Методы исследования метаболизма

Объектами изучения метаболизма человека являются:

  • субстрат, который поддается преобразованию;
  • ферменты, катализирующие реакции;
  • количество энергии, которая используется или выделяется в результате метаболизма;
  • конечные продукты метаболизма.

Качественная и количественная оценка данных показателей проводится с помощью таких методов:

  1. Методы изучения равновесия между количеством субстрата и метаболита.
  2. Манометрические исследования – использование специальных аппаратов для изучения общего обмена веществ.
  3. Хроматографический метод – количественное определение конкретных молекулярных соединений.
  4. Авторадиографический способ – метод меченых атомов, который широко используется в клинической практике.
  5. Гистохимические исследования – метод идентификации конкретных молекул в клетках и тканях.
  6. Спектрофотометрические методы – оценка количественных изменений метаболизма на основании спектра поглощения.
  7. Электрофорез – метод разделения, идентификации и количественного подсчета молекул.
  8. Ферментативные методы основываются на специфичности энзимов катализировать конкретные реакции.
  9. Метод калориметрии:
    • прямая калориметрия – измерение количества тепловой энергии, которая выделилась за единицу времени, для этого пациент помещается в специальную термоизоляционную камеру;
    • непрямая калориметрия – измерение количества употребленного кислорода, выделенного углекислого газа и расчет дыхательного коэффициента и калориметрического коэффициента кислорода.
  10. Определение валового обмена – суточное измерение газообмена с последующими математическими расчетами показателей основного обмена веществ.
  11. Изучение равновесия между количеством веществ, которые попали в организм (субстрат), и теми соединениями, которые образовались (метаболиты) и вывелись из организма физиологическим путем.

Широко применяется метод меченых атомов. С помощью индикаторных изотопов маркируется определенный участок фермента. Данный метод позволяет проследить путь всей реакции, которую катализирует энзим, и определить радиоизотоп в продуктах метаболизма. На основании метода меченых атомов разработано высокочувствительное и специфическое лабораторное исследование – радиоиммунологический анализ. С его помощью можно оценить путь метаболизма введенного белка (без антигенных свойств), их скорость, интенсивность, степень связывания со специфическими рецепторами.

Катетеризация кровеносных сосудов позволяет оценить биохимический состав артериальной крови, из которой орган получает все питательные вещества, и венозной, которая движется от органа. Например, при катетеризации яремной вены и сонной артерии можно оценить метаболизм в головном мозге.

Метаболизм человека – это система сложных ферментативных реакций. Каждая клетка содержит тысячи энзимов, которые кодируются определенными генами. Современная генная инженерия создала несколько математических моделей на основе расшифрованного генома человека, что дает возможность предугадать некоторые биохимические реакции. Но целостная модель человеческого метаболизма находится на этапе активного изучения, которым занимается метаболическая инженерия.

Show More