Обоснование моделей и алгоритмов построения интегрированных систем управления высокодинамичных подвижных объектов (стр. 14 )

Среди полиаминов выделяются диамины (гистамин, триптамин, путресцин, кадаверин). Биогенные амины в основном образуются при ферментативном декарбоксилировании аминокислот или трансаминировании аминокислот в альдегид.

Процесс декарбоксилирования аминокислот и образования аминов может проходить как под действием эндогенных ферментов, присутствующих в тканях, так и под действием бактериальных ферментов (Minakowski 1975; Jakubkeg i Jeschkeit 1982; Gajewska i in. 1988; Gumiсski 1992; Pogorzelski i Czyїycki 1994).

1 Распространение и образование гистамина

Наиболее известным биогенным аминoм является гистамин. Это связано с ролью, которую он играет в организме, и опасностью, которую он может представлять для человека (Maњliсski 1981; Taylor 1985; Nikonorow i Urbanek-Karіowska 1987; Jкdra 1988; Jones 1990; Mansfield 1990; Scheibner 1991; Њwi№tkowski 1993; Szel№g i in. 1991; Goliсska i Kurzawa 1999).

Сведения о содержании столь важного для человека биогенного амина – гистамина – необходимы как для технологa-пищевика, так и для врача-гастроэнтеролога.

Гистамин находится почти во всех тканях животных и многочисленных растений. Он неравномерно распределен в отдельных тканях и органах одного и того же вида. Гистамин может быть образован в ткани или транспортирован к ней, и в ней хранится.

Основным хранилищем гистамина являются тучные клетки, которые расположены практически во всех главных тканях и органах нашего организма. Он содержится в зернистости протоплазмы клеток, которые образуют многочисленные биологически активные соединения: биогенные амины, протеазы, метаболиты арахидоновой кислоты, цитокины. В физиологических условиях содержание гистамина в органах коррелирует с количеством тучных клеток (Maњliсski 1981; Romaсski 1987; Jкdra 1988; Mackiewicz 1991; Krymer i Sinkiewicz 1994; Dyduch i in. 1996; Salomon i Paradowski 1996; Szel№g i in. 1997).

Гистамин, кроме тучных клеток, содержится также в клетках крови – лейкоцитах, базофилах. Для активации и высвобождения гистамина из базофилов имеется группа цитокинов, принадлежащая к так называемым хемокинам. Белок типа А, полученный из бактерий Staphylococcus aureus, может также вызвать высвобождение гистамина из базофилов (Kuna 1995).

Мышцы при сокращении содержат больше гистамина, чем мышцы в состоянии покоя. Обваренные, травмированные, обмороженные ткани содержат много гистамина. В мышечной ткани количество гистамина может быть значительным (Best i Taylor 1994).

Гистамин образуется в результате декарбоксилирования гистидина аминокислоты, которaя является постоянным компонентом клеток.

Рис. 1. Образец гистамина (botanicscience. )

В катализe декарбоксилирования гистидина участвуют несколько ферментов. К ним относятся: гистидин декарбоксилазы, называемый декарбоксилазой специфической, и ароматические декарбоксилазы аминокислот, называемые декарбоксилазой неспецифической.

Эти ферменты отличаются по показателю рН, в котором они действуют, что является спецификoй данного субстрата, а также затормаживанием активности с помощью специфических ингибиторов этих ферментов. Оптимальное действие декарбоксилазы специфической колеблется в границах 6–7 рН. Ингибиторoм является б-метилгистидин. В большинстве тканей декарбоксилазы специфической активность невысока. Однако эта активность может быть повышена под влиянием различных факторов, например некоторых вакцин или воспалений. Фермент, который отвечает в основном за образование гистамина, является декарбоксилазой ароматических аминокислот. Оптимальный показатель рН действия этого фермента колеблется от 8 до 9,5. Ингибитором действия этого фермента является б-метил-DOPA (Lovenberg i in. 1962; Maњliсski 1981; Sharma 1985). Гистамин, образованный в организме, а также введенный в него в виде так называемой экзогенной гистамины метаболизируется.

В тучных клетках гистамин связан с гепарином в комплексе с сильно щелочным полипептидoм (Urnдs i in. 1975). Высвобождение гистамина из тучных клеток является результатом действия таких факторов, как иммунные реакции, холод, ультрафиолетовые лучи, продукты питания, в том числе красители и консерванты.

Выделение гистамина из энтерохроматофильных клеток может происходить с помощью цитолиза клеточной мембраны. Если клеточная мембрана повреждена, гистамин пассивно освобождается вместе с другими компонентами цитоплазмы клеток. В противном случае (если структура клетки не повреждена) высвобождение гистамина обеспечивается с помощью активного транспорта ионов Ca2+, а также с участием антител по принципу связи IgE с рецепторами тучных клеток. Высвобождение гистамина из клеток без участия антител происходит главным образом в энтерохроматофильных клетках слизистой оболочки желудка, посредством гастрина или холецистокинина и системы в-адренорецепторов (Tharp i in. 1984; Kaczmarski 1993; Prinz 1993; Goliсska i Kurzawa 1999).

Гистамин высвобождается в наибольшей степени путем соединения антигена с более чем одной молекулой иммуноглобулина E (реаргиновыми антителами), которые находятся на поверхности тучных клеток (мастоцитов) и базофилов. Решающим моментом для начала дегрануляции являются поперечные соединения антигена двух или более молекул иммуноглобулина E. Контакты с рецепторами являются уже стимулом для дегрануляции тучных клеток и освобождения гистамина по иммунологическoму пути (Lorentz i Doenicke 1978; Kaџmierczak 1981; Wyczуіkowska 1981).

За освобождение гистамина отвечают также эндотелиальные клетки, нейтрофилы, факторы, берущие своё начало из макрофаг, некоторые кинины, интерлейкины (IL-1, IL-2, IL-8), нуклеопротеиды. Веществами, влияющими на освобождение гистамина, являются также эндорфины, опиоиды, антибиотики, например адриамицин, кровезаменители, например полигелин, радиологические контрасты. Высвобождение гистамина может происходить при гипоксии, при переливании крови и под действием ряда физических факторов (Lorentz i in. 1980; Trzeciakowski i Levi 1981; White 1990).

Значительная часть гистамина выделяется в результате изменений в желудочно-кишечном тракте при декарбоксилировании гистидина при помощи живущих там бактерий. Кроме того, некоторые продукты, известные как гистаминoосвободители (liberatory), способны освобождать гистамин из клеток. К ним относятся рыба, моллюски, свинина, яичные белки, клубника, земляника, яблоки, цитрусовые (Kurek 1983; Sharma 1985; Taylor 1986; Kaczmarski 1993; Goliсska i Kurzawa 1999).

Гистамин оказывает влияние на ткани при помощи молекул, называемых рецепторами гистамина. Существует четыре типа рецепторов гистамина: H1, H2, H3, H4. Причём рецепторы H1, H2 и H3 расположены на поверхности клеточных мембран, рецептор H4 (Hic) находится внутри клетки (Brandes i La Bella 1993). Рецепторы гистамина H1 находятся главным образом в гладких мышцах, в большинстве органов человека, в клетках слизистых оболочек и кровеносных сосудах. Рецепторы гистамина H2 находятся в тех же самых структурах поверхности тучных клеток и базофилов, рецепторы гистамина H3 присутствуют в ткани мозга, а также в кровеносных сосудах (Chipman i Glover 1976; Maњliсski 1981; Cacabelos i in. 1988; Lassen i in. 1995).

Большинство рецепторов гистамина H3 – это рецепторы пресинаптические, участвующие в затормаживании секреции гистамина (Traczyk 1994). Стимуляция рецепторов гистамина H1 вызывает сокращение мышц или сужение сосудов в отличие от стимуляции рецепторов гистамина H2, которая приводит к релаксации гладкой мышцы и сосудистого стеноза. Рецепторы гистамина H1 реагируют мгновенно, рецепторы гистамина H2 – медленно. Рецепторы гистамина не всегда сопутствуют антагонистическим реакциям, они часто работают синергетически (Maњliсski 1981; Owen 1981; Chojnacki i Tkaczewski 1992).

Анаболизм, или образование гистамина в организме, происходит в результате действия декарбоксилазы гистидина, а также декарбоксилазы ароматическoй L-аминокислоты на L-гистидин. В результате действия этих ферментов на аминокислоты гистидина образуется гистамин. В противном случае катаболические реакции в организме человека, относящиеся к распаду гистамина, происходят при участии многих ферментов двумя способами. Одним из способов метаболизирования гистамина является метилирование при участии ферментов, таких как N-метилтрансферазы (PNMT), a также моноаминоксидаза В (МАО-B), которая находится в цитозоле. Второй способ метаболизирования этого амина – его биотрансформация путем дезаминирования. Этот процесс осуществляется при участии кислорода (Schwelberger 2000; Stanosz i in. 2007).

В случае метилирования процесс протекает до получения кислоты MIAA. Гистамин преобразуется в телеметилгистамин под влиянием метилтрансферазы гистамина. Затем под воздействием оксидазы моноаминa B и диаминоксидазы B (DAO) телеметилгистамин преобразуется в телеметилоидидуксусный альдегид. Телеметилоидидуксусная кислота образуется под воздействием на альдегид дегидрогеназы альдегида (ALDH), ксантиноксидазы (XO), а также дегидрогеназы альдегида (ALO). В процессе с биотрансформацией гистамин превращается под действием DAO в идидуксусный альдегид, который с последующей обработкой ALDH, XO и ALO проходит трансформацию в идидуксусную кислоту (Maњlinski i in. 1981; Stanosz i in. 2007).

Stanosz и др. (2007) утверждают, что в человеческом организме 75% метаболических реакций гистамина вызывает метилирование, следствием чего является окисление.

Рис. 2. Метаболизм гистамина (Stanosz i in. 2005)

2 Роль гистамина в организме человека

Гистамин участвует в многочисленных физиологических процессах, а также в ряде патологических реакций (Fisher i Moore 1981; Chojnacki i Tkaczewski 1992; Goliсska i Kurzawa 1999). Он является гормоном ткани, участвующим в различных механизмах, регулирующих действия организма человека: сердечно-сосудистой системы – работа сердца, напряжение кровеносных сосудов; расширяет крупные коронарные артерии, небольшие артериолы, капилляры и мелкие вены, вызывая снижение сосудистого сопротивления и артериального давления крови. Эти изменения происходят через рецепторы гистамина H1 – это быстро проходящее явление, а также рецепторы гистамина H2 – это явление хроническое (Maњliсski 1981; Owen 1981; Taylor 1985; Chojnacki i Tkaczewski 1992; Krymer i Sinkiewicz 1994).