Вернутся на главную

Синтез гема


Синтез гема на нашем сайте

Статьи
Статьи для студентов
Статьи для учеников
Научные статьи
Образовательные статьи Статьи для учителей
Домашние задания
Домашние задания для школьников
Домашние задания с решениями Задания с решениями
Задания для студентов
Методички
Методические пособия
Методички для студентов
Методички для преподавателей
Новые учебные работы
Учебные работы
Доклады
Студенческие доклады
Научные доклады
Школьные доклады
Рефераты
Рефератывные работы
Школьные рефераты
Доклады учителей
Учебные документы
Разные образовательные материалы Разные научные материалы
Разные познавательные материалы
Шпаргалки
Шпаргалки для студентов
Шпаргалки для учеников
Другое

Гем синтезируется во всех тканях, но с наибольшей скоростью в костном мозге и печени. В костном мозге гем необходим для синтеза гемоглобина, в гепатоцитах — для образования цитохрома Р450.

1). Аминолевулинатсинтаза, пиридоксальзависимый фермент, в матриксе митохондрий катализирует образование 5-аминолевулиновой кислоты из глицина и суцинил-КоА. Суцинил-КоА поступает из ЦТК. Реакцию ингибирует и репрессирует гем. В ретикулоцитах реакцию индуцирует железо (через железосвязывающий белок и железочувствительный элемент (IRE)). Дефицит пиридоксальфосфата снижает активность аминолевулинатсинтазы. Стероидные гормоны и некоторые лекарства (барбитураты, диклофенак, сульфаниламиды), исектициды, канцерогенные вещества являются индукторами. Это связано с возрастанием потребления гема системой цитохрома Р450, который участвует в метаболизме этих соединений в печени.

ФОРМУЛА!

3). Порфобилиногендезаминаза в цитоплазме превращает 4 молекулы порфобилиногена в молекулу гидроксиметилбилана. 4). Уропорфириноген III косинтаза в цитоплазме превращает гидроксиметилбилан в молекулу уропорфобилиногена III. Гидроксиметилбилан может также неферментативно превращаться в уропорфириноген I, который декарбоксилируется в копропорфириноген I. 5). Уропорфириногендекарбоксилаза в цитоплазме декарбоксилирует уропорфобилиноген III до копропорфириногена III. Из цитоплазмы копропорфириноген III опять поступает в митохондрии. 6). Копропорфриноген III оксидаза превращает в митохондриях копропорфириноген III в протопорфириноген IX. 7. Протопорфириногеноксидаза превращает в митохондриях протопорфириноген IX в протопорфирин IX. 8). Феррохелатаза в митохондриях встраивает железо в молекулу протопорфирина IX с образованием гема. Источником железа для синтеза гема служит ферритин. Нарушения синтеза гема. Порфирии Порфирии - гетерогенная группа заболеваний, вызванная нарушениями синтеза гема вследствие дефицита одного или нескольких ферментов. Классификации порфирий Единой классификации порфирий нет. Порфирии делят по причинам на: 1) Наследственные. Возникают при дефекте гена фермента, участвующего в синтезе гема; 2) Приобретенные. Возникают при ингибирующем влиянии токсических соединений (гексохлорбензол, соли тяжелых металлов - свинец) на ферменты синтеза гема. В зависимости от преимущественной локализации дефицита фермента (в печени или эритроцитах) порфирин делится на: 1) печеночные – наиболее распространенный тип порфирина к нему относится острая перемежающаяся порфирия (ОПП), поздняя кожная порфирия, наследственная копропорфирия, мозаичная порфирия; 2) эритропоэтические – врожденная эритропоэтическая порфирия (болезнь Гюнтера), эритропоэтическая протопорфирия. В зависимости от клинической картины, порфирии делят на: 1) острые. 2) хронические. Негативные последствия порфирий связаны с дефицитом гема и накоплением в тканях и крови промежуточных продуктов синтеза гема – порфириногенов и продуктов их окисления. При эритропоэтических порфириях порфирины накапливаются в нормобластах и эритроцитах, при печёночных — в гепатоцитах. Для каждого вида порфирии существует определенный уровень ферментативного дефекта, в результате накапливаются продукты, синтезирующиеся выше этого уровня. Эти продукты являются основными диагностическими маркерами заболевания. Порфириногены ядовиты, при тяжёлых формах порфирий они вызывают нейропсихические расстройства, нарушения функций РЭС и повреждения кожи. Нейропсихические расстройства при порфириях связаны с тем, что аминолевулинат и порфириногены являются нейротоксинами. В коже на солнце порфириногены легко превращаются в порфирины. Кислород при взаимодействии с порфиринами переходит в синглетное состояние. Синглетный кислород стимулирует ПОЛ клеточных мембран и разрушение клеток,
ЛЕЙКОЦИТЫ Лейкоциты или белые кровяные клетки, в свежей крови бесцветные. Лейкоциты имеют шаровидную форму. Число их составляет в среднем 4-9 *109/л, в 1000 раз меньше чем эритроцитов. Лейкоциты -одна из самых реактивных систем организма, поэтому их количество и качество изменяется при самых различных воздействиях. Чаще всего реакция лейкоцитов на разные влияния проявляется лейкоцитозом (увеличением числа лейкоцитов). Лейкопения – противоположное нарушение, связано с уменьшением числа лейкоцитов (например, при лучевой болезни).Лейкоциты способны к активному перемещению, их движения осуществляется путем образования псевдоподий, при этом резко изменяется форма тела и ядра. В цитоплазме лейкоцитов находятся гранулы. В зависимости от типа гранул, лейкоциты делят на гранулоциты (зернистые) и агранулоциты (незернистые). Гранулоциты (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы) содержат специфические и азурофильные (лизосомы) гранулы. Они имеют дольчатое сегментированное ядро разнообразной формы, в связи с чем их называют полиморфноядерными лейкоцитами. При окраске крови смесью кислого (эозин) и основного (азур) красителей зернистость в одних лейкоцитах обнаруживает сродство к кислым красителям (эозинофилы); в других – к основным красителям (базофилы); зернистость третьих обнаруживает сродство к кислым и основным красителям, такие лейкоциты называются нейтрофильными. Агранулоциты (моноциты, лимфоциты) содержат только азурофильные гранулы. Лимфоциты и моноциты имеют пигментированные ядро, их называют мононуклеарными лейкоцитами. Основные виды лейкоцитов, их строение и функции Нейтрофильные гранулоциты 48-78% от общего числа лейкоцитов. В зрелом сегментоядерном нейтрофиле ядро содержит 3-5 сегментов, соединённых тонкими перемычками. В поверхностном слое цитоплазмы зернистость и органеллы отсутствуют. Здесь расположены в большом количестве гранулы гликогена, активные филаменты и микротрубочки, обеспечивающие образование псевдоподий для движения клетки. Сокращение актиновых филаментов обеспечивает передвижение клетки по соединительной ткани. Во внутренней части цитоплазмы расположены органеллы (аппарат Гольджи, гранулярный эндоплазматический ретикулум. Количество митохондрий и органелл, необходимых для синтеза белка минимально, поэтому нейтрофил не способен к продолжительному функционированию. Продолжительность жизни равно 8 суток. В нейтрофилах два типа гранул: специфический и азурофильные, окруженные одинарной мембраной. Специфические гранулы, более светлые, мелкие и многочисленные, составляют 80—90 % всех гранул. Их размер около 0,2 мкм, они электронно-прозрачны, но могут содержать кристаллоид; содержат бактериостатические и бактерицидные вещества — лизоцим (муромидаза) и щелочную фосфатазу, а так­же белок лактоферрин. Лактоферрин связывает ионы железа, что спо­собствует склеиванию бактерий (бактериальная мультипликация). Он также инициирует отрицательную обратную связь, обеспечивая торможение про­дукции нейтрофилов в костном мозге. Азурофильные гранулы более крупные (- 0,4 мкм), их количество со­ставляет 10—20 % всей популяции гранул. Они являются первичными лизосомами, имеют электронно-плотную сердцевину, содержат лизосомальные ферменты (кислая фосфатаза, b -глюкуронидаза, катепсины, дефензины, признак врожденной аномалии развития. 2) фетальный гемоглобин – HbF (от латинского fetus – плод). Фетальный гемоглобин сменяет эмбриональные гемоглобины, вместо эпсилон – цепей (e - цепей) начинают синтезироваться гамма-цепи (g - цепи). HbF состоит из 2 a и 2g цепей. HbF – является главным гемоглобином плода и составляет к моменту рождения 50-80% всего гемоглобина. HbF имеет более высокое сродство к кислороду, что позволяет ему забирать кислород от гемоглобина матери и передавать его тканям плода. Эта особенность связана с низким сродством HbF к 2,3-ФГК. Кроме перечисленных основных видов гемоглобинов плода, у здорового плода выделяются и другие виды гемоглобинов: например, гемоглобин Bart`s, (4g), Portland–1 (S2g2). 3) гемоглобин А1 – тетрамер (2a 2b) составляет около 98% гемоглобина эритроцитов взрослого человека. Начинает синтезироваться на 8 месяце развития плода. 4) гемоглобин А2 – тетрамер (2a 2d). Его содержание в эритроцитах взрослого человека равно 2%. Гемоглобин А2, также как и гемоглобин F, обладает более высоким сродством к кислороду по сравнению с гемоглобином А1. 5) гемоглобин А3 (2a 2b) образуется по мере старения эритроцита, при присоединении к цистеину b-цепи глутатиона. 6) гемоглобин А1С – гликозилированный гемоглобин А. Аномальные виды гемоглобинов Аномальные гемоглобины возникают в результате мутации генов, кодирующих a и b цепи. Известно несколько сотен мутантных гемоглобинов человека (в большинстве случаев функционально активных). Таблица №1 замена аминокислот в a и b пептидных цепях гемоглобина Болезни гемоглобинов Болезни гемоглобинов называют гемоглобинозами, их насчитывают более 200. Гемоглобинозы делятся на гемоглобинопатии и таласемии. Гемоглобинопатии, возникают в результате точечных мутаций в структурных генах, кодирующих полипептидные цепи гемоглобина. Поэтому в крови появляется аномальный гемоглобин. Серповидноклеточная анемия – классический пример наследственной гемоглобинопатии. В норме в b-субъединицах гемоглобина в шестом положении находится гидрофильная глутаминовая кислота. В гемоглобине S глутаминовая кислота заменена на гидрофобный валин. Такая замена приводит к появлению на поверхности b-субъединицы гидрофобного («липкого») участка, который соединяется с гидрофобным карманом другой молекулы гемоглобина S. Происходит полимеризация гемоглобина S и его осаждение в виде длинных волокон. Длинная волокнистая структура нарушает нормальную форму эритроцитов, превращая её из двояковогнутого диска в серповидную, которая имеет тенденцию блокировать капилляры. Такие эритроциты преждевременно разрушаются, способствуя развитию анемии. Если поражены обе гомологичные хромосомы, заболевание может оказаться смертельным. Заболевание широко распространено в географических зонах, где наиболее часто встречается злокачественная форма малярии. Высокий показатель заболеваемости можно объяснить положительной селекцией генома носителей аномальных генов. Серповидная красная кровяная клетка «неудобна» для развития малярийного плазмодия. Существенное ухудшение состояния больных наблюдается в условиях высокогорья при низких давлениях кислорода. Это связано с тем, что полимеризоваться способна только дезоксиформа S гемоглобина. Так как в молекуле оксиформы S- Присоединение О2 к шестой координационной связи железа вызывает его перемещение в плоскость гема, за ним перемещаются гистидин F8 и полипептидная цепь, в состав которой он входит. Происходит изменение конформации текущего протомера и связанных с ним оставшихся протомеров. При этом у протомеров возрастает сродство к кислороду, в результате каждый следующий кислород присоединяется к гемоглобину лучше предыдущего. Четвертая молекула кислорода присоединяется к гемоглобину в 300 раз легче, чем первая молекула. Обратный процесс аналогичен, чем больше О2 отдают протомеры, тем легче идет отщепление последующих молекул О2. Кривая диссоциации кислорода для гемоглобина Кооперативность в работе протомеров гемоглобина формирует сигмовидный характер кривой насыщения его кислородом в зависимости от парциального давления кислорода. S–образная кривая насыщения гемоглобина кислородом имеет важное биологическое значение. Во-первых, пологий участок S–образной кривой (выше 60 мм.рт.ст.) обеспечивает максимальное насыщение гемоглобина кислородом в легких, даже если концентрация кислорода в альвеолярном воздухе заметно снижена. Например, в альвеолярной крови при РО2=95 мм.рт.ст. гемоглобин насыщается кислородом на 97%, а при РО2=60 мм.рт.ст. - на 90%. Во-вторых, Крутой наклон среднего участка S–образной кривой (от 10 до 40 мм.рт.ст.) обеспечивает максимальный переход кислорода от гемоглобина к тканям. В области венозного конца капилляра при РО2 = 40 мм.рт.ст. гемоглобин насыщен кислородом на 73%. При снижении РО2 на 5 мм.рт.ст. насыщение гемоглобина кислородом уменьшается на 7%. Аллостерическая регуляция насыщения гемоглобина кислородом Кроме РО2 на насыщение гемоглобина кислородом влияют и другие факторы, например, рН, температура, давление, концентрация 2,3-ДФГ, РСО2. Увеличение температуры, присоединение к гемоглобину Н+, 2,3-ДФГ, СО2 уменьшает сродство гемоглобина к кислороду, при этом кривая диссоциации оксигемоглобина сдвигается вправо и гемоглобин легче отдает кислород тканям. Эффект Бора Влияние рН на характер кривой диссоциации оксигемоглобина называется эффектом Бора (по имени датского физиолога Христиана Бора, впервые открывшего этот эффект). Гемоглобин в дезоксигенерированном состоянии имеет более высокое сродство к протонам, чем оксигемоглобин. Другими словами R – форма (оксигенерированная) является более сильной кислотой, чем Т-форма (дезоксигенерированная). Поэтому когда дезоксигемоглобин в легких присоединяет кислород, происходит переход в R – форму и разрыв некоторых связей, в результате чего и высвобождаются протоны, ответственные за эффект Бора. Наоборот, при высвобождении кислорода образуется Т-структура и разорванные связи между субъединицами должны быть восстановлены, и протоны вновь присоединяются к остаткам гистидина в b - цепях. Таким образом, протонирование гемоглобина снижает его сродство к О2 и увеличивает потребление О2 в ткани. генетическая пенетрантность различна и в большинстве случаев зависит от наличия нарушений функций печени. В соответствии с предсказаниями моча содержит повышенные коли­чества уропорфиринов типа I и III; в то же время экскреция с мочой АЛК и порфобилиногена наблю­дается сравнительно редко. Иногда моча содержит весьма значительное количество порфиринов, при­дающих ей розоватый оттенок; при подкислении она чаще всего дает в ультрафиолетовой области розо­вую флуоресценцию. Печень содержит большие количества порфири­нов и поэтому сильно флуоресцирует, тогда как у эритроцитов и клеток костного мозга флуоресцен­ция отсутствует. Главным клиническим проявле­нием при поздней кожной порфирии является повы­шеннаясветочувствительность кожи. У больных не наблюдается ни повышенной активности АЛК-синтазы, ни соответственно избыточного содержа­ния в моче порфобилиногена и АЛК; это коррели­рует с отсутствием острых приступов, характерных для перемежающейся острой порфирии. Протопорфирия, или эритропоэтическая протопорфирия, по-видимому, обусловлена доминантно наследуемой недостаточной активностьюферрохелатазы в митохондриях всех тканей; клинически эта болезнь проявляется как острая крапивница, вызы­ваемая воздействием солнечных лучей. Эритроциты, плазма и фекалии содержат повышенные количества протопорфирина IX, а ретикулоциты (незрелые эри­троциты) и кожа (при исследовании с помощью биопсии) часто флуоресцируют красным светом. Печень, вероятно, тоже вносит вклад в повыше­ние образования протопорфирина IX, однако экскре­ции с мочой порфиринов и их предшественников не наблюдается. Синтез гемоглобина Синтезированный в митохондриях гем индуцируется синтез цепей глобина на полирибосомах. Гены цепей глобина расположены в 11 и 16 хромосоме. Цепи глобина формируют глобулы и соединяются с гемом. 4 глобулы нековалентно соединяются в гемоглобин. Гемоглобин начинает синтезироваться на стадии базофильного эритробласта, а заканчивается у ретикулоцитов. В ретикулоцитах также идет синтез пуринов, пиримидинов, фосфатидов, липида. Чувствительным биохимическим индикатором для отличия ретикулоцитов от зрелых клеток является утрата последними глутаминазы. Глутамин в ретикулоцитах - источник углерода для синтеза порфирина и азота для синтеза пурина. Строение гемоглобина Гемоглобин - тетрамерный хромопротеин, имеет массу 64500Да, состоит из 4 гемов и 4 глобинов. Глобины представлены полипептидными цепями различных типов a, b, g, d и т.д. a-цепь содержит 141 АК, а b - цепь – 146 АК. Отдельные участки полипептидных цепей образуют правозакрученные a-спирали, особое расположение в пространстве которых формирует глобулы. Глобулаb-субъединицы содержит 8 a-спиралей, а a-субъединицы –7. Гем располагается в щелях между Е и F спиралями глобина, прикрепляясь через гистидин F8 к спирали F с помощью 5 координационной связи железа. Гидрофобные остатки аминокислот окружающие гем, препятствуют окислению железа водой. 4 глобулы с участием гидрофобных, ионных и водородных связей формируют шарообразный тетрамер гемоглобина. Максимально прочные связи, в основном за счет гидрофобных связей, образуются между a- и b-глобулами. В результате образуются 2 димера
2) Под действием липаз пищеварительных соков происходит гидролиз липидов эмульсии с образованием водорастворимых веществ и более простых липидов; 3) Выделенные из эмульсии водорастворимые вещества всасываются и поступают в кровь. Выделенные из эмульсии более простые липиды, соединяясь с компонентами желчи, образуют мицеллы; 4) Мицеллы обеспечивают всасывание липидов в клетки эндотелия кишечника. Ротовая полость В ротовой полости происходит механическое измельчение твердой пищи и смачивание ее слюной (рН=6,8). Здесь начинается гидролиз триглицеридов с короткими и средними жирными кислотами, которые поступают с жидкой пищей в виде эмульсии. Гидролиз осуществляет лингвальная триглицеридлипаза («липаза языка», ТГЛ), которую секретируют железы Эбнера, находящиеся на дорсальной поверхности языка. Желудок Так как «липаза языка» действует в диапазоне 2-7,5 рН, она может функционировать в желудке в течение 1-2 часов, расщепляя до 30% триглицеридов с короткими жирными кислотами. У грудных детей и детей младшего возраста она активно гидролизует ТГ молока, которые содержат в основном жирные кислоты с короткой и средней длиной цепей (4—12 С). У взрослых людей вклад «липазы языка» в переваривание ТГ незначителен. В главных клетках желудка вырабатывается желудочная липаза, которая активна при нейтральном значении рН, характерном для желудочного сока детей грудного и младшего возраста, и не активна у взрослых (рН желудочного сока ~1,5). Эта липаза гидролизует ТГ, отщепляя, в основном, жирные кислоты у третьего атома углерода глицерола. Образующиеся в желудке ЖК и МГ далее участвуют в эмульгировании липидов в двенадцатиперстной кишке. Тонкая кишка Основной процесс переваривания липидов происходит в тонкой кишке. 1. Эмульгированиелипидов (смешивание липидов с водой) происходит в тонкой кишке под действием желчи. Желчь синтезируется в печени, концентрируется в желчном пузыре и после приёма жирной пищи выделяется в просвет двенадцатиперстной кишки (500-1500 мл/сут). Жёлчь это вязкая жёлто-зелёная жидкость, имеет рН=7,3-8.0, содержит Н2О – 87-97%, органические вещества (желчные кислоты – 310 ммоль/л (10,3-91,4 г/л), жирные кислоты – 1,4-3,2 г/л, пигменты желчные – 3,2 ммоль/л (5,3-9,8 г/л), холестерин – 25 ммоль/л (0,6-2,6) г/л, фосфолипиды – 8 ммоль/л) и минеральные компоненты (натрий 130-145 ммоль/л, хлор 75-100 ммоль/л, НСО3- 10-28 ммоль/л, калий 5-9 ммоль/л). Нарушение соотношение компонентов желчи приводит к образованию камней. Жёлчные кислоты (производные холановой кислоты) синтезируются в печени из холестерина (холиевая, и хенодезоксихолиевая кислоты) и образуются в кишечнике (дезоксихолиевая, литохолиевая, и д.р. около 20) из холиевой и хенодезоксихолиевой кислот под действием микроорганизмов. ФОРМУЛА! Липиды по способности к гидролизу в щелочной среде с образованием мыл делят на омыляемые (содержат в составе жирные кислоты) и неомыляемые (однокомпонентные). Омыляемые липиды содержат в своем составе в основном спирты глицерин (глицеролипиды) или сфингозин (сфинголипиды), по количеству компонентов они делятся на простые (состоят из 2 классов соединений) и сложные (состоят из 3 и более классов). К простым липидам относятся: 1) воска (сложный эфир высшего одноатомного спирта и жирной кислоты); 2) триацилглицериды, диацилглицериды, моноацилглицериды (сложный эфир глицерина и жирных кислот). У человека весом в 70 кг ТГ около 10 кг. 3) церамиды (сложный эфир сфингозина и жирной кислоты С18-26) – лежат в основе сфинголипидов; К сложным липидам относятся: 1) фосфолипиды (содержат фосфорную кислоту): а) фосфолипиды (сложный эфир глицерина и 2 жирных кислот, содержит фосфорную кислоту и аминоспирт)- фосфатидилсерин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилхолин, фосфатидилинозитол, фосфатидилглицерол; б) кардиолипины (2 фосфатидные кислоты, соединенные через глицерин); в) плазмалогены (сложный эфир глицерина и жирной кислоты, содержит ненасыщенный одноатомный высший спирт, фосфорную кислоту и аминоспирт) – фосфатидальэтаноламины, фосфатидальсерины, фосфатидальхолины; г) сфингомиелины (сложный эфир сфингозина и жирной кислоты С18-26, содержит фосфорную кислоту и аминоспирт - холин); 2) гликолипиды (содержат углевод): а) цереброзиды (сложный эфир сфингозина и жирной кислоты С18-26, содержит гексозу: глюкозу или галактозу); б) сульфатиды (сложный эфир сфингозина и жирной кислоты С18-26, содержит гексозу (глюкозу или галактозу) к которой присоединена в 3 положение серная кислота). Много в белом веществе; в) ганглиозиды (сложный эфир сфингозина и жирной кислоты С18-26, содержит олигосахарид из гексоз и сиаловых кислот). Находятся в ганглиозных клетках; К неомыляемым липидам относят стероиды, жирные кислоты (структурный компонент омыляемых липидов), витамины А, Д, Е, К и терпены (углеводороды, спирты, альдегиды и кетоны с несколькими звеньями изопрена). Биологические функции липидов В организме липиды выполняют разнообразные функции: 1) Структурная. Сложные липиды и холестерин амфифильны, они образуют все клеточные мембраны; фосфолипиды выстилают поверхность альвеол, образуют оболочку липопротеинов. Сфингомиелины, плазмалогены, гликолипиды образуют миелиновые оболочки и другие мембраны нервных тканей. 2) Энергетическая. В организме до 33% всей энергии АТФ образуется за счет окисления липидов; 3) Антиоксидантная. Витамины А, Д, Е, К препятсвуют СРО; 4) Запасающая. Триацилглицериды являются формой хранения жирных кислот; 5) Защитная. Триацилглицериды, в составе жировой ткани, обеспечивают теплоизоляционную и механическую защиту тканей. Воска образуют защитную смазку на коже человека; 1) адгезия (прикрепление); 2) эндоцитоз – впячивание мембраны с образованием фагоцитарной вакуолей – фагосомы; 3) внутриклеточное переваривание связано с образованием фаголизосом, путем слияния первичных лизосом (азурофильных гранул) с фагосомами. Механизмы фагоцитоза Взаимодействие чужеродных частиц (опсонизированных бактерий, латекса) с поверхностью фагоцита вызывает его активацию, выражающуюся в перестройке метаболизма клетки – увеличивается ионная проницаемость клеточной мембраны; в десятки раз увеличивается потребление клеткой глюкозы и кислорода, что сопровождается образованием О2-. Это явление называют «дыхательным взрывом» или «респираторным взрывом» в его основе лежит повышение образования НАДФН в клетке в результате активации гексозомонофосфатного шунта и окисления НАДФН ферментным комплексом НАДФН – оксидазой (реакция (9)). О2- , в свою очередь превращается в другие АФК - *ОН; Н2О2. Именно генерация О2-. объясняется не только микробоцидное и цитотоксическое, но также, в немалой степени, и иммунорегуляторное действие активированных фагоцитов. О2-. участвует в выработке хемотоксических пептидов и индуцирует синтез интерлейкин-1-подобного фактора. О2-. взаимодействует с эндотелиоцитами, ингибирует эндотелиальный фактор релаксации сосудов, и, как следствие, увеличивает адгезию циркулирующих гранулоцитов к эндотелиоцитам. В обеспечении биоцидности полиморфноядерных лейкоцитов важная роль принадлежит миелопероксидазе, которая содержится в азурофильных гранулах. Фермент начинает действовать уже в фагосоме при её слиянии с лизосомой. Благодаря катализируемой ферментом реакции, происходит образование мощных биоцидных соединений гипогалоидов – НОСl. Ионы гипоиодида непосредственно разрушают мембранные белки за счет реакции прямого иодирования. Гипохлорид реагирует с аминогруппами структур мембраны микробов с образованием хлораминов, а также может действовать опосредованно через образование синглетного кислорода. Активация фагоцитов способствует выбросу свободных протеиназ, разрушительная активность которых сдерживается а1- антитрипсином. Однако, под влиянием АФК, продуцируемых фагоцитами, (особенно HСlO), возникает дефицит а1- антитрипсина. В результате проксиназы могут разрушать ткани окисление же липидов мембран приводит к появлению хемотрактантов. Таким образом, активация фагоцитов является «автокаталитическим» процессом, что может привести к образованию порочного «круга» в очагах воспаления. В организме существуют естественные механизмы торможения воспалительных реакций. Так, нейтрофилы выделяют лактоферрин, который связывает свободное железо, переводя его тем самым в каталитически неактивную форму, а также высокие концентрации таурина, который реагирует с гипохлоритом и защищает тем самым нейтрофилы от поражения. АФК влияют на образование токсичного для бактерии оксида азота NO (10) О2+L-аргинин® NO+ цитруллин. Фермент – индуцибельная синтаза оксида азота в результате взаимодействия NO с АФК образуются ещё более токсичные пероксинитриты. Итак, образование АФК и гипохлоридов является кислород зависимым механизмом уничтожения микробов. действие. Эозинофилы находятся в периферической крови менее 12 ч и потом переходят в ткани. Их мише­нями являются такие органы, как кожа, легкие и гастроинтестинальный тракт. Базофильные гранулоциты (базофильные лейкоциты, или базофилы). Количество базофилов в крови составляет 0—1 % от об­щего числа лейкоцитов. Их диаметр в мазке крови равен 11—12 мкм, в кап­ле свежей крови — около 9 мкм. Ядра базофилов сегментированы, содержат 2—3 дольки; в цитоплазме выявляются все виды органелл — эндоплазматическая сеть, рибосомы, аппарат Гольджи, митохондрии, актиновые филаменты, гликоген. Базофилы опосредуют воспаление и секретируют эозинофильный хемотаксический фактор. Гранулы содержат протеогликаны, ГАГ (в том числе гепарин), вазоактивный гистамин, нейтраль­ные протеазы и другие энзимы. Как и нейтрофилы, базофилы образуют биологически активные метаболиты арахидоновой кислоты — лейкотриены, простагландины. Часть гранул представляет собой модифицированные лизосомы. Дегрануляция базофилов происходит в реакциях гиперчувствитель­ности немедленного типа (например, при астме, анафилаксии, сыпи, ко­торая может ассоциироваться с покраснением кожи). Пусковым механиз­мом анафилактической дегрануляции является IgE-рецептор для иммуноглобулина Е. Метахромазия обусловлена наличием гепарина — кислого гликозаминогликана. Базофилы образуются в костном мозге. Они так же, как и нейтрофилы, находятся в крови около 1—2 сут. Агранулоциты – лейкоциты, в которых отсутствуют специфические гранулы. Моноциты – самые крупные лейкоциты (диаметр 15 мкм), количество их составляет 2-9% от всех лейкоцитов. Продолжительность жизни 2- 4 суток. Ядро крупное, цитоплазма содержит многочисленные лизосомы и вакуоли. Большое количество рибосом и полирибосом, комплекс Гольджи, мелкие удлиненные митохондрии. В тканях моноциты дифференцируются в различные макрофаги, совокупность которых составляет систему мононуклеарных лейкоцитов. Главная функция моноцитов и образующихся из них макрофагов – фагоцитоз. Лимфоциты - составляют 20-45% от общего числа лейкоцитов. Играют центральную роль во всех иммунологических реакциях. Продолжительность жизни достаточна велика, от нескольких месяцев до нескольких лет. Ядро крупных размеров, цитоплазма формирует узкий ободок вокруг ядра. В ней присутствует минимальное количество органелл. Лимфоцит образует короткие цитоплазматические отростки. В – лимфоциты – (менее 10% лимфоцитов крови). Активизируются под действием антигена и дифференцируются в плазматические клетки, против конкретных антигенов соответствующие антитела. Ядро плазматических клеток крупное; плотное. В цитоплазме не много лизосом, небольшое количество митоходрий, минимум эндоплазматической сети и сравнительно большое количество свободных рибосом. Т – лимфоциты – (80% и более). Главная функция Т-лимфоцитов – участие в клеточном и гуморальном иммунитете. Т-лимфоциты уничтожают аномальные клетки своего организма, участвуют в аллергических реакциях, отторжении чужеродного трансплантата. На поверхности Т-лимфоцитов имеются СД4+ или СД8+ - антигенные детерминанты. СД4+ - это Т-хелперы, они выделяют цитокины, способствуя пролиферации и дифференцировке В-лимфоцитов. СД8+ - цитотоксические лимфоциты.
ЛПНП содержат до 55% ЭХС и ХС. ЛПНП являются основным поставщиком ХС в ткани. Из крови ЛПНП поступают в печень (до 75%) и другие ткани, которые имеют на своей поверхности рецепторы к ЛПНП. Обмен ЛПВП ЛПВП выполняют 2 основные функции: они поставляют апо другим ЛП в крови и участвуют в так называемом «обратном транспорте холестерола». ЛПВП синтезируются в печени и в небольшом количестве в тонком кишечнике в виде насцентных ЛПВП. Они имеют дисковидную форму, небольшой размер и содержат высокий процент белков и фосфолипидов. В печени в ЛПВП включаются апопротеины А, Е, С-II, ЛХАТ. В крови апо С-II и апо Е переносятся с ЛПВП на ХМ и ЛПОНП. насцентные ЛПВП практически не содержат ХС и ТГ и в крови обогащаются ХС, получая его из других ЛП и мембран клеток. Для переноса ХС в ЛПВП существует сложный механизм. На поверхности ЛПВП находится фермент ЛХАТ — лецитин: холестерол-ацилтрансфераза. Этот фермент превращает ХС в ЭХС. Реакция активируется апо A-I, входящим в состав ЛПВП. ЭХС перемещается внутрь ЛПВП. Таким образом, ЛПВП обогащаются ЭХС. ЛПВП увеличиваются в размерах, из дисковидных небольших частиц превращаются в частицы сферической формы, которые называют ЛПВП3, или «зрелые ЛПВП». ЛПВП3 частично обменивают ЭХС на ТГ, содержащиеся в ЛПОНП, ЛППП и ХМ. В этом переносе участвует «белок, переносящий эфиры холестерина» - апо D. Таким образом, часть ЭХС переносится на ЛПОНП, ЛППП, а ЛПВП3 за счёт накопления ТГ увеличиваются в размерах и превращаются в ЛПВП2. Часть ЛПВП захватывается клетками печени, взаимодействуя со специфическими для ЛПВП рецепторами к апо А-1. На поверхности клеток печени ФЛ и ТГ ЛППП, ЛПВП2 гидролизуются печёночной липазой, что дестабилизирует структуру поверхности ЛП и способствует диффузии ХС в гепатоциты. ЛПВП2 в результате этого опять превращаются в ЛПВП3 и возвращаются в кровоток. Семейная гиперхолестеролемия Изменения структуры рецепторов ЛПНП в результате всех типов му­таций приводит к гиперхолестеролемии, так как ЛПНП не захватываются клетками, и холестерол в составе ЛПНП накапливается в крови. Любой дефект рецептора ЛПНП или белка апоВ-100, взаимодействующего с ним, приводит к развитию наиболее распространённого наследственного заболевания — семейной гиперхолестеролемии. Причиной этого аутосомно-доминантного заболевания выступают указанные выше мутации в гене рецептора ЛПНП. Гетерозиготы, имеющие один нормальный ген, а другой дефектный, встречаются с частотой 1:500 человек, у некоторых народностей Африки — даже 1:100 человец. Количество рецепторов ЛПНП на поверхности-клеток у гетерози-гот снижено вдвое, а концентрация холестерола в плазме, соответственно, вдвое повышается. У гетерозигот концентрация холестерола в крови в 35—40 лет достигает 400—500 мг/дл, что приводит к выраженному атеросклерозу и ранней смерти в результате инфаркта миокарда или инсульта. Гомозиготы встречаются редко — 1:1 000 000 человек. Концентрации холестерола и ЛПНП в крови таких больных уже в раннем детском возрасте увеличены в 5-6 раз. ЛПНП захватываются макрофагами путём фагоцитоза. Макрофаги, нагруженные избытком холестерола и других липидов, содержащихся в ЛПНП, откладываются в коже и даже сухожилиях, образуя так называемые ЛПЛ синтезируется в клетках многих тканей: жировой, мышечной, в легких, селезёнке, клетках лактирующей молочной железы. Ее нет в печени. Изоферменты ЛПЛ разных тканей отличаются по значением Кm. В жировой ткани ЛПЛ имеет Кm в 10 раз больше, чем в миокарде, поэтому в жировая ткань поглощает жирные кислоты только при избытке ТГ в крови, а миокард – постоянно, даже при низкой концентрации ТГ в крови. Жирные кислоты в адипоцитах используются для синтеза ТГ, в миокарде как источник энергии. Печёночная липаза находиться на поверхности гепатоцитов, она не действует на зрелые ХМ, а гидролизует ТГ в ЛППП. Лецитин: холестерол-ацил-трансфераза (ЛХАТ) находиться в ЛПВП, она переносит ацил с лецитина на ХС с образование ЭХС и лизолецитина. Ее активируют апо А-I, А-II и С-I. лецитин + ХС → лизолецитин + ЭХС ЭХС погружается в ядро ЛПВП или переноситься с участием апо D на другие ЛП. Рецепторы транспорта липидов Рецептор ЛПНП — сложный белок, состоящий из 5 доменов и содержащий углевод часть. Рецептор ЛПНП взаимодействует с белками ano B-100 и апо Е, хорошо связывает ЛПНП, хуже ЛППП, ЛПОНП, остаточные ХМ, содержащие эти апо. Клетки тканей содержат большое количество рецепторов ЛПНП на своей поверхности. Например, на одной клетке фибробласта имеется от 20 000 до 50 000 рецепторов. Если количество холестерола, поступающего в клетку, превышает её потребность, то синтез рецепторов ЛПНП подавляется, что уменьшает поток холестерола из крови в клетки. При снижении концентрации свободного холестерола в клетке, наоборот, активируется синтез ГМГ-КоА-редуктазы и рецепторов ЛПНП. Стимулируют синтез рецепторов ЛПНП гормоны: инсулин и трийодтиронин (Т3), половые гормоны, а глюкокортикоиды – уменьшают. Белок, сходным с рецептором ЛПНП на поверхности клеток многих органов (печени, мозга, плаценты) имеется другой тип рецептора, называемый «белком, сходным с рецептором ЛПНП». Этот рецептор взаимодействует с апо Е и захватывает ремнантные (остаточные) ХМ и ЛППП. Так как ремнантные частицы содержат ХС, этот тип рецепторов также обеспечивает поступление его в ткани. Кроме поступления ХС в ткани путём эндоцитоза ЛП, некоторое количество ХС поступает в клетки путём диффузии из ЛПНП и других ЛП при их контакте с мембранами клеток. Обмен хиломикронов Липиды, ресинтезированные в энтероцитах, транспортируется тканям в составе ХМ. · Образование ХМ начинается с синтеза апо В-48 на рибосомах. Апо В-48 и В-100 имеют общий ген. Если с гена копируется на мРНК только 48% информации, то с нее синтезируется апо В-48, если 100% - то с нее синтезируется апо В-100. · С рибосом апо В-48 поступает в просвет ЭПР, где он гликозилируется. Затем в аппарате Гольджи апо В-48 окружается липидами и происходит формирование «незрелых», насцентных ХМ. · Экзоцитозом насцентные ХМ выделяются в межклеточное пространство, поступают в лимфатические капилляры и по лимфатической системе, через главный грудной лимфатический проток попадают в кровь. 3.Длинноцепочечные эндогенные и экзогенные жирные кислоты под действием ацил-КоА-синтетазы (тиокиназы) активируются, образуя Ацил~КоА: RCOOH + HS-КоА + АТФ → Ацил~КоА + АМФ + ФФн 4. Моноацилглицероловый путь синтеза ТГ и ФЛ При ресинтезе ТГ Ацил~КоА с участием ацилтрансферазы этерифицирует 2-МГ до ДГ, а затем до ТГ: 2-МГ + Ацил~КоА → 1,2-ДГ + HS-КоА, 1,2-ДГ + Ацил~КоА → ТГ + HS-КоА При ресинтезе ФЛ на 1,2-ДГ переносится фосфохолин или фосфоэтаноламин с ЦДФ. 1,2-ДГ + холин-ЦДФ → лецитин + ЦМФ 1,2-ДГ + этаноламин-ЦДФ → кефалин + ЦМФ В клетках слизистой оболочки тонкой кишки синтезируются в основном видоспецифичные ТГ. Однако при поступлении с пищей ТГ с необычными жирными кислотами, например бараньего жира, в адипоцитах появляются ТГ, содержащие кислоты, характерные для бараньего жира (насыщенные разветвлённые жирные кислоты). 5.Глицерофосфатный путь синтеза ТГ и ФЛ глицерол + АТФ → глицеро-ф + АДФ Фермент: глицерокиназа глицеро-ф + Ацил~КоА → лизофосфатид + HS-КоА Фермент: ацилтрансфераза лизофосфатид + Ацил~КоА → фосфатид + HS-КоА Фермент: ацилтрансфераза фосфатид + Н2О → 1,2-ДГ + Фн Фермент: фосфотаза 1,2-ДГ + Ацил~КоА → ТГ + HS-КоА Фермент: ацилтрансфераза 1,2-ДГ + холин-ЦДФ → лецитин + ЦМФ 1,2-ДГ + этаноламин-ЦДФ → кефалин + ЦМФ 6. При ресинтезе лецитина Ацил~КоА с участием ацилтрансферазы этерифицирует лизолецитин до лецитина: лизолецитин + Ацил~КоА → лецитин + HS-КоА 7. При ресинтез эфиров холестерина Ацил~КоА с участием ацилхолестеролацилтрансферазы (АХАТ) этерифицирует холестерин до эфира холестерина. Ацил~КоА + ХС → ЭХС + HS-КоА. От активности АХАТ зависит скорость поступления экзогенного холестерола в организм. ТРАНСПОРТ ЛИПИДОВ В ОРГАНИЗМЕ Транспорт липидов в организме идет двумя путями: 1) жирные кислоты транспортируются в крови с помощью альбуминов; 2) ТГ, ФЛ, ХС, ЭХС и д.р. липиды транспортируются в крови в составе липопротеинов. Обмен липопротеинов Липопротеины (ЛП) – это надмолекулярные комплексы сферической формы, состоящие из липидов, белков и углеводов. ЛП имеют гидрофильную оболочку и гидрофобное ядро. В гидрофильную оболочку входят белки и амфифильные липиды - ФЛ, ХС. В гидрофобное ядро входят гидрофобные липиды - ТГ, эфиры ХС и т.д. ЛП хорошо растворимы в воде. В организме синтезируются несколько видов ЛП, они отличаются химическим составом, образуются в разных местах и осуществляют транспорт липидов в различных направлениях. ЛП разделяют с помощью: 1) электрофореза, по заряду и размеру, на α-ЛП, β-ЛП, пре-β-ЛП и ХМ; Соли жёлчных кислот, мыла, фосфолипиды, белки и щелочная среда желчи действуют как детергенты (ПАВ), они снижают поверхностное натяжение липидных капель, в результате крупные капли распадаются на множество мелких, т.е. происходит эмульгирование. Эмульгированию также способствует перистальтика кишечника и выделяющийся, при взаимодействии химуса и бикарбонатов, СО2: Н+ + НСО3- → Н2СО3 → Н2О + ↑СО2. 2. Гидролизтриглицеридов осуществляет панкреатическая липаза. Ее оптимум рН=8, она гидролизует ТГ преимущественно в положениях 1 и 3, с образованием 2 свободных жирных кислот и 2-моноацилглицерола (2-МГ). 2-МГ является хорошим эмульгатором. 28% 2-МГ под действием изомеразы превращается в 1-МГ. Большая часть 1-МГ гидролизуется панкреатической липазой до глицерина и жирной кислоты. В поджелудочной железе панкреатическая липаза синтезируется вместе с белком колипазой. Колипаза образуется в неактивном виде и в кишечнике активируется трипсином путем частичного протеолиза. Колипаза своим гидрофобным доменом связывается с поверхностью липидной капли, а гидрофильным способствует максимальному приближению активного центра панкреатической липазы к ТГ, что ускоряет их гидролиз. 3. Гидролизлецитина происходит с участием фосфолипаз (ФЛ): А1, А2, С, D и лизофосфолипазы (лизоФЛ). В результате действия этих четырех ферментов фосфолипиды расщепляются до свободных жирных кислот, глицерола, фосфорной кислоты и аминоспирта или его аналога, например, аминокислоты серина, однако часть фосфолипидов расщепляется при участии фосфолипазы А2 только до лизофосфолипидов и в таком виде может поступать в стенку кишечника. ФЛ А2 активируется частичным протеолизом с участием трипсина и гидролизует лецитин до лизолецитина. Лизолецитин является хорошим эмульгатором. ЛизоФЛ гидролизует часть лизолецитина до глицерофосфохолина. Остальные фосфолипиды не гидролизуются. 4. Гидролизэфиров холестерина до холестерина и жирных кислот осуществляет холестеролэстераза, фермент поджелудочной железы и кишечного сока. 5. Мицеллообразование Водонерастворимые продукты гидролиза (жирные кислоты с длинной цепью, 2-МГ, холестерол, лизолецитины, фосфолипиды) вместе с компонентами желчи (солями жёлчных кислот, ХС, ФЛ) образуют в просвете кишечника структуры, называемые смешанными мицеллами. Смешанные мицеллы построены таким образом, что гидрофобные части молекул обращены внутрь мицеллы (жирные кислоты, 2-МГ, 1-МГ), а гидрофильные (желчные кислоты, фосфолипиды, ХС) — наружу, поэтому мицеллы хорошо растворяются в водной фазе содержимого тонкой кишки. Стабильность мицелл обеспечивается в основном солями жёлчных кислот, а также моноглицеридами и лизофосфолипидами. Регуляция перевариванияПища стимулирует секрецию из клеток слизистой тонкой кишки в кровь холецистокинина (панкреозимин, пептидный гормон). Он вызывает выделение в просвет двенадцатиперстной кишки желчи из желчного пузыря и панкреатического сока из поджелудочной железы. Кислый химус стимулирует секрецию из клеток слизистой тонкой кишки в кровь секретина (пептидный гормон). Секретин стимулирует секрецию бикарбоната (НСО3-) в сок поджелудочной железы.
бо­льшое количество уропорфирина 1, однако, наивыс­шая концентрация этого порфирина отмечена в клет­ках костного мозга (но не в гепатоцитах). Отмечаетсясветочувствительность кожи, обусловленная характером спектра поглощения порфириновых соединений, которые образуются в боль­ших количествах. У пациентов отмечаются трещины на коже, часто наблюдаются гемолитические явле­ния. Наследственная копропорфирия — аутосомно-доминантное нарушение, обусловленное дефицитом копропорфнрнногеноксидазы — митохондриального фермента, ответственного за превращение копропорфириногена III в протопорфириноген IX. Копропорфириноген III в больших количествах удаляется из организма в составе фекалий, а также вследствие его растворимости в воде экскретируется в большом количестве с мочой. Как и уропорфириноген, копропорфириноген на свету и воздухе быстро окисляется, превращаясь в красный пигмент копропорфирин. Ограниченная при этом заболевании способность к синтезу гема (особенно в стрессовых условиях) приводит к дерепрессии АЛК-сиитазы. В результате наблюдается избыточное образование АЛК и порфобилиногена, а также других интермедиатов на пу­ти синтеза тема, образующихся на стадиях, предше­ствующих наследственно заблокированному этапу. Соответственно у пациентов с наследственной копропорфирией обнаруживаются все признаки и симптомы, связанные с избытком АЛК и порфобилиногена, которые характерны для перемежающейся острой порфирии, но помимо этого у них имеется повышенная светочувствительность, обусловленная присутствием избыточных количеств копропорфириногенов и уропорфириногенов. При этом заболе­вании введение гематина также может вызвать по крайней мере частичную репрессию АЛК-синтазы и смягчение симптомов, обусловленных перепрои­зводством интермедиатов биосинтеза гема. Мозаичная порфирия, или наследственная фоторопорфирия, является аутосомно-доминантным нарушением, при котором происходит частичное блокирование ферментативного превращения протопорфириногена в гем. В норме это превращение осуществляется двумя ферментами, протопорфириногеноксидазой и феррохелатазой, локализованны­мив митохондриях. Судя по данным, полученным на культуре фибробластов кожи, у больных мозаичной порфирией содержание протопорфириногеноксидазы составляет лишь половину нормального количе­ства. У пациентов с мозаичной порфирией наблю­дается относительная недостаточность содержания гема в стрессовых условиях, а также дерепрессированное состояние печеночной АЛК-синтазы. Как от­мечалось выше, повышенная активность АЛК-синтазы ведет к перепроизводству всех интермедиа­тов синтеза гема на участках перед заблокированной стадией. Таким образом, пациенты с мозаичной пор­фирией экскретируют с мочой избыточные количе­ства АЛК, порфобилиногена, уропорфирина и копропорфирина, а с фекалиями выделяют уропорфирин, копропорфирин и протопорфирин. Моча боль­ных пигментирована и флуоресцирует, а кожа чувствительна к свету так же, как и у больных позд­ней кожной порфирией (см. ниже). Поздняя кожная порфирия, вероятно, является наиболее распространенной формой порфирии. Обычно она связана с теми или иными поражениями печени, особенно при избыточном потреблении ал­коголя или перегрузке ионами железа. Природа ме­таболического нарушения точно не установлена, но вероятной причиной является частичная недоста­точность уропорфириноген-декарбоксилазы. Наруше­ние, по-видимому, передается как аутосомно-доминантный признак, но a1b1 и a2b2. Димеры соединяются между собой в основном полярными (ионными и водородными) связями, поэтому взаимодействие димеров зависит от рН. Димеры легко перемещаются друг относительно друга. В центре тетрамера глобулы прилегают друг к другу неплотно, образуя полость. Функции гемоглобина · Обеспечивают перенос кислорода от легких к тканям. В сутки около 600 литров; · Участвует в переносе углекислого газа и протонов от тканей к легким; · Регулирует КОС крови. Производные гемоглобина Гемоглобин со свободной шестой координационной связью железа в составе гема называется апогемоглобином. Шестая координационная связь может связывать различные лиганды, с образованием следующих производных гемоглобина: 1) оксигемоглобин HbО2 (Fe2+) – соединение молекулярного кислорода с гемоглобином. Процесс называется оксигенацией; обратный процесс - дезоксигенацией. 2) карбоксигемоглобин HbСО (Fe2+). Связь гема с СО в двести раз прочнее, чем с О2. В норме в крови содержится 1% HbСО. У курильщиков к вечеру концентрация HbСО достигает 20%. При отравлении СО, из-за недостаточного снабжения тканей кислородом может наступить смерть. 3) метгемоглобин HbОН (Fe3+). Образуется при воздействии на гемоглобин окислителей (оксидов азота, метиленового синего, хлоратов). В норме в крови содержится <1% HbОН. Накопление метгемоглобина при некоторых заболеваниях (например, нарушение синтеза ГЛ-6-фосфатДГ), отравлении окислителями может стать причиной смерти, так как метгемоглобин не способен к переносу кислорода; 4) цианметгемоглобин HbСN (Fe3+). Образуется при присоединении СN- к метгемоглобину. Эта реакция спасает организм от смертельного действия цианидов. Поэтому для лечения отравлений цианидами применяют метгемоглобинообразователи (нитрит Na); Карбгемоглобин образуется, когда гемоглобин связывается с СО2. Однако СО2 присоединяется не к гему, а к NН2 – группам глобина, с образованием карбаматов: HbNH2 + CO2= HbNHCOO- + H+ Карбгемоглобин выводит из организма 10-15% СО2. Дезоксигемоглобин Hb (Fe2+). Форма гемоглобина не связанная с кислородом. Дезоксигемоглобин связывает больше СО2, чем оксигемоглобин. В цитохромах гем присоединяется к белковой части через 5 и 6 координационные связи железа (через гистидин и метионин Е и F спиралей). Занятость всех координационных связей не позволяет цитохромам присоединять лиганды, поэтому они могут переносить только по 1 электрону. Механизм насыщения гемоглобина кислородом Гемоглобин присоединяет О2 последовательно, по одной молекуле на каждый гем. В апогемоглобине, благодаря координационной связи с белковой частью, атом железа выступает из плоскости гема в направлении гистидина F8. Эффект Бора имеет важное физиологическое значение. Образующийся в тканях СО2 должен транспортироваться в легкие. Он поступает в эритроциты по градиенту напряжения. В них фермент карбоангидраза превращает его в Н2СО3, который диссоциирует на бикарбонат, ион и протон. Последний сдвигает равновесие влево в уравнении (1). Hb + 4 O2= Hb (О2)4 + (H+)n Где n - величина порядка 2; число зависит от целого комплекса параметров, тем самым заставляя Hb О2 отдавать свой кислород. НСО3- пассивно продвигается через ионный канал по градиенту концентрации в сыворотку. Продвижение НСО3- не сопровождается перемещением Н+, поскольку нет канала, позволяющего ему пройти через мембрану эритроцитов. Для сохранения ионного равновесия при выходе НСО3- из клетки, Cl- перемещаются внутрь её через тот же ионный канал. Такое двойное перемещение известно как хлоридный сдвиг (сдвиг Хамбургера). Растворенный НСО3- движется вместе с венозной кровью обратно в легкие. Здесь высвобождение протона из гемоглобина при оксигениции приводит к образованию НСО3- (по принципу Ле-Шателье). НСО3-+ Н+= Н2СО3-, что позволяет карбоангидразе образовать СО2. Разрушение НСО3- в эритроците обуславливает вхождение в него НСО3- из сыворотки, так что в легких происходит обратный хлоридный сдвиг, приводящий к выведению СО2 с выдыхаемым воздухом. Аллостерическая регуляция сродства гемоглобина к кислороду 2,3-ДФГ 2,3-ДФГ снижает сродство гемоглобина к кислороду и, таким образом, повышает отдачу кислорода тканям. Если кровь израсходовала весь свой запас ДФГ, гемоглобин остается фактически насыщенным кислородом. При акклиматизации в условиях высокогорья содержание ДФГ в эритроцитах резко увеличивается. ДФГ является аллотерическим лигандом, так как связывается с гемоглобином в другом по сравнению с О2 участком. ДФГ встраивается в полость тетрамерной молекулы гемоглобина, полость образована остатками всех 4 протомеров. В Т – форме (дезоксигенерированной) молекулы Hb имеются дополнительные связи, и поэтому размер центральной полости больше, чем в R – форме (дезоксигемоглобине). Поэтому ДФГ взаимодействует только с Т – формой стабилизируя её, путем образования связи между атомами кислорода ДФГ и тремя положительно заряженными группами в каждой из b - цепей. В легких при высоком парциальном давлении кислород взаимодействует с Hb, изменяется конформация белка, уменьшается центральная полость и ДФГ вытесняется из гемоглобина. Виды гемоглобинов Гемоглобины различаются по белковой части. Бывают физиологические и аномальные виды гемоглобинов. Физиологические образуются на разных этапах нормального развития организма, а аномальные - вследствие нарушения последовательности аминокислот в глобине физиологических видов гемоглобина. Физиологические виды гемоглобина 1) эмбриональные гемоглобины (Gover I, Gover II). На ранних этапах развития плода в первые недели развития, когда в желточном мешке возникают очаги кроветворения идет синтез гемоглобина Gover I (состоит из четырёх эпсилон цепей: 4e). Затем у эмбриона, длина которого не превышает 2,5 см, начинается синтез a-цепей, образуется гемоглобин Gover II (2a 2e). Эти гемоглобины полностью исчезают у трехмесячного эмбриона. Если они остаются у новорожденного, то это гемоглобина нет гидрофобного кармана («липкого участка»), и она не способна к полимеризации. Талассемия – генетическое заболевание, обусловленное отсутствием или снижением синтеза одной из цепей гемоглобина. При данном заболевании отсутствуют дефекты в структурных генах, кодирующих a, b, g,d -цепи. Причиной талассемий являются мутации генов-операторов, контролирующих транскрипцию структурных генов a, b, g,d -цепей гемоглобина. В результате несбалансированного образования глобиновых цепей образуются тетрамеры гемоглобина, состоящие из одинаковых протомеров. В зависимости от того, формирование какой глобиновой цепи нарушается, выделяют a, b, g, e - талассемии. Талассемии делятся так же на гомозиготные и гетерозиготные. Гомозиготная b-талассемия – формирование b-цепи полностью подавляется. Симптомы заболевания появляются приблизительно через полгода после рождения, когда происходит полное переключение синтеза g-цепи гемоглобина F на b-цепь. У ребенка прогрессирует анемия. Увеличиваются селезенка и печень. Лицо приобретает монголоидные черты (из-за чрезмерного разрастания костного мозга скулы выдаются вперед, нос приплюснут), при рентгенологическом исследовании черепа наблюдается феномен «игл ежа» («hair – standing –on –end»). В попытке восполнить эритроциты, утраченные в результате не эффективного эритропоэза и увеличении гемолиза, ткани черепа, чрезмерно разрастаясь и гипертрофируясь, порождают такое изменение медуллярной пластинки. α-талассемия - недостаток образо­вания α-глобиновых цепей приводит к нару­шению образования HbF у плода. Избыточ­ные γ-цепи образуют тетрамеры, называемые гемоглобином Барта. Этот гемоглобин при фи­зиологических условиях имеет повышенное сродство к кислороду и не проявляет коопе­ративных взаимодействий между протомерами. В результате гемоглобин Барта не обеспе­чивает развивающийся плод необходимым количеством кислорода, что приводит к тя­жёлой гипоксии. При α-талассемии отмечают высокий процент внутриутробной гибели пло­да. Выжившие новорождённые при переклю­чении с γ- на β-ген синтезируют β-тетрамеры или НbН, который, подобно гемоглобину Бар­та, имеет слишком высокое сродство к кис­лороду, менее стабилен, чем НbА и быстро разрушается. Это ведёт к развитию у больных тканевой гипоксии и к смерти вскоре после рождения. Для всех этих заболеваний характерны некоторые общие закономерности: 1). нарушаются пропорции в составе гемоглобина крови. Например, при b- талассемии в крови появляется 15% гемоглобина А2, 15 – 60% гемоглобина F; 2). эритроциты приобретают не нормальную форму (мишеневидную, каплевидную). Такие эритроциты в пределах 1 дня захватываются ретикулярной соединительной тканью (например, селезенкой) и подвергаются распаду (по этой причине селезёнка оказывается гипертрофированной), что приводит к развитию гемолитической анемии. Катаболизм гемоглобина Старые поврежденные эритроциты фагоцитируются клетками РЭС и перевариваются в лизосомах. При распаде гемоглобина образуется жёлчный пигмент билирубин. Дальнейший катаболизм билирубина в печени, кишечнике и почках приводит к образованию уробилиногенов и уробилина, которые выходятся с калом и мочой. Железо, освобождающееся при распаде гема, снова используется для синтеза железосодержащих белков.
эластаза и др.) и миелопероксидазу. Миелопероксидаза из перекиси водорода продуцирует молекуляр­ный кислород, обладающий бактерицидным действием. Азурофильные гра­нулы в процессе дифференцировки нейтрофилов в костном мозге появля­ются раньше, поэтому называются первичными в отличие от вторичных — специфических. Основная функция нейтрофилов — фагоцитоз микроорганизмов, поэтому их называют микрофагами. В очаге воспаления убитые бактерии и погибшие нейтрофилы образуют гной. Фагоцитоз усиливается при опсонизации с помощью иммуноглобулинов (Ig) или комплемента плазмы. В популяции нейтрофилов здоровых людей в возрасте 18—45 лет фагоцитирующие клетки составляют 69—99 %. Этот показатель называют фагоцитар­ной активностью. Фагоцитарный индекс — другой показатель, которым оце­нивается чисдо, частиц, поглощенных одной клеткой. Для нейтрофилов он равен 12-23. Эозинофильные гранулоциты. Количество эозинофилов в крови составляет 0,5-5 % от общего числа лейкоцитов. Их диаметр в мазке крови 12—14 мкм. Продолжительность жизни 8-14 дней. Ядро эозинофилов имеет, как правило, 2 сегмента, соединенных перемычкой. В цитоплазме рас­положены органеллы — аппарат Гольджи (около ядра), немногочисленные митохондрии, актиновые филаменты в кортексе цитоплазмы под плазмолеммой много гликогена и гранулы. Среди гранул различают азурофильные (первичные) и эозинофильные (вторичные), являющиеся модифицированными лизосомами. Они электронно-плотные, содержат гидролитические ферменты. Специфические эозинофильные гранулы заполняют почти всю цитоплазму, имеют размер 0,6—1 мкм. Характерно наличие в центре гранулы кристаллоида, который содержит главный и основной и белок, богатый аргинином (что обусловливает оксифилию гранул) лизосомные гидролитические ферменты, пероксидазу и другие белки — эозинофильный катионный белок, гистаминазу, пероксидаза эозинофила, фосфолипаза D, гидролитические ферменты, коллагеназа, цинк, катепсин. Электронно-микроскопически в экваториальной плоскости эозинофильных гранул выявляются единичные или множественные кристаллоидные структуры, имеющие пластинчатое строение, погруженные в тонкозернистый матрикс гранулы. Кристаллоиды эозинофильных гранул содержат главный основной белок (major basic protein), который участвует в антипаразитарной функции эозинофилов. Плазмолемма имеет рецепторы: Fc-рецептор для иммуноглобулина Е (IgE) (участвует в аллергических реакциях), для IgG и IgM, а также С3- и С4-рецепторы. Эозинофилы являются подвижными клетками и способны к фагоцитозу, однако их фагоцитарная активность ниже, чем у нейтрофилов. Эозинофилы обладают положительным хемотаксисом к гистамину, выделяемому тучными клетками (особенно при воспалении и аллергических реакциях), к лимфокинам, выделяемым стимулированными Т-лимфоцитами, и иммунным комплексам, состоящим из антигенов и антител. Эозинофилы способствуют снижению содержания гистамина в тканях различными путями. При паразитарных заболеваниях (гельминтозы, шистосомоз и др.) наблюдается резкое увеличение числа эозинофилов — до 90 % от общего числа лейкоцитов. Эозинофилы убивают личинки пара­зитов, поступившие в кровь или органы (например, в слизистую оболочку кишки). Эозинофилы прили­пают к паразитам благодаря наличию на них обволакивающих компонентов комп­лемента, при этом происходят дегрануляция эозинофилов и выделение главного основного белка, оказывающего антипаразитарное NK - клетки (натуральные киллеры) – лишены, характерных для Т и В клеток поверхностных детерминант (5 - 10% всех лимфоцитов). NK – содержат цитолитические гранулы с перфорином, уничтожают трансформированные, инфицированные вирусами и чужеродные клетки. Обмен веществ в лейкоцитах 1) лейкоциты являются полноценными клетками и содержат все необходимые для осуществления базального метаболизма органеллы; 2) лейкоцитам присущи все виды обмена (за исключением глюнеогенеза); 3) обмен веществ в лейкоцитах характеризуется рядом особенностей (в связи с выполнением ими специфических функций). ® бактерицидная активность фагоцитов связана с синтезом различных лизосомальных ферментов – их свыше 50 (миелопероксидаза, b - глюкозидаза, катепсины, эластаза, лизоцим (муромидаза)); ® антипаразитарная и противоаллергическая активность эозинофилов связана с синтезом major base protein (главного основного белка) и гистоминазы; ® способность базофилов вызывать аллергические реакции связано с выработкой гистамина и гепарина; ® высокое содержание рибосом в цитоплазме плазматических клеток объясняется синтезом антител; 4) метаболизм лейкоцитов способен быстро реагировать на изменение условий среды. Это способность позволяет лейкоцитам существовать в аэробной и анаэробной среде (очаге воспаления), легко активизироваться в присутствии чужеродных веществ. Этому способствуют: ® особенности углеводного обмена. Гранулоциты (особенно нейтрофилы) запасают большое количество гликогена – это «аварийный запас клеток», используемый только при отсутствии в среде свободной глюкозы (очаг воспаления); ® особенности энергетического обмена. Для гранулоцитов была установлена возможность сосуществование гликолиза и дыхания, т.е. этим клеткам присущ не совершенный эффект Пастера (подавление гликолиза кислородом). Особенностью гликолиза является и то, что преобладает над дыханием в отличие от других клеток животного организма; ® хорошо развитая механохимическая система клеток. Содержат сократительные белки (актин, миозин), что позволяет им выходить из кровеносных сосудов и активно перемещаться; ® благодаря инозитолфосфатной системе лейкоциты способны быстро переходить из покоящихся клеток в активно функционирующие. Значение реакций образования АФК лейкоцитами 1) резорбция костей осуществляется остеокластами (специализированными макрофагами), которые применяют АФК для осуществления этого процесса; 2) защита организма от инфекционных агентов, продуктов распада тканей. Фагоцитоз. Механизмы фагоцитоза с биохимической точки зрения Фагоцитоз – процесс активного поглощения и переваривания клетками организма попавших в него живых и убитых микробов или других инородных частиц. Фагоцитоз осуществляется макрофагами и нейтрофилами, но присущ и другим лейкоцитам. Стадии фагоцитоза 4) хемотаксис – целенаправленное передвижение фагоцитов в направлении химического градиента хемоаттрактантов (ими могут быть бактериальные компоненты, лимфокины); Существуют и кислород – независимые бактерицидные механизмы к ним относится, например, секреция в фагосому веществ, находящихся в специфических гранулах нейтрофилов. Секретируются катапсин, эластаза, протеиназа, дефензины, катионные белки, лизоцим, лактоферрин. Дефензины – природные антибиотики полипептидной природы. Формируют порог в мембранах микробных клеток. Дефензины богаты остатками цистеина и аргинина. Другим антимикробным механизмом является снижение рН. Н+ - зависимая АТФ – аза «закачивает» в фаглизосому ионы Н+. При патологиях выполнения фагоцитами своих функций может существенно снижаться например, при наследственном дефиците миелопероксидазы. У больных хроническим гранулематозом фагоцитарные клетки не образуют АФК и не способны уничтожать фагоцитированные микроорганизмы. Это заболевание характеризуется очагами хронического воспаления, которое вызывают возбудители гнойных инфекций. ЭНДОГЕННАЯ ИНТОКСИКАЦИЯ Состояние эндогенной интоксикации (ЭИ) или отравление собственными продуктами обмена возникает при различных патологиях: почечная недостаточность, ожоговая болезнь, перитонит, цирроз печени, кожные, инфекционные болезни, инфаркт миокарда и др. При ЭИ происходит накопление в крови конечных продуктов обмена (мочевина, мочевая кислота и других), продуктов ПОЛ, гормонов, медиаторов и продуктов их распада, цитокинов, нуклеотидов и циклических нуклеотидов, олигопептидов и олигосахаридов. Усиление ПОЛ вызывает выход из лизосом при разрушении их мембран литических ферментов, усугубляющих деструктивные процессы и способствующих дальнейшему накоплению продуктов ЭИ. Продукты ЭИ сорбируются тромбоцитами, эритроцитами, снижается осмотическая резистентность форменных элементов. Когда сорбционная способность клеток исчерпана, ничто не мешает накоплению продуктов ЭИ в плазме крови, форменные элементы при этом разрушаются (в первую очередь возникает тромбоцитопения, которая вносит вклад в развитие ДВС-синдрома). Возникает вторичная недостаточность печени, почек (например, при ожоговой болезни почечная недостаточность, при обострении пиелонефрита - поражение печени). Накопление продуктов ЭИ в биологических жидкостях можно определить спектрофотометрированием в УФ области (l 200 - 260 нм), так называемый метод определения молекул средней массы (МСМ). С помощью иммунологических методов определяют содержание регуляторных или R-белков - одного из составляющих продуктов ЭИ. Показатели ЭИ используют в клинике как прогностические, так как их увеличение происходит до наступления необратимых изменений в организме. В то же время повышение уровня ЭИ является показанием к применению срочных мероприятий для предотвращения необратимых изменений. Тема: Переваривание и всасывание липидов. Транспорт липидов в организме. Обмен липопротеидов. Дислипопротеидемии. Липиды - это разнообразная по строению группа органических веществ, которые объединены общим свойством - растворимостью в неполярных растворителях. Классификация липидов 6) Регуляторная. Фосфотидилинозитолы являются внутриклеточными посредниками в действии гормонов (инозитолтрифосфатная система). Из полиненасыщенных жирных кислот образуются эйкозаноиды(лейкотриены, тромбоксаны, простагландины), вещества, регулирующие иммуногенез, гемостаз, неспецифическую резистентность организма, воспалительные, аллергические, пролиферативные реакции. Из холестерина образуются стероидные гормоны: половые и кортикоиды; 7) Из холестерина синтезируется витамин Д, желчные кислоты; 8) Пищеварительная. Желчные кислоты, фосфолипиды, холестерин обеспечивают эмульгирование и всасывание липидов; 9) Информационная. Ганглиозиды обеспечивают межклеточные контакты. Источником липидов в организме являются синтетические процессы и пища. Часть липидов в организме не синтезируются (полиненасыщенные жирные кислоты - витамин F, витамины А, Д, Е, К), они являются незаменимыми и поступают только с пищей. Принципы нормирования липидов в питании В сутки человеку требуется съедать 80-100г липидов, из них 25-30г растительного масла, 30-5




Название статьи Синтез гема