Янг Л., Моу Дж. Метаболизм соединений серы

Подождите немного. Документ загружается.

Сульфоновые кислоты

ИЗ

Мидеса и Флойда [5, 9] к предположению о возможности

образования таурина следующим путем:

•

S—S

•

I I

CH-NH

I I

H CO

-SO-SO- CH

- SO

I I —-V 2 I + 2С0

•

При химических исследованиях цистиндисульфоксида

Левин [27] нашел, что это соединение подвергается реак-

циям дисмутации с образованием цистеинсульфиновой

кислоты и цистина; оба эти соединения являются пред-

шественниками таурина в организме животного. Общую

реакцию можно записать следующим образом:

3 Цис SO—SO цис + 2Н

0 —> Цис S-S цис + 4 Цис SO

Встречаются ли реакции этого типа в организме, не

установлено, но известно, что цистиндисульфоксид спо-

собен замещать цистин в пище крыс [28, 29]. Поэтому

предположение, по которому таурин образуется из этого

дисульфоксида в результате превращения последнего в

цистин и, возможно, в цистеинсульфиновую кислоту, ка-

жется более вероятным, чем предположение о превраще-

нии цистиндисульфоксида в цистаминдисульфоксид.

После открытия |3-аминоэтансульфиновой кислоты

как продукта обмена цистеина предположения о пути об-

разования таурина были подвергнуты пересмотру.

В 1951 г. в исследованиях- по декарбоксилированию ци-

стеинсульфиновой кислоты препаратами печени кролика

Шатанье и Бержере [30, 31] наблюдали образование со-

единения, формула которого, по их заключению, имела

вид H

N • CH

•

H. Это соединение — р-амино-

этансульфиновая кислота, — названное ими «гипотаури-

ном», было найдено также в печени крыс после внутри

венного введения цистеинсульфиновой кислоты [32].

В 1953 г. были получены данные о способности гипотау-

рина окисляться в таурин [33]. В том же году Авапара

8 Зак. 2552.

-SO-SO-CH

I I

•

I I

H CO

114

Г лава III

[34] выделил р-аминоэтансульфиновую кислоту из печени

крыс после внутривенной инъекции им больших доз

[400 мг] цистеина. Авапара установил идентичность вы-

деленного соединения с синтетической р-аминоэтансуль-

финовой кислотой. Позднее Каваллини и сотрудники [35]

выделили |3-аминоэтансульфиновую кислоту в чистом виде

из мочи крыс, получавших корм с добавкой цистина.

Авапара и Уинго [26] показали также, что эта сульфино-

вая кислота образуется у крыс при внутривенном введе-

нии им 5

-цистеина. Через 10 мин. после введения S

цистеина он был обнаружен в печени этих животных, но

наличия меченого таурина и р-аминоэтансульфиновой

кислоты в это время еще не отмечалось. Спустя 20 мин.

обнаруживалась уже 5

-|3-аминоэтансульфиновая кис-

лота, а через 30 мин. появлялся и S

-TaypnH. 5

-Цистеи-

новая кислота в этих опытах не была обнаружена. На

основании этих данных, а также других наблюдений был

сделан вывод, что у крыс таурин может образовываться

путем окисления р-аминоэтансульфиновой кислоты, обра-

зующейся при декарбоксилировании цистеинсульфино-

вой кислоты:

-SO

•

+ CO

Эти данные, однако, не исключают полностью того, что

цистеиновая кислота является предшественником тау-

рина. Авапара и Уинго [26] нашли, что при введении

крысе 400 мг цистеиновой кислоты происходит повыше-

ние образования таурина, и имеются некоторые основа-

ния считать, что образование цистеиновой кислоты пред-

ставляет собой альтернативный путь превращения

цистеина в таурин. Скорость окисления цистеинсульфи-

новой кислоты в цистеиновую кислоту, однако, невелика.

Цистеинсульфиновая кислота декарбоксилируется пре-

паратами ткани при тех же условиях быстрее, чем ци-

стеиновая кислота [6, 36]. В том, что по крайней мере у

некоторых животных таурин может образовываться из

цистеиновой кислоты, сомнений нет, но, по-видимому,

•

-SO

CH. NH

-NH

Сульфоновые кислоты

115

р-аминоэтансульфиновая кислота является более важ-

ным предшественником этого соединения.

Работа Элджарна [37, 38], посвященная обмену ци-

стеамина и цистамина, показала, что, по-видимому, эти

соединения также могут играть определенную роль в син-

тезе таурина. При введении крысам 5

-цистеамина Элд-

жарн обнаружил в моче животных S

-TaypnH. Хотя ме-

ченые цистеамин и цистамин превращались в сульфат,

однако примерно половина S

мочи находилась во фрак-

ции органической 'серы. Аналогичные данные с S

-UH-

стеамином были получены при опытах на собаках [39].

Элджарн показал также, что образование S

-TaypHHa

из S

-HHCTaMiiHa происходит и в срезах печени крыс [37].

При помощи радиохроматографических методов этот ав-

тор установил, что при этом образовывается также S

-P-

аминоэтансульфиновая кислота. На основании этих дан-

ных им было высказано предположение, что цистеамин

освобождается из кофермента А и окисляется до р-ами-

ноэтансульфиновой кислоты, которая затем подвергается

дальнейшему окислению с образованием таурина:

-SH CH

-SO

H CH

-SO

-NH

Образование таурина у крыс, по-видимому, зависит

от присутствия в пище витамина B

. У крыс, получающих

корм с недостаточным содержанием пиридоксина, в пе-

чени не было обнаружено активности декарбоксилазы

цистеинсульфиновой кислоты [40, 41], а декарбоксилиро-

вание цистеинсульфиновой кислоты в тканях было пони-

жено [6]. Эти данные объясняют, почему в моче крыс,

содержащихся на указанном рационе, таурин отсутствует,

тогда как он постоянно обнаруживается в моче живот-

ных, получающих нормальное питание [41].

Интересные данные, касающиеся обмена таурина,

были получены в опытах, показавших, что сера неорга-

нического сульфата может увеличивать количество серы

таурина. В 1952 г. Боштрём и Аквист [42] нашли, что при

внутрибрюшинном введении взрослым крысам меченного

сульфата натрия в таурине, выделенном из печени,

содержится S

. Но они не получили, однако, доказа-

116

Г лава III

тельств, что S

используется в синтезе цистина и метио-

нина. Количество S

, включенной в таурин, было очень

небольшим, и поэтому вряд ли можно считать неоргани-

ческий сульфат более или менее важным источником серы

таурина у крысы. Другая картина, однако, наблюдается

у развивающихся эмбрионов кур. Мехлин, Пирсон и

Дентон [43] недавно показали, что при введении одно-

дневному эмбриону неорганического сульфата, меченно-

го S

, у однодневного цыпленка около 65% введенного

количества S

обнаруживается в сере таурина, тогда

как в цистине, метионине и цистеиновой кислоте изотоп

обнаружен не был. Лауэ и Роберте [44] изучали распре-

деление S

через различные промежутки времени после

введения Б^-сульфата в эмбрионы кур (от 30 мин. до

24 час.) и нашли, что S

быстро включается в таурин и

некоторые другие вещества, но не в цистин, метионин и

глутатион. Механизм включения серы сульфата в таурин

еще нуждается в выяснении, но тот факт, что при этом

она не появляется в серусодержащих аминокислотах и в

цистеиновой кислоте, придает значительный интерес этой

проблеме.

ДРУГИЕ АЛИФАТИЧЕСКИЕ СУЛЬФОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Сальковский сообщил [45—47], что при введении со-

бакам и кроликам per os изоэтионата натрия

НО CH

-CH

-SO

Na,

аминометансульфоновой кислоты

•

и таурина из этих соединений образуются сульфат и

тиосульфат. Известно, что аминометансульфоновая кис-

лота нестабильна и в водной среде при 37° быстро рас-

падается с образованием сульфита и сульфата [48].

Кроме того, Шмидт и Кларк [11] не подтвердили воз-

можности окисления изоэтионата натрия и таурина у

собаки, a Moy [48] не мог обнаружить окисления этих

соединений в сульфат при подкожном введении их кры-

сам. Вероятно, окисление этих соединений в опытах

Сальковского происходило под действием кишечной фло-

ры. При введении собакам per os натриевой соли н-ок-

Сульфоновые кислоты

117

тансульфоната не наблюдалось никакого увеличения вы-

деления сульфатов с мочой; эту кислоту можно было

выделить из мочи в неизмененном виде в форме барие-

вой соли [49]. Аналогичные результаты были получены

Moy [48] после подкожного введения крысам натриевых

солей метансульфоновой, йодметансульфоновой, сульфо-

уксусной и p-сульфопропионовой кислот. По-видимому,

эти соединения выделяются большей частью неизменен-

ными, и три из них были выделены из мочи в виде фе-

нилгидразиновых производных с выходом около 70%.

При изучении окисления алифатических сульфоновых

кислот препаратами печени крысы Геймберг, Фридович

и Хэндлер [50] нашли, что цистеиновая кислота, таурин,

N-метилтаурин и бисульфитные производные я-пропион-

альдегида и ацетона устойчивы к окислению, тогда как

при тех же условиях некоторые а-окси-, а-амино- и N-за-

мещенные а-аминосульфоновые кислоты подвергаются

окислению. На основании полученных данных можно

предполагать, что сначала происходит ферментативное

расщепление этих соединений с образованием карбониль-

ных соединений и бисульфита, который затем фермента-

тивно окисляется в сульфат. Предполагают [50], что эти

десмолитические ферменты необходимы для расщепле-

ния побочных соединений, образующихся из бисульфита,

возникающего в процессе обмена цистеина, а также из

карбонильных соединений, образующихся в других мета-

болических процессах.

Ароматические сульфоновые кислоты

Имеющиеся в нашем распоряжении данные показы-

вают, что в организме животного сера ароматических

сульфоновых кислот не окисляется в сульфат. Сальков-

ский [51] выделил из мочи собаки неизмененную бензол-

сульфоновую кислоту после парентерального введения

этого соединения. По-видимому, фенильная группа л-ок-

сибензолсульфоновой кислоты не связывается in vivo [52]

и выводится с мочой в неизмененном виде [53]. Резуль-

таты получаются другие, если я-заместителем является

аминогруппа; так, сульфаниловая кислота, подобно ее

карбоксианалогу, в организме животного превращается

118 Глава

VlIl

в ацетиламинопроизводное [54]. Имеются также данные,

что 1-окси-2-амино-, 1-амино-2-окси- и 1-амино-З-окси-

бензол-4-сульфоновая кислота при введении кролику

выводятся неизмененными [52].

ЛИТЕРАТУРА

1. Friedmann E., Beitr. chem. Physiol. Path., 2, 433 (1902).

2. Friedmann E., Beitr. chem. Physiol. Path., 3, 1 (1903).

3. Bernheim E., Bernheim M. L. С, J. biol. Chem, 127, 695

(1939).

4. Medes G., Biochem. J, 33, 1559 (1939).

5. Medes G, Floyd N, Biochem. J, 36, 259 (1942).

6. Fromageot C, Harvey Lect, 49, 1 (1953—1954).

7. Virtue R. W, Doster-Virtue M. E., J. biol. Chem., 127,

431 (1939).

8. Blaschko H, Biochem. J, 36, 571 (1942).

9. Medes G, Floyd N, Biochem. J., 36, 836 (1942).

10. Blaschko H, Advanc. Fnzymol, 5, 67 (1945).

11. Scnmidt C. L. A, Clark G. W, J. biol. Chem, 53, 193

(1922).

12. White F. R, Lewis H. B, White J, J. biol. Chem, 117, 663

(1937).

13. Medes G, Biochem. J, 31, 1330 (1937).

14. Cohen P. P, J. biol. Chem, 136, 565 (1940).

15. A w a p a r a J, Landua A. J, Fuerst R, Biochim. biophys.

Acta, 5, 457 (1950).

16. Walker D. M, Biochem. J, 52, 679 (1952).

17. Awapara J, J. biol. Chem, 218, 571 (1956).

18. HasIewood G. A. D, Physiol. Rev, 35, 178 (1955).

19. Stein W. H, J. biol. Chem, 201, 45 (1953).

20. Von Bergmann G, Beitr. chem. Physiol. Path, 4, 192 (1904).

21. Foster M. G, Hooper C. W, J. biol. Chem, 38, 355 (1919).

22. Foster M. G, Hooper C. W, Whipple G. H, J. biol.

Chem, 38, 379 (1919).

23. Foster M. G, Hooper C. W, Whipple G. H, J. biol.

Chem, 38, 421 (1919).

24. Virtue R. W, Doster-Virtue M. E, J. biol. Chem, 119,

697 (1937).

25. Virtue R. W, Doster-Virtue M. E, J. biol. Chem, 128,

665 (1939).

Литература

10?

26. Awapara J, Wingo W. J., J. biol. Chem., 203, 189 (1953).

27. Lavine Т. F„ J. biol. Chem., 113, 583 (1936).

28. Medes Q., J. biol. Chem., 109, Ixiv (1935).

29. Bennett M. A., Biochem. J., 31, 962 (1937).

30. Chatagner F., Bergeret B, C. R. Acad. Sci, Paris, 232,

448 (1951).

31. Bergeret B, Chatagner F„ Biochim. biophys. Acta, 9, 141

(1952).

32. Bergeret B., Chatagner F., Fromageot C, Biochim.

biophys. Acta, 9, 147 (1952).

33. Tabechian H., Bergeret B, Chatagner F, Bull. Soc.

Chim. biol., Paris, 35, 615 (1953).

34. Awapara J.. J. biol. Chem., 203, 183 (1953).

35. Cavallini D, Mondovi B, Demarco C, J. biol. Chem,

216, 577 (1955).

36. Hope D. B, Biochem. J, 59, 497 (1955).

37. Eldjarn L, Scand. J. clin. Lab. Invest. 6, Supp. 13 (1954).

38. Eldjarn L, J. biol. Chem, 206, 483 (1954).

39. VerIyW .G, KochG., Biochem. J., 58, 663 (1954).

40. Blaschko H, Carter C. W, O'Brien J. R. P, Sloane

Stanley G. H, J. Physiol., 107, 18P (1948).

41. Blaschko H, Datta S. P, Harris H., Brit. J. Nutr, 7,

364 (1953).

42. Bostrom H, Aqvist S, Acta chem. scand, 6, 1557 (1952).

43. Machlin L. J, Pearson P. B, Denton C. A, J. biol.

Chem, 212, 469 (1955).

44. Lowe I. P, Roberts E„ J. biol. Chem, 212, 477 (1955).

45. SaIkowski E, Virchows Arch, 58, 460, 580 (1873).

46. Salkowski E, Virchows Arch, 66, 315 (1876).

47. Salkowski E, Biochem. Z, 89, 178 (1918).

48 Maw G. A, Biochem. J, 55, 37 (1953).

49. Flaschentrager B, Bernhard K, Lowenberg C,

Schlapfer M, Hoppe-Seyl. Z, 225, 157 (1934).

50. Hejmberg M., Fridovich I, Handler P, J. biol. Chern,

204, 913 (1953).

51. Salkowski E„ Pflijg. Arch. ges. Physiol, 4, 91 (1871).

52. Sammons H. G, ShelsweIl J, Williams R. T,

Biochem. J, 35, 557 (1941).

53. Baumann E, Herter E, Hoppe-Seyl. Z, I, 244 (1877).

54. Zehender F, Helv. chim. acta, 26, 1338 (1943).

120 Глава VlIl

ЭФИРЫ СЕРНОЙ кислоты

В течение многих лет внимание исследователей было

сосредоточено только на изучении обмена арилсерных

кислот, и поэтому есть некоторые типы эфиров серной

кислоты, например алкилсерные кислоты и диалкил-

сульфаты, об обмене которых до сих пор почти ничего

не известно. В настоящее время, отчасти в связи с до-

ступностью S

, интенсивному исследованию подвергает-

ся также обмен сульфомукополисахаридов и сульфатов

стероидов, и в данной главе наряду с обменом арилсер-

ных кислот рассматривается также обмен этих соеди-

нений.

АРИЛСЕРНЫЕ КИСЛОТЫ

Биосинтез

В 1876 г. Бауман [1, 2] установил образование арил-

серных кислот в организме животных. Этот автор выде-

лил из мочи человека фенилсерную кислоту в виде ка-

лиевой соли и в дальнейшем показал, что эти кислоты

выделяются in vivo после введения различных фенолов

и соединений, образующих фенолы:

R.OH —> R -O -SO

Процесс синтеза арилсерных кислот был обнаружен

у всех исследованных видов высших животных и пред-

ставляет собой важный путь удаления фенолов из орга-

низма; эти соединения не только менее токсичны по

сравнению с фенолами, но и быстрее выводятся с мочой.

Разность между количеством общего и неорганического

Эфиры серной кислоты

121

сульфата в моче обычно относят за счет эфиров сульфа-

та мочи. Было найдено, что в небольшой фракции эфиров

сульфата нормальной мочи содержится тирозин-О-суль-

фат [3] и различные конъюгаты серной кислоты, обра-

зующиеся из фенольных соединений, выделяемых бакте-

риями кишечника. Обычно величина этой фракции уве-

личивается после введения ароматических соединений,

и большинство авторов, считающих, что ароматические

соединения превращаются в эфиры серной кислоты, ис-

ходят именно из этих наблюдений. Это отчасти связано

с тем, что выделение арилсерных кислот из мочи пред-

ставляет собой довольно трудную задачу, причем одно

из главных затруднений состоит в том, что эти кислоты

в свободной форме легко гидролизуются. В связи с этим

прежние исследователи пытались выделить эти кислоты

в виде натриевых или калиевых солей. Лафланд и Янг [4]

обратили внимание на возможность выделения арилсер-

ных кислот из мочи в виде их солей с различными орга-

ническими основаниями, например с n-толуидином. Бар-

тон и Янг [5] показали, что соли такого типа можно оса-

дить из водной среды путем следующей реакции:

R-O- SO

Na + R'

•

Cl —* [R

•

OSO

]

[R' • NH

]+ + NaCl.

С тех пор эта реакция используется для выделения из

мочи как сульфатов стероидов [6], так и различных арил-

серных кислот [7, 8]. Лишь одну арилсерную кислоту —

2-амино-1-нафтилсерную — можно получить в свободной

форме; это соединение было выделено из мочи собак [9]

и крыс [10, 11], получавших канцерогенное вещество —

2-нафтиламин.

Механизм образования арилсерных кислот послужил

источником многих споров. По мнению Баумана [1], арил-

серные кислоты образуются путем соединения неоргани-

ческого сульфата и фенолов, и к этому взгляду позднее

присоединились Хеле и сотрудники [12]. В отличие of них

Шервин [13] полагал, что при образовании эфиров суль-

фата в качестве промежуточных соединений образуются

меркаптуровые кислоты. Шипл и сотрудники [4] предста-

вили экспериментальные данные, подтверждающие эту

гипотезу, однако их работа подверглась строгой критике

со стороны Хеле [12]. В опытах Марсдена и Янга [15],

122 Глава

VlIl

проведенных недавно с меченными S

меркаптуровыми

кислотами, не было обнаружено значительного окисле-

ния их в арилсерные кислоты у крыс. Лейдлоу и Янг

[16, 17], изучая вопрос о возможности непосредственного

участия неорганического сульфата в синтезе арилсерных

кислот, нашли, что при инъекции крысам меченного S

сульфата натрия только небольшая часть S

выделяется

с мочой во фракции эфиров сульфата. В эфиры сульфата

переходила значительно большая часть введенной S

если одновременно вводили 2-нафтол (образующий, как

известно, нафтилсерную кислоту) или 2-нафтиламин

(образующий 2-амино-1-нафтилсерную кислоту). Эти

арилсерные кислоты были выделены и оказалось, что они

содержат метку S

. Дзевятковский [18] в опытах с кры-

сами, получавшими меченный S

сульфат, наблюдал, что

при введении фенола он превращается в 8

-фенилсер-

ную кислоту. Хотя в приведенных выше работах было

убедительно показано, что введенный неорганический

сульфат может участвовать в образовании эфиров суль-

фата, из этих данных не следует, что сульфат пищи мо-

жет служить нормальным источником сульфата для син-

теза арилсерных кислот. Бинкли [19] нйшел, что добавле-

ние цистина к корму крыс, получающих п-бромфенол,

приводит к возобновлению роста животных и к повышен-

ному выделению эфиров сульфата, тогда как добавление

к пище неорганического сульфата этого действия не ока-

зывает. Вероятно, сульфат, образующийся из цистина,

является главным источником сульфата, используемого

в синтезе арилсерных кислот. Как подчеркнул Бинкли,

это вполне совместимо с результатами опытов по введе-

нию меченного S

сульфата.

Изучая кинетику обмена чуждых организму органиче-

ских соединений, Topn и сотрудники [20] исследовали

процессы соединения фенолов с серной кислотой. Они

нашли, что у голодающих кроликов скорость образова-

ния эфиров сульфата не зависит от количества фенола,

если количество последнего в организме превышает не-

который определенный уровень. Если одновременно с фе-

нолом вводили какой-либо предшественник сульфата,

например сульфит или цистин, то количество фенола,

связанного с сульфатом, повышалось, и этот процесс еле-