دزآزما

کار تحقیقی آقای امیرکریم طاهرسیما …

فروکتوز از اجزای میوه‌ها، عسل، سبزیجات بوده و شیره ذرت با فروکتوز بالا نیز در آشامیدنی‌های قندی مشهور استفاده می‌شود. فروکتوز در کبد به فروکتوز 1- فسفات تبدیل می‌شود. که باعث جداسازی گلوکوکیناز از پروتئین تنظیم کننده آن می‌شود و در نتیجه از هسته خارج می‌شود. این عمل توانایی برداشتن مهار به وسیله فروکتوز 6- فسفات، ممکن است یک فاکتور مؤثر مخالفی باشد که گاهی اوقات همراه با مصرف زیاد فروکتوز غذایی مثل استفاده بیشتر از کربوهیدرات کبدی، سنتز چربی و هایپرتری گلیسریدیا حاصل می‌شود.

متابولیسم فروکتوز

بعد از گلوکز فراوان‌ترین مونوساکاریدهایی که در متابولیسم مواد سوختی شرکت می‌نمایند، فروکتوز و گالاکتوز می‌باشند. این دو قند عمدتاً در کبد کاتابولیزه می‌شوند. اولین مرحله کاتابولیسم فروکتوز همراه با فسفریلاسیون آنها در محل کربن شماره یک می‌باشد. فسفریلاسیون فروکتوز به وسیله آنزیم فروکتوزکیناز صورت می‌گیرد.

تبدیل فروکتوز به گلوکز

ساکارز در اثر هیدرولیز به دو منوساکارید گلوکز و فروکتوز شکسته می‌شود. فروکتوز پس از جذب در رده به کبد منتقل شده و در آنجا طی چند واکنش به دو ترکیب دی‌هیدروکسی استن فسفات و گلیسرالدئید تبدیل می‌شود. این مسیر می‌تواند ادامه یافته و وارد مسیر گلیکولیز شود و یا این که این دو ماده توسط آنزیم فروکتوز 1 و 6 دی فسفات آلدولاز به فروکتوز 1 و 6 دی فسفات تبدیل شده و وارد مسیر گلوکونئوژنز شوند. نقص آنزیم فروکتوکیناز سبب بروز بیماری فروکتوزوری اصلی و نقص در آنزیم فروکتوز 1- فسفات آلدولاز سبب ایجاد بیماری عدم تحمل ارثی فروکتوز می‌شود.

محل ورود فروکتوز به گلیکولیز

اگرچه گلوکز شایع‌ترین مونوساکارید مصرفی محسوب می‌شود، سایر مونوساکاریدها نیز سوخت‌های مهمی به حساب می‌آیند. اجازه دهید چگونگی هدایت دو قند شایع ـ یعنی فروکتوز و گالاکتوز ـ را به سمت مسیر گلیکولیز مورد بررسی قرار دهیم. بیشتر فروکتوز خوراکی با استفاده از مسیر فروکتوز 1- فسفات توسط کبد متابولیزه می‌شود. مرحله‌ی اول عبارتست از فسفریله شدن فروکتوز به فروکتوز 1- فسفات توسط فروکتوکیناز. فروکتوز 1- فسفات سپس به گلیسرآلدئید و دی هیدروکسی استون فسفات شکسته می‌شود که ترکیب اخیر یکی از واسطه‌های گلیکولیز است. این شکست آلدولی توسط یک فروکتوز 1- فسفات آلدولاز اختصاصی کاتالیز می‌شود. گلیسرآلدئید سپس توسط تریوزکیناز به گلیسرآلدئید 3- فسفات، واسطه‌ی گلیکولیزی، فسفریله می‌شود. به عنوان راهی دیگر، فروکتوز می‌تواند توسط هگزوکیناز به فروکتوز 6- فسفات فسفریله شود. با این وجود، تمایل هگزوکیناز به گلوکز 20 برابر تمایل آن به فروکتوز است. در کبد، فروکتوز 6- فسفات به مقدار ناچیزی تشکیل می‌شود زیرا در این اندام مقدار گلوکز بسیار فراوان‌تر است. علاوه بر این، گلوکز، به عنوان سوخت ترجیحی، همچنین توسط واکنش هگزوکیناز در عضله به دام انداخته می‌شود. از آن‌جا که کبد و عضله به جای فروکتوز، گلوکز را فسفریله می‌کنند، بافت چربی در معرض فروکتوز بیشتری نسبت به گلوکز قرار می‌گیرد. از این‌رو، تشکیل فروکتوز 6- فسفات، به اندازه‌ای که از نظر زیستی معنی‌دار باشد، به طور رقابتی توسط گلوکز مهار نمی‌شود و بیشتر فروکتوز در بافت چربی از طریق فروکتوز 6- فسفات متابولیزه می‌شود.

6 فسفوفروکتو -1- کیناز آنزیم تنظیمی مهم در مسیر گلیکولیز می‌باشد.

6 فسفرفروکتو -1- کیناز جایگاه تنظیمی مهمی در گلیکولیز می‌باشد. این آنزیم اولین مرحله متعهد شونده گلیکولیز را کاتالیز می‌کند زیرا واکنش کاتالیز شده توسط فسفوگلوکز ایزومراز قابل برگشت بوده و سلول‌ها می‌توانند از گلوکز 6- فسفات در مسیر پنتوز فسفات یا سنتز گلیکوژن استفاده کنند. سیترات، ATP و یون هیدروژن (pH پائین) اثرات آلوستریک منفی بر 6 فسفوفروکتو -1- کیناز داشته در حالی که AMP و فروکتوز 2 و 6- بیس فسفات اثرات آلوستریک مثبت دارند. این ترکیبات پیام‌های مورد نیاز برای تغییرات مختلف در سرعت گلیکولیز در پاسخ به تغییرات (a) حالت و وضعیت انرژی سلول (AMP یا ATP) و (b) محیط داخلی سلول (یون‌های هیدروژن) و (c) توانایی تغییر سوخت‌هایی مثل اسیدهای چرب و کتون‌بادی‌ها (سیترات) و (d) نسبت انسولین/ گلوکاگن در خون (فروکتوز 2، 6- بیس فسفات) را فراهم می‌کنند.

شکل. فعالیت گلوکوکیناز از طریق انتقال آنزیم بین هسته و سوبسترا تنظیم می‌شود. گلوکز فعالیت گلوکوکیناز (GK) را به وسیله افزایش انتقال آنزیم به سیتوپلاسم زیادتر می‌کند. فروکتوز 6- فسفات فعالیت GK را از طریق تحریک انتقال به درون هسته کاهش می‌دهد. فروکتوز 1- فسفات فعالیت GK را از طریق مهار انتقال به درون هسته زیاد می‌کند. اتصال GK (به پروتئین تنظیم کننده RP) فعالیت GK را به طور کامل مهار می‌کند.

تبدیل فروکتوز 1 و 6- بیس فسفات به فروکتوز 6- فسفات و ارتوفسفات یک مرحله‌ی برگشت‌ناپذیر است.

فسفوانول پیرووات به محض تشکیل توسط آنزیم‌های گلیکولیزی ـ ولی در جهت معکوس ـ متابولیزه می‌شود. این واکنش‌ها تحت شرایط درون سلولی نزدیک به حالت تعادل می‌باشند؛ بنابراین، هنگامی که شرایط برای گلوکونئوژنز مناسب می‌شود، واکنش‌های معکوس اتفاق خواهند افتاد تا این که به مرحله‌ی برگشت‌ناپذیر بعدی برسند. این مرحله، هیدرولیز فروکتوز 1 و 6- بیس فسفات به فروکتوز 6- فسفات و Pi است.

Pi + fructose6- phosphate فروکتوز 1و6- بیس فسفاتاز + 6- bisphosphate و Fructose1

آنزیم مسئول در این مرحله، فروکتوز 1 و 6- بیس فسفاتاز است. مشابه همتای گلیکولیزی خود، این فسفاتاز یک آنزیم آلوستریک است که در تنظیم گلوکونئوژنز شرکت می‌کند. ما در بخش‌های بعدی این فصل به خصوصیات تنظیمی این آنزیم خواهیم پرداخت.

اندازه‌گیری فروکتوز

در حالت عادی میزان فروکتوز خون منفی است ولی در دو اختلال متابولیکی زیر میزان فروکتوز در خون افزایش می‌یابد. فروکتوز اوری اسناشیال که ناشی از کمبود فعالیت آنزیم فروکتوز کیناز است که یک اختلال آسمپتوماتیک و خوش خیم می‌باشد و دوم عدم تحمل مادرزادی فروکتوز که یک بیماری ژنتیکی خطرناک نوزادان است و از کمبود فعالیت یا فقدان آنزیم فروکتوز-1 فسفوآلدولاز و فروکتوز-1 و 6 دی فسفوآلدولاز ناشی می‌شود. در این حالت با مصرف مقداری فروکتوز، گلوکز ادرار را می‌توان به روش سالیوانف و کروماتوگرافی کاغذی اندازه‌گیری نمود برای تعیین فروکتوز خون ابتدا گلوکز نمونه را با آنزیم گلوکز اکسیداز حذف کرده سپس با استفاده از معرف اندول -3- اسید استیک در اسید کلریدریک غلظت فروکتوز را تعیین می‌نمائیم.

تست تحمل فروکتور

این تست مانند تحمل گلوکز انجام می‌شود با این تفاوت که نیازی به نمونه ادرار نیست. افزایش قند در نمونه‌های افراد طبیعی در این تست mg/dl30-26 است که در بیماریهای کبدی این افزایش به mg/dl80-60 نیز می‌رسد و در عدم تحمل مادرزادی فروکتوز میزان قندهای احیاء کننده خون از mg/dl100 نیز فراتر می‌رود یعنی اگر غلظت قندهای احیاء کننده در نمونه قبل از خوردن فروکتوز mg/dl100 باشد میزان آنها در نمونه بعد از مصرف فروکتوز ممکن است به mg/dl200 نیز برسد.

تست تحمل فروکتوز وریدی

در انجام این تست مقداری فروکتوز به صورت داخل وریدی تزریق و نمونه‌های 15 دقیقه تا 2 ساعت بعد از تزریق از بیمار دریافت شده و غلظت گلوکز و فسفر و فروکتوز آنها تعیین می‌گردد در نمونه 15 دقیقه کاهش قابل ملاحظه‌ای، در غلظت فسفر و گلوکز و افزایش در میزان فروکتوز مشاهده می‌شود در افراد طبیعی و در بیماری‌های فروکتوز اوری اصلی تغییری در غلظت پارامترهای یاد شده دیده نمی‌شود.

عدم تحمل فروکتوز

بیماران دارای عدم تحمل فروکتوز ارثی، در آنزیم کبدی (آلدولاز B) نقص دارند که فروکتوز 1- فسفات را به دی‌هیدروکسی استون فسفات و گلیسرآلدهید تبدیل می‌کند. سه ایزوآنزیم آن (C, B, A) در پستانداران وجود دارد. آلدولاز B به مقدار زیادی در کبد موجود است که هم بر فروکتوز 1- فسفات و هم فرکتوز 1 و 6- بیس فسفات عمل می‌کند. مصرف فروکتوز توسط فردی که فاقد B آلدولاز می‌باشد. باعث تجمع فروکتوز 1- فسفات و کاهش Pi و ATP در کبد می‌شود. واکنش‌های درگیر، فروکتوکیناز و آنزیم‌های فسفریلاسیون اکسیداتیو می‌باشند:

ADP + Fructose 1-Phosphate ATP + Fructose

ATP انرژی تهیه شده به وسیله زنجیره انتقال الکترون + Pi + ADP

Fructosel- Phosphate Pi+ Fructose : مجموع واکنش

کم شدن Pi همزمان با تولید فروکتوز 1- فسفات، تولید ATP به وسیله زنجیره انتقال الکترون را مهار می‌کند. سطح ATP پائین آمده و انجام فعالیتهای نرمال برای کبد غیرممکن می‌شود. تخریب سلولی افزایش می‌یابد که به دلیل عدم توانایی حفظ گرادیانت یونی به وسیله پمپ‌های وابسته به ATP می‌باشد.

اگر چه بیماران دارای عدم تحمل فروکتوز به فروکتوز حساس هستند، اما انسان‌ها در کل ظرفیت محدودی برای این قند دارند. ظرفیت کبد در فسفریله کردن فروکتوز بیشتر از ظرفیت شکست فروکتوز 1- فسفات می‌باشد که نشان می‌دهد فروکتوز استفاده شده توسط کبد به طور ضعیفی کنترل می‌شود و افزایش فروکتوز، کبد را از Pi و ATP خالی می‌کند. فروکتوز به طور عمده در بیمارستان‌ها به جای گلوکز به بیماران تزریق می‌شود. به این علت که منبع بهتری نسبت به گلوکز برای کالری می‌باشد چون استفاده از آن غیروابسته به انسولین می‌باشد. دریافت مقدار زیادی از فروکتوز به صورت تزریق داخل رگیباعث تخریب شدید کبد می‌شود. تلاش‌های مشابهی برای جایگزین کردن گلوکز با سوربیتول یا زایلیتول صورت گرفته که هم چنان مثل فروکتوز باعث تهی شدن کبد از ATP می‌شوند و نمی‌بایستی که به صورت تزریقی استفاده شوند.

ایکوزانوئیدها از اسیدهای چرب چند غیراشباه 20 کربنه ساخته می‌شوند.

آراشیدونات و بعضی دیگر از اسیدهای چرب چند غیراشباع 20 کربنه، به ایکوزانوئیدها تبدیل می‌شوند؛ ایکوزانوئیدها ترکیباتی با فعالیت فیزیولژیک و دارویی هستند که با نامهای پروستاگلاندینها (PG)، ترومبوکسان‌ها (TX)، لکوترین‌ها (LT)، و لیپوکسین‌ها (LX) شناخته می‌شوند. این مواد در شرایط فیزیولژیک بصورت هورمونهای موضعی و از طریق گیرنده‌های متصل به پروتئین G عمل می‌کنند و اثرات بیوشیمیایی را بجا می‌گذارند.

سه گروه ایکوزانوئید وجود دارد که از اسیدهای ایکوزانوئیک 20 کربنه مشتق از اسیدهای چرب ضروری لینولئات و – لینولنات ساخته می‌شوند و یا اینکه مستقیماً از آراشیدونات و ایکوزاپنتاانوات موجود در غذا بدست می‌آیند. آراشیدونات که معمولاً از موقعیت 2 در فسفولیپیدهای غشاء پلاسمایی و در نتیجه اثر فسفولیپاز بدست می‌آید. ـ و البته منبع دیگر آن رژیم غذایی است ـ در مسیر سیکلواکسیژناز، سوبسترای سنتز مجموعه‌های ، (پروستانوئیدها)، و در مسیر لیپوکسیژناز سوبسترای سنتز مجموعه‌های و است. این دو مسیر برای سوبسترای خود، یعنی آراشیدونات، با یکدیگر رقابت می‌کنند.

مسیر سیکلواکسیژناز مسئول ساخت پروستانوئیدها است.

مسیر سنتز پروستانوئید شامل استفاده از دو مولکول است که بوسیله سیکلواکسیژناز (COX) (که پروستاگلاندین H سنتاز نیز خوانده می‌شود) کاتالیز می‌شود. این آنزیم از دو فعالیت آنزیمی ترکیب یافته است: سیکلواکسیژناز و پراکسیداز. COX بصورت دو ایزوآنزیم COX-1 و COX-2 یافت می‌شود. محصول این واکنش، که یک اندوپراکسید (PGH) است، به پروستاگلاندینهای D و E، و نیز به یک ترومبوکسان () و پروستاسایکلین () تبدیل می‌شود. هر نوع سلول فقط یک نوع پروستانوئید تولید می‌کند. آسپرین که یک داروی ضدالتهاب غیراستروئیدی (NSAID) است، COX-1 و COX-2 را مهار می‌کند. داروهای NSAID دیگری، مثل ایندومتاسین و ایبوپروفن، معمولاً از طریق رقابت با آراشیدونات سبب مهار سیکلواکسیژناز می‌شوند. از آنجا که مهار COX-1 سبب تحریک معده می‌شود که اغلب بدنبال مصرف داروهای NSAIDs رخ می‌دهد، لذا داروهای جدیدی ابداع شده‌اند که بصورت انتخابی فقط COX-2 را مهار می‌کنند. داروهای ضدالتهاب کورتیکو استروئیدی، نسخه‌برداری از COX-2 را بطور کامل مهار می‌کنند (ولی برای COX-1 چنین اثری ندارد).

هورمون‌های ایکوزانوئید از اسیدهای چرب غیراشباع حاوی پیوندهای دوگانه‌ی متعدد مشتق می‌گردند.

آراشیدونات، یک اسید چرب 2:4 مشتق شده از لینولئات، پیش‌ساز اصلی چندین رو از مولکول‌های سیگنال است: پروستاگلاندین‌ها، پروستاسیکلین‌ها، و ترومبوکسان‌ها و لوکوترائین‌ها.

پروستاگلاندین یک اسید چرب 20 کربنه می‌باشد که حاوی یک حلقه‌ی پنج کربنی است. به کمک رودوکتازها و ایزومرازها مجموعه‌ای از پروستاگلاندین‌ها شکل می‌گیرند. گروه‌های اصلی به صورت PGA تا PGI نشان داده می‌شوند. اندیس تعداد پیوندهای دوگانه‌ی کربن ـ کربن خارج از حلقه را نشان می‌دهد. پروستاگلاندین‌هایی مثل با دو پیوند دوگانه از آراشیدونات مشتق می‌شوند. سایر پیوندهای دوگانه‌ی این پیش‌ساز در تشکیل حلقه‌ی پنج عضوی از بین می‌رود. پروستاسیکلین و ترومبوکسان‌ها ترکیباتی منسوب به هم هستند که از یک پروستاگلاندین در حال تشکیل به وجود می‌آیند. این ترکیبات به ترتیب توسط پروستاسیکلین سنتاز و ترومبوکسان سنتاز تولید می‌شوند یا اینکه با فعالیت لیپوکسیژناز، آراشیدونات می‌تواند به لوکوترائین‌ها تبدیل گردد. این ترکیبات همان‌گونه که از نامشان پیداست برای اولین بار در گلبول‌های سفید یافت شدند و حاوی سه پیوند دوگانه‌ی مزدوج هستند. پروستاگلاندین‌ها، پروستاگلاندین‌ها، پروستاسیکلین، ترومبوکسان‌ها و لوکوترائین‌ها، ایکوزانوئید خوانده می‌شوند (برگرفته از کلمه‌ی یونانی eikosi به معنای «بیست»)، زیرا تمام آنها حاوی 20 اتم کربن هستند.

از آنجا که پروستاگلاندین‌ها و سایر ایکوزانوئیدها عمر کوتاهی دارند هورمون‌های موضعی به شمار می‌آیند. این ترکیبات فعالیت سلول‌هایی که در آن سنتز می‌شوند و همچنین فعالیت سلول‌های مجاور را به واسطه‌ی اتصال به گیرنده‌های TM7 تغییر می‌دهند. طبیعت این اثرات ممکن است از یک نوع سلول به نوع دیگر متفاوت باشد که برخلاف فعالیت بسیار اختصاصی هورمون‌های فراگیر نظیر انسولین و گلوکاگون است. پروستاگلاندین‌ها تحریک کننده‌ی التهاب، تنظیم کننده‌ی جریان خون به اندام‌های خاص، کنترل کننده‌ی انتقال یون‌ها از عرض غشاء، تنظیم کننده‌ی انتقال سیناپسی و القا کننده‌ی خواب هستند.

به خاطر بیاورید که آسپرین مانع از دسترسی جایگاه فعال آنزیمی می‌شود که آراشیدونات را به پروستاگلاندین تبدیل می‌کند. از آنجا که آراشیدونات پیش‌ساز سایر پروستاگلاندین‌ها، پروستاسیکلین و ترومبوکسان‌هاست، مهار این مرحله بسیاری از مسیرهای سیگنالی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این موضوع دلیلی بر اثرات گسترده‌ای است که آسپرین و ترکیبات منسب به آن بر التهاب، تب، درد و انعقاد خون دارد.