CC BY
20
ПРАКТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ -
УДК616.89-008
АМИНОКИСЛОТЫ ПЛАЗМЫ КРОВИ КАК ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ БИОХИМИЧЕСКИЕ
МАРКЕРЫ АЛКОГОЛИЗМА
Разводовский Ю.Е.,
к.м.н, заведующий отделом медико-биологических проблем алкоголизма государственного предприятия «Институт биохимии биологически активных соединений
Национальной академии наук Беларуси», г. Гродно
В работе обсуждаются перспективы использования аминокислот плазмы крови в качестве биохимических маркеров алкоголизма. Анализ литературных данных показал, что хроническая алкогольная интоксикация (ХАИ) сопровождается значительными нарушениями в содержании аминокислот плазмы крови. Наиболее часто отмечаются сдвиги в уровне аминокислот с разветвленной углеводородной цепью (АРУЦ), ароматических аминокислот, аланина, метионина, и а-аминомасляной кислоты. Характер аминокислотного дисбаланса при ХАИ зависит от тяжести и длительности дефицита пищевых белков, степени выраженности алкогольного поражения печени и других факторов. Вариабельность аминокислотного фонда плазмы крови при ХАИ не позволяет использовать уровень аминокислот в качестве надежного биохимического маркера алкогольной зависимости.
Ключевые слова: алкогольная зависимость, аминокислоты, биохимические маркеры
Высокий уровень связанных с алкоголем проблем, наблюдающийся во многих странах мира, обуславливает необходимость разработки эффективных мер профилактики [1, 2, 3]. Ранняя диагностика алкогольной зависимости является важной стратегией в рамках государственной алкогольной политики, в том числе по снижению ассоциированной с алкоголем смертности от внешних причин [4, 5].
В настоящее время ведётся активная разработка методов лабораторной диагностики хронической алкогольной интоксикации с использованием биохимических маркеров
[6]. Концентрация свободных аминокислот в плазме является одним из наиболее важных показателей промежуточного обмена [7]. Она отражает баланс между поступлением аминокислот в кровь из пищи и тканей в результате расщепления белков и попаданием аминокислот из крови в ткани, где они используются для синтеза белков, а также поступлением и расходованием аминокислот в реакциях промежуточного обмена [8]. Постоянство уровня аминокислот в крови поддерживается сложной регуляцией гомеостаза
[7]. Аминокислотный фонд плазмы крови определяется многими факторами внутреннего и внешнего характера, наиболее значимыми среди которых являются характер питания и
функциональное состояние печени [8]. ХАИ сопровождается аминокислотным дисбалансом в плазме крови, который обусловлен недостаточным поступлением с пищей, ухудшением всасывания незаменимых аминокислот, а также нарушением функции печени [7]. Нарушения фонда аминокислот плазмы обнаружены как у пациентов с алкогольной зависимостью и сопутствующим поражением печени, так и у алкоголиков без клинических признаков поражения печени [8].
Нарушения аминокислотного фонда при ХАИ было показано в ряде экспериментальных исследований, результаты которых достаточно противоречивы. Внутрижелудочное введение 25% раствора этанола в дозе 3,5 г/кг в течение 14 суток сопровождалось повышением уровня а-аминомасляной кислоты в плазме крови крыс [7]. В другом исследовании алкогольная интоксикация в течение 14 суток приводила к снижению уровня лизина, а также повышению уровней пролина и а-аминомасляной кислоты в плазме [9]. Снижение уровня лизина может объясняться тем, что эта аминокислота взаимодействует с ацетальдегидом, уровень которого при алкогольной интоксикации повышается [7]. Повышение уровня пролина может косвенно свидетельствовать о нарушении обмена белков стромы печени.
Парентеральное введение этанола крысам в
ЗДРАВООХРАНЕНИЕ ЮГРЫ:
дозах 2,5 и 5 г/кг в течение 14 суток приводило к увеличению в плазме уровня АРУЦ, глу-тамата, аланина, треонина, метионина, а также к дозозависимому снижению уровня таурина и фенилаланина [9]. Снижение уровня таурина, вероятнее всего, обусловлено ингибированием ферментов метаболизма его предшественников— метионина и цистеиновой кислоты.
Установлено, что алкогольная
интоксикация в течение 1,5 месяцев сопровождается повышением суммарного количества аминокислот плазмы крови крыс преимущественно за счёт заменимых АК [10]. В частности, отмечается повышение уровня пролина, аланина, изолейцина, тенденция к повышению уровня тирозина и этаноламина, а также снижение уровня треонина. При этом соотношение разветвлённые/ароматические аминокислот, являющееся показателем степени поражения печени, снижалось. Было также показано повышение уровня АРУЦ и снижение уровня аланина в плазме крыс, подвергнутых хронической алкоголизации [11]. Выдвинуто предположение, что интоксикация этанолом сопровождается снижением внутриклеточного редокс потенциала, что подтверждается значительным повышением соотношения лактат/пируват. Углеводородные скелеты для синтеза аланина в мышцах происходят из продукта гликолиза пирувата. В условиях значительного снижения редокс-потенциала происходит изменение соотношения лактат-пируват с последующим снижением доступности углеродного скелета последнего для синтеза аланина [7].
Хроническая алкогольная интоксикация сопровождается повышением уровня триптофана в плазме крови крыс вследствие ингибирования активности печеночной триптофанпирролазы [12]. ХАИ в течение 14 недель сопровождалась снижением уровней гистидина, глицина, метионина, 3-метилгистидина, соотношения АРУЦ/ААК и повышением уровня тирозина в плазме крови [10]. У бабуинов, хронически получавших алкоголь в дозе, составлявшей 50% от калоража диеты, через 8-12 недель уровень АРУЦ и а-аминомасляной кислоты повышался [13].
В клинических исследованиях также было показано отсутствие единого паттерна дисбаланса в фонде аминокислот плазмы крови
опыт и инновации №4 2022 при ХАИ. Установлено, что в плазме крови алкоголиков повышено содержание глутамата и снижен уровень метионина и АРУЦ [14]. После нагрузки этанолом у алкоголиков в плазме повышается уровень метионина, изолейцина, лейцина и снижается уровень серина и глицина [15]. Значительно более высокий уровень свободного триптофана (на 117%), а также общего триптофана (на 49%) в плазме отмечен у больных алкоголизмом по сравнению со здоровыми субъектами [16].
Показано, что у алкоголиков, употреблявших алкоголь на протяжении 2-4 недель на фоне адекватной диеты отмечается повышение уровня АРУЦ и а-аминомасляной кислоты [17]. Через 2 недели после прекращения потребления алкоголя уровень данных показателей нормализовался. Выделяют несколько основных причин вызывающих увеличение в крови АРУЦ при хронической алкогольной интоксикации:
1) снижение потребления циркулирующих аминокислот печенью или другими тканями;
2) повышение интенсивности протеолиза в тканях;
3) уменьшение использования аминокислот плазмы для синтеза белков.
Повышение уровня АРУЦ может быть обусловлено нарушением их метаболизма в мышцах, в частности нарушения процесса их дезаминирования до кетокислот [7]. АРУЦ и а-аминомасляная кислота метаболизируются в мышцах, причем АРУЦ могут служить источником энергии для скелетных мышц. Поскольку ХАИ приводит к снижению уровня метаболизма в скелетных мышцах, использование АРУЦ в качестве источника энергии снижается [7].
Имеются данные о снижении уровня АРУЦ в плазмеу пациентов с алкогольнойзависимостью. Так, например, у алкоголиков с длительным (более 2 недель) дефицитом белков в диете обнаружено снижение уровня валина, лейцина, изолейцина и а-аминомасляной кислоты по сравнению с пациентами без дефицита белков в диете [18]. Через 4 суток после прекращения приема алкоголя наблюдалось существенное увеличение уровня а-аминомасляной кислоты, а также тенденция к повышению уровня валина, лейцина и изолейцина. По-видимому, дефицит белков в диете приводит к снижению
уровня АРУЦ и а-аминомасляной кислоты, в то время как хроническое употребление алкоголя— к повышению уровня этих АК. При этом степень снижения АРУЦ и а-аминобутирата зависит от тяжести и длительности дефицита пищевых белков [19]. Проблема белковой недостаточности актуальна у алкоголиков, поскольку, с одной стороны, алкоголь изокалорийно заменяет пищу и снижает потребность в ней, а с другой — алкоголики часто не имеют достаточно средств для полноценного питания [10].
Прекращение поступления алкоголя в организм после хронической алкогольной интоксикации приводит к развитию синдрома отмены этанола (СОЭ), характеризующегося комплексом физиологических и
соматоневрологических нарушений [7, 20, 21]. Изучение фонда свободных аминокислот плазмы крови больных алкоголизмом, поступивших на лечение в состоянии алкогольного абстинентного синдрома, показало, что даже после проведения полного курса стандартной терапии остаются стойкие нарушения аминокислотного обмена [22].
Установлено, что СОЭ после форсированной алкоголизации приводил к повышению содержания таурина, аланина, метионина и гистидина, а также снижению уровня цистатионина и соотношения заменимых аминокислот к незаменимым в плазме крови [9]. Комплексная оценка содержания свободных аминокислот плазмы при различной степени тяжести СОЭ и в динамике его развития у больных алкоголизмом показала, что при поступлении у пациентов с легким СОЭ в плазме крови отмечалось повышение уровней таурина, серина, глицина, валина, фенилаланина, а-аминомасляной кислоты, аланина, а также снижение уровня глутамина. У пациентов с тяжелой формой СОЭ отмечалось повышение в плазме уровня глицина, фенилаланина, а-аминомасляной кислоты, аммиака, а также снижение уровня глутамина и лизина [8].
На 8 сутки СОЭ существенных изменений в фоне аминокислот плазмы в обеих группах пациентов не наблюдалось, кроме снижения уровня а-аминомасляной кислоты до контрольных значений в обеих группах. Полной нормализации содержания АК плазмы крови
не отмечалось даже на 45 сутки стандартной терапии. С точки зрения авторов тесная корреляция между уровнем а-аминомасляной кислоты и тяжестью состояния больных, а также нормализация ее уровня в ходе дезинтоксикационной терапии позволяет считать это соединение биохимическим маркером злоупотребления алкоголем [8].
Результаты клинического исследования, в котором приняли участие лица, страдающие алкогольной зависимостью, показали, что накануне развития алкогольного абстинентного синдрома соотношение свободного триптофана в плазме к сумме концентраций аминокислот, с которыми триптофан конкурирует за общие пути транспорта в головной мозг, выросло на 111% [23]. Причем увеличение этого соотношения произошло за счет роста уровня триптофана, а не за счет снижения уровня конкурирующих аминокислот. Следует отметить, что соотношения концентрации триптофана в плазме к концентрации конкурирующих АК является более точным предиктором доступности триптофана мозгу, нежели собственно уровень триптофана. С другой стороны, в эксперименте показано снижение уровня триптофана в плазме при СОЭ из-за повышения активности печеночной триптофанпирролазы, индуцированной
повышением уровня кортизола [24].
Печень играет ключевую роль в обеспечении аминокислотного гомеостаза в организме, поскольку в ней происходят процессы трансаминирования и дезаминирования аминокислот, а также синтез белков [25]. Поэтому естественно, что нарушение функции печени сопровождается выраженным нарушением белкового обмена. На момент госпитализации у пациентов с острым алкогольным гепатитом был снижен уровень большинства заменимых и незаменимых аминокислот [26]. Снижение уровня аминокислот плазмы отмечалось у пациентов без алкогольного поражения печени, хотя степень снижения была менее выражена. Возможным объяснением изменения аминограмм у пациентов обеих групп может быть снижение потребления белков с пищей, поскольку пациенты с алкогольной зависимостью потребляли значительно меньше белков накануне госпитализации.
У пациентов с алкогольным гепатитомит/
циррозом отмечено значительное повышение уровня метионина в плазме, в то время как уровень глицина, аланина, фенилаланина и АРУЦ значительно снижен. Сниженный уровень фенилаланина в плазме отмечался также у пациентов с алкогольным стеатозом [27]. Схожий профиль аминокислот плазмы выявлен также у пациентов с хроническим активным гепатитом неалкогольной этиологии, с первичным билиарным циррозом печени [28].
Характерно, что снижение уровня АРУЦ и пролина в плазме отмечается даже у пациентов с минимальными, потенциально обратимыми нарушениями функции печени [16]. Сниженный уровень АРУЦ у пациентов с поражением печени различной этиологии может быть обусловлен гиперинсулинемией, которая развивается вследствие снижения катаболизма гормона в печени [28]. Однако этот фактор не может объяснить снижение уровня АРУЦ у пациентов с незначительными нарушениями функции печени. В одном из исследований было показано, что нарушения пула аминокислот более выражено у пациентов с алкогольным поражением печени по сравнению с поражением печени иной этиологии [23]. При этом было установлено, что у пациентов с алкогольной болезнью печени в плазме отмечается повышение уровня гамма-аминомасляной кислоты, метионина, фенилаланина и снижение уровня изолейцина, лейцина, валина, лизина [22].
Соотношение суммы АРУЦ к сумме фенилаланина и тирозина в плазме было ниже нормы у пациентов с алкогольным циррозом печени, а также у пациентов с хроническим активным гепатитом и первичным билиарным циррозом печени [19]. В то же время было установлено, что у алкоголиков с сопутствующим алкогольным стеатозом и фиброзом повышен уровень АРУЦ и снижен уровень аланина в плазме [23]. Установлено, что у алкоголиков без сопутствующего поражения печени, также как и у пациентов с алкогольным циррозом печени в плазме крови повышается уровень ароматических аминокислот и метионина [13]. На основании этого делается вывод, что нарушение профиля аминокислот плазмы отмечается у всех алкоголиков вне зависимости от наличия сопутствующего поражения печени.
_ЗДРАВООХРАНЕНИЕ ЮГРЫ:
опыт и инновации №4 2022
Профиль аминокислот плазмы крови пациентов с алкогольным поражением печени может отличаться от такового у пациентов без алкогольного поражения печени вследствие метаболических последствий поражения печени, независимых от прямых метаболических эффектов этанола. Поражение печени ассоциируется с изменением соотношения инсулин/глюкагон, что приводит к снижению уровня гликогенных аминокислот, повышению экстрапеченочного захвата АРУЦ и нарушению метаболизма ароматических и серосодержащих аминокислот в печени [8]. Влияние поражения печени на уровень аминокислот плазмы иллюстрируется при сравнении уровня а-аминомасляной кислоты у пациентов с алкогольным поражением печени и без него. Повышенный уровень а-аминомасляной кислоты был предложен в качестве маркера алкоголизма [7], однако данный показатель не является надежным индикатором алкоголизма у пациентов с алкогольным поражением печени. Различия в профиле аминокислот между двумя группами пациентов обусловлены преимущественно нарушением функции печени, поскольку обе группы были схожи по уровню потребления алкоголя и пищевому статусу (потребления белков). Сниженный уровень в плазме лизина, отмечающийся у больных с алкогольным поражением печени, считается одним из патогенетических факторов, вызывающих нарушение белоксинтетической функции в этом органе.
Таким образом, хроническая алкогольная интоксикация сопровождается значительными нарушениями в содержании аминокислот плазмы крови. Литературные данные относительно аминокислотного дисбаланса в плазме крови при ХАИ достаточно противоречивы. Наиболее часто отмечаются сдвиги в уровне АРУЦ, ароматических аминокислот, аланина, метионина, и а-аминомасляной кислоты. Характер аминокислотного дисбаланса при ХАИ зависит от тяжести и длительности дефицита пищевых белков, степени выраженности алкогольного поражения печени и других факторов. Вариабельность аминокислотного фонда плазмы крови при ХАИ не позволяет использовать уровень аминокислот в качестве биохимического маркера алкогольной зависимости.
Литература
1. Ващенко, А.А., Афонин, Я.Д., Фомина, Н.Н., Болдырева, И.И. Профилактика алкоголизма в молодежной среде. Молодежный инновационный вестник, 2020; 9 (1): 20-21.
2. Савченко, М.Е., Сульдин, А.М. Организационные аспекты профилактики алкоголизма в Ямало-Ненецком автономном округе. Научный форум. Сибирь, 2017; 4 (3): 82-84.
3. Contreras L., Libuy N., Guajardo V., Ibanez C., Donoso P., Mundt A.P. The alcohol prevention magnitude measure: application of a Spanish-language version in Santiago, Chile. Int J Drug Policy, 2022 Sep; 107: 103793. DOI: 10.1016/j. drugpo.2022.103793. PMID: 35820325.
4. Немцов, А.В., Шелыгин, К.В. Самоубийства и потребление алкоголя в России, 1956-2013 гг. Суицидология, 2016; 7 (3): 3-12.
5. Полкова, К.В., Меринов, Н.Л., Новичкова, А.С. Суицидологическая оценка женщин, страдающих алкогольной зависимостью. Девиантология, 2019; 3 (2): 20-26.
6. Разводовский, Ю.Е. Биологические маркеры алкоголизма: современное состояние и перспективы использования. Научный форум. Сибирь, 2019; 5 (1): 79-81.
7. Островский, Ю.М., Островский, С.Ю. Аминокислоты в патогенезе, диагностике и лечении алкоголизма. Минск: Навука i тэхшка, 1995. 280 с.
8. Нефёдов, Л.И. Аминокислоты и их производные в патогенезе и лечении поражений печени. Весц АН Беларусь Сер. хiм. Навук, 1997; 2: 39-48.
9. Козловский, А.В., Разводовский, Ю.Е., Островский, С.Ю. Нарушения обмена аминокислот при алкоголизме Международная научная конференция, посвященная 40-летию Гродненского государственного медицинского института, 7-8 окт. 1998 г., Гродно: сб. материалов. Ч. 2. Гродно, 1998. - С. 37.
10.Разводовский, Ю. Е. Аминокислоты в патогенезе и лечении алкоголизма LAP LAMBERT Acad. Publ, 2013. -156 c.
11.Шейбак, В. М. Обмен свободных аминокислот и КоА при алкогольной интоксикации. Гродно, 1998. - 152 с.
12.Badawy A.A. Tryptophan metabolism in alcoholism. Adv. Exp. Med. Biol, 1999; 467: 265-272.
13.Shaw S. Alcohol induced changes of amino acid metabolism. Leber Magen Darm, 1978; 8 (5): 265270.
14.Shaw S.C., Lieber S. Plasma amino acids in alcoholic: nutritional aspects. Alcohol. Clin. Exp. Res, 1983; 7 (1): 22-27.
15.Shaw S., Lieber S. Plasma amino acid abnormalities
in the alcoholic, respective role of alcohol, nutrition and liver injury. Gastroenterol, 1978; 74: 677-681.
16.Morgan Y.M. Plasma ratio of valine, leucine and isoleucine to phenylalanine and tyrosine in liver disease. Gut, 1978; 19: 1068-1073.
17.Gyamfi M. A. The pathogenesis of ethanol versus methionine and choline deficient diet-induced liver injury. Biochem. Pharmacol, 2008; 75 (4): 981-995.
18.Shepard B.D., Tuma P. L. Alcohol-induced protein hyperacetylation: mechanisms and consequences. World J. Gastroenterol, 2009; 15 (10): 1219-1230.
19.Siegel F.L., Roach M.K., Pomeroy L.R. Plasma amino acids pattern in alcoholism the effects of ethanol loading. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1964; 51: 605-611.
20.Зотов, П.Б., Уманский, М.С. Астенические расстройства при абстинентном синдроме у больных алкоголизмом. Тюменский медицинский журнал, 2007; 1: 13-15.
21.Бохан, Н.А., Приленский, Б.Ю., Асаинов, Р.Р., Бухна, А.Г. Особенность клинической картины и психологического статуса лиц, имеющих соматические осложнения от злоупотребления алкоголя в период длительной ремиссии. Академический журнал Западной Сибири, 2016; 12 (6): 32-35.
22.Fisher J. E. The role of plasma amino acids in hepatic encephalopathy. Surgery, 1975; 78: 276-290.
23.Nakajima T., Murayama N. Metabolic abnormalities of amino acids in patients with alcoholic liver damage. Nippon Rinsho, 1992; 50 (7): 1609-1613.
24.Lieber C.S. Acohol: its metabolism and interaction with nutrients. Ann. Rev. Nutr, 2000; 20: 395-430.
25.Suzuki H. Influence of alcohol on branched-chain amino acid / tyrosine molar ratio in patients with cirrhosis. Alcohol. Clin. Exp. Res, 1998; 22 (3): 137140.
26.Majumdar N. Changes in amino acids patterns in chronic patients during ethanol withdrawal syndrome: their clinical implications. Med. Hypotheses, 1982; 12 (3): 239-251.
27.Diehl A.M.E. Changes in plasma amino acids during sobriety in alcoholic patients with and without liver disease. Am. J. Clin. Nutr, 1986; 44: 453-460.
28.Andresen-Streichert H., Müller A., Glahn A., Skopp G., Sterneck M. Alcohol biomarkers in clinical and forensic contexts. Dtsch Arztebl Int, 2018; 115: 309-315.
© Разводовский Ю.Е., 2022
