ПИРОВИНОГРАДНАЯ КИСЛОТА

Пировиноградная кислота (син. альфа-кетопропионовая кислота, ацетилмуравьиная кислота, пирувиновая кислота, пируват) — простейшая кетокислота, занимает центральное место в превращениях углеводов, участвует в обмене аминокислот, важнейший продукт обмена веществ у животных, в т. ч. и у человека. Изменение содержания Пировиноградной кислоты в биологических жидкостях и тканях человека происходит при некоторых физиологических и патологических состояниях, однако в клинике в целях диагностики эти данные пока не используются. Пировиноградную кислоту используют при производстве лекарственного препарата цинхофена (см.).

Пировиноградная кислота открыта в 1835 г. И. Берцелиусом. Анион Пировиноградной кислоты CH₃COCOO^- (пируват) присутствует практически во всех тканях животных и растений, а также в микроорганизмах.

В крови здоровых людей содержится 0,5—1 мг/100 мл Пировиноградной кислоты, причем она обнаруживается преимущественно в форменных элементах крови. В моче в норме содержится ок. 2 мг/100 мл Пировиноградной к-ты; у здоровых людей с мочой выделяется от 10 до 25 мг Пировиноградной кислоты в сутки.

Существует П. к. в двух таутомерных формах: енольной, более реакционноспособной (I) и кетонной, более устойчивой при физиологических значениях pH (II):

Пировиноградная кислота — бесцветная жидкость с резким запахом, мол. вес (масса) 88,06, t°_пл 13,6°, t°_кип 165° (при 760 мм рт. ст., с частичным разложением); смешивается с водой, спиртом и эфиром. П. к. обладает хим. свойствами кетонов и альфа-кетокарбоновых кислот.

В биохимических исследованиях используют хорошо растворимые в воде натриевые и калиевые соли П. к. Получают П. к. сухой перегонкой винной или виноградной к-т в присутствии сульфата калия (KHSO₄); другими методами получения П. к. являются щелочной гидролиз α,α'-дихлорпропионовой к-ты, кетонное расщепление щавелево-уксусного эфира, кислый гидролиз ацетонитрила, окисление молочной к-ты.

Пировиноградная кислота образуется в организме в процессе Трикарбоновых кислот цикл), выступают в качестве энергетического субстрата. Благодаря превращению в ацетил-КоА П. к. включается также в метаболизм липидов и других физиологически важных соединений, напр, ацетилхолина.

Ферментативное карбоксилирование Пировиноградной кислоты, происходящее в митохондриях печени и почек, приводит к образованию щавелево-уксусной к-ты (оксалоацетата) — исходного соединения при биосинтезе глюкозы (глюконеогенеза) в организме животных и человека. В сердечной мышце и в других мышцах в результате карбоксилирования П. к., сочетанного с действием малатдегидрогеназы (см.), образуется яблочная к-та (малат).

Пировиноградная кислота играет важную роль в обмене аминокислот. Под действием аланин-аминотрансферазы (КФ 2. 6.1.2) осуществляется перенос альфа-аминогрупп различных аминокислот к α-углеродному атому П. к. с образованием аланина и соответствующей кетокислоты (см. Трансаминирование). Регенерация П. к. происходит в реакции трансаминирования аланина и альфа-кетоглутаровой к-ты. П. к. образуется также при неокислительном дезаминировании серина, десульфгидрировании цистеина, расщеплении триптофана и тирозина ферментами микроорганизмов.

Для количественного определения Пировиноградной кислоты разработан ряд колориметрических методов, основанных на реакциях П. к. с нитропруссидом натрия, альфа- или бета-нафтолом, фенилгидразином, 2,4-динитрофе-нилгидразином, салициловым альдегидом. Наиболее распространенным является определение П. к. по реакции с 2,4-динитрофенилгидразином, на которой основано обнаружение П. к.; в крови — методом Умбрайта и методом Лю, в моче — методом Фридеманна — Хаугена. 2,4-Динитрофенилгидразон П. к., образующийся при взаимодействии П. к. с кислым р-ром 2,4-динитрофенилгидразина, в отличие от гид-разонов других кетокислот хорошо растворим в толуоле, которым его и экстрагируют из реакционной смеси. После добавления к толуольному экстракту спиртового р-ра щелочи появляется красно-коричневая окраска, интенсивность которой определяют колориметрированием. Одной из модификаций метода Умбрайта является определение П. к. крови по реакции с 2,4-динитрофенилгидразином в водном р-ре без применения толуола и спирта. При наличии в биол, материале, кроме П. к., большого количества других кетокислот хорошие результаты дает Электрофорез) динитрофенилгидразонов кетокислот.

Распространен также колориметрический метод определения Пировиноградной кислоты по интенсивности желтой окраски, возникающей при реакции П. к. с салициловым альдегидом в сильнощелочнсй среде. Бисульфитный метод определения П. к. основан на реакции П. к. с гидросульфитом калия (KHSO₃) или натрия (NaHSO₃) в кислой среде с последующим разложением бисульфитного производного П. к. бикарбонатом натрия и титрованием освободившегося бисульфита йодом. Наиболее чувствительный и специфический ферментативный метод определения П. к. крови по Глостеру и Харрису основан на восстановлении П. к. под действием лактатдегидрогеназы в присутствии восстановленного НАД (НАД-H), окисление которого регистрируется спектрофотометрически при 340 нм.

Повышение содержания Пировиноградной кислоты в организме здоровых людей происходит после массивной нагрузки глюкозой, при тяжелой мышечной работе, в условиях пониженного парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, в частности при пребывании на высоте. Изменение содержания П. к. в биологических жидкостях и тканях организма может свидетельствовать и о нарушении обмена веществ. Повышение концентрации П. к. в крови (пируватемия) наблюдается при многих патологических процессах: недостатке в организме тиамина (витамина B₁), тяжелой сердечной недостаточности, ревмокардите, болезнях печени, уремии, некоторых формах нефрита, хроническом тонзиллите, при ряде легочных заболеваний, менингите различной этиологии и некоторых других острых инфекциях, злокачественных новообразованиях, сахарном диабете, лучевой болезни, отравлениях мышьяком, сурьмой, ртутью и т. д. В цереброспинальной жидкости отмечено резкое повышение концентрации П. к. после травм и при воспалительных процессах (менингит, абсцесс мозга). Накопление П. к. в нервной ткани наблюдается при полиневритах. Содержание П. к. в крови несколько уменьшается при наркозе. В моче концентрация П. к. повышается при тяжелой почечной недостаточности, лечении стрептомицином туберкулеза почек, легких, мозга и т. д.

Содержание в организме Пировиноградной кислоты тесно связано с содержанием продукта восстановления П. к.— молочной к-ты. Количественное соотношение этих к-т в крови является показателем соотношения интенсивности гликолитических и окислительных превращений углеводов. В крови здоровых людей величина отношения пируват/лактат равна в среднем 10 (9,3—14,3), а ее изменение указывает на нарушение нормального метаболизма. Определение величины отношения пируват/лактат в крови может быть полезным в клинике; напр., величина этого отношения, являющаяся показателем обеспеченности организма кислородом, может быть использована как критерий оценки тяжести острой сердечной недостаточности.

При олигофрении (см.) в организме накапливается производное Пировиноградной кислоты — фенилпировиноградная кислота.

См. также Кетокислоты.

Библиография: Бабаскин П. М. Метод определения пировиноградной кислоты в крови, Лаборат. дело, № 7, с. 497, 1976; Биохимические методы исследования в клинике, под ред. А. А. Покровского, с. 112 и др., М., 1969: Ленинджер А. Биохимия, пер. с англ., М., 1976; Мешкова Н. П. и Северин С. Е. Практикум по биохимии животных, М., 1950; Mc Murray V. С. Essential of human metabolism, the relationship of biochemistry to human physiology and disease, Hagerstown, 1977; Rapoport S. M. Medizinische Biochemie, B., 1977.

H. В. Гуляева.