МЕТАБОЛИЗЪМ НА ГАЛАКТОЗАТА

Галактозата се образува от хидролизата на лактоза дизахарид (млечна захар) в червата. В черния дроб той лесно се превръща в глюкоза. Способността на черния дроб да извърши тази трансформация може да се използва като функционален тест - тест за толерантност към галактоза. Пътят за превръщането на галактозата в глюкоза е показан на фиг. 21.3.

Галактозата се фосфорилира в резултат на реакция 1, катализира се от галактокиназа (АТФ служи като донор на фосфат). Продуктът от реакцията, ралактоза-1-фосфат, реагира с уридин дифосфат глюкоза (β-глюкоза), образувайки уридин дифосфат галактоза (β-галактоза) и глюкоза-1-фосфат. На този етап (реакция 2), катализирана от ензима галактоза-1-фосфат-уридил трансфераза, галактозата заема мястото на глюкозата в β-глюкоза с образуването на β-галактоза. Превръщането на галактозата в глюкоза (реакция 3) се случва като част от съдържащ галактоза нуклеотид. Тази реакция, чийто продукт е β-глюкоза, се катализира от епимераза. Реакцията на епимеризация вероятно включва етапите на окисление и редукция с NAD като коензим. И накрая, глюкозата се освобождава от β-глюкоза като глюкоза-1-фосфат (реакция 4), вероятно след включване в гликоген и последващата му фосфоролиза.

Реакция 3 е лесно обратима, по този начин глюкозата може да се превърне в галактоза и последната не е съществен компонент на храната. Галактозата е необходима за образуването не само на лактоза, но и на гликолипиди (цереброзиди), протеогликани и гликопротеини.

При синтеза на лактоза в млечната жлеза, първо от глюкоза и нуклеотид с участието на горното

Фигура: 21.3. Път на превръщане на галактоза в глюкоза и път на синтез на лактоза.

Фигура: 21.4. Диаграма на връзката между метаболизма на аминозахарите. UDP-глюкозаминът е аналог. Други нуклеотиди от пурия или пиримидин могат да свързват по подобен начин захари или амино захари. Примери за такива съединения са TDP-глюкозамин и TDP-N-ацетилглюкозамин.

образуват се ензими -галактоза. След това той влиза в реакция, катализирана от лактоза синтаза с глюкоза, в резултат на което се образува лактоза.

Клинични аспекти

Нарушение на метаболизма на галактозата се наблюдава при галактоземия, което може да бъде причинено от наследствени дефекти на който и да е от трите ензима, обозначени 1, 2, 3 на фиг. 21.3. Най-известната е липсата на уридил трансфераза (2). С увеличаване на концентрацията на галактоза в кръвта, концентрацията й в тъканите се увеличава. В тъканите на окото той се редуцира от алдоза редуктаза, за да образува съответния полиол (галактитол). Натрупването на галактитол допринася за развитието на катаракта. Много сериозни последици се наблюдават при дефицит на уридилтрансфераза: в черния дроб се натрупва галактоза-1-фосфат и съответно намалява концентрацията на неорганичен фосфат. В резултат на това има дисфункция на черния дроб, а след това и психично разстройство.

Ако при наследствен дефицит на галактоза-1-фосфат-уридилтрансфераза (реакция 2), което води до нарушаване на метаболизма на галактозата в черния дроб и червените кръвни клетки, епимеразата (реакция 3) присъства в достатъчни количества, тогава образуването на UDP-галактоза може да се появи при пациенти

от глюкоза. Това обяснява защо децата с това състояние могат да растат и да се развиват нормално, когато им се дава диета без галактоза (тази диета се предписва за предотвратяване на тежки заболявания). Описани са няколко различни генетични дефекта, които причиняват не пълен, а частичен дефицит на трансфераза. Тъй като този ензим обикновено присъства в тялото в излишък, намалението на неговата активност до 50% (или дори по-ниско) може да не е придружено от клинични прояви на заболяването; последните се наблюдават при хомозиготни индивиди. В случаите, когато има дефицит на епимераза в еритроцитите, в присъствието на този ензим в черния дроб и други органи, симптомите на заболяването не се откриват.

Метаболизъм на аминозахарите (хексозамини) (фиг. 21.4)

Аминозахарите са важни компоненти на гликопротеините (вж. Глава 54), някои гликосфинголипиди (напр. Ганглиозиди, вж. Глава 15) и гликозаминогликаните (вж. Глава 54). Най-важните сред тях са глюкозамин, галактоза-мин, манозамин (всички те са хексозамини) и съединението С-9 - сиалова киселина. Основната сиалова киселина, открита в човешката тъкан, е N-ацетилнеураминова киселина (NeuAc). Схемата на реакциите на взаимни трансформации на аминозахарите е показана на фиг. 21,4; най-важните му точки са, както следва: (1) глюкозаминът е основната амино захар; образува се от фруктоза-6-фосфат под формата на глюкозамин-6-фосфат, като глутаминът е донорът на аминогрупа; (2) аминозахарите функционират главно в N-ацетилирана форма, ацетил донорът е ацетил-КоА; (3) N-ацетилманозамин-6-фосфат се образува чрез епимеризация на N-ацетилглюкозамин-6-фосфат; (4) NeuAc се образува чрез кондензация на манозамин-6-фосфат с фосфоенолпируват; (5) галактозамин се образува чрез епимеризация на UDP-N-ацетилглюкозамин (UDPGlcNAc) до UDP-N-ацетилгалактозамин (UDP-GalNAc); (6) аминозахарите се използват за биосинтеза на гликопротеини и други съединения под формата на нуклеотидни захари, основните от които са UDPGlcNAc, UDPGalNAc и CMPNeuAc.

ЛИТЕРАТУРА

Brown D.H., Brown B. I. Някои вродени грешки в метаболизма на въглехидратите. Страница 391. В: MTP International Review of Science, том 5, Whelan W.J. (съст.), Butterworth, 1975. Dickens F., Randel P. J., Whelan W. J. (изд.). Въглехидратният метаболизъм и неговите нарушения, 2 т., Academic Press, 1968. Хукин Ф. Грешки в учебника, Метаболизъм на галактоза и галактоземия, Тенденции Biochem. Sci., 1978, 3, No. 129.

James H. M. et al. Модели за метаболитно производство на оксалат от ксилитол при хора, Aust. J. Exp. Biol. Med. Sci. 1982, 60, 117.

Kador P. F., Akagi Y., Kinoshita J. H. Ефектите на алдозната редуктаза и нейното инхибиране върху образуването на захарна катаракта, Метаболизъм, 1986, 35, 15.

Macdonald/Vrana A. (eds). Метаболитни ефекти на диетичните въглехидрати, Karger, 1986.

Randle P.J., Steiner D.F., Whelan W.J. (eds). Въглехидратният метаболизъм и неговите нарушения, том 3, Academic Press, 1981.

Sperling O., de Vries A. (eds). Вродени грешки на метаболизма при човека, Karger, 1978.

Stanbury J. B. et al. (eds). Метаболитната основа на наследствената болест, 5-то изд. McGraw-Hill, 1983.