У клініку госпіталізовано хворого з діагнозом карциноїду кишечника. Аналіз виявив підвищену продукцію серотоніну, який утворюється з амінокислоти триптофан. Який біохімічний механізм лежить в основі даного процесу?

Чому це правильна відповідь

При карциноїді кишечника (нейроендокринна пухлина з АПУД-системи) спостерігається надмірний синтез серотоніну (5-гідрокситриптаміну) з L-триптофану. Першим і лімітуючим етапом цього шляху є гідроксилювання триптофану по 5-му положенню індольного кільця ферментом триптофан-5-гідроксилазою (в присутності тетрагідробіоптерину BH₄ як коферменту та кисню) з утворенням 5-гідрокситриптофану (5-HTP). Наступним і вирішальним етапом, що безпосередньо зумовлює підвищену продукцію серотоніну, є реакція декарбоксилювання 5-гідрокситриптофану, яку каталізує ароматична L-амінокислотна декарбоксилаза (ААДК, або L-ДОПА-декарбоксилаза) з піридоксальфосфатом (вітамін В₆) як коферментом. У результаті відщеплюється СО₂ і утворюється серотонін (5-гідрокситриптамін). Саме декарбоксилювання 5-HTP є ключовим біохімічним механізмом, який визначає надлишковий синтез серотоніну в пухлинних клітинах карциноїду. Пухлина споживає до 60 % надходження триптофану, що призводить до дефіциту цієї амінокислоти для синтезу білків та нікотинамідних коферментів, викликаючи пелагроподібний синдром (гіпопротеїнемія, дерматити, діарея). Надлишок серотоніну метаболізується в печінці моноаміноксидазою та альдегіддегідрогеназою до 5-гідроксиіндолоцтової кислоти (5-ГІОК), екскреція якої з сечею різко підвищена і є діагностичною ознакою карциноїду. Регуляція синтезу серотоніну в нормі здійснюється доступністю триптофану та активністю триптофан-5-гідроксилази, однак у пухлинних клітинах експресія обох ферментів значно підвищена, а реакція декарбоксилювання не є лімітуючою і відбувається практично повністю. Саме тому біохімічною основою гіперпродукції серотоніну при карциноїді є саме декарбоксилювання ароматичної амінокислоти, а не мікросомальне окиснення, дезамінування, трансамінування чи утворення парних сполук.