Bibliotecă NCBI. Un serviciu al Bibliotecii Naționale de Medicină, Institutele Naționale de Sănătate.

biochimie

StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2020 ianuarie-.

StatPearls [Internet].

Aleeza T. Kessler; Avais Raja .

Autori

Afilieri

Ultima actualizare: 26 iulie 2020 .

Introducere

Histidina este un aminoacid esențial din punct de vedere nutrițional, care este, de asemenea, un precursor pentru mai mulți hormoni (de exemplu, hormonul care eliberează tirotropina) și metaboliții critici care afectează funcția renală, neurotransmisia, secreția gastrică și sistemul imunitar. Proprietățile sale unice de acid/bază îl fac un reziduu catalitic versatil în multe enzime, precum și pentru acele proteine ​​și enzime care coordonează ionii metalici. [1]

Fundamente

Histidina este unul dintre cei nouă aminoacizi esențiali pe care oamenii trebuie să-i obțină din dieta lor și este prezent în majoritatea alimentelor bogate în proteine, cum ar fi carnea, peștele, ouăle, soia, cerealele integrale, fasolea și nucile. Lanțul lateral imidazol al histidinei este unic printre aminoacizi, dând naștere aromaticității și proprietăților amfotere la pH fiziologic. Această proprietate îl face un reziduu catalitic cheie în multe enzime. [2] [3] De asemenea, îndeplinește importante funcții anti-inflamatorii, anti-oxidante și anti-secretoare în corp. [4]

Probleme de îngrijorare

Aportul alimentar adecvat de histidină este crucial, atât în ​​timpul dezvoltării, cât și pe tot parcursul vieții. Deficiențele în histidină, precum și defectele genetice ale metabolismului histidinei, pot pune probleme în diferite sisteme ale corpului. Subprodusele metabolice remarcabile sunt histamina, acidul urocanic și dipeptidele musculare, cum ar fi carnozina și anserina. [4] Ca neurotransmițător, histamina este crucială pentru modularea răspunsului inflamator, precum și pentru reglarea acidului gastric. Acidul urocanic (urocanat) este vital pentru formarea barierei epidermice în piele. [5] De asemenea, are legături cu absorbția luminii UV și imunosupresia. În cele din urmă, dipeptidele musculare, cum ar fi carnozina și anserina, joacă roluri de regulatori homeostatici care protejează țesuturile. [6]

Celular

Histidina are roluri diverse în funcția celulară. Pe lângă faptul că joacă un rol structural și catalitic în multe enzime, reziduurile de histidină pot suferi metilare catalizată de enzime (folosind S-adenozil metionină ca donator de metil), așa cum este ilustrat de rolul cheie al 3-metilhistidinei în locul de legare al ATP al actinei [7] Reziduurile de histidină sunt, de asemenea, esențiale pentru menținerea învelișului de mielină, deoarece participă la hidroxilarea galactozilceramidei, care este responsabilă pentru compactarea mielinei. [8]

Histamina este eliberată de mastocite pentru a lega receptorii histaminei (H1) în timpul reacțiilor alergice. Această legare poate declanșa simptome alergice, cum ar fi mâncărime, producție de prostaglandine, contracție musculară netedă, permeabilitate vasculară crescută și tahicardie. [9] Histamina acționează și ca un element paracrin care joacă un rol crucial în secreția și reglarea acidului gastric. Hormonul gastrin este eliberat prin aportul de alimente pentru a declanșa secreția de histamină de către celulele de tip enterocromafină (ECL). Histamina se leagă apoi de receptorii H2 de pe celulele parietale, declanșând eliberarea de acizi gastrici prin activarea unei pompe de protoni. [10]

Metabolitul histidinei carnozină (beta-alanil-L-histidină) combate, de asemenea, acidoză intramusculară prin menținerea tamponării intracelulare și extracelulare în pH-ul țesutului muscular. [11]

Molecular

Importanța histidinei pentru corpul uman derivă din proprietățile determinate de structura sa distinctivă. Lanțul său lateral este compus dintr-un inel imidazol care este heterociclic și conține atomi de azot în poziția 1 (pi) și 3 (tau). Este ionizabil și există atât în ​​forme neutre, cât și protonate în corp, ceea ce conferă histidinei un pK o unitate de pH sub neutralitate, permițându-i să fie atât acid cât și bazic la pH fiziologic. Inelul imidazol al histidinei este aromat, ceea ce conferă stabilitate și îl face apolar la pH fiziologic. [2]

Histidina este, de asemenea, un bun chelator al ionilor metalici precum cuprul, zincul, manganul și cobaltul. [1] Această abilitate provine de la atomii de azot imidazol, care pot acționa fie ca donatori de electroni, fie ca acceptori în diferite cazuri. Importanța acestui lucru este exemplificată de luarea în considerare a motivelor bogate în histidină în factorii de transcripție a ADN-ului care participă la conexiunea proteinelor și a acizilor nucleici de către degetele Zn. [12] Zincul se găsește, de asemenea, coordonat cu imidazolul activ în situl din anhidrază carbonică, unde acționează ca un acid Lewis.

Mecanism

Deși nu este sintetizată în organism, histidina are o cale metabolică extinsă pentru descompunerea și conversia la diferiții săi produse secundare. Biosinteza histaminei de la histidină are loc prin reacția de decarboxilare dependentă de vitamina B de către histidina decarboxilază care apare în mai multe tipuri de celule situate pe tot corpul, în special în creier și stomac. Sinteza histaminei este continuă și, odată realizată, este stocată în granule, în așteptarea semnalelor de activare pentru eliberare. [13] O altă cale importantă în metabolismul histidinei implică dezaminarea acestuia pentru a produce acid urocanic și amoniac realizat de enzima histidină amoniac liasă (histidază), urmată de urocanază.

Histidina este un reziduu catalitic semnificativ în enzimele multor clase de reacții biologice. Eficiența sa la transferul protonilor îmbunătățește foarte mult cataliza. Histidina este deosebit de importantă în cataliza acid-bazică datorită proprietăților sale amfotere. Un alt tip de cataliză de reacție participă la reziduurile de histidină: reacțiile suplimentare de eliminare din organism, precum și reacțiile hemolitice și redox. [14]

Un exemplu excelent de implicare a histidinei ca reziduu catalitic este furnizat de serin esteraze, cum ar fi tripsina, chimotripsina, acetilcolinesteraza și diferitele enzime din cascada de coagulare a sângelui. În aceste cazuri, histidina se află între un aspartat catalitic (care servește ca bază specifică), trăgând un proton din grupul imidazol, făcând astfel grupul imidazol o bază mai bună pentru a extrage/polariza ionul hidrogen din serina hidroxil activă.

Semnificația clinică

Histidinemie

Histidinemia este o tulburare metabolică în care lipsa enzimei histidază determină niveluri ridicate de histidină și a produselor sale secundare în sânge și urină și concentrații scăzute de acid urocanic în piele și sânge. [15] Este moștenită ca o tulburare autosomală recesivă și are rate de incidență similare cu cele ale fenilcetonuriei. [16] [17] În majoritatea cazurilor, este considerată o variantă metabolică și poate fi benignă, dar în cazuri foarte rare se poate corela cu deficite neurologice și întârzieri de vorbire. Deși poate fi tratat cu o dietă cu conținut scăzut de histidină pentru a preveni niveluri mai ridicate de histidină și metaboliții săi, gestionarea dietei nu afectează eliminarea simptomelor neurologice. [16]

Boli renale cronice

Pacienții cu boli renale cronice (CKD) tind să aibă modificări semnificative ale concentrațiilor urinare de aminoacizi. CKD se poate corela cu niveluri scăzute de histidină, ceea ce contribuie la întreruperea metabolismului histidinei și la neregularitatea concentrațiilor subproduselor sale importante, cum ar fi histamina. [18] Cercetările arată că nivelurile scăzute de histidină plasmatică sunt legate de stresul oxidativ și risipa de proteine-energie, precum și de inflamație. [19] Pacienții cu CKD s-au dovedit a avea niveluri mai ridicate de histamină plasmatică, ceea ce poate afecta capilarele glomerulare. Această afectare afectează capacitatea de filtrare și contribuie la concentrațiile anormale de plasmă și urinare ale metaboliților. Alte efecte ale nivelurilor crescute de histamină includ afectarea endoteliului renal și arterial, precum și asocierea cu prurit. [18] [20]

Anemie

Deficiențele de histidină sunt legate de anemie, deoarece stresul oxidativ joacă un rol în etiologia bolii. [21] Histidina este importantă pentru sinteza eritropoiezei și globinei. [22] De asemenea, acționează pentru protejarea celulelor aflate deja în circulație, deoarece prezența sa reduce generarea de specii oxidative reactive care participă indirect la distrugerea celulelor roșii din sânge. [21] O dietă cu deficit de histidină promovează anemia în special la pacienții cu CKD, dar poate fi asociată și cu anemie și la subiecți sănătoși altfel. [22] În special, lipsa folatului poate juca un rol în epuizarea nivelurilor de histidină prin creșterea debitului urinar la pacienții anemici. [23]

Reactii alergice

Histamina, un produs secundar semnificativ al histidinei, se găsește la niveluri crescute în țesut și plasmă în timpul reacțiilor alergice. Histamina este eliberată din bazofile și mastocite și provoacă un răspuns inflamator al sistemului imunitar, ducând la simptome alergice vizibile comune precum mâncărime și umflături, precum și constricție musculară netedă, permeabilitate vasculară crescută și secreție de mucus. Receptorii histaminei funcționează în medierea caracteristică a bolilor alergice, cum ar fi urticaria, astmul și rinita alergică, care pot fi tratate cu medicamente antihistaminice. [9] O preocupare semnificativă pusă de eliberarea histaminei este anafilaxia, care poate provoca complicații fatale. Deși histidina contribuie la anafilaxie, este tratată cel mai eficient nu cu antihistaminice, ci cu o injecție de epinefrină. [24]