В тканях млекопитающих декарбоксилированию может подвергаться целый ряд аминокислот. Продуктами этих реакций являются СО2 и биогенные амины. Последние оказывают сильное фармакологическое действие на множество физиологических функций в организме человека. Как и всякие сигнальные молекулы, они существуют короткое время и должны быстро разрушаться. Реакции декарбоксилирования в отличие от других процессов промежуточного обмена аминокислот необратимы. Они катализируются ферментами – пиридоксальфосфатзависимыми декарбоксилазами. Степень субстратной специфичности декарбоксилаз очень различна. К наиболее избирательным относятся глутаматдекарбоксилаза и гистидиндекарбоксилаза.
Декарбоксилирование лизина. Диамины кадаверин (и путресцин) впервые были обнаружены среди продуктов гниения белков, потому их отнесли поначалу к так называемым «трупным ядам», хотя позже выяснилось, что в действительности их токсичность невелика, а кадаверин образуют только бактерии.
Декарбоксилирование орнитина. Орнитин – небелковая аминокислота, источниками которой является гидролиз аргинина и синтез из глутамата. Помимо его роли в биосинтезе мочевины, орнитин (вместе с метионином) служит предшественником полиаминов – спермина и спермидина – продуктов декарбоксилирования и полимеризации орнитина, участвующих в стимуляции деления клеток.
Декарбоксилирование цистеина. В организме человека и многих животных цистеин является единственным источником неорганического сульфата. Лишь небольшая часть его выводится с мочой сразу. Цистеин окисляется до цистеината, а затем декарбоксилируется в таурин. Таурин в печени вступает в реакцию конъюгации с первичными желчными кислотами, усиливая амфифильность этих молекул.
Таурин – ингибиторный нейротрансмиттер головного мозга. У детей часто не хватает таурина. В сетчатке глаза таурин задерживает развитие катаракты, участвует также в защите и развитии головного мозга.
Декарбоксилирование R – пантотенатцистеина. Приводит к синтезу кофермента А (КоА) R - пантотенаттиоэтаноламина – переносчика ацилов. Тиоловая группа цистеина в КоА играет роль акцептора ацилов в HSKоА.
Декарбоксилирование серина. Серин – заменимая аминокислота, синтезируется из промежуточного продукта гликолиза – 3 - фосфглицерата, а аминогруппу получает от глутамата.
В составе глицерофосфолипида – фосфотидилсерина, серин декарбоксилируется, превращаясь в фосфотидилэтаноламин, который в свою очередь метилируется активной формой метионина (SAM) и превращается в фосфотидилхолин. Все эти фосфатиды необходимы для построения клеточных мембран. Фосфатидилинозитол в клеточных мембранах выполняет регуляторную функцию (из него синтезируются вторые посредники для гормонов).
Холин в холинэргических нервных окончаниях участвует в синтезе ацетилхолина.Ацетилхолин – один из возбуждающих нейротрансмиттеров в:
- головном мозге
- двигательных нервах
- вегетативных ганглиях
- парасимпатических нервах
Но ацетилхолин является ингибитором ритмики сердца и расширяет сосуды.
Декарбоксилирование глутамата. В нервных клетках декарбоксилирование глутамата под действием декарбоксилазы приводит к образованию γ – аминомасляной кислоты (ГАМК). Содержание ГАМК в головном мозге в десятки раз выше других нейромедиаторов. Она увеличивает проницаемость постсинаптических мембран для ионов К+, что вызывает торможение нервного импульса, отсюда её функция ингибиторного нейротрансмиттера головного мозга. Лекарства, увеличивающие уровень ГАМК или её действие, очень важны в лечении эпилепсии.
Декарбоксилирование гистидина. В тучных клетках соединительной ткани гистидиндекарбоксилаза катализирует образование гистамина из гистидина. Гистамин сохраняется в секреторных гранулах тучных клеток и секретируется в кровь при повреждении ткани (удар, ожог, эндо - и экзогенных веществ), вызывая развитие иммунных и аллергических реакций.
Гистамин действует через два основных типа рецепторов – Н1 и Н2.Через Н2 –рецепторы гистамин стимулирует секрецию соляной кислоты в желудочный сок. В клинике гистамин используется для оценки кислотообразовательной функции желудка.
Через Н1 – рецепторы – в физиологических концентрациях расширяет кровеносные сосуды, повышает проницаемость капилляров, вызывает отёки снижает артериальное давление (но увеличивает внутричерепное давление, участвует в развитии головной боли). Также гистамин сокращает гладкую мускулатуру лёгких, вызывает спазм бронхов. Участвует в формировании воспалительных реакций, вызывая расширение сосудов, покраснение кожи, отёчность тканей. Гистамин является медиатором боли, вызывает аллергическую реакцию.
Синтез катехоламинов из тирозина. В нервной ткани, в мозговом веществе надпочечников тирозин гидроксилируется, превращается в небелковую аминокислоту дигидрофенилаланин (ДОФА), который декарбоксилируется в дофаминергической системе, превращаясь в дофамин. В симпатико – адреналовой системе дофамин гидроксилируется с участием аскорбата, превращаясь в норадреналин. Последний метилируется SAM в адреналин.
Декарбоксилирование триптофана.Декарбоксилированию триптофана предшествует его гидроксилирование в 5 - ОН- триптофан. Продукт декарбоксилирования 5 - ОН - триптофана – серотонин.
Серотонин – нейротрансмиттер в некоторых проводящих путях головного мозга (реализует эффекты с участием группы серотониновых рецепторов). Серотонин обнаружен в высокой концентрации в энтерохромафинных клетках желудочно-кишечного тракта (кишечник), а также в лёгких. В крови транспортируется в комплексе с тромбоцитами.
Серотонин способствует лидерству (много серотонина вырабатывается у боевого генерала, у волка – вожака стаи), снижает чувство страха, агрессивность. Серотонин – мощный антидепрессант (большая группа антидепрессантов является ингибиторами обратного захвата серотонина и/ или норадреналина). Серотонин является важным нейрогормоном, поддерживающим нормальную психическую деятельность, обладает сосудосуживающим действием, регулирует ряд центральных вегетативных функций – регулирует температуру тела, дыхание, кровяное давление.
Кроме того, серотонин снижает активность половых желёз, увеличивает моторику кишечника, увеличивает свёртывание крови, увеличивает пролиферацию, участвует в воспалительных и аллергических реакциях.
Метаболизируется серотонин, главным образом, под действием моноаминооксидазы (МАО). Конечный продукт метаболизма – 5-оксииндолилуксная кислота выводится почками, содержание которой в моче характеризует состояние синтеза и освобождения серотонина из депо.
В шишковидной железе из серотонина синтезируется гормон мелатонин, который снижает активность половых желёз, пигментацию кожи, способствует сну («гормон темноты»). Малые дозы мелатонина в медицине применяются как снотворное.
