SAŽETAK
    Histamin je biogeni amin od izuzetnog regulatornog značaja u organizmu. Od prvobitnog mišljenja da predstavlja samo medijator alergijskih reakcija, došlo se do saznanja o njegovoj mnogostrukoj regulacijskoj ulozi, tako da se govori o HISTAMINSKOM SISTEMU. Da bi se ovaj sistem razumeo, neophodno je poznavanje metabolizma histamina, tako da su u ovom radu prikazani putevi sinteze i razgradnje histamina.
Ključne reči: Histamin, sinteza, razgradnja


Histamin
    Histamin (2-Š4-Imidazol]-etilamin) je biogeni amin koji nastaje dekarboksilacijom aminokiseline histidina.
    Histamin je prvi put sintetisan 1907. godine iz imidazol propionske kiseline, a prirodni histamin je izolovan tek 1910. godine od strane Barger-a i Dale-a. Već sledeće godine (1911) Dale i Ladlow daju prvi opis farmakoloških efekata histamina, kada je i primećeno njegovo dejstvo na kardiovaskularni sistem. Kasnija istraživanja ukazuju na ulogu histamina u mnogim patološkim procesima u organizmu, u prvom redu u alergijskim reakcijama, a zatim mu je pripisivana i fiziološka uloga u regulaciji raspodele krvi, sekreciji želudačnog soka i dr.
    Histamin svoje dejstvo ostvaruje preko histaminskih receptora. Sve do sedamdesetih godina prošlog veka se smatralo da postoji samo jedna vrsta receptora, a istraživanja su bila fokusirana na ispitivanje uloge histamina u alergijskim bolestima. Ova intenzivna istraživanja su dovela do otkrića nekoliko potentnih antihistaminika (npr. mepiramin, prometazin) koji su bili korisni u inhibiciji izvesnih alergijskih simptoma. Međutim, primećeno je da ovi antihistaminici nisu mogli da antagonizuju sve efekte proizvedene delovanjem histamina, tako da su Ash i Schild 1966. pretpostavili postojanje dva tipa histaminskih receptora, H1 i H2. Kasnija istraživanja su pokazala da histamin ima funkciju kao neurotransmiter2. Dokazano je postojanje presinaptičkog H3 receptora za histamin koji reguliše oslobađanje i sintezu kako samog histamina, tako i brojnih drugih značajnih neurotransmitera, kao što su noradrenalin, dopamine, serotonin i acetilholin3. Postoje međutim, dodatna dejstva histamina koja nisu mogla biti objašnjena navedenim receptorima. Naime, na osnovu istraživanja na humanim eozinofilima Raible je pretpostavio postojanje novog (H4) histaminskog receptora4. Od tada su urađena brojna istraživanja koja su 2001. godine potvrdila postojanje H4 receptora5,6.
    Danas je jasno da mnogi efekti histamina zavise ne samo od koncentracije histamina u pojedinim tkivima, već i od produkata njegove razgradnje kao i aktivnosti enzima koji učestvuju u ovim procesima. Osim toga, efekat histamina zavisi od prisustva i koncentracije histaminskih receptora, njihovog afiniteta prema histaminu i njegovim metabolitima, njihove međusobne interakcije na nivou sekundarnih glasnika, kao i interakcije sa drugim sistemima kao što su leukotrieni, prostaglandini, slobodni radikali i dr. Sve ovo nas navodi da kada govorimo o histaminu zapravo govorimo o histaminskom sistemu čija potpuna uloga u fiziološkim i patološkim procesima u organizmu preostaje da se razjasni u budućnosti.
Sinteza histamina
    Histidin dekarboksilaza. Histamin nastaje dekarboksilacijom L-histidina u reakciji koju katalizuje histidin dekarboksilaza (HDC)7,8. Kod čoveka je prisutan u skoro svim tkivima, osim u koštanom i hrskavičavom.
    Histidin dekarboksilaza, enzim koji je neophodan za sintezu histamina, je prisutan u tkivima u veoma niskim koncentracijama i veoma je nestabilan. HDC deluje specifično na L-histidin a dobijeni histamin poseduje istu stereohemijsku konfiguraciju kao i supstrat, L-histidin. Jedini supstrat, sem L-histidina, na koji deluje HDC je Nt-metilhistidin, ali je brzina njegove dekarboksilacije samo 15 % od brzine dekarboksilacije L-histidina.
    Histidin dekarboksilaza je enzim koji se sastoji od 655 aminokiselinskih ostataka što je utvrđeno klonirananjem njene DNA iz fetalne jetre pacova. Baš tu, u fetalnoj jetri pacova je pronađena njena najveća aktivnost9. Visoku HDC aktivnost ispoljava i sluzokoža želuca pri čemu je histamin značajan hemijski medijator gastrične sekrecije10. Tokom gladovanja HDC aktivnost je niska i povećava se pod dejstvom gastrina, dok sam histamin smanjuje aktivnost histidin dekarboksilaze11,12. Mast ćelije poseduju visoku HDC aktivnost, međutim obzirom da su ove ćelije veoma bogate histaminom, njihova HDC aktivnost se ne može smatrati velikom13.
    U mozgu je HDC aktivnost takođe izučavana. Pokazano je da se različiti delovi moždanih struktura karakterišu različitom HDC aktivnošću, pri čemu je ona bila najizraženija u hipotalamusu, striatumu, srednjem mozgu i moždanoj kori, dok su kičmena moždina i mali mozak ispoljili najnižu HDC aktivnost14.
    Prisustvo histidin dekarboksilaze je otkriveno i u drugim tkivima i organima: tireoidna žlezda psa i svinje, humani leukociti, goveđi endotel aorte, submandibularne i parotidne žlezde, bubrežno tkivo pacova i miševa itd.
Inhibitori histidin dekarboksilaze
    Prisustvo i velika aktivnost HDC ima za posledicu povećanu sintezu histamina. Imajući ovo u vidu, proučavanje inhibitora HDC može biti od koristi u pronalaženju lekova koji bi bili primenjeni u bolestima koje se karakterišu povećanim oslobađanjem histamina: alergijski rinitis, urtikarija, peptički ulkus, bolesti kretanja. Naša istraživanja su pokazala da se povećane koncentracije histamina takođe mogu naći i u drugim bolestima (ishemijska bolest srca, alergijska astma), pri čemu je precizna uloga histamina u patogenetskim mehanizmima ovih oboljenja još uvek nedovoljno jasna15. Slični podaci se mogu naći i u svetskoj literaturi, što ukazuje na činjenicu da spisak oboljenja koja se karakterišu povećanom koncentracijom histamina još uvek nije definitivan.
    Jedan od inhibitora histidin dekarboksilaze od koga se mnogo očekuje je a-fluorometilhistidin (FMH), a sintetisani su kao HDC inhibitori: a-hlorometilhistidin, a-trifluorometilhistamin, a,b-supstituisani analozi histidina, peptidi kao His-Phe, naringenin, 3-metoksi-5, 7, 3’, 4’-tetrahidroksi-flavan, metil-DOPA, a-hidrazinohistidin16.
    Primena FMH in vivo redukuje aktivnost HDC do 90 %, dok 10 % HDC aktivnosti ostaje uprkos ponovljene aplikacije FMH u visokoj dozi. Međutim, u mnogim tkivima, osim u mozgu i želucu, sadržaj histamina se ne smanjuje značajno posle jedne primene FMH. Tek ponovljena primena FMH u periodu preko 6 nedelja smanjuje značajno sadržaj histamina u svim drugim tkivima16. FMH bi bio veoma interesantan za kliničku primenu i zbog osobine da mu se mesto aktivnosti razlikuje od mesta aktivnosti antihistaminika (blokatora histaminskih receptora).

Razgradnja histamina
    Dva osnovna puta razgradnje histamina su oksidativna deaminacija i metilacija prstena (ring metilacija). Oba ova procesa su veoma specifična i zastupljenost svakog od njih varira u zavisnosti od vrste organizma, organa, kao i od vrste tkiva. Kod sisara oksidativna deaminacija preovladava u većini tkiva, izuzev u mozgu gde je metilacija prstena osnovni proces razgradnje histamina16.
    Razgradnju histamina katališu tzv. histamin-katabolišući enzimi. Njihova osnovna uloga je da okončaju biološku aktivnost histamina na mestu njegovog delovanja-receptoru.

Metilacija histamina
    Metilacija histamina se može vršiti na različitim mestima: na nivou prstena (ring metilacija) i na nivou bočnog lanca histamina (metilacija bočnog lanca).
    Ring metilacija. Metilaciju prstena histamina katalizuje enzim koji se zove histamin N-metiltransferaza. Ovaj enzim katališe prenos metil grupe od donora, S-adenozil-L-metionina (SAM) na N-tele poziciju histaminskog prstena (slika 1.)
Prema podacima nekih istraživača veruje se da je ovo glavni put u razlaganju histamina u mozgu16. Kao posledica ring-N-metilacije histamina nastaje produkt Nt-metilhistamin (t-MH). Nt-metilhistamin je normalni sastojak nekih tkiva kao što su gastrična mukoza, slezina, pluća, bubreg, jetra, mozak sisara18. Nt-metilhistamin ima duži poluživot od histamina. Kada se histamin oslobodi, brzo nestaje iz plazme, dok su vrednosti t-MH u plazmi visoke i posle 30 minuta.
Nt-metilhistamin se pod dejstvom diamin oksidaze (DAO) i monoamino oksidaze tipa B (MAO), oksidativno deaminiše do Nt-metilimidazol-sirćetne kiseline (t-MImAA)18,19. Pri ovoj reakciji oksidacije kao medjuproizvod se verovatno javlja Nt-metil-imidazolacetaldehid, koga je veoma teško izolovati zbog svog brzog katabolizma18.
    U slučaju kada se organizam preoptereti velikom količinom histamina, mogu da nastanu neki abnormalni izomeri: Np-metilhistamin i Np-metilimidazolsirćetna kiselina. Enzim koji u in vitro uslovima vrši katalizu do Np-metilhistamina (slika 1.), kao i metilaciju Na-metilhistamina i NaNa-dimetilhistamina je indoletilamin N-metiltransferaza (IMT). IMT se razlikuje od HMT po svojim fizikohemijskim osobinama i specifičnosti za supstrat. Ima niži afinitet za histamin (Km=5.4x10-3M) od HMT tako da vrši metilaciju histamina samo kada je ovaj amin prisutan lokalno u visokoj koncentraciji16,17.
Histamin N-metiltransferaza
    Histamin N-metiltransferaza je enzim široko rasprostranjen u tkivima kičmenjaka20. Njegova zastupljenost kao i aktivnost su različiti u zavisnosti od vrste organizma, organa i tkiva. Tako u tkivima u kojima histamin ima najveće dejstvo (želudac, bubreg, pluća, koža, ileum), aktivnost HMT je relativno visoka za razliku od jetre, pankreasa i kolona gde mu je aktivnost relativno niska17. Molekulska masa prečišćene HMT se znatno razlikuje (čak i u okviru istog organa iste vrste), a iznosi od 29.000 (mozak zamorčića, pacova, miševa) do preko 100.000 (mozak zamorčića) (tabela 1.)

Tabela 1. Vrednosti molekulske mase histamin N-metiltransferaze dobijene iz različitih izvora

    Histamin N-metiltransferaza za svoje delovanje ne zahteva kofaktore i visoko je specifičan enzim za histamin. Poznato je da sem histamina, kao supstrat za HMT mogu da posluže samo još Na-metilhistamin23 i NaNa-dimetilhistamin20.
Inhibitori histamin N-metiltransferaze
    Na aktivnost histamin N-metiltransferaze utiču produkti transmetilacione reakcije. Pokazano je da su i N-metilhistamin i S-adenozil-L-homocistein, veoma jaki HMT inhibitori21,22,23.
Sem toga i histamin kao i neki njegovi analozi koji u prstenu ili bočnom lancu sadrže metil grupe imaju manje ili više izraženu HMT inhibitornu aktivnost (tabela 2.).
    Tačan mehanizam kojim biogeni amini inhibiraju aktivnost HMT nije jasan. Smatra se da bi mogući mehanizam inhibicije mogao biti zasnovan na činjenici da je molekul HMT sposoban da prepozna samo etilaminski bočni lanac u histaminu. Tako bi za inhibiciju HMT bilo neophodno prisustvo etilaminske grupe u blizini hidrofobne grupe. Bilo kakve promene u CH2CH2NH2 grupi, kao što su deaminacija, acetilacija ili hidroksilacija bi mogle da dovedu do gubitka inhibitorne aktivnosti24.
Metilacijom bočnog lanca histamina nastaju derivati kao Na-metil-histamin i NaNa-dimetilhistamin, koji su pronađeni u humanom urinu i potentni su stimulansi želudačne sekrecije. Međutim, histamin sa metil grupom u bočnom lancu nije detektovan niti u humanoj, niti u želudačnoj mukozi pacova, zamorčića, mačke, psa, kao ni svinje16.
Oksidativna deaminacija histamina
    Histaminaza predstavlja prvi opisani enzim koji učestvuje u katabolizmu histamina25. Interesantno je istaći da je aktivnost histaminaze (DAO) u mozgu sisara gotovo zanemarljiva22, dok je veoma izražena u crevima, bubrezima, jetri i semenoj tečnosti16. Pod dejstvom DAO histamin se oksidiše u imidazol acetaldehid, a zatim najvećim delom u imidazolsirćetnu kiselinu, a samo malim delom u imidazoletanol. U mokraći se imidazolsirćetna kiselina može pronaći slobodna ili konjugovana kao ribozilimidazolsirćetna kiselina26. Konjugaciju imidazolsirćetne kiseline katalizuje fosforiboziltransferaza.
Diamin oksidaza (DAO) je enzim velike molekulske mase. Javlja se uglavnom kao dimer čije subjedinice imaju masu od 90.000 do 125.000 daltona, a nađeni su i agregati koji se sastoje od 4 subjedinice27.
Do sada najpoznatiji inhibitori diamin oksidaze su kalijum cijanid i dietilditiocarbamat, kao i supstance koje sadrže karbonilnu grupu: aminoguanidin i semikarbazid16,27.
Ostali putevi katabolizma histamina
    Razlaganje histamina se u organizmima koji spadaju u niže vrste, kao u nekim tkivima kičmenjaka ne dešava putem metilacije niti oksidacije. Naime, pokazano je da se inaktivacija histamina može vršiti i glutamilacijom i acetilacijom.
Glutamilacija histamina je glavni put katabolizma amina u nervnom tkivu morskog mekušca Aplysia californica. Kod sisara, oblik c-glutamilhistamina je opisan u in vitro uslovima u bubregu i mozgu pacova i in vivo u tkivu mozga pacova posle dodavanja Š14C]-histamina26.
    Acetilacija histamina. Važan put katabolizma histamina u nižim vrstama je N-acetilacija. Ova reakcija nema bitnog značaja u tkivu sisara kod kojih N-acetilhistamin, inače normalni sastojak urina, nastaje delom kao posledica dejstva crevnih bakterija26.
 

1. Ash ASF, Schild HO. Receptors mediating some actions of histamine. Br J Pharmacol 1966;27:427-439.
2. Schwartz JC. al. Histaminergic transmission in mammalian brain. Physiol Rev 1991; 71: 1-51.
3. Schicker F. et al. Modulation of neurotransmitter release via histamine H3 heteroreceptors. Fundam Clin Pharmacol 1994; 8: 128.
4. Raible DG. et al. Pharmacologic characterization of a novel histamine receptor on human eosinophils. Am J Respir Crit Care Med 1994; 149: 1506-1511.
5. Liu C. et al. Cloning and pharmacological characterization of a fourth histamine receptor expressed in bonne marrow. Mol Pharmacol 2001; 59 (3): 420-426.
6. Oda T, Matsumoto S. Identification and characterization of histamine H4 receptor. Nippon Yakurigaku Zasshi 2001; 118 (1): 36-42.
7. Schayer RW. Enzymatic formation of histamine from histidine. In Rocha e Silva M, editor. Handbook of Experimental Pharmacology. Berlin, Heidelberg, New York, Springer. 1966; 18 (2): 688-695.
8. Schayer RW. Biogenesis of histamine. In Rocha e Silva M, editor. Handbook of Experimental Pharmacology. Berlin, Heidelberg, New York, Springer. 1978; 18 (2): 109-112.
9. Joseph DR. et al. The rat histidine decarboxylase aminoacid sequence as deduced from the complementary DNA is closely releted to L-DOPA decarbxylase. Proc Nat Acad Sci USA 1990; 87: 733-737.
10. Aures D, Hakanson R. Histidine decarboxylase (mammalian). Methods Enzymol1971; 17: 667.
11. Hakanson R. et al. Correlation between serum gastrin concentration and rat stomach histidine decarboxylase activity. J Physiol 1974; 243: 483-498.
12. Hakanson R. et al. Suppresion of rat stomach histidine decarboxylase activity by histamine: H2 receptor-mediated feed-back. J Physiol 1977;269:643-667.
13. Schwartz JC. Et al. Histamine receptors in brain. Life Sci 1979; 25: 895-912.
14. Pollard H, Schwartz JC. L-Histidine Decarboxylase. A Marker of Histaminergic Neurons. In Boulton AA, Baker GB and Yu PH, editors. Neurotransmiter Enzymes Humana. Klifton: Neuromethods 1986; 205-209.
15. Rosić MA, Anđelković I, Zloković B, Mitrović D, Lipovac M. Transport studies of 3H-histamine on the isolated guinea-pig heart by means of paired tracer dilution method. Yugoslav Physiol Pharmacol Acta 1990; 26 (1): 229-232.
16. Rosić M. et al. Histamin: metabolizam, receptori i moguća uloga u regulaciji krvnog pritiska i lokalnog protoka krvi. U Novine i stremljenja u medicini. Biblioteka Liceum; knj.4., Kragujevac: Centar za naučna istraživanja Srpske akademije nauka i umetnosti i Univerziteta, 1999; 105-134.
17. Maslinsky C, Fogel WA. Catabolism of histamine. In Börje Uvnä editor. Histamine and Histamine Antagonists. Berlin, Heidelberg, New York, London, Paris, Tokyo, Hong Kong, Barcelona: Springer-Verlag, 1991; 165-189.
18. Hough LB, Domino EF. Tele-methylhistamine oxidation by type B monoamino oxidase. J Pharmacol Exp Ther 1979; 208: 422-428.
19. Waldmeier PC. Et al. Methylhistamine: evidence for selective deamination by MAO type B in the rat brain in vivo. J Neurochem 1977; 29: 785-790.
20. Gustafson A, Forshel GP. Purification of a N-methyltransferase. Acta Shem Scand 1963; 17: 541-542.
21. Brown DD. Et al. Inhibition and activation of histamine-methylating enzyme. J Biol Chem 1959; 231: 2948-2950.
22. Schwarz JC. et al. 1971 Histamine formation in rat brain during development. J Neurochem 1971; 18: 1787-1789.
23. Brath H. et al. Inhibition and activation of histamine methyltransferase by methylated histamines. Hoppe Seylers J Physiol Chem 1973; 354: 1024-1025.
24. Tachibana T. et al. Regulation of the activity of histamine N-methyltransferase from guinea pig scin by biogenetic amines. Exp Mol Pathol 1986; 45: 257-269.
25. Best CH, McHenry EW. The inactivation of histamine. J Physiol 1930; 70: 349-372.
26. Imamura M. et al. Unmasking of activated histamine H3 receptors in myocardial ischemia: their role as regulators of exocytotic norepinephrine release. J Pharmacol Exp Ther 1994; 271: 1259-1266.
27. Suzuki O, Matsumoto T. Purification and properties of diamine oxydase from human kidney. Biogenic Amines 1987; 4: 237-245.
 

Adresa za korespondenciju: Prof. dr Dušan M. Mitrović, Institut za fiziologiju, Medicinski fakultet Beograd, Ul . Višegradska 26/2, 11000 Beograd, e-mail:drmitrovŽEUnet.yu
 

povratak na sadržaj