объемы синтеза адениловых и гуаниловых нуклеотидов в клетке.

Регуляция синтеза дезоксирибонуклеотидов обеспечивает скоординированный в количественном отношении синтез различных дезоксинуклеотидов, необходимых для последующей сборки дезоксиполинуклеотидных цепей ДНК. Важнейшую роль в этой регуляции играет фермент рибонуклеозиддифосфатредуктаза. Этот фермент имеет два типа аллостерических участков: один из них регулирует общую активность фермента, а другой - субстратную специфичность. Общая каталитическая активность снижается при связывании в первом центре дАТФ, последний служит сигналом об избытке дезоксинуклеотидов в клетке. Связывание различных дНуДФ ил дНуТФ в аллостерических участках второго типа позволяет ферменту более или менее избирательно нарабатывать недостающие в данный момент в клетке те или иные дезоксирибонуклеозиддифосфаты

8. Нарушения обмена нуклеотидов при патологии

Пиримидиновые нуклеотиды не имеют специфических конечных продуктов обмена, видимо, поэтому при состояниях, характеризующихся избыточным синтезом пиримидинов, как правило, нет выраженных клинических признаков. При торможении синтеза дезокситимидиловой кислоты, обусловленном недостатком в организме фолиевой кислоты или кобаламина, идет одновременно и нарушение синтеза пуриновых нуклеотидов, что проявляется в виде нарущения синтеза нуклеиновых кислот с развитием той или иной формы анемии.

Наиболее известным вариантом нарушения синтеза пиримидинов является оротатацидурурия - повышенное выделение с мочой продукта неполного синтеза пиримидинов - оротовой кислоты. Оротатацидурия чаще всего является следствием генетически обусловленного нарушения синтеза двух ферментов: оротат-фосфорибозилтрансферазы и оротидилатдекарбоксилазы. Синтезируемая оротовая кислота не используется в клетках и накапливается в органах и тканях, она в повышенных количествах выделяется с мочей. Для детей с этой патологией характерны отставание в развитии, мегалобластическая анемия и "оранжевая кристаллоурия", последняя обусловлена образованием в моче кристаллов оротовой кислоты, имеющих оранжевый цвет. Для лечения таких детей используется уридин, который достаточно хорошо усваиваивается организмом, однако уридин становится еще одним незаменимым компонентом пищи.

Наиболее известным заболеванием, тесно связанным с нарушением обмена пуриновых нуклеотидов, является подагра. У больных с этой патологией наблюдается повышенное содержание мочевой кислоты в крови и тканях, а также избыточное количество уратов в моче. В норме концентрация мочевой кислоты в крови и других биологических жидкостях достаточно близка к насыщающей. Поэтому повышение ее содержания в биологических жидкостях приводит к появлению в них кристаллов мочевой кислоты. Если кристаллы появляются в суставной жидкости, развивается подагрические артриты. Выпадение кристаллов мочевой кислоты непосредственно в ткани вызывает асептическое воспаление с последующим инкапсулированием образовавшихся кристаллов и формированием подагрических узелков. Наиболее тяжелым проявлением этого заболевания является подагрическая нефропатия с нарушением функции почек.

От подагры страдает от 0,3% до 1,7% населения, причем у мужчин подагра встречается в 20 раз чаще, чем у женщин. Развитие заболевания тесно связано с гиперурекемией - повышеннным содержанием мочевой кислоты в крови. В норме содержание мочевой кислоты составляет 3 - 7 мг/дл (0,12 - 0,46 мМ/л). Среди лиц с содержанием мочевой кислоты в пределах 7 - 8 мг/дл 20% больных подагрой; если же содержание мочевой кислоты в крови превышает 9 мг/дл число больных подагрой возрастает до 90 и более процентов.

Причинами подагры в ряде случаев является нарушение функционирования таких ферментов как ФРПФ-синтетаза или гипоксантин-гуанин-фосфорибозилтрансфераза. У ряда больных было обнарушено повышение активности фермента ФРПФ-синтетазы или снижение чувствительности фермента к ингибирующему действию пуриновых нуклеотидов. В обоих вариантов объем синтеза пуриновых нуклеотидов возрастает, что приводит к гиперпродукции мочевой кислоты.

При снижении активности гипоксантин-гуанин-фосфорибозилтрансферазы в клетках снижается уровень повторного использования образующихся в них гипоксантина и гуанина за счет торможения "синтеза сбережения". Возникает нехватка пуриновых нуклеотидов, которая компенсируется активацией синтеза пуринов de novo, что в конечном итоге ведет к повышенному образованию пуринов в организме и, соответственно, к повышения содержания мочевой кислоты в организме.

При лечении подагры стремятся уменьшить в рационе количество продуктов, содержащих нуклеиновые кислоты или соединения группы пурина. Хороший эффект дает использование лекарственного препарата - аллопуринола. Аллопуринол в клетках под действием фермента ксантиноксидазы окисляется до аллоксантина, а аллоксантин является мощным конкурентным ингибитором ксантиноксидазы. Образование ксантина и мочевой кислоты в клетках резко снижается, а из организма в качестве конечного продукта обмена пуринов начинает выделяться гипоксантин, растворимость которого в биологических жидкостях в несколько раз выше, чем растворимость мочевой кислоты.

При полном отсутствии в клетках гипоксантин-гуанин-фосфорибозилтрансферазы развивается болезнь Леш-Нихана, для которой характерны высокий уровень гиперурикемии, камни в мочевыводящих путях, корковый паралич, судороги и крайне агрессивное поведение. в том числе и стремление к членовредительству (Ребенок, например. может обкусать собственные пальцы или губы).

Гиперурикемия может также встречаться при воздействии на человека ионизирующей радиации. В этом случае гиперурикемия является отражением интенсификации распада нуклеиновых кислот в облученных органах и тканях.

М. Дамянова, Ем. Симеонов, Здр. Станчев

Пурины и пиримидины представляют собой азотосодержащие вещества с циклической структурой. Важное биологическое значение имеют пурины - аденин и гуанин, и пиримидины- тимин, цитозин и урацил. Они участвуют в составе некоторых макроэргических соединений (АТФ, УДФГ, НАД), нуклеиновых кислот (РНК, ДНК) и некоторых коэнзимов.

Оротовая ацидурия

Оротовая кислота является межуточным продуктом обмена пиримидинов. При участии энзимов оротидилпирофосфатазы и оротидилдекарбоксилазы она превращается в рибософосфат. При дефиците обоих энзимов у пораженных лиц обнаруживается мегалобластическая анемия, не поддающаяся лечению витамином С, фолиевой кислотой или витамином В12, а также - и повышенная экскреция оротовой кислоты с мочой (1-2 г в сутки).

Заболевание наследуется по аутосомно-рецессивному типу. У гетерозиготов активность обоих энзимов уменьшена приблизительно на 50%.

Заболевание лечат успешно применением пиримидиновых нуклеотидов.

Ксантинурия

Является наследственно обусловленным заболеванием обмена пуринов. Оно вызвано дефицитом энзима ксантиноксидазы, который находится в печени и слизистой кишок и превращает гипоксантин в ксантин и ксантин в мочевую кислоту. Проявляется калькулезом мочевых путей. В плазме и моче при этом заболевании устанавливают повышенные количества гииоксантина и ксантина (в связи с энзиматическим блоком ксантин синтезируется непосредственно от гуанина) и значительное понижение уровня мочевой кислоты.

Диагноз может быть поставлен путем определения энзиматической активности в клетках слизистой кишок, полученных при биопсии тонких кишок.

Синдром Леша-Нихана. Болезнь описана Lesch и Nyhan в 1964 г.

Клиника. Болеют исключительно мальчики, у которых в первые месяцы жизни наблюдается задержка моторного развития. Впоследствии появляются экстрапирамидные хореоатетозные гиперкинезы, гиперрефлексия и спастичность. Обычно развивается умственная отсталость, хотя в некоторых случаях интеллект может быть нормальным. Наиболее характерным симптомом болезни является непреодолимая склонность к аутоагрессии - больные кусают слизистую ротовой полости, губы, пальцы. Нередко они проявляют агрессивность в отношении окружающих. У большинства больных наблюдается почечнокаменная болезнь с гематурией, наличие оранжевых кристаллов в моче, впоследствии - полиурия, полидипсия и прогрессирующая почечная недостаточность. У детей более старшего возраста наблюдаются суставные поражения (артрит, подагрические узлы), макроцитная, мегалобластическая анемия, не поддающаяся лечению витамином В12. задержка физического развития. По всей вероятности, пониженная резистентность к инфекциям вызвана нарушениями пролиферации и функций В-лимфоцитов.

В крови больных с синдромом Леша - Нихана наблюдается повышение уровня мочевой кислоты, как у пожилых лиц, больных подагрой (10-12 мг%), а в моче - повышенная экскреция мочевой кислоты. Первичный биохимический дефект заключается в наследственно детерминированном дефиците энзима гипоксантин-гуанин-фосфорибозил-трансферазы (ГГФРТ). В связи с энзиматическим дефектом нарушен синтез инозин-монофосфата и гуаннн-монофосфата из пуринов. Отсутствие ингибирующего эффекта, воздействующего на конечные продукты метаболизма, приводит к повышению эндогенного синтеза пуринов и к выраженной гиперурикемии. В нормальных условиях наиболее богата ГГФРТ мозговая ткань, что объясняет тяжелые неврологические поражения при этой болезни. Энзиматический дефект может быть установлен в эритроцитах, лейкоцитах, кожных фибробластах, мозге и других тканях.

Подобно другим наследственным нарушениям обмена веществ, болезнь Леша-Нихана является клиническим и биохимическим, а, вероятно, и генетическим гетерогенным состоянием, при котором не наблюдается строгого соответствия между степенью энзиматического дефицита и клиническими явлениями. У некоторых пожилых лиц с подагрой и почечнокаменной болезнью установлен частичный дефицит ГГФРТ. У лиц одной и той же семьи обычно наблюдается соответствие между клиническими явлениями и энзиматическими нарушениями.

Болезнь наследуется по рецессивному типу, сцепленно с Х-хромосомой. По всей вероятности, мутации нескольких структурных генов, расположенных на длинном плече Х-хромосомы, обуславливают энзиматический дефект. Обычно женщины-носители клинически здоровы, несмотря на то, что у некоторых из них наблюдается гиперурикемия, повышенная экскреций мочевой кислоты с мочой или подагрозный артрит. Установление носительства возможно при исследовании кожных фибробластов или волосяных фолликулов.

Основным методом профилактики этого тяжелого заболевания является раннее установление гетерозиготного носительства и пренатальная диагностика.

Лечение. Применяется лечение аллопурннолом по 200-300 мг в сутки, дающее благоприятный эффект при почечных и суставных поражениях, а также и комбинированное лечение более высокими дозами аллопуринола (16-26 мг/кг) и уратоксидазой.

Дефицит аденозин-деаминазы

В педиатрической практике хорошо известны случаи наследственно обусловленного тяжелого иммунного дефицита, впервые описанного в Швейцарии (Clanzmann и Riniker, 1950).

Клиника. Заболевание начинается в первые недели жизни ребенка и проявляется выраженной склонностью к инфекциям кожи и дыхательной, пищеварительной и нервной систем. Часто развиваются септические состояния. У большинства больных наблюдаются поносы с частым стулом с водянистыми фекальными массами, трудно поддающиеся лечению и вызывающие тяжелые нарушения водно-электролитного баланса, потерю массы тела, гипотрофию. Часто встречаются поражения кожи и слизистых или генерализованное поражение внутренних органов, причиненное Candida albicans. Все детские инфекции и профилактичные вакцинации протекают при этой болезни очень тяжело, часто фатально.

Наиболее характерным патоморфологическим проявлением является генерализованное уменьшение в организме лимфоидной ткани с аплазией или гипоплазией тимуса, отсутствием бляшек Пейера, уменьшением числа лимфоцитов и плазматических клеток во всех лимфоидных органах. В периферической крови часто устанавливают лимфопению ниже 2000 мм3, в основном за счет малых зрелых лимфоцитов и эозинофилов. Костный мозг беден лимфоцитами, лимфобластами и плазматическими клетками. Важной особенностью тяжелого комбинированного иммунодефицита (ТКИД) является отсутствие или значительное снижение уровня иммуноглобулинов в сыворотке крови и невозможность дать иммунный ответ во время инфекции или при стимуляции антигенами.

Болезнь наследуется по аутосомно-рецессивному типу или сцепленно с Х-хромосомой. Приблизительно в 50% случаев у больных с аутосомно-рецессивной формой заболевания устанавливается дефицит энзима аденозин-диаминазы (АДА) (Giblclt и соавт., 1972). Это открытие чрезвычайно важно в связи с тем, что впервые нммунодефицитное состояние связывают с наличием энзиматического дефицита. АДА является полиморфным энзимом, который катализирует деаминирование аденозина в инозин. Энзиматический синтез находится под контролем двух аутосомных аллельных генов- АДА1 и АДА8. Понижение активности АДА вызывает понижение синтеза ДНК в связи с повышением внутриклеточной концентрации аденозина. До сих пор не установлено, каково значение этого энзиматического дефекта для появления нарушений клеточного и гуморального иммунитета. Однако установление энзиматического дефицита в эритроцитах, кожных фибробластах и амниотических клетках дает возможность поставить пренатальный диагноз и доказать гетерозиготное носительство.

Дефицит нуклеозид-фосфорилазы

В 1975 г. Giblett с соавт. установили еще один энзиматический дефект, связанный с явлениями иммунного дефицита. До сих пор описано более 10 больных с дефицитом нуклеоизид-фосфорилазы и нарушениями Т-клеточного иммунитета.

Клиника. Болезнь проявляется через несколько месяцев после рождения выраженной склонностью к повторяющимся инфекциям различных органов или систем, в основном бронхита, отита, пневмонии, диареи. Как правило, наблюдается анемия мегалобластного или апластического типа, нейтропения и гипоплазия лимфоидной ткани. Уровень сывороточных иммуноглобулинов и активность АДА нормальны. В сыворотке крови и моче больных обнаруживается значительное понижение уровня мочевой кислоты и повышение инозина и гуанозина. Активность нуклеозид-фосфорилазы в лейкоцитах и эритроцитах понижена значительно. Заболевание наследуется по аутосомно-рецессивному типу, у гетерозиготных носителей обнаруживаются межуточные величины энзиматической активности.

Лечение состоит в систематических трансфузиях крови, которые оказывают благоприятный эффект при дефиците АДА и не дают результатов у больных с дефицитом нуклеозид-фосфорилазы. Испробованное лечение тимозином не дало особых результатов. Обычно смертельный исход наступает в детском возрасте в результате интеркуррентных инфекций.

Клиническая педиатрия. Под редакцией проф. Бр. Братанова

Введение

Гетероциклические азотистые основания – пурины и пиримидины - являются исходными структурными элементами молекул нуклеозидов и нуклеотидов. Нуклеотиды принимают участие во множестве биохимических процессов. Наиболее известна роль пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов в качестве мономеров-предшественников при биосинтезе РНК и ДНК. Рибонуклеотиды выполняют в организме целый ряд важных функций: являются универсальными источниками энергии (например, АТФ), регуляторными сигналами, входят в состав коферментов (ФАД, НАД, НАДФ), служат переносчиками метильных групп (S-аденозилметионин), являются макроэргическими посредниками в углеводном обмене и в синтезе липидов. Обмен пуринов и пиримидинов в организме состоит из трех основных путей – синтеза, катаболизма и взаимопревращений нуклеозидов и нуклеотидов. Генетически обусловленные дефекты ферментов, принимающих участие в этих процессах, могут приводить к развитию заболеваний.

Наследственные нарушения обмена пуринов и пиримидинов - группа генетически обусловленных нарушений метаболизма, до сих пор мало изучавшаяся в Российской Федерации, несмотря на то, что некоторые заболевания поддаются лечению. Во многом причиной тому служили трудности биохимической лабораторной диагностики этих заболеваний. С внедрением в клиническую практику метода высокоэффективной жидкостной хроматографии-хроматомасс-спектрометрии (ВЭЖХ-МС) стала возможной диагностика большинства наследственных нарушений обмена.

Клиническая симптоматика наследственной патологии пуринового и пиримидинового обмена широко варьирует по степени тяжести даже среди родственников из одной семьи. Наиболее часто при данном нарушении метаболизма страдают центральная нервная система, почки и система крови (Simmonds H.A. et al., 1997). Основным биохимическим признаком этих заболеваний является изменение содержания пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований, нуклеозидов и их производных в биологических жидкостях (Hartmann S. etal., 2006) и в лизатах клеток.

Клинические проявления нарушения обмена пуринов и пиримидинов и общие представления о патогенезе этих заболеваний

Начальные симптомы этих болезней могут манифестировать в различном возрасте - от первых дней жизни до взрослого периода. Преобладание в клинической картине признаков поражения той или иной системы организма позволяет выделить среди наследственных нарушений обмена пуринов и пиримидинов группы заболеваний в соответствии с ведущим симптомокомплексом (Таблица 1).

Таблица 1. Основные клинические проявления, тип наследования, сроки манифестации и частота наследственных заболеваний, обусловленных нарушением обмена пуринов и пиримидинов.



Заболевание	Тип наследования	Сроки манифестации	Основные клинические проявления	Частота встречаемости/ распространенность
1. Болезни с преимущественным поражением ЦНС
	АР	Период новорож-денности - ранний детский возраст	Задержка/отставание психоречевого и/или двигательного развития; непостоянные признаки: эпилепсия и/или аутизм	5: 2 000 детей с недифференцированной патологией ЦНС (Sebesta I., Krijt J.)
	Предположительно АР			Не установлена
	АР			Не установлена
Дигидропиримидинурия (Дефицит дигидропиримидиназы)	АР			1: 10 000 в Японии (SumiS., ImaedaM.)
Дефицит β-уреидопропионазы	АР			Не установлена
2. Сочетание поражения почек и тяжелого поражения ЦНС
	Х-сцепленный	С 3-4 месяцев до 1 года	Дистоническая форма детского церебрального паралича в сочетании с аутоагрессией и уратной нефропатией	1: 235 000 – 1: 380 живорожденных (Torres R.J., Puig J.G.)
3. Заболевания с преимущественным поражением почек
Парциальный дефицит активности гипоксантин-гуанин-фосфорибозилтрансферазы (ГФРТ) – синдром Келли-Зигмиллера	Х-сцепленный		Дизметаболическая нефропатия и/или мочекаменная болезнь, обусловленные образованием кристаллов из трудно растворимых соединений – мочевой кислоты, ксанитана и 2,8-дигидроксиаденина; Непостоянные признаки: артропатия/подагра, двигательные расстройства и/или задержка/отставание психоречевого развития	Не установлена
Гиперактивность фосфорибозил-пирофосфатсинтазы I (ФРПС I)	Х-сцепленный	С детского возраста и старше		Не установлена
Наследственная ксантинурия (Дефицит ксантин-дегидрогеназы (ксантиноксидазы))	АР	С 6 мес. и старше		1: 6000 – 1: 69 000 (Harkness R.A., Coade S.B.; Harkness R.A., McCreanor G.M.)
Дефицит аденин-фосфорибозил-трансферазы (АФРТ)	АР	С периода новорожденности и старше		Предположительно, 1:33 000 – 1:250 000 (Orphanet)
4. Наследственные иммунодефициты
	АР	С периода новорожденности до школьного возраста	Рецидивирующие тяжелые инфекции; непостоянные признаки: неврологические нарушения	1: 1 000 000 новорожденных (http://www.orphan-europe.com )
Дефицит пурин-нуклеозидфосфорилазы (ПНФ)	АР	1-6 лет, иногда в более старшем возрасте		Не установлена
5. Наследственная анемия
	АР	1,5 месяца – 7 лет	Анемия, устойчивая к терапии препаратами железа, витамином В 12 и фолиевой кислотой; непостоянные признаки: задержка/отставание психомоторного развития, задержка физического развития; гемолитическая анемия	Не установлена
	АР	С детского возраста и старше		Не установлена

АР – аутосомно-рецессивный тип наследования;
АД – аутосомно-доминантный тип наследования.

Знание характерных клинических признаков позволяет выделить основные клинические показания для исследования обмена пуринов и пиримидинов:

-Для болезней, протекающих с преимущественным поражением нервной системы, характерна задержка/отставание психического или психомоторного развития различной степени тяжести (от легкой до глубокой) с раннего возраста и часто сочетающаяся с мышечной гипотонией или гипертонусом, эпилептическими приступами, аутизмом.

-При заболеваниях с преимущественным поражением почек клиническая симптоматика обусловлена образованием в организме трудно растворимых соединений - мочевой кислоты, ксантина, 2,8-дигидроксиаденина, - что проявляется в виде дизметаболической нефропатии и/или мочекаменной болезни. Поражение почек часто сочетается с ранним развитием подагрического артрита и иногда – с неврологическими нарушениями в виде сенсоневральной тугоухости, атаксии, экстрапирамидных расстройств, задержки психомоторного развития; у отдельных больных возможно развитие острой почечной недостаточности.

-Сочетанное тяжелое поражение нервной системы и почек наблюдается при синдроме Леш-Нихана, обусловленном полным отсутствием активности фермента гипоксантин-гуанин-фосфорибозилтрансферазы (ГФРТ). Для заболевания характерна задержка психомоторного развития с 3-месячного возраста и формирование к 6 – 12 месяцам жизни дистонической формы церебрального паралича в сочетании с аутоагрессивным поведением и уратной нефропатией.

-Болезни, для которых характерна патология системы крови, проявляются либо в виде гипохромной анемии, устойчивой к терапии препаратами железа, витамином В12 и фолиевой кислотой, либо в виде гемолитической анемии. Анемия может сочетаться с задержкой/отставанием психомоторного развития и/или задержкой физического развития.

-Нарушения обмена пуринов, для которых характерна патология системы иммунитета, клинически манифестируют повторными утяжеляющимися с возрастом инфекциями (синуситами, отитами, трахеобронхитами и пневмониями), возможно фатальное течение вакцино-ассоциированной инфекции. У больных с иммунодефицитными состояниями нередко наблюдаются неврологические расстройства, включающие спастичность, нистагм, задержку психомоторного развития.

Изучению патогенетических механизмов наследственных нарушений обмена пуринов и пиримидинов придается особое значение, так как понимание этих механизмов во многом способствует разработке путей эффективного лечения и профилактики данных заболеваний.

Главными пуриновыми основаниями являются аденин и гуанин, пиримидиновыми – цитозин, тимин и урацил (Марри Р. и соавт., 1993). Указанные азотистые основания формируют основу структуры ДНК и РНК, а также ряда важнейших коферментов и циклических нуклеотидов. Поэтому поддержание баланса концентраций пуриновых и пиримидиновых оснований, нуклеозидов, нуклеотидов и их производных для каждого типа клеток или отдельных органов во многом определяет успешное развитие и функционирование как всего организма, так и определенных тканей и органов.

Результаты изучения патогенетических механизмов отдельных нозологических форм наследственной патологии обмена пуринов и пиримидинов свидетельствуют о том, что нарушение активности ферментов, участвующих в обмене этих соединений, приводит к накоплению в клетках и в биологических жидкостях субстратов дефектных ферментов. Избыток этих субстратов может сам по себе оказывать токсическое воздействие на определенные типы клеток и ткани; избыточное количество субстрата также может метаболизироваться в других биохимических путях с образованием токсичных для определенных клеток продуктов; возможно отрицательное влияние аккумулирующегося продукта на транспорт азотистых оснований и нуклеозидов внутрь клетки, что может нарушать функцию и жизненный цикл отдельных клеточных популяций (Scriver CR, 2001). Внутриклеточные концентрации дезоксинуклеозидтрифосфатов имеют тесные механизмы регуляции, и нарушение баланса содержания дезоксинуклеозидтрифосфатов в клетке может иметь генотоксические последствия (MathewsCK, 2006).

Лабораторная диагностика наследственных нарушений обмена пуринов и пиримидинов

Биохимическая диагностика включает в себя «рутинные» и высокотехнологичные методы исследования. Ряд заболеваний, обусловленных нарушением обмена пуринов, можно заподозрить на основании изменения содержания мочевой кислоты в плазме крови и в моче, так как мочевая кислота является конечным продуктом катаболизма пуринов.

Основными биохимическими показаниями для исследования нарушения обмена пуринов являются:

- повышенное содержание мочевой кислоты в сыворотке крови в сочетании с повышенной экскрецией мочевой кислоты с мочой;

- низкое содержание мочевой кислоты в сыворотке крови в сочетании со снижением ее экскреции с мочой;

- снижение значения коэффициента суточной экскреции уратов с мочой по отношению к содержанию креатинина в суточном анализе мочи (Ur/Cr).

Исследование концентрации мочевой кислоты в биологических жидкостях проводится при помощи энзиматического колориметрического метода, доступного биохимическим лабораториям большинства поликлиник и многопрофильных стационаров. Для определения содержания метаболитов пиримидинов широкодоступных «рутинных» методов биохимических исследований не существует.

Для установления диагноза большинства наследственных нарушений обмена пуринов и пиримидинов требуется исследование специфических метаболитов в биологических жидкостях (чаще всего в моче) или в клетках крови при помощи метода высокоэффективной жидкостной хроматографии-хроматомасс-спектрометрии (ВЭЖХ-МС). Данный метод является быстрым, точным и специфичным для диагностики нарушений этого вида обмена (Hartmann S. et al., 2006). ВЭЖХ-МС относится к высокотехнологичным методам исследования, требует специального оборудования и осуществляется в специализированных лабораториях и центрах, занимающихся наследственными болезнями обмена. Спектр наследственных дефектов обмена пуринов и пиримидинов, выявляемых при помощи ВЭЖХ-МС, представлен в Таблице 2.

Таблица 2. Наследственные нарушения обмена пуринов и пиримидинов, выявляемые с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии-хроматомасс-спектрометрии (ВЭЖХ-МС).



Заболевание	Специфические метаболиты пуринов и пиримидинов в моче/или в эритроцитах, определяемые с помощью ВЭЖХ-МС
Дефицит аденилосукцинат-лиазы (АДСЛ)	в моче: сукциниладенозин (S-Ado); сукцинил-аминоимидазолкарбоксамидо-рибозид (SAICAR)
Дефицит AICAR-трансформилазы/ИМФ-циклогидролазы (ATIC)	в моче: аминоимидазолкарбоксамидо-рибозид (AICA-рибозид); сукциниладенозин (S-Ado); сукцинил-аминоимидазолкарбоксамидо-рибозид (SAICAR)
Дефицит дигидропиримидин-дегидрогеназы	в моче: урацил и тимин
Дефицит дигидропиримидиназы	в моче: дигидроурацил; дигидротимин; урацил; тимин
Дефицит β-уреидопропионазы	в моче: β-уреидопропионат; β-уреидоизобутират; ± дигидроурацил; ± дигидротимин; ± урацил; ± тимин
Синдром Леш-Нихана, обусловленный отсутствием активности фермента гипоксантин-гуанин-фосфорибозил-трансферазы (ГФРТ)	в моче: мочевая кислота; гипоксантин
Гиперактивность фосфорибозил-пирофосфат-синтазы I (ФРПС I)	в моче: гипоксантин, ксантин
Наследственная ксантинурия - дефицит ксантин-оксидоредуктазы (ксантиноксидазы)	в моче: ксантин; гипоксантин
Дефицит аденин-фосфорибозилтрансферазы (АФРТ)	в моче: 2,8-дигидроксиаденин
Дефицит аденозин-дезаминазы (АДА)	в моче: аденозин; дезоксиаденозин
Дефицит пурин-нуклеозид-фосфорилазы	в моче: инозин; гуанозин; дезокси-инозин; дезоксигуанозин
Наследственная оротовая ацидурия I типа	в моче: оротовая кислота
Дефицит пиримидин-5-прайм-нуклеотидазы	в эритроцитах: пиримидиновых нуклеотидов – уридина и цитидина трифосфатов

- повышение концентрации;
- значительное повышение концентрации;
± - непостоянные изменения.

Для подтверждения диагноза также используют методы определения активности ферментов в эритроцитах и культурах клеток больных и молекулярно-генетические исследования, позволяющие выявить мутации в генах, кодирующих ферменты, участвующие в обмене пуринов и пиримидинов.

Общие принципы лечения наследственных нарушений обмена пуринов и пиримидинов

Верификация нозологической формы нарушения обмена пуринов или пиримидинов проводится врачом-генетиком на основании совокупности клинико-генеалогических данных и результатов проведенных исследований. После установления диагноза назначается лечение, которое, в зависимости от тяжести состояния больного и основных клинических проявлений может осуществляться на базе специализированных учреждений медико-генетического профиля, общепедиатрических и специализированных отделений многопрофильных стационаров или на базе поликлиник с участием врачей-педиатров, неонатологов, нефрологов, иммунологов, гематологов, психоневрологов.

Патогенетическое лечение наследственных нарушений пуринового и пиримидинового обмена остается мало разработанным. До сих пор лечение многих форм этих заболеваний часто носит симптоматический характер. Основные принципы лечения больных с нарушением пуринового и пиримидинового обмена представлены в Таблице 3.

Таблица 3. Принципы лечения больных с наследственными нарушениями обмена пуринов и пиримидинов.



Заболевание/заболевания	Способ лечения	Цель предлагаемой терапии и ее эффект
Синдром Леш-Нихана и парциальный дефицит ГФРТ; гипреактивность ФРПФС I; семейная ювенильная гиперурикемическая нефропатия; наследственная ксантинурия I типа (дефицит ксантиндегидрогеназы); дефицит АФРТ	Медикаментозная терапия с помощью Аллопуринола	Снижение образования трудно растворимых соединений, предотвращение развития нефролитиаза и подагрического артрита, у некоторых больных – профилактика формирования почечной недостаточности; препарат не влияет на неврологические расстройства
Тяжелый комбинированный иммунодефицит, обусловленный недостаточностью аденозиндезаминазы	-Пересадка костного мозга; -Заместительная ферментная терапия с использованием бычьих эритроцитов, обработанных полиэтиленгликолем (PEG-ADA); -Генная терапия	не влияет на неврологические расстройства
Парциальный Т-клеточный иммунодефицит, обусловленый недостаточностью пурин-нуклеозид-фосфорилазы	-Пересадка костного мозга	Полное или частичное восстановление функций иммунной системы; Не влияет на неврологические расстройства
Наследственная оротовая ацидурия	Уридин	Исчезновение проявлений анемии, нормализация темпов физического развития, - нормализация психомоторного развития при рано начатом лечении
Дефицит пиримидин-5-прайм-нуклеотидазы		Нет
Дефицит миоаденилат-дезаминазы (аденозин-монофосфат-дезаминазы I)	Специфическое лечение отсутствует	Нет
Дефицит АДСЛ, ATIC, дигидропиримидин-дегидрогеназы, дигидропиримидиназы и β-уреидопропионазы	Специфическое лечение отсутствует. Симптоматическая терапия: антиконвульсанты – по показаниям, ноотропные препараты, корректоры поведения – по показаниям	Уменьшение эпилептических проявлений.

Внедрение программы ранней диагностики наследственных заболеваний, обусловленных нарушением обмена пуринов и пиримидинов, при помощи метода ВЭЖХ-МС будет способствовать раннему выявлению этой патологии, что сделает возможным раннее и адекватное назначение эффективного лечения детям и осуществление профилактики данных заболеваний.



Список литературы:

1. Simmonds HA, Duley JA, Fairbanks LD, McBride MB. When to investigate for purine and pyrimidine disorders: introduction and review of clinical and laboratory indications. J Inherit Metab Dis 1997;20:214-226.

2. Hartmann S, Okun JG, Schmidt C-D, Garbade SF et al. Comprehensive Detection of Disorders of Purine and Pyrimidine Metabolism by HPLC with Electrospray Ionization Tandem Mass Spectrometry. Clinical Chemistry. 2006;52:1127-1137.

3. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека. Перев с англ. под ред. Гинодмана Л.М. и Кандрора В.И., Москва «Мир», 1993, Т.2, 414 с.

4. Scriver CR, Beaudet AL, Sly WS, Valle D, Childs B, Kinzler KW, Vogelstein B. “The Metabolic And Molecular Bases of Inherited Disaes” eight edition, 2001. Vol II, p. 2528.

5. Mathews CK. DNA precursor metabolism and genomic stability. The FASEB Journal, Vol 20, July 2006, P. 1300-1314.

6. Sumi S, Imaeda M., Kidouchi K., Ohba S., Hamajima N., Kodama K., Togari H., Wada Y.: Population and family studies of dihydripyrimidinuria; prevalence, inheritance mode, and risk of fluorouracil toxicity. Am J Med Genet 63:717, 1998.

7. Harkness R.A., Coade S.B., Walton K.R., Wright D: Xanthine oxidase deficiency and ‘Dalmatian’ hypouricemia: Incidence and effect of exercise. J Inherit Metab Dis 6:114, 1983.

8. Harkness R.A., McCreanor G.M., Simpson D, MacFadyen I.R.: Pregnancy in and incidence of xanthine oxidase deficiency. J Inherit Metab Dis 9:407, 1986.

9. Merceles R., Martin J.J, DeHaene I., DeBarsy T.H., Van den Berghe G.: Myoadenilate deaminase deficiency in a patient with facial and limb girdle myopathy. J Neurol 225:157, 1981.

10. Sebesta I., Krijt J., Kmoch S., Hartmannová H., Wojda M., Zeman J.Adenylosuccinase deficiency: clinical and biochemical findings in 5 Czech patients. J Inherit Metab Dis. 1997 Jul;20(3):343-4.

11. Torres R.J., Puig J.G. Hypoxanthine-guanine phosophoribosyltransferase (HPRT) deficiency: Lesch-Nyhan syndrome. Orphanet J Rare Dis. 2007; 2: 48.

http://www.orpha.net/data/patho/GB/uk-APRT.pdf Simmonds HA. Adenine phosphoribosyltransferase deficiency. Orphanet Encyclopedia, July 2003.

http://www.orphan-europe.com/

Список сокращений:

AICAR - аминоимидазолкарбоксамидо-рибозид

ATIC - аминоимидазол-карбоксамидорибозид-трансформилаза/инозинмонофосфат-циклогидролаза

Ur/Cr – коэффициент соотношения содержания уратов к концентрации креатинина в суточном анализе мочи

АД – аутосомно-доминантный тип наследования

АДА - аденозиндезаминаза

АДСЛ - аденилосукцинатлиаза

АР – аутосомно-рецессивный тип наследования

АФРТ - аденинфосфорибозилтрансфераза

ВЭЖХ-МС – высокоэффективная жидкостная хроматография-хроматомасс-спектрометрия