stringtranslate.com

Гомоцистеин

Гомоцистеин ( / ˌ h m ˈ s ɪ s t n / ) или Hcy : это непротеиногенная α-аминокислота . Это гомолог аминокислоты цистеина , отличающийся дополнительным метиленовым мостиком (-CH 2 -). Он биосинтезируется из метионина путем удаления его терминальной метильной группы C ε . В организме гомоцистеин может быть переработан в метионин или преобразован в цистеин с помощью витаминов B 6 , B 9 и B 12 . [3]

Высокий уровень гомоцистеина в крови ( гипергомоцистеинемия ) считается маркером сердечно-сосудистых заболеваний, вероятно, работающих через атерогенез , что может привести к ишемическому повреждению . Таким образом, гипергомоцистеинемия является возможным фактором риска ишемической болезни сердца . Ишемическая болезнь сердца возникает, когда атеросклеротическая бляшка блокирует приток крови к коронарным артериям , которые снабжают сердце кислородом. [4] [5]

Гипергомоцистеинемия коррелирует с возникновением тромбов, сердечных приступов и инсультов, хотя неясно, является ли гипергомоцистеинемия независимым фактором риска этих состояний. [6] Гипергомоцистеинемия также связана с ранними спонтанными абортами [7] и дефектами нервной трубки . [8]

Структура

Цвиттерионная форма ( S )-гомоцистеина (слева) и ( R )-гомоцистеина (справа)

Гомоцистеин существует при нейтральных значениях pH в виде цвиттер-иона .

Биосинтез и биохимические роли

Две основные биохимические роли гомоцистеина (гомоцистеин виден в левой средней части изображения). Он может быть синтезирован из метионина, а затем преобразован обратно в метионин через цикл SAM или использован для создания цистеина и альфа-кетобутирата.

Гомоцистеин биосинтезируется естественным образом посредством многоступенчатого процесса. [9] Сначала метионин получает аденозиновую группу от АТФ , реакция, катализируемая S-аденозилметионинсинтетазой , чтобы получить S -аденозилметионин (SAM-e). Затем SAM-e переносит метильную группу на молекулу-акцептор (например, норадреналин в качестве акцептора во время синтеза адреналина , ДНК-метилтрансфераза в качестве промежуточного акцептора в процессе метилирования ДНК ). Затем аденозин гидролизуется с получением L -гомоцистеина. L -гомоцистеин имеет две основные судьбы: преобразование через тетрагидрофолат (ТГФ) обратно в L -метионин или преобразование в L -цистеин . [10]

Биосинтез цистеина

Млекопитающие биосинтезируют аминокислоту цистеин через гомоцистеин. Цистатионин β-синтаза катализирует конденсацию гомоцистеина и серина с образованием цистатионина . Эта реакция использует пиридоксин (витамин B 6 ) в качестве кофактора. Цистатионин γ-лиаза затем преобразует эту двойную аминокислоту в цистеин, аммиак и α-кетобутират. Бактерии и растения используют другой путь для производства цистеина, полагаясь на O -ацетилсерин. [11]

Метаболизм MTHFR: фолатный цикл, метиониновый цикл, транссульфурация и гипергомоцистеинемия - 5-MTHF : 5-метилтетрагидрофолат; 5,10-метилтетрагидрофолат; BAX : X-белок, ассоциированный с Bcl-2; BHMT : бетаин-гомоцистеин S-метилтрансфераза; CBS : цистатионин бета-синтаза; CGL : цистатионин гамма-лиаза; DHF : дигидрофолат (витамин B9); DMG : диметилглицин; dTMP : тимидинмонофосфат; dUMP : дезоксиуридинмонофосфат; FAD + флавинадениндинуклеотид; FTHF : 10-формилтетрагидрофолат; MS : метионинсинтаза; MTHFR : метилентетрагидрофолатредуктаза; SAH : S-аденозил-L-гомоцистеин; SAME : S-аденозил-L-метионин; THF : тетрагидрофолат

Спасение метионина

Гомоцистеин может быть переработан в метионин . Этот процесс использует N5-метилтетрагидрофолат в качестве донора метила и ферменты, связанные с кобаламином (витамином B 12 ). Более подробную информацию об этих ферментах можно найти в статье о метионинсинтазе .

Другие реакции биохимического значения

Гомоцистеин может циклизоваться, давая гомоцистеин тиолактон , пятичленный гетероцикл . Из-за этой реакции «самоциклизации» пептиды , содержащие гомоцистеин, имеют тенденцию расщепляться посредством реакций, генерирующих окислительный стресс . [12]

Гомоцистеин также действует как аллостерический антагонист рецепторов дофамина D2 . [ 13]

Было высказано предположение, что гомоцистеин и его тиолактон могли сыграть значительную роль в появлении жизни на ранней Земле. [14]

Уровень гомоцистеина

Общий гомоцистеин плазмы

Уровень гомоцистеина обычно выше у мужчин, чем у женщин, и увеличивается с возрастом. [15] [16]

Обычные уровни в западном населении составляют от 10 до 12 мкмоль/л, а уровни 20 мкмоль/л встречаются у населения с низким потреблением витаминов группы В или у пожилых людей (например, Роттердам, Фрамингем). [17] [18]

Он снижается при захвате метилфолата, где он сопровождается снижением метилмалоновой кислоты, повышением фолата и снижением формиминоглутаминовой кислоты . [19] Это противоположно мутациям MTHFR C677T, которые приводят к повышению гомоцистеина. [ необходима цитата ]

Приведенные выше диапазоны приведены только в качестве примеров; результаты испытаний всегда следует интерпретировать с использованием диапазона, предоставленного лабораторией, предоставившей результат.

Повышенный гомоцистеин

Аномально высокий уровень гомоцистеина в сыворотке, выше 15 мкмоль/л, является медицинским состоянием, называемым гипергомоцистеинемией . [23] Утверждается, что это является существенным фактором риска развития широкого спектра заболеваний, в общей сложности более 100 [24], включая тромбоз , [25] нейропсихиатрические заболевания, [26] [27] [28] [29] в частности, деменцию [30] и переломы. [31] [32] Также обнаружено, что это связано с микроальбуминурией, которая является сильным индикатором риска будущих сердечно-сосудистых заболеваний и почечной дисфункции. [33] Было обнаружено, что дефицит витамина B12 , даже в сочетании с высоким уровнем фолиевой кислоты в сыворотке, также увеличивает общую концентрацию гомоцистеина. [34]

Обычно гипергомоцистеинемию лечат с помощью добавок витамина B6 , витамина B9 и витамина B12 . [ 35] Однако добавки с этими витаминами, по-видимому, не улучшают результаты сердечно-сосудистых заболеваний. [36]

Ссылки

  1. ^ ab Chalcraft, Kenneth R.; Lee, Richard; Mills, Casandra; Britz-McKibbin, Philip (2009). «Виртуальная количественная оценка метаболитов с помощью капиллярного электрофореза-ионизации электрораспылением-масс-спектрометрии: прогнозирование эффективности ионизации без химических стандартов». Аналитическая химия . 81 (7): 2506–2515. doi :10.1021/ac802272u. PMID  19275147.
  2. ^ Аллен, Милтон Дж.; Стайнман, Гарри Г. (1952). «Электролитическое восстановление гомоцистина при контролируемом опорном потенциале». Журнал Американского химического общества . 74 (15): 3932–3933. doi :10.1021/ja01135a502.
  3. ^ "Гомоцистеин" (PDF) . moh.gov.vn . Получено 5 апреля 2023 г. .
  4. ^ Ким Дж, Ким Х, Ро Х, Квон И (2018). «Причины гипергомоцистеинемии и ее патологическое значение». Arch Pharm Res . 41 (4): 372–383. doi :10.1007/s12272-018-1016-4. PMID  29552692. S2CID  3986295.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  5. ^ Боуди, Брайан Ф. "Некоронарный атеросклероз". Medscape. Архивировано из оригинала 2013-05-11.
  6. ^ Гомоцистеин: Факты , Письмо Тафтса о здоровье и питании, обновление от 31 июля 2020 г.
  7. ^ Nelen WL, Blom HJ, Steegers EA, den Heijer M, Thomas CM, Eskes TK (2000). «Уровни гомоцистеина и фолата как факторы риска повторной ранней потери беременности». Obstet Gynecol . 95 (4): 519–24. doi :10.1016/s0029-7844(99)00610-9. PMID  10725483. S2CID  26125655.
  8. ^ van der Put NJ et al Фолат, гомоцистеин и дефекты нервной трубки: обзор Архивировано 16 сентября 2015 г. в Wayback Machine Exp Biol Med (Maywood) Апрель 2001 г., том 226, № 4, 243-270
  9. ^ Selhub, J. (1999). «Обмен гомоцистеина». Annual Review of Nutrition . 19 : 217–246. doi :10.1146/annurev.nutr.19.1.217. PMID  10448523. S2CID  2335090.
  10. ^ Чамп, П.С. и Харви, Р.А. "Биохимия. Иллюстрированные обзоры Липпинкотта" 4-е изд. Липпинкотт Уильямс и Уилкинс, 2008
  11. ^ Нельсон, Д. Л.; Кокс, М. М. «Ленингер, Принципы биохимии» 3-е изд. Worth Publishing: Нью-Йорк, 2000. ISBN 1-57259-153-6
  12. ^ Sibrian-Vazquez M, Escobedo JO, Lim S, Samoei GK, Strongin RM (январь 2010 г.). «Гомоцистамиды способствуют свободным радикалам и окислительному повреждению белков». Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 107 (2): 551–4. Bibcode :2010PNAS..107..551S. doi : 10.1073/pnas.0909737107 . PMC 2818928 . PMID  20080717. 
  13. ^ Агнати, LF; Ферре, С; Генедани, С; Лео, Г; Гуидолин, Д; Филаферро, М; Карриба, П; Касадо, В; Луис, К; Франко, Р; Вудс, А.С.; Фукс, К. (ноябрь 2006 г.). «Аллостерическая модуляция дофаминовых рецепторов D2 гомоцистеином» (PDF) . Журнал исследований протеома . 5 (11): 3077–83. CiteSeerX 10.1.1.625.26 . дои : 10.1021/pr0601382. PMID  17081059. Архивировано (PDF) из оригинала 9 августа 2017 г. 
  14. ^ Валле, Янник; Шалайел, Ибрагим; Ли, Киеу-Дунг; Рао, К. В. Рагхавендра; Паэнепе, Гаэль Де; Мэркер, Катарина; Милет, Энн (2017-11-08). «В самом начале жизни на Земле: гипотеза мира пептидов, богатых тиолами (TRP)». Международный журнал биологии развития . 61 (8–9): 471–478. doi : 10.1387/ijdb.170028yv . ISSN  0214-6282. PMID  29139533.
  15. ^ Нюгард, О; Волсет, SE; Рефсум, Н; Стенсволд, Я; Твердал, А; Нордрехауг, JE; Уеланд, М; Квале, Г. (15 ноября 1995 г.). «Общий гомоцистеин в плазме и профиль риска сердечно-сосудистых заболеваний. Исследование гомоцистеина Хордаланда». JAMA: Журнал Американской медицинской ассоциации . 274 (19): 1526–33. дои : 10.1001/jama.274.19.1526. ПМИД  7474221.
  16. ^ Refsum, H; Nurk, E; Smith, AD; Ueland, PM; Gjesdal, CG; Bjelland, I; Tverdal, A; Tell, GS; Nygård, O; Vollset, SE (июнь 2006 г.). «Исследование гомоцистеина в Хордаланде: исследование гомоцистеина, его детерминант и связей с заболеваниями на уровне сообщества». The Journal of Nutrition . 136 (6 Suppl): 1731S–1740S. doi : 10.1093/jn/136.6.1731S . PMID  16702348.
  17. ^ Боты, Мишель Л.; Лаунер, Ленор Дж.; Линдеманс, Ян; Мотыги, Арно В.; Хофман, Альберт; Виттеман, Жаклин CM; Кудстаал, Питер Дж.; Гробби, Дидерик Э. (11 января 1999 г.). «Гомоцистеин и краткосрочный риск инфаркта миокарда и инсульта у пожилых людей». Архив внутренней медицины . 159 (1): 38–44. дои : 10.1001/archinte.159.1.38 . hdl : 1765/55858 . ISSN  0003-9926. ПМИД  9892328.
  18. ^ Selhub, J.; Jacques, PF; Bostom, AG; Wilson, PW; Rosenberg, IH (2000). «Связь между гомоцистеином плазмы и статусом витаминов в популяции исследования Framingham. Влияние обогащения фолиевой кислотой». Public Health Reviews . 28 (1–4): 117–145. ISSN  0301-0422. PMID  11411265.
  19. ^ Скотт, Джон М.; Вейр, Дональд Г. (15 августа 1981 г.). «МЕТИЛФОЛАТНАЯ ЛОВУШКА: физиологическая реакция человека на предотвращение дефицита метильной группы при квашиоркоре (дефицит метионина) и объяснение вызванного фолиевой кислотой обострения подострой комбинированной дегенерации при пернициозной анемии». The Lancet . 318 (8242): 337–340. doi :10.1016/S0140-6736(81)90650-4. ISSN  0140-6736. PMID  6115113. S2CID  29977127.
  20. ^ abcdefgh "Гомоцистеин". www.thedoctorsdoctor.com . Архивировано из оригинала 2008-12-05 . Получено 2008-11-22 .
  21. ^ ab Adëeva Nutritionals Canada > Оптимальные показатели анализа крови Архивировано 29.05.2009 на Wayback Machine Получено 9 июля 2009 г.
  22. ^ abcdefgh Выведено из молярных значений с использованием молярной массы 135 г/моль
  23. ^ "Гипергомоцистеинемия - Гематология и онкология - Профессиональное издание руководств Merck". merckmanuals.com . Архивировано из оригинала 2017-06-09.
  24. ^ Смит, А.Д.; Рефсум, Х. (октябрь 2021 г.). «Гомоцистеин – от биомаркера заболеваний к профилактике заболеваний». Журнал внутренней медицины . 290 (4): 826–854. doi :10.1111/joim.13279. ISSN  0954-6820.
  25. ^ Каттанео, М (февраль 1999). «Гипергомоцистеинемия, атеросклероз и тромбоз». Тромбоз и гемостаз . 81 (2): 165–76. doi :10.1055/s-0037-1614438. PMID  10063987. S2CID  13228673.
  26. ^ Моррис, М.С. (июль 2003 г.). «Гомоцистеин и болезнь Альцгеймера». Lancet Neurology . 2 (7): 425–8. doi :10.1016/s1474-4422(03)00438-1. PMID  12849121. S2CID  20443022.
  27. ^ Smach, MA; Jacob, N; Golmard, JL; Charfeddine, B; Lammouchi, T; Ben Othman, L; Dridi, H; Bennamou, S; Limem, K (2011). «Фолат и гомоцистеин в спинномозговой жидкости пациентов с болезнью Альцгеймера или деменцией: исследование случай-контроль». European Neurology . 65 (5): 270–8. doi :10.1159/000326301. PMID  21474939. S2CID  7689901.
  28. ^ Смит, А.Д.; Смит, СМ; де Ягер, КА; Уитбред, П.; Джонстон, К.; Агацински, Г.; Оулхадж, А.; Брэдли, К.М.; Якоби, Р.; Рефсум, Х. (8 сентября 2010 г.). «Снижение уровня гомоцистеина витаминами группы В замедляет скорость ускоренной атрофии мозга при умеренном когнитивном нарушении: рандомизированное контролируемое исследование». PLOS ONE . ​​5 (9): e12244. Bibcode :2010PLoSO...512244S. doi : 10.1371/journal.pone.0012244 . PMC 2935890 . PMID  20838622. 
  29. ^ Дитрих-Мушальска, А; Малиновска, Дж; Олас, Б; Гловацкий, Р; Лысый, Э; Вахович, Б; Рабе-Яблоньска, Ю (май 2012 г.). «Окислительный стресс может быть вызван повышенным уровнем гомоцистеина у пациентов с шизофренией». Нейрохимические исследования . 37 (5): 1057–62. дои : 10.1007/s11064-012-0707-3. ПМК 3321271 . ПМИД  22270909. 
  30. ^ Смит, А. Дэвид; Рефсум, Хельга; Боттильери, Теодоро; Фенек, Майкл; Хушманд, Бабак; Маккаддон, Эндрю; Миллер, Джошуа В.; Розенберг, Ирвин Х.; Обейд, Рима (2018). «Гомоцистеин и деменция: заявление о международном консенсусе». Журнал болезни Альцгеймера . 62 (2): 561–570. дои : 10.3233/JAD-171042. hdl : 10852/67691 . ISSN  1387-2877. ПМИД  29480200.
  31. ^ McLean, RR; Jacques, PF; Selhub, J; Tucker, KL; Samelson, EJ; Broe, KE; Hannan, MT; Cupples, LA; Kiel, DP (13 мая 2004 г.). «Гомоцистеин как предсказательный фактор перелома шейки бедра у пожилых людей». The New England Journal of Medicine . 350 (20): 2042–9. doi : 10.1056/NEJMoa032739 . PMID  15141042. S2CID  22853996.
  32. ^ ван Мерс, JB; Дхонукше-Руттен, РА; Плюйм, С.М.; ван дер Клифт, М; де Йонге, Р; Линдеманс, Дж; де Гроот, LC; Хофман, А; Виттеман, Дж. К.; ван Леувен, JP; Бретелер, ММ; Губы, П; Полс, HA; Уиттерлинден, AG (13 мая 2004 г.). «Уровень гомоцистеина и риск остеопоротического перелома». Медицинский журнал Новой Англии . 350 (20): 2033–41. doi : 10.1056/NEJMoa032546. hdl : 1765/8452 . ПМИД  15141041.
  33. ^ Jager, A; Kostense, PJ; Nijpels, G; Dekker, JM; Heine, RJ; Bouter, LM; Donker, AJ; Stehouwer, CD (январь 2001 г.). «Уровни гомоцистеина в сыворотке связаны с развитием (микро)альбуминурии: исследование Hoorn». Артериосклероз, тромбоз и сосудистая биология . 21 (1): 74–81. doi : 10.1161/01.ATV.21.1.74 . PMID  11145936.
  34. ^ Selhub, J.; Morris, MS; Jacques, PF (2007-12-04). «При дефиците витамина B12 более высокий уровень фолата в сыворотке связан с повышением общей концентрации гомоцистеина и метилмалоновой кислоты». Труды Национальной академии наук . 104 (50): 19995–20000. Bibcode : 2007PNAS..10419995S. doi : 10.1073/pnas.0709487104 . ISSN  0027-8424. PMC 2148411. PMID 18056804  . 
  35. ^ Stehouwer, Coen DA; Guldener, Coen van (2005). «Лечение, снижающее уровень гомоцистеина: обзор». Мнение экспертов по фармакотерапии . 2 (9): 1449–60. doi :10.1517/14656566.2.9.1449. PMID  11585023. S2CID  45945199.
  36. ^ Марти-Карвахал, Артуро Х.; Сола, Иван; Латирис, Димитриос (15 января 2015 г.). Марти-Карвахал, Артуро Х. (ред.). «Вмешательства по снижению уровня гомоцистеина для профилактики сердечно-сосудистых событий». База данных систематических обзоров Кокрейна . 1 : CD006612. doi :10.1002/14651858.CD006612.pub4. ISSN  1469-493X. PMC 4164174. PMID 25590290  . 

Внешние ссылки