ЦИСТЕИН

ЦИСТЕИН — L-β-меркаптоаланин, или L-α-амино-β-меркаптопропионовая кислота; нейтральная алифатическая заменимая серосодержащая аминокислота, HS—CH2—CH(NH2)—COOH, входит в состав белков и природных пептидов. Сульфгидрильные группы (см.) остатков цистеина участвуют в формировании каталитического центра многих ферментов (см.), например папаина (см.). Цистеин является важным звеном механизма включения неорганической серы (см.) в состав органических веществ. При окислении двух молекул цистеина между их сульфгидрильными группами образуется дисульфидный мостик, соединяющий эти молекулы в молекулу дисульфида цистеина — цистина (см.):

При окислении двух молекул цистеина между их сульфгидрильными группами образуется дисульфидный мостик, соединяющий эти молекулы в молекулу дисульфида цистеина

Эта реакция обратима, в связи с чем система цистеин—цистин представляет важную окислительно-восстановительную систему клетки (см. Окислительно-восстановительные реакции). Свойством образовывать дисульфидные связи обладают также соединения, которые можно считать производными цистеина, например глутатион (см.), окситоцин (см.) и др. Из цистеина в результате окисления его SH-группы и последующего декарбоксилирования (см.) образуется таурин (см.). У многих плотоядных животных и у человека отражающий слой за сетчаткой глаза (см. Сетчатка) содержит кристаллы цинк-цистеинового комплекса. Наследственное нарушение обмена цистеина—цистина в организме человека приводит к развитию тяжелого наследственного заболевания — цистиноза (см.), В медицине кристаллический цистеин и его производные применяют в качестве лекарственных средств.

Цистеин присутствует в клетках всех ауто- и гетеротрофных организмов, во многих белках (см.) его относительное содержание весьма значительно (например, в гемолобине человека оно составляет 1%). В сыворотке крови человека содержится в среднем 1,18 мг/100 мл цистеина (вместе с цистином).

Схема биосинтеза цистеина.
Схема биосинтеза цистеина.

В организме человека и животных цистеин синтезируется в результате ряда метаболических превращений из активированной формы метионина (см.) — S-аденозилметионина через гомоцистеин, образующий в результате реакции конденсации с серином (см.) цистатионин (см.), который расщепляется на цистеин и альфа-кетомасляную кислоту (см. схему).

Восстановленный глутатион может неферментативно восстанавливать цистин в цистеин. У растений цистеин образуется из сульфидов и серина, а у микроорганизмов — из ацетилсерина, взаимодействующего с сероводородом (см.).

Молекулярный вес (масса) L-цистеина равен 121,16. Изоэлектрическая точка (см.) этой аминокислоты находится при pH 5,02. Константа диссоциации COOH-, NH2- и SH-групп равна 1,71, 8,33 и 10,3 соответственно; L-цистеин, выделенный из биол. объектов, имеет кристаллическое строение, удельное вращение плоскости поляризованного света при 20° — [α]D20 — равно +6,3° (концентрация цистеина 8 г в 100 мл 1 н. соляной кислоты). Цистеин хорошо растворим в воде, аммиаке, уксусной к-те, этаноле и нерастворим в эфире, бензоле, ацетоне. Цистеин химически неустойчив, легко окисляется на воздухе, особенно в щелочной среде в присутствии металлов, превращаясь в сероводород, аммиак и пировиноградную кислоту.

Для качественного определения цистеина исследуемую пробу обрабатывают фосфорно-вольфрамовой к-той (реактивом Фолина) или нитропруссидом натрия в слабощелочной среде, при наличии в пробе цистеина появляется красное окрашивание, а при взаимодействии с 1,2-нафтохинон-4-сульфонатом натрия —красно-коричневое (реакция Салливена). Для количественного определения цистеина исследуемый белок обрабатывают избытком надмуравьиной кислоты, при этом остатки цистеина. и цистина окисляются до цистеиновой кислоты: HO3S-CH2-CH(NH2)-COOH. После полного гидролиза исследуемого белка цистеиновая к-та определяется хроматографически (см. Хроматография). Другой количественный метод определения цистеина заключается в восстановлении цистеина избытком меркаптоэтанола в 6М гуанидингидрохлориде, при этом образуются остатки цистеина, которые в реакции с йодацетатом количественно превращаются в S-карбоксиметил-цистеин, определяемый также хроматографически. Для определения содержания цистеина в исследуемом белке устанавливают количество свободных SH-групп с помощью реактива Эллмана — 5,5'-дитиобис(2-нитробензойной кислоты). Количество образовавшейся тионитробензойной кислоты, определяемой спектрофотометрически при pH 8,0 и длине волны 412 нм (см. Спектрофотометрия), соответствует количеству цистеина в исследуемой пробе.

У животных и человека цистеин не может синтезироваться путем непосредственного включения сульфида в состав органических веществ, поэтому он должен либо поступать с пищей, либо синтезироваться из поступающего с пищей метионина. Однако превращение метионина в цистеин в организме человека носит ограниченный характер, поэтому дети должны обязательно получать цистеин. с пищей. Ориентировочно средняя потребность взрослого человека в цистеине составляет 4—6 г в сутки.

В организме человека и животных цистеин может подвергаться катаболизму или включаться в различные биосинтетические процессы. У некоторых бактерий расщепление цистеина ведет к образованию сероводорода, пировиноградной кислоты (пирувата) и аммиака. При переаминировании цистеин образуется β-меркаптопируват, который восстанавливается до пирувата и сульфида. Ферментативная реакция β-замещения приводит к превращению цистеина в β-цианаланин — фактор, присутствующий в некоторых растениях (особенно в бобовых, например Lathyris adoratus) и вызывающий у животных и человека латиризм (см.). Развитие дефекта в структуре коллагена, ведущее к патологическим изменениям соединительной ткани при латиризме, может стать причиной деформации позвоночника, а в тяжелых случаях — разрыва стенки аорты.

Цистеин как препарат

В медицине в качестве лекарственного средства применяют кристаллический цистеин, комбинированный препарат вицеин, содержащий цистеин, и некоторые его производные (ацетил-цистеин, пеницилламин).

Есть данные, что цистеин активно участвует в обмене веществ хрусталика глаза (см.) и что биохимические изменения, происходящие в хрусталике при катаракте (см.), особенно при старческой катаракте, связаны с нарушением обмена и содержания этой аминокислоты в хрусталике. Поэтому для задержки развития катаракты и просветления хрусталика на начальных стадиях старческой, травматической, осложненной (при миопии, увеитах) и лучевой катаракты стали применять цистеин.

Цистеин (Cysteinum) представляет собой белый кристаллический порошок со своеобразным запахом, легко растворимый в воде; водные растворы цистеина нестойки, так как цистеин в них легко окисляется кислородом воздуха с образованием нерастворимого осадка — цистина. При стерилизации водных растворов нагреванием препарат разлагается. Цистеин применяют в офтальмологической практике в виде 2% водного раствора, который вводят в ткани глаза с помощью электрофореза (см.) или глазных ванночек. Водный раствор цистеина такой же концентрации может применяться для инстилляций в конъюнктивальный мешок. Лечение травматических катаракт цистеином. допускается через 2—3 месяца после их образования.

Противопоказанием к применению цистеина служит повышение внутриглазного давления, задняя полярная (чашеобразная) катаракта, течение которой может осложниться в результате применения цистеина.

Форма выпуска: порошок в плотно закупоренных флаконах темного стекла по 10 г. Растворы готовят ex tempore. Хранение: в сухом, прохладном, защищенном от света месте.

Так как водные растворы цистеина нестойки и должны готовиться непосредственно перед применением, для глазных капель, содержащих цистеин, предпочитают использовать специальный препарат вицеин (viceinum). Это комбинированный препарат, содержащий цистеина 0,2 г, кислоты глутаминовой и глицина (гликокола) по 0,1 г,1% раствора натриевой соли аденозинтрифосфорной кислоты 0,5 мл, тиамина бромида 0,02 г, кислоты никотиновой 0,03 г, калия йодида 1,5 г, кальция хлорида и магния хлорида по 0,3 г, изотонического раствора натрия хлорида до 100 мл. Вицеин представляет собой прозрачную бесцветную жидкость с легким запахом цистеина.

Показания к применению: те же формы катаракты, что и при лечении цистеином, при умеренном понижении остроты зрения (не ниже 0,5). Назначают длительно по 2 капли в больной глаз 3—4 раза в день.

Форма выпуска: по 10 мл во флаконах темного стекла; хранение: в прохладном защищенном от света месте. При выпадении осадка цистина капли становятся непригодными к употреблению. При правильном хранении капли остаются прозрачными 8—10 дней.

По действию к вицеину близки зарубежные препараты витайодурол (Vitajodurol), витафакол и катахром.

Ацетилцистеин [Acetylcysteinum; синоним: мукосольвин (Г), бронхолизин (Ч), Acetein, Airbron, Broncholysin, Fluimucetin, Mucisol, Mucosolvin и др.], N-ацетил-L-цистеин.

Ацетильное производное цистеина, относится к отхаркивающим средствам (см.) прямого действия, то есть к муколитическим (секретолитическим) средствам, разжижающим мокроту благодаря деполимеризации входящих в ее состав гликозаминогликанов (см. Мукополисахариды); препарат разжижает также гной.

Ацетилцистеин представляет собой желтовато-белый кристаллический порошок со слабым специфическим запахом, хорошо растворимый в воде и спирте; pH 20% водного раствора 7,0—7,5.

Ацетилцистеин применяют при острых и хронических бронхитах, инфекционно-аллергической бронхиальной астме, пневмонии, бронхоэктатической болезни, муковисцидозе и др., а также профилактически назначают при операциях на органах дыхания и после интратрахеального наркоза. При бронхиальной астме рекомендуют одновременно назначать бронхолитические средства с целью профилактики усиления бронхоспазма.

Ацетилцистеин применяют в виде ингаляций по 2—5 мл 20% раствора 3—4 раза в день (продолжительность вдыхания аэрозоля 15—30 мин.), внутритрахеально вводят по 1 мл 10% раствора каждый час (в виде медленной инстилляции), для промывания бронхов применяют 5—10% растворы. При невозможности ингаляционного введения ацетилцистеин вводят внутримышечно, взрослым — по 1—2 мл 10% раствора 2—3 раза в день, детям грудного возраста — 10—15 мг на 1 кг веса (массы) тела 2 раза в день, детям старше 1 года — по 0,5—1 мл 10% раствора 2 раза в день. Обычно курс лечения продолжается 1—2 нед., при трахеобронхите — 3—4 дня, при муковисцидозе — 7 — 10 дней.

Ацетилцистеин чаще всего переносится хорошо, иногда возможна тошнота из-за специфического запаха препарата. С осторожностью следует применять ацетилцистеин при склонности больных к бронхоспазму, легочным кровотечениям, при заболеваниях печени, почек, дисфункции надпочечников.

Смешивать ацетилцистеин с растворами антибиотиков и протеолитических ферментов не рекомендуют из-за возможной инактивации препарата. При работе следует избегать контакта препарата с металлами и резиной, так как в этих случаях возможно образование сульфидов с неприятным характерным запахом.

Форма выпуска: 20% раствор для ингаляций в ампулах по 5 и 10 мл и 10% раствор для инъекций в ампулах по 2 мл. Хранение: в защищенном от света месте при температуре 0—5°; список Б.

Пеницилламин [Penicillaminum; синоним: купренил (II), Artamin, Beracilline, Guprenil, Depamine, Distamine, Mercaptyl, Metalcaptase, Sulredox, Troloval и др.], D-2-амино-3-меркапто-3-метилмасляная кислота. Благодаря высокой способности к комплексообразованию (см. Комплексные соединения) пеницилламин применяют в качестве антидота при острых и хронических отравлениях медью, ртутью, свинцом, железом, кальцием (см. Отравления, Противоядия). Образующиеся нетоксичные комплексы выводятся почками. Пеницилламин применяют также при лечении гепатоцеребральной дистрофии, так как препарат усиливает выведение меди, содержащейся в избытке в тканях таких больных. По имеющимся данным, пеницилламин в этом отношении эффективнее, чем унитиол (см.). Пеницилламин эффективен также при лечении ревматоидного артрита, хотя механизм его антиревматоидного действия недостаточно ясен. Полагают, что разрывая дисульфидные мостики в молекулах иммуноглобулинов (см.), он разрушает циркулирующие патологические иммунные комплексы, уменьшает аутоантигенность иммуноглобулина G и тормозит таким образом выработку ревматоидного фактора в организме (см. Ревматоидный артрит). Кроме того, он способствует накоплению растворимого и тормозит образование нерастворимого коллагена. Пеницилламин применяют иногда при почечнокаменной болезни (для ускорения выведения кальция), склеродермии и гемосидерозе.

Назначают пеницилламин внутрь. Всегда используют D-изомер, так как L-изомер и рацемат (см. Рацемические соединения) более токсичны. При гепатоцеребральной дистрофии применяют до 2 г пеницилламина в первые дни лечения, постоянно контролируя общее состояние больного и содержание меди в сыворотке крови.

Детям старше 6 лет назначают по 0,25 г пеницилламина 1 раз в день. Во избежание побочного действия иногда пеницилламин применяют в меньших дозах: начиная с 0,15 г в сутки в течение 6—8 недель и доводя позже дозу до 0,9 г (но не более 1,5 г) в сутки. Высокие дозы пеницилламина могут вызвать гемолитический криз в результате повышенной элиминации меди из печени в кровь. При улучшении состояния дозу уменьшают до 0,6—0,45 г в сутки. Одновременно назначают пиридоксин (см.) по 60—100 мг в сутки. Лечение проводят длительно, до стойкого улучшения состояния больного. При ревматоидном артрите терапию начинают с 150—300 мг препарата в день. Через каждые 2—4 недели дозу повышают на 150 мг до общей суточной дозы 600—750 мг (максимально 900 мг). Первые признаки улучшения состояния (уменьшение боли в суставах, утренней скованности и др.) появляются обычно через 2—3 месяца.

При применении пеницилламина следует еженедельно проводить исследования мочи и крови, контролировать температуру тела, концентрацию в крови меди (при гепатоцеребральной дистрофии) или иона металла, вызвавшего интоксикацию.

В качестве побочных явлений при лечении пеницилламином могут развиться лейкопении, тромбоцитопения, агранулоцитоз, в моче могут появиться белок и кровь, отмечают желудочно-кишечные расстройства, миалгию, артралгию, зуд, крапивницу.

Противопоказанием к применению пеницилламина служит непереносимость пенициллина или повышенная чувствительность к нему.

Форма выпуска: капсулы и таблетки по 0,15 и 0,25 г. Хранение: при комнатной температуре в сухом месте; список Б.

См. также Антидоты ОВ, Аминокислоты, Комплексоны.


Библиогр.: Машковский М. Д. Лекарственные средства, ч. 2, с. 9 7, М., 1 984; Мецлер Д. Биохимия, пер. с англ., т. 1—3, М., 1980; Уайт А. и д р. Основы биохимии, пер. с англ., т. 1 — 3, М., 1981.



Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание