کاتابولیسم پروتئین و اسید آمینه ها

کاتابولیسم پروتئین و اسید آمینه ها

کاتابولیسم پروتئین و اسید آمینه ها بخش ضروری نوسازی روزانه پروتئین های بدن را نشان میدهد. فرد بزرگسال به طور متوسط، روزانه تقریباً ۳۰۰ تا ۴۰۰ گرم پروتئین را تجزیه می کند و در شرایط هموستاز، پروتئین تازه سنتز شده جایگزین این تجزیه می شود. تعادل نیتروژن عبارت است از تفاوت بین نیتروژن ورودی به بدن از راه رژیم غذایی، عمدتاً به شکل پروتئین، و نیتروژن دفعی از راه ادرار، عمدتاً به صورت اوره. زمانی که وزن خالص بدن (توده عضلانی) در دوران بزرگسالی ثابت می‌ماند، تعادل نیتروژن صفر است. در شرایط کاتابولیکی بسیار شدید مانند زمان بعد از آسیب جدی، جراحی یا عفونت، از آن ‌جا که بدن برای سوخت و ساز از راه فرایند گلوکونئوژنز(GNG) از اسکلت های کربنی اسید آمینه ها استفاده می کند، تعادل نیتروژن منفی میشود. با وجود این، حتی در موارد فوق العاده، اسید آمینه ها نمی توانند بیشتر از ۲۰ درصد سوخت مورد نیاز سوخت و ساز را تامین کنند. برعکس، هنگام رشد در دوران کودکی و در دوره بارداری، از آنجا که بدن توده عضلانی جدید می سازد، تعادل نیتروژن مثبت میشود.

افزایش غلظت کورتیزول پلاسما باعث تجزیه پروتئین ها به ویژه در عضلات می شود. چگونگی این فرایند دقیقاً مشخص نیست، اما افزایش انسولین پلاسما با این عمل به مقابله می پردازد. میزان تجزیه خالص پروتئین همواره تعادل بین اعمال هورمون های آنابولیکی و کاتابولیکی را نشان می دهد.

هیدرولیز پروتئین ها باعث آزاد شدن اسید آمینه ها میشود. نخستین واکنش در کاتابولیسم  این مولکولها عبارت است از برداشتن ناخواسته گروه آمینی آلفا که معمولاً با انتقال وابسته به پیرودوکسال فسفات (ویتامین ب ۶) به کتواسید انجام می شود. محصول آن، کتواسید حاوی کربن است که در گلوکونئوژنز یا کتوژنز استفاده می‌شود. نیتروژن گروه آمینی آلفا سرانجام به صورت بخشی از اوره در غالب ادرار دفع می شود.

هورمون کورتیزول در کبد و عضله، و هورمون گلوکاگون در کبد، مقدار آنزیمهای هیدرولیزی موجود در این بافت ها را افزایش می دهد. همچنین، گلوکاگون برداشت اسید آمینه ها، به ویژه آلانین را از کبد تقویت می کند. این کار اهمیت خاصی دارد، زیرا هنگام استرس فیزیولوژیایی  یعنی زمانی که بدن در جستجوی سوبسترا در فرایند GNG است، پروتئین عضلات منبع اصلی اسید امینه ها به شمار می روند. کبد تنها بافتی است که اوره را سنتز می کند. همچنین، مهم ترین  بافت درگیر در GNG است. بنابراین، مولکولی مانند آلانین عامل انتقالی یک مولکول سه کربنه در فرآیند GNG از عضله به کبد و نیز دفع نیتروژن اضافی به شکل اوره است. به دنبال از دست دادن نیتروژن، بیشتر اسید آمینه ها به میانجی های TCA یا گلیکولیز تبدیل می شوند. این میانجی ها در سنتز گلوکز استفاده شوند ( اسید آمینه های گلوکونئوژنزی)، در حالی که سایر اسید آمینه ها ( برای مثال، لوسین) به استیل کوآنزیم آ تبدیل می شوند (اسید آمینه های کتوژنزی).

نکته مهم اینکه در داخل بدن موجود زنده، بیشتر اسید آمینه هایی که بر اثر تجزیه پروتئین های عضله به دست می‌آیند، قبل از ورود به خون به آلانین و گلوتامین متابولیزه می شوند. پس از آسیب یا هنگام گرسنگی، غلظت پلاسمایی این اسید آمینه ها خیلی بیشتر از سایر اسید آمینه هاست.