read PDF - Endokrynologia Pediatryczna

Vol. 4/2005 Nr 3(12)
Endokrynologia Pediatryczna
Pediatric Endocrinology
Regulacja hormonalna przemiany białkowo-aminokwasowej
Hormonal regulation of ptotein-amino acids metabolism
Beata Gołębiowska-Gągała, Leszek Szewczyk
Klinika Endokrynologii i Neurologii Dziecięcej Akademii Medycznej w Lublinie
Adres do korespondencji:
Beata Gołębiowska-Gągała, Klinika Endokrynologii i Neurologii Dziecięcej Akademii Medycznej w Lublinie,
ul. Chodźki 2, 20-093 Lublin
Słowa kluczowe: przemiana białkowo-aminokasowa, regulacja hormonalna
Key words: protein-amino acid metabolism, hormonal regulation
STRESZCZENIE/
STRESZCZENIE/ABSTRACT
Białka żywych organizmów są stale odnawiane poprzez wymianę białka, nieprzerwany proces degradacji, a
następnie syntezy z wolnych aminokwasów. Szybkość degradacji odpowiada ich fizjologicznemu wymaganiu.
Homeostaza przemiany białkowo-aminokwasowej jest przedmiotem wyjątkowo precyzyjnej regulacji hormonalnej.
Biorą w niej udział prawie wszystkie hormony: insulina, glukagon, hormon wzrostu, hormony płciowe, hormony kory
nadnerczy oraz hormony tarczycy. Prześledzono mechanizmy ich wpływu na przemianę białkowo-aminokwasową.
The proteins of living organisms are replenished by ceaseless process of degradation and next synthesis from free
amino acids. The speed of degradation differs considerably among proteins, it also depends on various physiological
states. The speed of degradation corresponds to their physiological need. The state of balance of protein-amino acid
metabolism is a subject of an especially precise hormonal regulation. All hormones including: insulin, glucagon,
growth hormone, sexual hormones, hormones of adrenal cortex and adrenal medulla, and hormones of thyroid take
part in it. The mechanism of their influence on protein-amino acid metabolism has been investigated.
Aminokwasy są elementarnymi cegiełkami białka, zarówno enzymatycznego, jak i nieenzymatycznego, są również prekursorami wielu niezbędnych
dla życia substancji, takich jak: hormony (tyroksyna, trijodotyronina, adrenalina), neuroprzekaźniki
(serotonina, acetylocholina, noradrenalina), porfiryny, zasady purynowe, pirymidynowe [1].
Zdecydowana większość aminokwasów może
być całkowicie syntetyzowana w organizmie człoVol. 4/2005, Nr 3(12)
wieka, są to aminokwasy endogenne, inaczej niepodstawowe, nieniezbędne [1–3]. Niektóre z nich
organizm musi jednak otrzymywać w formie gotowej, ponieważ nie jest zdolny do syntezy ich szkieletu węglowego. Aminokwasy te nazywamy egzogennymi, podstawowymi lub niezbędnymi [1–3].
Aminokwasy egzogenne są niezbędne dla prawidłowej funkcji ośrodkowego układu nerwowego (walina), wątroby (leucyna, metionina, cysteina
51
Praca przeglądowa
i cystyna), układu krwiotwórczego (histydyna, fenyloalanina, tyroksyna), do syntezy kwasu nikotynowego (tryptofan) i barwnika oczu oraz do prawidłowego wzrostu organizmu (arginina).
Ponadto aminokwasy mogą ulec przekształceniu do węglowodanów, tłuszczy lub spaleniu do
dwutlenku węgla i wody, dostarczając organizmowi związków wysoko-energetycznych.
Do aminokwasów endogennych zaliczamy: alaninę, asparaginę, kwas asparagino-wy, glutaminę,
kwas glutaminowy, glicynę, prolinę, serynę, tyrozynę i cystynę. Aminokwasy endogenne powstają w
organizmie z odpowiadających im ketokwasów w
jednym z trzech szlaków metabolicznych: z alfa-ketoglutaranu powstaje kwas glutaminowy, glutamina, prolina i u młodych osobników arginina, z pirogroninanu – alanina, seryna, cystyna i glicyna, a ze
szczawiooctanu – kwas asparaginowy i asparagina.
Tyrozyna i cystyna powstają w wyniku przemian aminokwasów egzogennych Tyrozyna na drodze hydroksylacji z fenyloalaniny, a cystyna z metioniny.
Do grupy aminokwasów egzogennych należą
zaś: lizyna, tryptofan, fenyloalanina, treonina, walina, leucyna, isoleucyna i metionina [4–8].
Arginina i histydyna [9] określane są jako aminokwasy półniezbędne, ze względu na niedostateczną ich syntezę w ustroju rosnącym.
Dla noworodków i niemowląt cysteina i histydyna są aminokwasami egzogennymi, dla chorych zaś
z przewlekłą niewydolnością nerek to arginina i histydyna stają się aminokwasami egzogennymi. Ponadto badania ostatnich lat wykazały, że w ustroju
człowieka syntetyzowane mogą być również aminokwasy egzogenne (z wyjątkiem lizyny i treoniny) po dostarczeniu mu do tego odpowiednich ketokwasów [10].
Dlatego Jackson [11] zaproponował bardziej
elastyczny podział, obejmujący aminokwasy, których szkielety węglowe są syntetyzowane w organizmie, oraz te, które podlegają łatwej transaminacji.
1. „Non-essential” – są to tzw. aminokwasy nieistotne, uczestniczące w wielu reakcjach transaminacji, organizm posiada zdolność syntezy ich szkieletów węglowych; należą tu: alanina, kwas glutaminowy i kwas asparaginowy.
2. „Essential carbon skeletal” – są to aminokwasy, których szkielety węglowe są istotne, ale one
same w sobie nie, ze względu na dużą zdolność organizmu do ich transaminacji; zaliczamy do nich
aminokwasy o łańcuchach rozgałęzionych, czyli:
walinę, leucynę i isoleucynę.
52
Endokrynol. Ped., 4/2005;3(12):51-58
3. „Essential aminoacid” – organizm nie ma
zdolności ich syntezy, ani transaminacji, dotyczy to
np. lizyny.
4. „Semi-essential aminoacid” – są to aminokwasy, dla których organizm posiada zdolność syntezy szkieletów węglowych, przy bardzo słabej
zdolności do ich transaminacji; należy tu glicyna i
seryna.
Całkowita pula wolnych aminokwasów ustroju wynosi 120 g, co stanowi zaledwie 1% całkowitej puli białek i 30% dobowego obrotu białkowego
ocenianego blisko na 400-800 g/dobę. W roku 1913
Van Slyke i Mayer [12] stwierdzili, że tkanki ustroju mają zdolność gromadzenia wolnych aminokwasów. Każda tkanka ma własną pulę wolnych aminokwasów. Stężenia wolnych aminokwasów w ustroju są bardzo niskie (0,01 M) w porównaniu ze stężeniem aminokwasów w puli aminokwasów związanych, tzn. wchodzących w skład białka (2,0 M).
Dlatego też nawet bardzo niskie zmiany w zawartości białka w organizmie, spowodowane wzrostem lub obniżeniem syntezy białka, mogą wywierać znaczny wpływ na poziom poszczególnych wolnych aminokwasów [9].
Pula wolnych aminokwasów nazywana jest także pulą metaboliczną. Zawiera ona aminokwasy w
przestrzeni wewnątrz- i zewnątrzkomórkowej [7,
9]. Tkanki zawierają więcej wolnych aminokwasów niż osocze, przy czym najwięcej (50-80%) występuje w mięśniach szkieletowych [13].
Homeostaza przemiany białkowo-aminokwasowej podlega precyzyjnej regulacji hormonalnej.
Insulina
Insulina jest prawdopodobnie najważniejszym
pojedynczym czynnikiem regulującym i utrzymującym dodatnią równowagę białkową w sercu i w
mięśniach szkieletowych [14,15].
Wewnątrzkomórkowe wpływy insuliny dzielą się na doraźne i bardziej długotrwałe. Do pierwszych należą wpływy będące wynikiem głównie aktywacji fosforylacji lub defosforylacji swoistych,
już obecnych enzymów. Efekty pojawiające się
później i trwające dłużej są rezultatem zwiększonej syntezy kwasów nukleinowych (RNA i DNA),
a tym samym zwiększonej syntezy de novo białek
i enzymów oraz, pośrednio, zwiększenia poziomu
ATP.
Insulina jest hormonem anabolicznym, nasilającym syntezę i hamującym rozpad białka. Dzieje
się tak przez zwiększenie transportu aminokwasów
B. Gołębiowska-Gągała i inni – Regulacja hormonalna przemiany białkowo-aminokwasowej
z przestrzeni zewnątrzkomórkowej do wnętrza komórki. Jest to transport aktywny, selektywny, skierowany przeciwko gradientowi stężeń i wymagający nakładu energii [16].
Poprzez zwiększenie poboru aminokwasów,
ułatwienie inkorporacji aminokwasów w białka
oraz hamowanie katabolizmu białek mięśniowych
zmniejszeniu ulega uwalnianie aminokwasów z
mięśni w stanie spoczynku. Dotyczy to zwłaszcza
aminokwasów rozgałęzionych [17–19].
Insulina obniża zatem poziomy aminokwasów w
surowicy krwi [20–25]. Wielkość i stałość spadku
stężenia aminokwasów jest zaznaczona najbardziej
dla: waliny, leucyny, isoleucyny, metioniny, tyrozyny, fenyloalaniny i treoniny [26]. Alanina wyróżnia
się swoją nieobecnością w grupie aminokwasów, na
które wpływa insulina obniżając ich układowe stężenia. Insulina podnosi bowiem poziom alaniny.
Wynika to z jej stymulacyjnego wpływu na obwodowe formowanie się alaniny z pirogronianu [20,
21, 23, 27, 28].
Insulina zmniejsza także aktywność wątrobowych enzymów kontrolujących przebieg glukoneogenezy: karboksylazy pirogronianowej, karboksykinazy fosfoenolopirogronianowej, fruktozo-1,6-bisfosfatazy, glukozo-6 fosfatazy. Ponadto
zmniejsza ona stężenie cAMP, co dodatkowo hamuje glukoneogenezę i wykorzystanie alaniny [16].
To bezpośrednie działanie wspomagane jest pośrednim wpływem insuliny na dostawę substratów dla
glukoneogenezy. Następstwem zwiększonego poboru aminokwasów przez mięśnie jest redukcja ich
dostarczania do wątroby [29].
Insulina ma zatem podwójną rolę w regulacji metabolizmu aminokwasów. Po pierwsze, działa na magazyny obwodowe, hamując mobilizację aminokwasów ketogennych. Po drugie, wpływa na wątrobę, hamując pobór aminokwasów glukogennych [30].
Po spożyciu pokarmu osoczowe poziomy tego
hormonu rosną, prowadząc do zwiększonego wychwytu aminokwasów i syntezy białka oraz redukcji degradacji białka w mięśniach. Krążące poziomy
insuliny obniżają się przy zmniejszonym spożyciu
pokarmu. Podczas głodówki znaczący spadek poziomu insuliny w osoczu jest ważnym czynnikiem
w rozpadzie białek mięśniowych i w efekcie uwalnianiu aminokwasów z tych tkanek [14, 15].
Hormon wzrostu
Hormon wzrostu promuje anabolizm białka,
prowadząc do dodatniego bilansu azotowego. Nie
wpływa on na szybkość ogólnoustrojowej proteolizy, ale obniża szybkość oksydacji aminokwasów
[31, 32]. Oszczędzający wpływ na oksydację aminokwasów powoduje zwiększenie transportu aminokwasów do wnętrza komórek, zwiększenie szybkości włączania aminokwasów do białek [31–33],
co w konsekwencji nasila anabolizm białek.
Ten mechanizm działania opisany został po podaniu hormonu wzrostu osobom zdrowym i pacjentom z niedoborem hormonu wzrostu [34].
Proces syntezy białek w wątrobie nie jest promowany przez hormon wzrostu [35, 36]. Podczas
gdy obecne badania, określające wpływ hormon
wzrostu na syntezę białek mięśniowych, są rozbieżne pomimo klinicznych dowodów ważnej roli tego
hormonu [37–39]. Badania wykazywały bowiem,
że podskórne [33] lub dożylne [40] podanie hormonu wzrostu zwiększa syntezę białek mięśniowych.
Dla kontrastu inni autorzy [31] nie mogli wykazać
żadnego stymulującego wpływu na syntezę białek
mięśniowych.
Z uwagi na pulsacyjną naturę wydzielania hormonu wzrostu, określoną przez piki w porze nocnej i, w przybliżeniu, do trzech godzin po posiłku,
uważa się, że główna część anabolicznej roli tego
hormonu jest wypełniana w fazie postabsorbcyjnej,
zwłaszcza nocą. Jednakże jest też możliwe, że podstawowy poziom krążącego hormon wzrostu wywiera stały efekt anaboliczny, ponieważ stały wlew
pewnej ilości hormonu wzrostu, mający zastąpić
stężenie podstawowe dorosłych z niedoborem hormonu wzrostu, wystarczał do redukcji wydalania
azotu z moczem [41].
Obecnie nie jest również jasne, na ile w anabolicznej roli hormonu wzrostu pośredniczy IGF-1.
Insulinopodobny czynnik wzrostowy
Izolowane wpływy insulinopodobnego czynnika wzrostowego na metabolizm pośredni są trudne do wykazania in vivo, ponieważ jego podawanie powoduje znaczące modyfikacje w stężeniach
innych krążących hormonów wpływających na metabolizm aminokwasów, w tym insuliny i hormonu
wzrostu [42].
Dane dostępne u ludzi wskazują, że IGF-1 ma
mechanizm działania podobny do insuliny w stosunku do metabolizmu białek [43, 44], ponieważ
podanie IGF-1 redukuje także szybkość ogólnoustrojowego rozpadu białek. Działanie IGF-1 jest
jednak 14 razy słabsze od insuliny [43]. To wywołuje pewne wątpliwości co do potencjalnej roli fi53
Praca przeglądowa
zjologicznej, odgrywanej przez ten hormon w regulacji ogólnoustrojowego metabolizmu białek.
Hormony płciowe
Obecna wiedza o działaniu estrogenów i progesteronu na metabolizm aminokwasów i białek jest
bardzo ograniczona, można jedynie ekstrapolować
dane z wyników badań porównujących efekty cyklu
miesiączkowego na kinetykę białek. W wyniku porównania fazy lutealnej i folikularnej u tych samych
kobiet stwierdzono około 10-20% wzrost wydalania
azotu [45] i szybkości ogólnoustrojowej proteolizy
oraz oksydacji aminokwasów [46]. Trzeba jednak
wyjaśnić, czy większy katabolizm białka w fazie folikularnej wynika ze spadku poziomu estrogenów,
czy też ze wzrostu progesteronu.
Stwierdzono, że estrogeny stymulują po części
wytwarzanie hormonu wzrostu i uwrażliwiają tkanki na insulinę [7], co przyspiesza zapewne syntezę
białek ustroju. Androgeny promują anabolizm białka [47, 48], chroniąc aminokwasy przed oksydacją i
zwiększają ich włączanie do białek, zwłaszcza mięśniowych [49].
Jednak obecnie pełne wyjaśnienie wpływu androgenów na metabolizm białek nie jest możliwe, ponieważ podanie testosteronu zwiększa stężenie krążącego hormonu wzrostu [48]. Tak więc w części efektów przypisywanych androgenom, konkretnie supresji oksydacji leucyny [31, 32] oraz stymulacji ogólnoustrojowej [32, 33] i mięśniowej [40, 50, 51] syntezy białka może pośredniczyć hormon wzrostu.
Aminy katecholowe
W odróżnieniu od antyinsulinowego działania
na metabolizm lipidów i węglowodanów [52–54],
wzrost osoczowego stężenia amin katecholowych
ma wpływ anaboliczny na metabolizm białek.
Dożylne podanie adrenaliny zdrowym osobom
powoduje 20% spadek szybkości ogólnoustrojowej proteolizy [15, 55–57]. Spadek tempa rozpadu białka jest prawdopodobnie odpowiedzialny za
obniżenie osoczowego stężenia większości aminokwasów [58] i za wynikającą z tego mniejszą ich
oksydację. W warunkach fizjologicznych adrenalina obniża uwalnianie z mięśni alaniny i glutaminy
[15]. Wpływ adrenaliny na metabolizm białka zachodzi prawdopodobnie za pośrednictwem receptorów beta-adrenergicznych, gdyż przeciwdziała mu
równoczesne podanie propranololu-beta – agonisty,
a nie fenylefryny-alfa – agonisty [15, 56].
54
Endokrynol. Ped., 4/2005;3(12):51-58
Insulina i adrenalina mają addytywny wpływ na
metabolizm białka, gdyż ich łączny wlew powoduje supresję szybkości proteolizy i oksydacji aminokwasów [43].
Aminy katecholowe podwyższają także poziom
cAMP, co prowadzi do nasilenia glukoneogenezy,
poprzez aktywację: karboksylazy pirogronianowej,
karboksykinazy fosfoenolopirogronianowej, fruktozo-1,6 bisfosfatazy i glukozo-6-fosfatazy [14, 15]
oraz pośrednio przez hamowanie wydzielania insuliny [6].
Nie wiadomo obecnie, w jakim stopniu podstawowe stężenie katecholamin odgrywa rolę w regulacji ogólnoustrojowego metabolizmu aminokwasów
i białek.
Co więcej, wciąż nie jest jasne, jaką rolę odgrywa
adrenalina w chorobach katabolicznych, w których
osoczowe stężenie adrenaliny rośnie.
Według wielu autorów [55–57], podczas chorób
stresowych wzrost osoczowej adrenaliny powinien
łagodzić rozpad białka indukowany przez hormony o działaniu katabolicznym. Jednak jest też możliwe, że efekty wpływu pojedynczego hormonu na
metabolizm aminokwasów mogą się zmieniać, kiedy współdziała z innymi hormonami przeciwregulacyjnymi. Pomimo zwiększonej aktywności adrenergicznej [59, 60] faktem jest, że podczas „chorób
stresowych” postępuje rozpad białek.
Glukagon
Glukagon wywiera efekt hypoaminoacydemiczny [61–64] obejmujący wszystkie aminokwasy,
jednakże wielkość spadku jest najwyższa dla alaniny [22]. Czynnikami odpowiedzialnymi za hypoaminoacydemię są: zwiększony wychwyt trzewny aminokwasów łącznie [22], a zwłaszcza alaniny
[22, 28, 29], zwiększenie produkcji glukozy z alaniny [28], pobudzenie wewnątrzkomórkowego transportu i wykorzystania aminokwasów glukogennych
[22], ten ostatni efekt jest również wyrażony najsilniej w stosunku do alaniny [17, 22, 65].
Działanie glukoneogeniczne glukagonu wzmacnia ujemną równowagę azotową wywołaną zarówno u osób odżywionych, jak i poddanych głodówce
[22].
Działanie glukagonu w hepatocytach, stymulujące glukoneogenezę, odbywa się poprzez zwiększenie poziomu cAMP, który pobudza transport
aminokwasów do komórki wątrobowej, jak i przekształcenie pirogronianu w fosfoenolopirogronian
[17, 29, 66–68].
B. Gołębiowska-Gągała i inni – Regulacja hormonalna przemiany białkowo-aminokwasowej
Glukagon zwiększa aktywność enzymów cyklu
glukoneogenezy: karboksylazy pirogronianowej, karboksykinazy fosfoenolopirogronianowej, fruktozo-1,6
bisfosfatazy, glukozo-6-fosfatazy [16, 17, 19, 49].
W mięśniach glukagon zwiększa utlenianie aminokwasów rozgałęzionych, zmniejsza włączanie
aminokwasów do białek i zwiększa uwalnianie aminokwasów z tkanki mięśniowej [22].
Glukagon wywiera zatem efekt kataboliczny
określony przez zwiększony transfer aminokwasów
z mięśni do wątroby w celu ich konwersji do glukozy. Spadek poziomów aminokwasów sugeruje, że
wątrobowy wychwyt i utylizacja aminokwasów są
pobudzane w stopniu większym niż uwalnianie ich
z mięśni [22].
Stężenie glukagonu jako „hormonu głodu i pracy mięśniowej” rośnie w okresie wzmożonego zapotrzebowania metabolicznego komórek z jednoczesnym zahamowaniem wydzielania insuliny, co
w efekcie pobudza glukoneogenezę [19]. Sytuacja
odwrotna ma miejsce podczas trawienia – wybitnie
zmniejszone wydzielanie glukagonu z równoczesnym wzmożeniem wydzielania insuliny stymuluje biosyntezę białka [19, 68, 69].
Glikokortykosterydy
Klasyczne już badania Longa, Katzena i Frya
[15] wykazały, że glikokortykosterydy mają podstawowe znaczenie dla utrzymania poziomów glukozy we krwi podczas głodówki, mobilizując aminokwasy z tkanek pozawątrobowych.
Wpływ glikokortykosterydów na przemianę
białkową wiąże się ściśle z ich głównym mechanizmem działania. Hormony te po związaniu się z
białkiem receptorowym cytozolu zostają przetransportowane do jądra, w którym po związaniu z chromatyną wpływają na syntezę DNA i transkrypcję
m-RNA.
W małych dawkach działają anabolicznie i
zwiększają syntezę de novo wielu enzymów w wątrobie, przede wszystkim biorących udział w przemianie aminokwasów: transaminazy alanino-alfaketoglutarowej, tyrozynowej, oksygenazy tryptoanowej, a także enzymów szlaku glukoneogenezy: karboksylazy pirogronianowej, karboksykinazy fosfoenolopirogronianowej, fruktozo-1,6 bisfosfatazy i glukozo-6-fosfatazy [16, 19, 49, 70]. Pobudzenie glukoneogenezy wynika także z faktu „uczulania” przez glikokortykosterydy odpowiednich enzymów na działanie cAMP, a także pobudzenia sekrecji glukagonu [19, 71].
W dużych dawkach glikokortykosterydy powodują wzrost ogólnoustrojowego rozpadu białka
[32, 72–74] i mobilizację aminokwasów w tkankach poza-wątrobowych, zwłaszcza w mięśniach.
Stwierdzono wzrost stężenia w osoczu aminokwasów, głównie rozgałęzionych [72–74) i alaniny [22,
75–77], zwiększenie transportu błonowego aminokwasów w komórkach wątroby i jego zmniejszenie
w tkankach pozawątrobowych, co w związku z indukcją enzymów glukoneogenezy powoduje szybkie ich przekształcenie do glukozy [19, 70].
Ten mechanizm katabolicznego działania glikokortykosterydów potwierdzono zarówno podczas
stanu postabsorpcyjnego, jak i absorbcyjnego [32,
72]. Pojawia się on pomimo zwiększonego osoczowego stężenia insuliny [72, 74], co sugeruje, że
utrata białka w zespole Cushinga lub podczas długotrwałej terapii glikokortyko-sterydowej [78] jest
wynikiem indukowanej sterydami insulinooporności [29, 79, 80].
Hormony tarczycy
Hormony tarczycy wywierają głęboki, głównie
pobudzający wpływ na metabolizm pośredni w organizmie człowieka i zwierząt, obejmujący zużycie
tlenu, glikolizę, glukoneogenezę, oksydację kwasów tłuszczowych, obrót białkowy etc. [81, 82].
Różne organy są zaangażowane w te procesy w różnym stopniu [83, 84].
Hormony tarczycy w stężeniach fizjologicznych są
niezbędne do prawidłowego wzrostu i rozwoju organizmu, wzmagają bowiem całkowitą przemianę materii, syntezę, jak również degradację białek.
W dawkach ponadfizjologicznych hormony tarczycy nasilają katabolizm i zmniejszenie rezerw białka w organizmie. Wszystkie te wpływy na metabolizm pośredni obserwuje się w wątrobie, w sercu, w
mięśniach szkieletowych i wielu innych narządach.
Istotnie, prawdopodobnie nie ma u człowieka narządu niepodlegającego wpływowi działania hormonów tarczycy. W konsekwencji wydaje się oczywiste, że także nieobecność lub obecność w nadmiarze hormonów tarczycy wpływa na metabolizm
aminokwasów, syntezę i rozpad białek.
Hormony tarczycy mogą działać w dowolnym
miejscu syntezy białka. Obecnie nie ma jednak wątpliwości, że główny wpływ hormonów tarczycy
występuje na szczeblu transkrypcji [85].
Nie można jednak wyciągnąć przekonujących
wniosków jedynie z badań in vivo na temat roli
hormonów tarczycy w syntezie i rozpadzie biał55
Praca przeglądowa
ka. Wiele opisywanych efektów może bowiem być
konsekwencją pośrednich wpływów T3 na stężenie
i funkcje innych hormonów. Sytuację metaboliczną
w hipertyreozie komplikuje dodatkowo fakt, iż w
różnych narządach wrażliwość receptorów hormonalnych, np. adrenergicznych, jest zwiększona lub
zmniejszona [86–88].
Podobnie jak inne składniki ciała, białka nie występują w stanie statycznym, ale podlegają ciągłemu
przepływowi, odzwierciedlającemu równowagę pomiędzy syntezą a rozpadem [9, 70].
Endokrynol. Ped., 4/2005;3(12):51-58
Białka żywych organizmów są stale odnawiane
przez wymianę, nieprzerwany proces degradacji, a
następnie syntezy z wolnych aminokwasów. Szybkość degradacji znacznie się różni między białkami, zależy także od stanów fizjologicznych. Szybkość degradacji odpowiada ich fizjologicznemu wymaganiu [9].
Homeostaza przemiany białkowo-aminokwasowej musi być, jak wynika z badań, przedmiotem
wyjątkowo precyzyjnej regulacji hormonalnej.
PIŚMIENNICTWO/REFERENCES
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[20]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
56
Jakubke H.D., Jeschkeit H.: Aminokwasy. [w:] Jakubke H.D., Jeschkeit H.: Aminokwasy peptydy białka. PWN, Warszawa
1982, 11–69.
Munro H.N.: An introduction to nutritional aspects of protein metabolism. [w:] Munro H.N., Allison J.B.: Mammalian protein
metabolism. Academic Press, New York 1964, 3–39.
Rose W.C. :The amino acis requirements of adult man. Nutr. Abstr. Rev., 1957:27, 631–647.
Jackson A.A., Shaw J.C.L., Barber A. et al.: Nitrogen metabolism in preterm infants fed human donor breast milk the possible
essentiality of glycine. Pediatri. Res., 1981:15, 1454–1461.
Neale R.J., Waterlow J.C.: Cirtical evaluation of a method for estimating amino acid requirements for maintenance in the rat
by measurement of the rate of 14C – labelled amino acid oxidation in vivo. Br. J. Nutr., 1974:32, 257–272.
Rodwell V.W.: Metabolizm białek i aminokwasów. [w:] Murray R.K., Granner D.K., Maeys P.A., Rodwell V.W.: Biochemia
Harpera. PZWL, Warszawa 1994, 337–414.
Scriver Ch., Rosenberg L.E.: Amino acid metabolism and its disorders. W.B. Saunders Company, Philadelphia-LondonToronto 1973.
Young V.R.: Dynamics of human whole body amino acid metabolism: use of stable isotope probes and relevance to nutritional
requirements. J. Nutr. Sci. Vitaminol., 1981:27, 395–413.
Bożkowa K., Duczyńska N.: Zaburzenia przemiany aminokwasów. [w:] Bożkowa K.: Genetycznie uwarunkowane zaburzenia
metaboliczne u dzieci. PZWL, Warszawa 1977, 31–64.
Synderman S.E.: Human amino acid nutrition. Genet. Fact. Nutr., 1983 (cyt. wg 11).
Jackson A.A.: Aminoacids: essential and non-essential? Lancet, 1983:1, 1034–1037.
Van Slyke D.D., Meyer G.M.: The fate of protein digestion products in the body III. The absorption of amino-acids from the
blood by tissues J. Biol. Chem., 1913:16, 197–212.
Herbert J.D.: Free amino acids in the caiman rat. Comp. Biochem. Phys., 1966:17 (2), 58.
Goldberg A.L., Griffin G.E.: Hormonal control of protein synthesis and degradation in rat skeletal muscle. J. Physiol. (lLond),
1977:220, 51–52.
Tischler M.E.: Hormonal regulation of protein degradation in skeletal and cardiac muscle. Life Sciences., 1981:28, 2569–2574.
Czyżyk A.: Patogeneza cukrzycy. [w:] Czyżyk A.: Patofizjologia i klinika cukrzycy. PZWL, Warszawa 1987, 110–257.
Girard J.R., Guillet I., Marty J. et al.: Effects of exogenous hormones and glucose on plasma levels and hepatic metabolism
of amino acids in the fetus and in the newborn rat. Diabetologia, 1976:12, 327–334.
Sherwin R., Felig P.: Patophysiology of diabetes mellitus. Med. Clin. N. Am., 1978:62, 695–697.
Traczyk W., Trzebski A.: Trawienie i wchłanianie. [w:] Traczyk W., Trzebski A.: Fizjologia człowieka z elementami fizjologii
klinicznej. PZWL, Warszawa 1990, 327–342.
Anderson O., Friis T., Ollesen B.: Glucose intolerance and insulin secretion in hyperthyroidism. Acta Endicrinol., 1977:84,
576–587.
De Barnola F.V.: The effect of insulin on plasma free amino acids. Acta Physiol. Lat. Am., 1965:15, 260–267.
Felig P.: Amino acid metabolism in man. Annu Rev. Biochem., 1975:44, 933–958.
Felig P.: The glucose-alanine cycle. Metabolism, 1973:22, 179–207.
Munro H.N.,Thomson W.S.T.: Influence of glucose on amino acid metabolism. Metabolism, 1953:2, 354.
Zinneman H.H., Nuttall F.Q., Goetz F.C.: Effect of endogenous insulin on human amino acid metabolism. Diabetes, 1966:15, 5–9.
Pozefsky T., Felig P., Tobin J. et al.: Amino acid balance across the tissue of the forearm in postabsorptive man: effects of
insulin at two dose levels. J. Clin. Invest., 1969:48, 2273–2282.
Carlsten A., Hallgren B., Jagenburg R. et al.: Arterial concentrations of free fatty acids and the amino acids in healthy human
individuals at rest and at different work loads. Scand. J. Clin. Lab. Invest., 1962:14, 185–191.
B. Gołębiowska-Gągała i inni – Regulacja hormonalna przemiany białkowo-aminokwasowej
[28] Felig P., Pozefsky T., Marliss E. et al.: Alanine: key role in glukoneogenesis. Science, 1970:167, 1003–1004.
[29] Malette L.E., Exton J.H., Park C.R.: Control of gluconeogenesis from amino acids in the perfused rat liver. J. Biol. Chem.,
1969:244, 5713–5723.
[30] Felig P., Marliss E., Ohman J.L. et al.: Plasma amino acid levels in diabetic ketoacidesis. Diabetes, 1970:19, 727–732.
[31] Copeland K.C., Nair K.S.: Acute growth hormone effects on amino acid and lipid metabolism. J. Clin. Endocrinol. Metab.,
1994:78, 1040–1047.
[32] Horber F.F., Haymond M.W.: Human growth hormone prevents the protein catabolic side effects of prednisone in humans. J.
Clin. Invest., 1990:86, 265–272.
[33] Yarasheski K.E.,Campbell J.A.,Smith K. et al.: Effect of growth hormone and resistance exercise on muscle growth in youg
men. Am. J. Physiol., 1992:262, E261–261.
[34] Russell-Jones D.L., Weissberger A.J., Bowes S.B. et al.: Protein metabolism in growth hormone deficiency and effects on
growth hormone replacement therapy. Acta Endocrinol., 1993:128, Suppl. 2, 44–47.
[35] De Feo P., Horber F.F., Haymond M.W.: Meal stimulation of albumin synthesis: a significant contributor to whole body protein
synthesis. Am. J. Physiol., 199:263, E794–E799.
[36] Zachwieja J., Bier D.M., Yarasheski K.E.: Growth hormone administration in older adults: effects on albumin synthesis. Am.
J. Physiol., 1994:266, E840–E844.
[37] Cuneo R.C., Salomon F., Mc Gauley G.A. et al.: The growth hormone deficiency syndrome in adults. Clin. Endocrinol., 1992:
37, 387–397.
[38] Mardh G., Lundin K., Borg G. et al.: Growth hormone replacement therapy in adult hypopituitary patients with growth hormone
deficiency: combined data from 12 european placebo – controlled clinicaltrials. Endocrinol. Metab., 1994:Suppl. A, 43–49.
[39] Rosen T., Johannson G., Hallgren P. et al.: Beneficial effects of 12 months replacement therapy with recombinant human
growth hormone to growth hormone deficient adults. Endocrinol. Metab., 1994:1, 55–66.
[40] Fryburg D.A., Barret E.J.: Growth hormone actuely stimulates skeletal muscle but not whole-body protein syntesis in humans.
Metabolism, 1993:9, 1223–1227.
[41] Plotnick L.P., Thompson R.G., Kowarski A. et al.: Circadian variations of integrated concentration of growth hormone in
children and adults. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1975:40, 240–246.
[42] Froesch E. R., Hussain M.: Metabolic effects of insulin-like growth factor 1 with special reference to diabetes. Acta Paediatr.
Suppl., 1994:399, 165–170.
[43] Giordano M., Castellino P., Carrol C.A. et al.: Comparison of the effects of human recombinant insulin-like growth factor 1 and
insulin on plasma amino acid concentrations and leucine kinetics in humans. Diabetologia, 1995:38, 732–738.
[44] Turkalj I., Keller U., Ninnis R. et al.: Effect of increasing doses of recombinant human insulin-like growth factor I on glucose,
lipid and leucine metabolism in man. J. Clin. Endocrinol. Metab., 1992:75, 1192–1197.
[45] Calloway D.H., Kurzer M.: Menstrual cycle and protein requirements of women. J. Nutr., 1982:112, 356–366.
[46] Lariviere F., Mousalli R., Garrel D.R.: Increased leucine flux and leucine oxidation during the luteal phase of menstrual cycle
in women. Am. J. Physiol., 1994:267, E422–E428.
[47] Griggs R.C., Kingston W., Jozefowicz R.F. et al.: Effect of testosterone on muscle mass and muscle protein synthesis. J. Appl.
Physiol., 1989:66, 498–503.
[48] Mauras N., Haymond M.W., Darmaun D. et al.: Calcium and protein kinetics in pruberal boys. J. Clin. Invest., 1994:93,
1014–1019.
[49] Naskalski J. W.: Przemiana białek i jej udział w utrzymaniu homeostazy. [w:] Sznajd J.: Biochemia kliniczna w praktyce
lekarskiej. PZWL, Warszawa 1983, 108–128.
[50] Fryburg D.A., Gelfand R.A., Barret E.J.: Growth hormone actuely stimulates forearm muscle protein synthesis in normal
humans. Am. J. Physiol., 1991:260, E499–E504.
[51] Lundberg S., Belfrage M., Werneman J. et al.: Growth hormone improves muscle protein metabolism and whole body
nitrogen economy in man during a hyponitrogenous diet. Metabolism, 1991:3, 315–322.
[52] Clutter W., Bier D., Shah S. et al.: Epinephrine plasma metabolic clearance rates and physiologic treshold for metabolic and
hemodynamic actions in man. J. Clin. Invest., 1980:66, 94–101.
[53] De Feo P., Perriello G., Torione E. et al.: The contribution of adrenergic mechanisms to glucose conterregulation in humans.
Am. J. Physiol., 1991:261, E725–726.
[54] Rizza R.A., Cryer P.E., Haymond M.W. et al.: Adrenergic mechanizm for the effects of epinephrine on glucose production and
clearance in man. J. Clin. Invest., 1980:65, 682–690.
[55] Catellino P., Luzi L., Del Prato S.: Dissociation of the effects of epinephrine and insulin on glucose and protein metabolism.
Am. J. Physiol., 1990:258, E117–125.
[56] Kraenzlin M.E., Keller U., Keller A. et al.: Elevation of plasma epinephrine concentrations inhibits proteolysis and leucine
oxidationin man via betadrenergic mechanismus. J. Clin. Invest., 1989:84, 388–393.
[57] Miles J.M., Nissen S.L., Gerich J.E. et al.: Effects of epinephrine infusion on leucine and alanine kinetics in humans. Am. J.
Physiol., 1984:247, E166–172.
57
Praca przeglądowa
Endokrynol. Ped., 4/2005;3(12):51-58
[58] Shamon H.R., Jacob R., Sherwin R.S.: Epinephrine-induced hypoaminacidemia in normal and diabetic human subjects.
Diabetes,1980:29, 875–881.
[59] Bolli G., Cartechini M.G., Compagnucci P. et al.: Effect of metabolic control on urinary excretion and plasma levels of
catecholamines in diabetics. Horm. Metab. Res., 1979:11, 493–497.
[60] Shangraw R.E., Stuart C.A., Prince M.J. et al.: Differentiation between septic and postburn insulin resistance. Metabolism,
1989:38, 983–989.
[61] Assan R., Marre M., Gormleg M.: The amino acid induced secretion of glucagon. [w:] Lefebvre P.J.: Glucagon II. Springer
Verlag, Berlin 1983, 19–41.
[62] Boden G., Rezwani I., Owen O.E.: Effects of glucagon on plasma amino acids. J. Clin. Invest., 1984:73, 785–793.
[63] Boden G., Tappy L., Jadaly F. et al.: Role of glucagon in disposal of amino acid load. Am. J. Physiol., 1990:259, E225–232.
[64] Couet C., Fugakawa N.K., Matthews D.E. et al.: Plasma amino acid kinetics during acute states of glucagon dificiency and
excess in healthy adults. Am. J. Physiol., 1990:258, E78–85.
[65] Jabłońska A.: Białko całkowite i azot alfa-aminowy surowicy krwi oraz jego wydalanie z moczem u dzieci obciążonych
glukagonem. Pol. Tyg. Lek., 1973:28, 649–655.
[66] Malette L.E., Exton J.H., Park C.R.: Effects of glucagon on amino acid transport and utilization in the perfused rat liver. J.
Bioch. Chem., 1969:244, 5724–5729.
[67] Seino Y., Ikeda M., Nakane K. et al.: Amino acid modulation of glucose – induced insulin and glucagon release in diabetic
patients. Metabolism, 1977:26, 911.
[68] Unger R.H.: Role of glucagon in the pathogenesis of diabetes: the status of controversy. Metabolism, 1978:27, 1961.
[69] Felig P., Wahren J., Sherwin R. et al.: Insulin, glucagon and somatostatin in normal physiology and diabetes mellitus.
Diabetes, 1976:25, 1091–1012.
[70] Ganong W.F.: Równowaga energetyczna, metabolizm i odżywianie. [w:] Ganong W.F.: Fizjologia. Podstawy fizjologii
lekarskiej. PZWL, Warszawa 1994, 343–386.
[71] Czyżyk A.: Über des Verhalten des Aminostickstoffes und der freien Aminosäuren in Plasma Beim Diabetes Mellitus. Z.
Gesamte. Inn. Med., 1961:16, 196–201.
[72] Beaufrere B., Horber F.F., Schwenk W.F. et al.: Glucocorticoids increase leucine oxidation and impair leucine balance in
humans. Am. J. Physiol., 1989:257, E712–E72.
[73] Darmaun D., Mathews D.E., Bier D.M.: Physiological hypercortisolemia increases proteolysis , glutamine and alanine
production. Am. J. Physiol., 1988:255, E366–E373.
[74] Simmons P.S., Miles J.M., Gerich J.E. et al.: Increased proteolysis: an effect of increases in plasma cortisol within the
pharmacologic range. J. Clin. Invest., 1984:73, 412–420.
[75] Betheil J.J., Feigelson M., Feigelson P.: The differential effects of glucocorticoid on tissue and plasma amino acid levels.
Biochim. Biophys. Acta, 1965:104, 92–98.
[76] Pagliara A.S., Karl I.E., De Vivo D.C. et al.: Hypoalaninemia: a concomitant of ketotic hypoglycemia. J. Clin. Invest., 1972:51,
1440–1447.
[77] Ryan W.L., Carver M.J.: Immediate and prolonged effects of hydrocortisone on the free amino acids of rat skeletal muscle.
Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 1963:114, 816–818.
[78] Perkoff G.T., Silber R., Tyler F.H. et al.: Studies in disorders of muscle: XII. Myopathy due to the administration of therapeutic
amounts of 17-hydroxycorticosteroids. Am. J. Med., 1959:26, 291–298.
[79] Czyżyk A.: Rola wysp Largenhansa trzustki w wykorzystaniu substratów energetycznych i strukturowych pożywienia. Pol.
Arch. Med. Wewn., 1975:53, 505–508.
[80] Issekutz B. Jr., Borkow I.: Effect of glucagon and glucose load on glucose kinetics, plasma FFA and insulin in dogs treated
with Methylprednisone. Metabolism, 1973:22, 39–43.
[81] Müller M.J., Seitz H.J.: Thyroid hormone action on intermediary metabolism. Part I-III. Klin. Wochenschr., 1984:62, 11–18,
49–55, 97–102.
[82] Soboll S.: Thyroid hormone action on mitochondrial energy transfer. Biochim. Biophys. Acta, 1993:1144, 1–16.
[83] Müller M.J., Achenson K.J., Jequier E. et al.: Effect of thyroid hormones on oxidative and nonoxidative glucose metabolismin
humans. Am. J. Physiol., 1988:255, E146–153.
[84] Sugden M.C., Liu Y.-L., Holness M.J.: Glucose utilization by skeletal muscles in vivo in experimental hyperthyroidism in the
rat. Bochem. J., 1990:271, 421–425.
[85] Müller M.J., Paschen U., Seitz H.: Thyroid hormone regulation of glucose homeostasis in the miniature pig. Endocrinology,
1983:112, 2025–2031.
[86] Arner P., Wenhud A., Ostman I.: Thyroid hormone regulation of catecholamines effect in human adipose tissue. Acta
Endocrinol., 1981:96, 65–69.
[87] Ginsberg A.M., Clutter W.E., Shah S.D. et al.: Trijodthyronine – induced thyrotoxicosis increases mononuclear leucocyte
beta-adrenergic receptor density in man. J. Clin. Invest., 1981:67, 1785–1791.
[88] Mc Devitt. D.G., Riddel J.G., Hadden D.R.: Catecholamine sensitivity in hyperthyroidism and hypothyroidism. British. J. Clin.
Pharmacol., 1978:6 (4), 297–301.
58