Пуриновый обмен - это цепь сложных биохимических реакций с участием различных ферментных систем. При процессе метаболизма пуриновых нуклеотидов конечным продуктом является мочевая кислота , которая выделяется из организма почками. Однако, при нарушении пуринового обмена мочевая кислота не выводится до физиологически нормального уровня и возникает состояние гиперурикемии (повышенного уровня мочевой кислоты в крови).

При достижении определенной концентрации мочевой кислоты начинают образовываться кристаллы, которые впоследствии откладываются в синовиальной оболочке суставов, почках и под кожей, вызывая такие заболевания как , цистинурия , мочекислый диатез , оксалурия . Нарушение пуринового обмена в большинстве случаев сопровождается также и нарушением липидного обмена.

С целью снижения поступления пуринов с продуктами питания назначается низкопуриновая диета . К такой диете относится , целью которого и является нормализация процессов обмена пуринов, снижение уровня мочевой кислоты и ее солей и корректировка реакции мочи в щелочную сторону. Ощелачивание мочи повышает растворимость уратов , что ускоряет выведение мочевой кислоты из организма и нарушает процесс их образования.

Гипопуриновая диета предусматривает ограничение в рационе питания продуктов, в составе которых содержится большое количество пуринов, а также щавелевой кислоты при ограничении употребления до 10 г/сутки хлорида натрия. Одновременно рацион питания расширяется за счет продуктов, оказывающих ощелачивающее действие (молоко, овощи/плоды). Содержание пуринов в продуктах питания широко варьирует и представление об их количестве дает специальная таблица.

Таблица пуринов в продуктах питания позволяет пациенту ориентироваться в выборе продуктов для своего рациона. Однако, не все пуриновые основания расщепляются на мочевую кислоту и к факторам риска относятся только те пурины, которые в результате расщепления превращаются в организме в мочевую кислоту. К ним относятся такие пуриновые соединения, как гуанин , гипоксантин , ксантин .

Другие пуриновые соединения - кофеин , теофиллин и , содержащиеся в какао, кофе, чае и шоколаде опасности не представляют. Максимальное количество пуриновых оснований содержится в мясе и субпродуктах животного происхождения, активно участвующих в метаболизме: печень, телячий тимус, почки и продуктах с быстро делящимися клетками (дрожжи, проростки злаков, спаржи, молодая зелень).

Энергетическая ценность диетического стола составляет 2700-3000 ккал с ограничением в рационе питания белков до 70-80 г и до 80-90 г жиров (преимущественно за счет тугоплавких). Употребление углеводов на уровне на уровне 400 г (при отсутствии ). Объем свободной жидкости — 2 л и больше. Питание дробное до 5-6 раз в сутки с обильным питьем натощак и в промежутках между едой.

Особые требования к кулинарной обработке продуктов отсутствуют, за исключением мяса, которое перед его дальнейшей обработкой варится с предварительным кратковременным (5-10 минут) отвариванием и сливанием первого бульона. В меню вне периода обострения мясные/рыбные блюда могут присутствовать не более 2-3 раз в неделю, а их вес не должен превышать 150-170 г сутки

Антипуриновая диета предусматривает разгрузочные дни с частотой один раз в неделю (творожно-кефирные в виде 1 л кефира и 400 г нежирного творога или фруктовые – с употреблением до 1,5 кг овощей/фруктов) с увеличением в такие дни объема свободной жидкости до 2,5-3 литров.

Особенно важны разгрузочные дни в период обострения и этот период они проводятся через день. Так, пуриновая диета при подагре в период обострения предусматривает исключение из рациона любого вида мяса и рыбы за счет увеличения употребления кисломолочных продуктов, супов на основе овощей и молока, травяных чаев и фруктовых отваров.

Разновидности

При наличии ожирения пациентам назначается безпуриновая диета - диетический Стол 6Е . Характеризуется более низкой энергетической ценностью рациона (1950-2000 Ккал), содержание белков снижено до 70 г, жиров — до 80 г, а употребление углеводов — до 250 г, в основном за счет простых углеводов (свежий хлеб пшеничный, сахар, мед, кондитерские/мучные изделия, сладости).

Употребление мяса в рационе ограничивают до 1-2 раз в неделю, обильное питье, особенно рекомендуется щелочная минеральная вода. Диета не полноценна и может назначаться пациентам на краткий период времени (до двух недель).

Показания

• при наличии камней из солей мочевой кислоты;
• острый нефрит (3 — 4 недели лечения);
• хронический нефрит (вне стадии обострения);
• цистинурия ;
• оксалурия ;
• мочекислый диатез .

Разрешенные продукты

Рацион питания должен содержать много различных овощей: баклажаны, капусту белокочанную, морковь, помидоры, кабачки, огурцы, картофель. Разрешается белый и черный хлеб. Важно включать в рацион фрукты и различные ягоды - груши, сливы, яблоки, абрикосы, апельсины. Из мяса разрешены индейка, кролик, курица. Можно употреблять куриные яйца, отварную рыбу. Обязательны в рационе питания кисломолочные продукты, творог нежирный и блюда из него, нежирные сорта сыра, молоко.

Рекомендуются макаронные изделия и различные каши, приготовленные на разбавленном молоке. Из жиров в рацион важно включать растительные масла (льняное и оливковое). Из сладостей разрешается пастила, не шоколадные конфеты, варенье, мармелад, зефир.

Питье - зеленый чай, соки овощей, компоты и морсы, отвары цикория, шиповника, пшеничных отрубей, фруктов, ягод, квас. В рацион следует включать слабо минерализованные не газированные щелочные минеральные воды, огуречный сок, морс из брусники.

Таблица разрешенных продуктов

Полностью или частично ограниченные продукты

В рационе низкопуриновой диеты исключается употребление красного мяса и всех видов субпродуктов (почки, печень, сердце), соленая, жирная и жареная рыба, морепродукты (креветки, моллюски), икра, рыбные консервы, все копчёности. Ограничивается свиной, говяжий и кулинарные жиры. Из рациона питания исключаются продукты, богатые растительными белками (бобы, фасоль, чечевица, горох, соя), различные пряности (перец, хрен, горчица). Запрещается употреблять шоколад, острые сыры, кремовые торты, пирожные, а также некоторые ягоды - клюкву, виноград, инжир, малину.

Ограничивается употребление углеводов в виде хлеба, каш на мясном бульоне, макаронных изделий. Нежелательно вводить в рацион цветную капусту, перец, грибы, шпинат, щавель, ревень, спаржу, редис, сельдерей. Несмотря на то, что пурины, содержащиеся в черном чае, кофе, какао не расщепляются, но их ограничение оправдано, поскольку они, оказывая мочегонное действие, обезвоживают клетку, увеличивая тем самым концентрацию мочевой кислоты. Ограничивается употребления соли. Абсолютно недопустим прием алкоголь содержащих напитков, особенно красных вин, пива и коньяка.

Таблица запрещенных продуктов

* данные указаны на 100 г продукта

Меню низкопуриновой диеты

Меню низкопуриновой диеты на неделю включает максимальное количество разрешенных продуктов с учетом допускаемых способов кулинарной обработки, что позволяет разнообразить рацион питания больного.

Бициклическая система пурина состоит из двух гетероциклов – пиримидина и имидазола, сконденсированных между собой. Открыл пурин немецкий химик Э. Фишер. Производные пурина имеют исключительное биологическое значение прежде всего потому, что входят вместе с пиримидиновыми основаниями в структуру нуклеиновых кислот и имеют, таким образом, отношение к программированию синтеза белков и к явлениям наследственности.

К таким соединениям относится аденозинтрифосфат (АТФ) – переносчик энергии в биохимических реакциях и фосфорилирующий агент.

Пурин является ароматической системой с энергией делокализации, равной 243,6 кДж/моль (для бензола – 150,7 кДж/моль). Пиримидиновое кольцо в пурине в целом имеет дефицит электронов, а имидазольное кольцо – избыток электронов. Поскольку в пурине имеет место перекрывание p-электронных облаков двух моноциклических систем, то электронная плотность в каждом цикле в определенной степени может изменяться в результате перехода электронов из имидазольного цикла в пиримидиновый.

Таким образом, пурин – это ароматическая система сильно делокализованных p-электронов, обладающая лабильной «переливающейся» электронной плотностью, в результате чего возможны таутомерные превращения. Кроме этого, эта система является прекрасным донором электронов вследствие низкой энергии высшей заполненной молекулярной орбитали.

Электронодонорные заместители в кольце пиримидина способствуют восстановлению электронной плотности в имидазольном цикле. Реакции нуклеофильного замещения в пурине идут в основном в положение 8 имидазольного кольца, но возможна атака нуклеофильными реагентами атомов углерода в положениях 2 и 6 пиримидинового цикла. Реакции электрофильного замещения возможны лишь при наличии электронодонорных заместителей в кольце пиримидина, и замещение происходит по углероду С8 имидазольного цикла.

Все реакции пуриновых соединений можно разделить на две группы: реакции по атомам азота и реакции по атомам углерода кольца. Пуриновые основания – сравнительно слабые основания, но электрофильная атака по атому азота весьма распространена, причем выбор атома азота при электрофильной атаке определяется степенью основности того или иного атома азота. В незамещенном пурине таким является N1, в мочевой кислоте алкилированию сначала подвергается N9, а затем N3 и N1; в кислой среде алкилирование замещенных пуринов происходит в основном в положение 9. Аденин, единственный их всех пуринов, показывает небольшую реакционную способность в положении 3.

Одним из ключевых соединений в синтезе пуриновых оснований служит мочевая кислота (2, 6, 8-тригидроксипурин), играющая у птиц и рептилий роль вещества, выводящего из организма избыток азота (как мочевина у млекопитающих). Соли мочевой кислоты (ураты) откладывается при неправильной работе организма в суставах и в виде почечных камней.

Аденин (6-аминопурин) является одним из наиболее распространенных пуриновых оснований:

Аденин существует практически в амино-форме, т.к. энергия делокализации для амино-формы наибольшая. В связанном виде аденин содержится в нуклеиновых кислотах и легко получается при их гидролизе. В свободном состоянии встречается в некоторых растениях (чай, сахарная свекла, хмель), в грибах, дрожжах, бактериях и т.д. Аденин является наиболее устойчивым в термодинамическом отношении соединением среди природных пуриновых и пиримидиновых оснований.

Гуанин, 2-амино-6-гидроксипурин вместе с аденином и пиримидиновыми основаниями входит в состав нуклеиновых кислот:

Наиболее устойчивой является лактамная форма, в которой гуанин и находится в природных нуклеиновых кислотах. Значительные количества гуанина содержатся в чешуе и коже рыб, пресмыкающихся и амфибий, от чего зависит их блеск.

Ксантин, 2,6-дигидроксипурин образуется в результате распада нуклеозидмонофосфатов: гуанинмонофосфата и аденинмонофосфата, существует, главным образом, в оксо-форме:

Гипоксантин, 6-гидроксипурин образуется при расщеплении аденинмонофосфата, также существует в оксо-форме:

Под действием фермента ксантиноксидазы гипоксантин затем окисляется в ксантин.

Тема этой лекции – строение и функции нуклеиновых кислот. В этой части рассмотрим, что такое ДНК. К нуклеиновым кислотам относят высокополимерные соединения - биополимеры, которые различают на 2 класса - дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК). Нуклеиновые кислоты содержат углерод, водород, фосфор, кислород и азот. Мономерами в нуклеиновых кислотах служат нуклеотиды. Каждый из них содержит азотистое основание, пятиуглеродный сахар (дезоксирибоза - в ДНК, и рибоза - в РНК) и остаток фосфорной кислоты.Главные функции нуклеиновых кислот – это хранение, реализация и передача генетической или наследственной информации в живых организмах. В ДНК входят четыре вида нуклеотидов, отличающихся по азотистому основанию. В их составе - аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т). В молекуле РНК также имеется 4 вида нуклеотидов с одним из азотистых оснований - аденином, гуанином, цитозином и урацилом (У). Таким образом, ДНК и РНК различаются как по содержанию сахара в нуклеотидах, так и по одному из азотистых оснований. А теперь подробнее о строении и функциях ДНК. ДНК это полимер, мономерами которого являются дезоксирибонуклеотиды. Модель пространственного строения молекулы ДНК в виде двойной спирали которую вы можете видеть на картинке была предложена в 1953 г. Дж. Уотсоном и Ф. Криком. Для построения этой модели они использовали работы М. Уилкинса, Р. Франклина и Э. Чаргаффа. Молекула ДНК образована двумя полинуклеотидными цепями, спирально закрученными друг около друга и вместе вокруг воображаемой оси, т.е. представляет собой двойную спираль – ее сравнивают с винтовой лестницей. Диаметр двойной спирали ДНК составляет около 2 нанометров, расстояние между соседними нуклеотидами 0,34 нанометра, на один оборот спирали приходится 10 пар нуклеотидов. Длина молекулы может достигать нескольких сантиметров. А суммарная длина ДНК ядра клетки человека составляет около 2 метров. Мономер ДНК - нуклеотид, или дезоксирибонуклеотид - состоит из остатков трех веществ: 1) азотистого основания, 2) пятиуглеродного моносахарида (пентозы) , а точнее дезоксирибозы и 3) фосфорной кислоты. Азотистые основания нуклеиновых кислот относятся к классам пиримидинов и пуринов. Пиримидиновые основания ДНК имеют в составе своей молекулы одно кольцо - тимин, цитозин. Пуриновые основания имеют два кольца - аденин и гуанин.Молекула ДНК может включать огромное количество нуклеотидов - от нескольких тысяч до сотен миллионов (поистине гигантские молекулы ДНК удается «увидеть» с помощью электронного микроскопа). В структурном отношении она представляет собой двойную спираль из полинуклеотидных цепей, соединенных с помощью водородных связей между азотистыми основаниями нуклеотидов. Благодаря этому полинуклеотидные цепи прочно удерживаются одна возле другой.Полинуклеотидная цепь образуется в результате реакций конденсации нуклеотидов. Против одной цепи нуклеотидов располагается вторая цепь. Расположение нуклеотидов в этих двух цепях не случайное, а строго определенное: против аденина одной цепи в другой цепи всегда располагается тимин, а против гуанина - всегда цитозин, между аденином и тимином возникают две водородные связи, между гуанином и цитозином - три водородные связи. Закономерность, согласно которой нуклеотиды разных цепей ДНК строго упорядоченно располагаются (аденин - тимин, гуанин - цитозин) и избирательно соединяются друг с другом, называется принципом комплементарности.Следует отметить, что Дж. Уотсон и Ф. Крик пришли к пониманию принципа комплементарности после ознакомления с работами Э. Чаргаффа. Э. Чаргафф, изучив огромное количество образцов тканей и органов различных организмов, в 1951 году установил, (« называя это правилом Чаргаффа»), что в любом фрагменте ДНК содержание остатков гуанина всегда точно соответствует содержанию цитозина, а аденина - тимину»), но объяснить этот факт он не смог.Из принципа комплементарности следует, что последовательность нуклеотидов одной цепи определяет последовательность нуклеотидов другой. А сейчас, давайте выясним что такое редупликация.Установлено, что именно принципом комплементарности обусловлено уникальное среди всех неорганических и органических веществ свойство ДНК - способность к самовоспроизведению - удвоению - или редупликации. При удвоении сначала комплементарные цепи молекул ДНК расходятся. Под воздействием специального фермента происходит разрушение связей между комплементарными нуклеотидами двух цепей. Затем на каждой цепи начинается синтез новой или «недостающей» комплементарной ей цепи за счет свободных нуклеотидов, всегда имеющихся в большом количестве в клетке. В результате вместо одной - «материнской» молекулы ДНК, образуются две - «дочерние» -новые, идентичные по структуре и составу друг другу, а также исходной молекуле ДНК. Этот процесс всегда предшествует клеточному делению и обеспечивает передачу наследственной информации от материнской клетки дочерним и всем последующим поколениям.

рис. 1 Модель молекулы пурина

Пуриновые основания

Многие относятся к пуринам как к неким вредным веществам, которые вызывают такие известные заболевания как подагра, однако…

Пурины это важнейшие соединения входящие в состав всех живых объектов. Это химическая структура, которая является основой для построения таких важнейших биомолекул как нуклеиновые кислоты. Свое название они берут от латинского слова «nucleus» - ядро. дело в том, что содержатся они в основном в ядрах клеток. Вы знаете эти соединения под такими известными аббревиатурами как ДНК и РНК. Их функция — хранение, передача по наследству и реализация информации.

Кроме того пурины входят в состав ферментов без которых невозможна жизнь и обмен веществ. Они необходимы для переноса энергии в организме, правильной работы витаминов и др. Кофеин и теобромин это природные пурины, входящие в состав кофе и чая, а также добавляемые в тонизирующие напитки. Рибоксин и АТФ — высокоэнергетические соединения используемые нашим организмом имеют в своей основе молекулу пурина. Пурины также являются регуляторами некоторых видов обмена.

рис.2 Модель молекулы кофеина

Обмен пуринов в организме жестко контролируется в процессе метаболизма. Однако существуют состояния, когда правильный обмен пуринов может нарушаться. В одних случаях это связанно с генетическими нарушениями, а в других более частых, с формированием неправильных стереотипов питания. Пурины синтезируются в нашем организме, а также поступают с продуктами питания. Они не являются обязательными компонентами нашего рациона. Отсутствие пуринов в пище, даже длительное, не оказывает вредного влияния на метаболизм.При избытке пуринов, они разрушаются и выводятся из организма. У человека конечным продуктом обмена пуринов является мочевая кислота, которая выводится через кишечник (около 1/3) и почками с мочой.

Мочевая кислота

Мочевая кислота также не является вредным веществом. Это нормальный компонент нашей метаболической системы. Более того, она выполняет некоторые важные функции в организме. Например, является сильным антиоксидантом, защищая нас от опухолей и преждевременного старения.

Мочевая кислота присутствует в тканях нашего тела и в составе крови. В норме содержится у мужчин до 6,5 мг/дл, у женщин до 5,5 мг/дл. В пересчете на вес — в организме взрослого человека ее примерно 1,2 г. За сутки вырабатывается, в среднем, 400-600 мг мочевой кислоты и, следовательно, столько же должно быть выведено. Мочевая кислота плохо растворяется в воде, поэтому частично превращается в ее натриевую соль — урат натрия, а затем выводится. Этот процесс зависит от кислотных свойств мочи. При нарушениях pH мочи в кислую сторону (ниже 5, 75) образование урата натрия снижается и могут образовываться кристаллы мочевой кислоты (почечные камни). При ощелачивании мочи растворимость уратов возрастает и песчинки и камни из мочевой кислоты не образуются.

При нарушении обмена (метаболизма) пуринов и выведения мочевой кислоты, уровень мочевой кислоты в крови повышается. Это может приводит к отложению кристаллов солей уратов и мочевой кислоты в тканях и полостях суставов, проявлению заболевания, называемого подагрой. В первую очередь она проявляется болями и воспалительными процессами в суставах, где накапливаются кристаллы не выведенной мочевой кислоты, в свою очередь повреждая гладкую хрящевую поверхность.

таблица «Мочевая кислота в продуктах питания» и таблица пуринов в продуктах

В таблице также приводится показатель пищевой плотности продуктов* . Можно заметить как меняется качество продукта при его переработке.

Необходимо учитывать, что на долю пищевых поступлений приходится около 30% мочевой кислоты, присутствующей в метаболических превращениях. Исходя из этого диета очень важна для тех, кто желает снизить свой уровень мочевой кислоты. Однако другие факторы не менее значимы для нормализации оборота пурина. Особенно важен правильный баланс рН организма.

Именно поэтому растительные продукты, содержащие много пурина не опасны, так как являются поставщиками органических кислот, способствующих организма и выведению избытка мочевой кислоты.

* В отношении показателя пищевой плотности до сих пор нет единого общего мнения, так как неясно по каким конкретным факторам надо стандартизовать вычисления. Поэтому существует несколько моделей расчетов, что вносит существенные разногласия в интерпретацию полезности рациона.

На основе типичных представителей азотистых гетероциклов – пиридина и пиррола – можно рассмотреть соединения, которые содержат более одного гетероатома в молекуле.

Особенности строения оснований пиримидина и пурина:

1) это бесцветные кристаллические вещества;

2) пиримидин – шестичленный цикл, подобный пиридину, который отличается от него наличием в молекуле еще одного гетероатома (азота) вместо группы СН; 3) пурин является бициклическим.

Особый интерес представляют не столько пиримидин и пурин, сколько вещества с их характерной структурой – пиримидиновые и пуриновые основания, которые входят в состав природных высокомолекулярных веществ – нуклеиновых кислот, которые осуществляют синтез белков в организмах.

Структурные формулы пиримидиновых оснований:

Цитозин – (2-гидрокси-4-аминопиримидин) – бесцветное малорастворимое вещество с Т пл 320–325 °C. Цитозин является слабым основанием, сравнимым с анилином и очень слабой NH-кислотой. Цитозин входит в состав нуклеиновых кислот. Урацил (2,4-дигидроксипиримидин) – бесцветное малорастворимое в воде вещество с Т пл 335 °C. Входит в состав нуклеиновых кислот, нуклеотидов. Получают из гидролизатов нуклеиновых кислот. Урацил вступает в реакции электрофильного замещения: алкилирования, галогенирования, азосочетания. Тимин (2,4-дигидрокси-5-метилпиримидин) – бесцветное малорастворимое кристаллическое вещество с Т пл 318 °C. Являясь производным урацила, обнаруживает сходные свойства, за исключением реакций S E , поскольку 5-е положение занято метильным радикалом. Входит в состав нуклеиновых кислот, нуклеотидов, является основой лекарственных препаратов. Например, азидотимидин – лекарство против СПИДа.

Структурные формулы пуриновых оснований:

Аденин (6-аминопурин) – бесцветное кристаллическое вещество с Т пл 360–365 °C, мало растворяется в воде. Входит в состав нуклеотидов, нуклеозидов и нуклеиновых кислот. Его используют в качестве исходного соединения для органического и микробиологического синтеза и в медицине, например в качестве консерванта донорской крови. Гуанин (2-амино-6-гидроксипурин) – бесцветное кристаллическое вещество с Т пл 365 °C, мало растворяется в воде, входит в состав нуклеотидов, нуклеозидов и нуклеиновых кислот.