Биологично действие на паратироидния хормон. Паратироиден хормон и калцитонин. Химическа природа. Механизъм на действие на молекулярно ниво. Влияние при. Регулиране на синтеза и секрецията

81. Йодтиронини - структура, синтез, механизъм на действие, биологична роля. Хипо- и хипертиреоидизъм.

Щитовидната жлеза секретирайодотиронини - тироксин (Т4) и трийодтиронин (Т3). Това са йодирани производни на аминокиселината тирозин (виж Фигура 8).

Фигура 8.Формули на тиреоидни хормони (йодтиронини).

Предшественикът на Т4 и Т3 е протеинът тиреоглобулин, съдържащ се в извънклетъчния колоид на щитовидната жлеза. Това е голям протеин, съдържащ около 10% въглехидрати и много тирозинови остатъци (Фигура 9). Щитовидната жлеза има способността да натрупва йодни йони (I-), от които се образува "активен йод". Тирозиновите радикали в тиреоглобулина са обект на йодиране “активен йод” - образуват се монойодтирозин (MIT) и дийодтирозин (DIT). Тогава се случва кондензация два йодирани тирозинови остатъка за образуване на Т4 и Т3, включени в полипептидната верига. Като резултат хидролиза йодиран тиреоглобулин, под действието на лизозомни протеази се образуват свободни Т4 и Т3, които навлизат в кръвта. Секрецията на йодтиронини се регулира от тироид-стимулиращия хормон (TSH) от хипофизната жлеза (виж Таблица 2). Катаболизмът на тиреоидните хормони се осъществява чрез елиминиране на йод и дезаминиране на страничната верига.

Фигура 9.Схема на синтез на йодтиронини.

Тъй като Т 3 и Т4 са практически неразтворими във вода, в кръвта те присъстват под формата на комплекси с протеини, главно с тироксин-свързващ глобулин (α1-глобулинова фракция).

Йодтиронини - хормони пряко действие. Вътреклетъчните рецептори за тях присъстват във всички тъкани и органи, с изключение на мозъка и половите жлези. Т4 и Т3 са индуктори на повече от 100 различни ензимни протеини. Под въздействието на йодтиронините в целевите тъкани се случва следното:

1) регулиране на клетъчния растеж и диференциация;

2) регулиране на енергийния метаболизъм (увеличен брой ензими за окислително фосфорилиране, Na +, K + -ATPase, повишена консумация на кислород, повишено производство на топлина).

Под въздействието на хормоните на щитовидната жлеза се ускорява усвояването на глюкозата в червата, усвояването и окисляването на глюкозата в мускулите и черния дроб се увеличават; Гликолизата се активира и съдържанието на гликоген в органите намалява. Йодотиронините подобряват отделянето на холестерол, така че съдържанието му в кръвта намалява. Съдържанието на триацилглицероли в кръвта също намалява, което се обяснява с активирането на окислението на мастните киселини.

29.3.2. Нарушения на хормоналната функция на щитовидната жлеза.Хиперфункция на щитовидната жлеза ( тиреотоксикоза или Болест на Грейвс ) се характеризира с ускорено разграждане на въглехидрати и мазнини, повишена консумация на O2 от тъканите. Симптоми на заболяването: повишен основен метаболизъм, повишена телесна температура, загуба на тегло, ускорен пулс, повишена нервна възбудимост, изпъкнали очи (екзофталмос).

Хипофункцията на щитовидната жлеза, която се развива в детството, се нарича кретинизъм (тежка физическа и умствена изостаналост, ръст на джудже, непропорционално телосложение, намален основен метаболизъм и телесна температура). Хипофункцията на щитовидната жлеза при възрастни се проявява като микседем . Това заболяване се характеризира със затлъстяване, оток на лигавицата, нарушение на паметта, психични разстройства. Основният метаболизъм и телесната температура са намалени. Използва се за лечение на хипотиреоидизъм хормонозаместителна терапия(йодтиронини).

Също известен ендемична гуша - увеличаване на размера на щитовидната жлеза. Заболяването се развива поради липса на йод във водата и храната.

82. Паратироиден хормон и калцитонин, структура, механизъм на действие, биологична роля. Хипер- и хипопаратироидизъм.

Нивото на калциеви и фосфатни йони в организма се контролира от хормоните на щитовидната жлеза и четирите паращитовидни жлези, разположени в непосредствена близост до нея. Тези жлези произвеждат калцитонин и паратироиден хормон.

29.4.1. Калцитонин- хормон с пептидна природа, синтезиран в парафоликуларните клетки на щитовидната жлеза под формата на препрохормон. Активирането става чрез частична протеолиза. Секрецията на калцитонин се стимулира от хиперкалцемия и намалява от хипокалцемия. Целта на хормона е костната тъкан. Механизмът на действие е дистанционен, cAMP-медииран. Под въздействието на калцитонин се отслабва активността на остеокластите (клетки, които разрушават костта) и се активира активността на остеобластите (клетки, участващи в образуването на костна тъкан). В резултат на това се инхибира резорбцията на костния материал - хидроксиапатит - и се засилва отлагането му в органичния костен матрикс. Заедно с това калцитонинът предпазва органичната основа на костта - колагена - от разпадане и стимулира неговия синтез. Това води до намаляване на нивото на Ca2+ и фосфати в кръвта и намаляване на екскрецията на Ca2+ в урината (Фигура 10).

29.4.2. Паратироиден хормон- пептиден хормон, синтезиран от клетките на паращитовидните жлези под формата на прекурсорен протеин. Частична протеолиза на прохормона и секреция на хормона в кръвта възниква, когато концентрацията на Са2+ в кръвта намалее; напротив, хиперкалциемията намалява секрецията на паратироиден хормон. Целевите органи на паратироидния хормон са бъбреците, костите и стомашно-чревния тракт. Механизмът на действие е дистанционен, cAMP-зависим. Паратироидният хормон има активиращ ефект върху остеокластите на костната тъкан и инхибира активността на остеобластите. В бъбреците паратироидният хормон повишава способността за образуване на активния метаболит на витамин D3 - 1,25-дихидроксихолекалциферол (калцитриол). Това вещество повишава абсорбцията на Ca2+ и H2PO4 - йони в червата, мобилизира Ca2+ и неорганичния фосфат от костната тъкан и повишава реабсорбцията на Ca2+ в бъбреците. Всички тези процеси водят до повишаване на нивото на Са2+ в кръвта (Фигура 10). Нивото на неорганичния фосфат в кръвта не се повишава, тъй като паратироидният хормон инхибира реабсорбцията на фосфати в бъбречните тубули и води до загуба на фосфати в урината (фосфатурия).

Фигура 10.Биологични ефекти на калцитонин и паратироиден хормон.

29.4.3. Нарушения на хормоналната функция на паращитовидните жлези.

Хиперпаратироидизъм - повишено производство на паратироиден хормон паращитовидни жлези. Придружен от масивна мобилизация на Ca2+ от костната тъкан, което води до фрактури на костите, калцификация на кръвоносните съдове, бъбреците и други вътрешни органи.

Хипопаратироидизъм - намалено производство на паратироиден хормон от паращитовидните жлези. Придружен от рязко намаляване на съдържанието на Са2+ в кръвта, което води до повишена мускулна възбудимост и конвулсивни контракции.

83. Ренин-ангиотензинова система, роля в регулацията на водно-електролитния метаболизъм.

Ренин-ангиотензин-алдостерон.

б) Na

84. Полови хормони - механизъм на действие, биологична роля, образуване , структура,

Женски полови хормони (естрогени).Те включват естрон, естрадиол и естриол. Това са стероидни хормони, синтезирани от холестерол главно в яйчниците. Секрецията на естроген се регулира от фоликулостимулиращи и лутеинизиращи хормони на хипофизната жлеза (виж Таблица 2). Прицелни тъкани - тяло на матката, яйчници, фалопиевите тръби, млечни жлези. Механизмът на действие е директен. Основната биологична роля на естрогените е да осигурят репродуктивната функция в тялото на жената.

29.5.2. Мъжки полови хормони (андрогени).Основните представители са андростерон и тестостерон. Предшественик на андрогените е холестеролът, те се синтезират главно в тестисите. Регулирането на биосинтезата на андрогените се осъществява от гонадотропни хормони (FSH и LH). Андрогените са хормони с директно действие; те насърчават протеиновия синтез във всички тъкани, особено в мускулите. Биологичната роля на андрогените в мъжкото тяло е свързана с диференциацията и функционирането на репродуктивната система. Разграждането на мъжките полови хормони се извършва в черния дроб; крайните продукти на разпадане са 17-кетостероиди.

85. Нарушения на функциите на жлезите с вътрешна секреция: хипер- и хипопродукция на хормони. Примери за заболявания, свързани с дисфункция на ендокринните жлези.

(Разгледано в предишни въпроси)

86. Белтъци на кръвната плазма - биологична роля. Хипо- и хиперпротеинемия, диспротеинемия. Албумин - функции, причини за хипоалбуминемия и нейните прояви. Свързани с възрастта характеристики на протеина състав на кръвната плазма. Имуноглобулини. Протеини в острата фаза. Диагностична стойност на определянето на протеиновите фракции на кръвната плазма.

Кръвната плазма съдържа сложна многокомпонентна (повече от 100) смес от протеини, които се различават по произход и функция. Повечето плазмени протеини се синтезират в черния дроб. Имуноглобулини и редица други защитни протеини от имунокомпетентни клетки.

30.2.1. Протеинови фракции.Чрез изсоляване на плазмените протеини могат да се изолират фракции албумин и глобулин. Обикновено съотношението на тези фракции е 1,5 - 2,5. Използването на метода за електрофореза на хартия дава възможност да се идентифицират 5 протеинови фракции (в низходящ ред на скоростта на миграция): албумини, α1 -, α2 -, β- и γ-глобулини. Когато се използват методи за по-фино фракциониране, във всяка фракция може да се изолира цял набор от протеини, с изключение на албумин (съдържанието и съставът на протеиновите фракции на кръвния серум, вижте Фигура 1).

Снимка 1.Електроферограма на протеини в кръвния серум и състав на протеинови фракции.

Албумин- протеини с молекулно тегло около 70 000 Da. Поради своята хидрофилност и високо съдържание в плазмата, те играят важна роля за поддържане на колоидно-осмотичното (онкотично) кръвно налягане и регулиране на обмяната на течности между кръвта и тъканите. Изпълни транспортна функция: транспорт на свободни мастни киселини, жлъчни пигменти, стероидни хормони, Ca2+ йони, много лекарства. Албумините също служат като богат и бързо достъпен резерв от аминокиселини.

α 1 -Глобулини:

• Кисел α 1-гликопротеин (орозомукоид) - съдържа до 40% въглехидрати, изоелектричната му точка е в кисела среда (2,7). Функцията на този протеин не е напълно установена; известно е, че в ранните стадии на възпалителния процес орозомукоидът насърчава образуването на колагенови влакна на мястото на възпалението (Ya. Musil, 1985).
• α 1 - Антитрипсин - инхибитор на редица протеази (трипсин, химотрипсин, каликреин, плазмин). Вроденото намаляване на съдържанието на α1-антитрипсин в кръвта може да бъде фактор за предразположение към бронхопулмонални заболявания, тъй като еластичните влакна на белодробната тъкан са особено чувствителни към действието на протеолитичните ензими.
• Ретинол свързващ протеин транспортира мастноразтворим витамин А.
• Тироксин-свързващ протеин - свързва и транспортира йодсъдържащи хормони на щитовидната жлеза.
• Транскортин - свързва и транспортира глюкокортикоидните хормони (кортизол, кортикостерон).

α 2 -Глобулини:

• Хаптоглобини (25% α2-глобулини) - образуват стабилен комплекс с хемоглобина, който се появява в плазмата в резултат интраваскуларна хемолизачервени кръвни телца Хаптоглобин-хемоглобиновите комплекси се поемат от RES клетки, където хем и протеиновите вериги претърпяват разпадане и желязото се използва повторно за синтеза на хемоглобин. Това предпазва тялото от загуба на желязо и причиняване на увреждане на хемоглобина в бъбреците.
• Церулоплазмин - протеин, съдържащ медни йони (една молекула церулоплазмин съдържа 6-8 Cu2+ йона), които й придават син цвят. Това е транспортна форма на медни йони в тялото. Има оксидазна активност: окислява Fe2+ до Fe3+, което осигурява свързването на желязото с трансферин. Способен да окислява ароматни амини, участва в метаболизма на адреналин, норепинефрин и серотонин.

β-глобулини:

• Трансферин - основен протеин β -глобулинова фракция, участва в подвързването и транспорта тривалентно желязов различни тъкани, особено хемопоетични. Трансферинът регулира нивата на Fe3+ в кръвта и предотвратява излишното натрупване и загуба в урината.
• Хемопексин - свързва хема и предотвратява загубата му от бъбреците. Комплексът хем-хемопексин се поема от кръвта от черния дроб.
• С-реактивен протеин (CRP) - протеин, способен да утаява (в присъствието на Са2+) С-полизахарид на пневмококовата клетъчна стена. Биологичната му роля се определя от способността му да активира фагоцитозата и да инхибира процеса на агрегация на тромбоцитите. При здрави хора концентрацията на CRP в плазмата е незначителна и не може да се определи със стандартни методи. По време на остър възпалителен процес той се увеличава повече от 20 пъти, в този случай CRP се открива в кръвта. Изследването на CRP има предимство пред други маркери на възпалителния процес: определяне на ESR и преброяване на броя на левкоцитите. Този показател е по-чувствителен, увеличението му се случва по-рано и след възстановяване се връща към нормалното по-бързо.

γ-глобулини:

• Имуноглобулини (IgA, IgG, IgM, IgD, IgE) са антитела, произведени от тялото в отговор на инжектиране чужди веществас антигенна активност. За повече информация относно тези протеини вижте 1.2.5.

30.2.2. Количествени и качествени променипротеинов състав на кръвната плазма.При различни патологични състояния протеиновият състав на кръвната плазма може да се промени. Основните видове промени са:

• Хиперпротеинемия - повишаване на съдържанието на общия плазмен протеин. Причини: загуба на големи количества вода (повръщане, диария, обширни изгаряния), инфекциозни заболявания (поради увеличаване на количеството на γ-глобулини).
• Хипопротеинемия - намаляване на съдържанието на общия протеин в плазмата. Наблюдава се при чернодробни заболявания (поради нарушен протеинов синтез), бъбречни заболявания (поради загуба на протеини с урината), както и при гладуване (поради липса на аминокиселини за протеиновия синтез).
• Диспротеинемия - промяна в процента на протеиновите фракции с нормално съдържание на общ протеин в кръвната плазма, например намаляване на съдържанието на албумин и повишаване на съдържанието на една или повече глобулинови фракции при различни възпалителни заболявания.
• Парапротеинемия - появата в кръвната плазма на патологични имуноглобулини - парапротеини, които се различават от нормалните протеини по физични и химични свойстваи биологична активност. Такива протеини включват, напр. криоглобулини, образувайки утайки помежду си при температури под 37 ° C. Парапротеините се намират в кръвта с макроглобулинемия на Waldenström, с множествена миелома (в последния случай те могат да преодолеят бъбречната бариера и се намират в урината като протеини на Bence-Jones). Парапротеинемията обикновено е придружена от хиперпротеинемия.

дървета на острата фаза на възпаление.Това са протеини, чието съдържание се увеличава в кръвната плазма по време на остър възпалителен процес. Те включват, например, следните протеини:

1. хаптоглобин ;
2. церулоплазмин ;
3. С-реактивен протеин ;
4. α 1 -антитрипсин ;
5. фибриноген (компонент на системата за кръвосъсирване; вижте 30.7.2).

Скоростта на синтез на тези протеини се увеличава главно поради намаляване на образуването на албумин, трансферин и албумин (малка част от плазмените протеини, която има най-голяма подвижност по време на дискова електрофореза и която съответства на лентата на електроферограмата пред албумин), чиято концентрация намалява по време на остро възпаление.

Биологичната роля на протеините в острата фаза: а) всички тези протеини са инхибитори на ензими, освободени по време на клетъчното разрушаване и предотвратяват вторично увреждане на тъканите; б) тези протеини имат имуносупресивен ефект (V.L. Dotsenko, 1985).

30.2.5. Защитни протеини в кръвната плазма.Протеините, които изпълняват защитна функция, включват имуноглобулини и интерферони.

Имуноглобулини (антитела) - група протеини, произведени в отговор на чужди структури (антигени), навлизащи в тялото. Те се синтезират в лимфните възли и далака от В-лимфоцити.Има 5 класа имуноглобулини- IgA, IgG, IgM, IgD, IgE.

Фигура 3.Схема на структурата на имуноглобулините ( сивопроменливата област е показана, постоянната област не е защрихована).

Имуноглобулиновите молекули имат единен структурен план. Структурната единица на имуноглобулина (мономер) се образува от четири полипептидни вериги, свързани помежду си чрез дисулфидни връзки: две тежки (H вериги) и две леки (L вериги) (виж Фигура 3). IgG, IgD и IgE като правило са мономери по своята структура, IgM молекулите са изградени от пет мономера, IgA се състоят от две или повече структурни единици или са мономери.

Протеиновите вериги, които изграждат имуноглобулините, могат да бъдат разделени на специфични домени или области, които имат определени структурни и функционални характеристики.

N-терминалните региони както на L, така и на H веригите се наричат ​​вариабилен регион (V), тъй като тяхната структура се характеризира със значителни разлики между различните класове антитела. В рамките на вариабилния домен има 3 хипервариабилни области, характеризиращи се с най-голямо разнообразие от аминокиселинни последователности. Това е вариабилният регион на антителата, който е отговорен за свързването на антигените според принципа на комплементарността; първичната структура на протеиновите вериги в този регион определя специфичността на антителата.

С-терминалните домени на Н и L веригите имат относително постоянна първична структура във всеки клас антитела и се наричат ​​постоянна област (С). Постоянната област определя свойствата на различни класове имуноглобулини, тяхното разпределение в тялото и може да участва в задействащи механизми, които причиняват разрушаването на антигените.

Интерферони - семейство протеини, синтезирани от клетките на тялото в отговор на вирусна инфекция и имащи антивирусен ефект. Има няколко вида интерферони, които имат специфичен спектър на действие: левкоцитен (α-интерферон), фибробластен (β-интерферон) и имунен (γ-интерферон). Интерфероните се синтезират и секретират от някои клетки и упражняват ефекта си чрез въздействие върху други клетки, в това отношение те са подобни на хормоните. Механизмът на действие на интерфероните е показан на фигура 4.

Фигура 4.Механизмът на действие на интерфероните (Yu.A. Ovchinnikov, 1987).

Свързвайки се с клетъчните рецептори, интерфероните индуцират синтеза на два ензима - 2,5"-олигоаденилат синтетаза и протеин киназа, вероятно поради инициирането на транскрипцията на съответните гени. И двата получени ензима проявяват своята активност в присъствието на двойноверижна РНК и тези РНК са продуктите на репликация на много вируси или се съдържат в техните вириони. Първият ензим синтезира 2,5"-олигоаденилати (от АТФ), които активират клетъчната рибонуклеаза I; вторият ензим фосфорилира фактора за иницииране на транслацията IF2. Крайният резултат от тези процеси е инхибирането на биосинтезата на протеини и възпроизвеждането на вируса в заразената клетка (Ю.А. Овчинников, 1987).

87. Нискомолекулни азотсъдържащи вещества в кръвта (“остатъчен азот”) и диагностичната стойност на тяхното определяне. Хиперазотемия (задържане и производство).

Тази група вещества включва: урея, пикочна киселина, аминокиселини, креатин, креатинин, амоняк, индикан, билирубин и други съединения (виж Фигура 5). Съдържанието на остатъчен азот в кръвната плазма на здрави хора е 15-25 mmol/l. Повишаването на нивото на остатъчния азот в кръвта се нарича азотемия . В зависимост от причината азотемията се разделя на ретенционна и производствена.

Задържаща азотемия възниква, когато има нарушение на екскрецията на продукти от азотния метаболизъм (предимно урея) в урината и е характерно за бъбречна недостатъчност. В този случай до 90% от непротеиновия азот в кръвта е уреен азот вместо 50% нормално.

Продуктивна азотемия се развива, когато има прекомерен прием на азотни вещества в кръвта поради повишено разграждане на тъканните протеини (продължително гладуване, захарен диабет, тежки рани и изгаряния, инфекциозни заболявания).

Определянето на остатъчния азот се извършва в кръвен серумен филтрат без протеини. В резултат на минерализацията на безпротеиновия филтрат при нагряване с концентрирана H2SO4, азотът на всички непротеинови съединения се превръща във формата (NH4)2SO4. NH4 + йони се определят с помощта на реактив на Неслер.

• урея -основният краен продукт на протеиновия метаболизъм в човешкото тяло. Образува се в резултат на неутрализацията на амоняка в черния дроб и се отделя от тялото чрез бъбреците. Поради това съдържанието на урея в кръвта намалява при чернодробни заболявания и се увеличава при бъбречна недостатъчност.
• Аминокиселини- влизат в кръвообращението при абсорбиране от стомашно-чревния тракт или са продукти от разграждането на тъканните протеини. В кръвта на здрави хора сред аминокиселините преобладават аланинът и глутаминът, които наред с участието си в биосинтезата на протеини са транспортни форми на амоняка.
• Пикочна киселина- крайният продукт от катаболизма на пуриновите нуклеотиди. Съдържанието му в кръвта се увеличава при подагра (в резултат на повишено образуване) и при нарушена бъбречна функция (поради недостатъчна екскреция).
• креатин- синтезира се в бъбреците и черния дроб, в мускулите се превръща в креатин фосфат - източник на енергия за процесите на мускулна контракция. За заболявания мускулна системасъдържанието на креатин в кръвта се увеличава значително.
• Креатинин- крайният продукт на азотния метаболизъм, образуван в резултат на дефосфорилиране на креатин фосфат в мускулите, екскретиран от тялото чрез бъбреците. Съдържанието на креатинин в кръвта намалява при заболявания на мускулната система и се увеличава при бъбречна недостатъчност.
• индиканец -продукт на неутрализация на индол, образуван в черния дроб и екскретиран от бъбреците. Съдържанието му в кръвта намалява при чернодробни заболявания и се увеличава при повишени процеси на гниене на протеини в червата и при бъбречни заболявания.
• Билирубин (директен и индиректен)- продукти на катаболизма на хемоглобина. Съдържанието на билирубин в кръвта се повишава с жълтеница: хемолитична (поради индиректен билирубин), обструктивна (поради директния билирубин), паренхимна (поради двете фракции).

88. Кръвни буферни системи и киселинно-алкално състояние (АБС). Ролята на дихателните и отделителните системив поддържането на ПСОВ. Нарушения на киселинно-алкалния баланс. Характеристики на регулирането на CBS при деца .

Кръвни буферни системи.Буферните системи на тялото се състоят от слаби киселини и техните соли със силни основи. Всяка буферна система се характеризира с два показателя:

• pH буфер(зависи от съотношението на буферните компоненти);
• буферен резервоар, тоест количеството силна основа или киселина, което трябва да се добави към буферния разтвор, за да се промени pH с единица (в зависимост от абсолютните концентрации на буферните компоненти).

Разграничават се следните кръвни буферни системи:

• бикарбонат(H2CO3/NaHCO3);
• фосфат(NaH2PO4/Na2HPO4);
• хемоглобин(дезоксихемоглобин като слаба киселина/ калиева сол на оксихемоглобина);
• протеин(действието му се дължи на амфотерния характер на протеините). Бикарбонатните и тясно свързани хемоглобинови буферни системи заедно представляват повече от 80% от буферния капацитет на кръвта.

30.6.2. Респираторна регулация на CBSизвършва се чрез промяна на интензивността на външното дишане. С натрупването на CO2 и H+ в кръвта се увеличава белодробната вентилация, което води до нормализиране газов съставкръв. Намаляването на концентрацията на въглероден диоксид и Н + води до намаляване на белодробната вентилация и нормализиране на тези показатели.

30.6.3. Бъбречна регулация CBSсе осъществява главно чрез три механизма:

• реабсорбция на бикарбонати (в клетките бъбречни тубуливъглеродна киселина H2CO3 се образува от H2O и CO2; той се дисоциира, H+ се освобождава в урината, HCO3- се реабсорбира в кръвта);
• реабсорбция на Na+ от гломерулния филтрат в замяна на H+ (в този случай Na2HPO4 във филтрата се превръща в NaH2PO4 и киселинността на урината се повишава) ;
• секреция на NH4+ (при хидролизата на глутамин в тубулните клетки се образува NH3; той взаимодейства с Н+, образуват се NH4+ йони, които се екскретират с урината.

30.6.4. Лабораторни параметри на кръвта CBS.За характеризиране на ПСОВ се използват следните показатели:

• pH на кръвта;
• CO2 парциално налягане (pCO2) кръв;
• O2 парциално налягане (pO2) кръв;
• съдържание на бикарбонат в кръвта при дадени стойности на pH и pCO2 ( локален или истински бикарбонат, AB );
• съдържанието на бикарбонати в кръвта на пациента при стандартни условия, т.е. при pCO2=40 mm Hg. ( стандартен бикарбонат, SB );
• сбор от основания всички кръвни буферни системи ( BB );
• излишък или дефицит на основа кръвно спрямо нормалното за на този пациентиндикатор ( БЪДА , от английски база излишък).

Първите три показателя се определят директно в кръвта с помощта на специални електроди, въз основа на получените данни се изчисляват останалите показатели с помощта на номограми или формули.

30.6.5. Нарушения на CBS на кръвта.Има четири основни форми на киселинно-алкални нарушения:

• метаболитна ацидоза - възниква при диабет и гладуване (поради натрупване на кетонови тела в кръвта), при хипоксия (поради натрупване на лактат). При това разстройство pCO2 и [HCO3-] в кръвта намаляват, екскрецията на NH4+ в урината се увеличава;
• респираторна ацидоза - възниква при бронхит, пневмония, бронхиална астма (в резултат на задържане на въглероден диоксид в кръвта). При това разстройство се повишават нивата на pCO2 и кръвта и се увеличава екскрецията на NH4+ в урината;
• метаболитна алкалоза - развива се при загуба на киселини, например при неудържимо повръщане. При това разстройство нивата на pCO2 и кръвта се повишават, екскрецията на HCO3 в урината се увеличава и киселинността на урината намалява.
• респираторна алкалоза - наблюдава се при повишена вентилация на белите дробове, например при катерачи на голяма надморска височина. При това разстройство pCO2 и [HCO3-] в кръвта намаляват и киселинността на урината намалява.

За лечение на метаболитна ацидоза се използва приложение на разтвор на натриев бикарбонат; за лечение на метаболитна алкалоза - приложение на разтвор на глутаминова киселина.

89. Метаболизъм на еритроцитите: ролята на гликолизата и пентозофосфатния път. Метхемоглобинемия. Ензимна антиоксидантна система на клетката . Причини и последствия от дефицит на еритроцитна глюкозо-6-фосфат дехидрогеназа.

червени кръвни телца - високоспециализирани клетки, чиято основна функция е да транспортират кислород от белите дробове до тъканите. Продължителността на живота на червените кръвни клетки е средно 120 дни; тяхното унищожаване настъпва в клетките на ретикулоендотелната система. За разлика от повечето клетки в тялото, червените кръвни клетки нямат клетъчно ядро, рибозоми и митохондрии.

30.8.2. Обмен на енергия.Основният енергиен субстрат на еритроцита е глюкозата, която идва от кръвната плазма чрез улеснена дифузия. Около 90% от глюкозата, използвана от червените кръвни клетки, се подлага гликолиза(анаеробно окисление) с образуване на краен продукт - млечна киселина (лактат). Спомнете си функциите, които гликолизата изпълнява в зрелите червени кръвни клетки:

1) в реакциите на гликолиза се образува АТФот субстратно фосфорилиране . Основната посока на използване на АТФ в еритроцитите е да се осигури функционирането на Na+,K+-ATPase. Този ензим транспортира Na+ йони от еритроцитите до кръвната плазма, предотвратява натрупването на Na+ в еритроцитите и спомага за поддържането на геометричната форма на тези кръвни клетки (двойновдлъбнат диск).

2) в реакцията на дехидрогениране глицералдехид-3-фосфатсе образува при гликолиза NADH. Този коензим е кофактор на ензима метхемоглобин редуктаза , участващи във възстановяването на метхемоглобина до хемоглобин съгласно следната схема:

Тази реакция предотвратява натрупването на метхемоглобин в червените кръвни клетки.

3) метаболит на гликолизата 1, 3-дифосфоглицератспособен с участието на ензим дифосфоглицерат мутаза в присъствието на 3-фосфоглицерат се трансформират в 2, 3-дифосфоглицерат:

2,3-дифосфоглицератът участва в регулирането на афинитета на хемоглобина към кислорода. Съдържанието му в еритроцитите се увеличава при хипоксия. Хидролизата на 2,3-дифосфоглицерат се катализира от ензима дифосфоглицерат фосфатаза.

Приблизително 10% от глюкозата, консумирана от червените кръвни клетки, се използва в пътя на окисление на пентозофосфат. Реакциите в този път служат като основен източник на NADPH за еритроцита. Този коензим е необходим за превръщането на окисления глутатион (виж 30.8.3) в редуцирана форма. Дефицит на ключов ензим от пентозофосфатния път - глюкозо-6-фосфат дехидрогеназа - придружено от намаляване на съотношението NADPH/NADP+ в еритроцитите, повишаване на съдържанието на окислената форма на глутатион и намаляване на клетъчната резистентност (хемолитична анемия).

30.8.3. Механизми на неутрализация на реактивни кислородни видове в еритроцитите.При определени условия молекулярният кислород може да се превърне в активни форми, които включват супероксиден анион O2 -, водороден пероксид H2 O2 и хидроксилен радикал OH. и синглетен кислород 1 O2. Тези форми на кислород са силно реактивни и могат да имат увреждащ ефект върху протеините и липидите на биологичните мембрани и да причинят разрушаване на клетките. Колкото по-високо е съдържанието на O2, толкова повече се образуват неговите активни форми. Следователно, червените кръвни клетки, постоянно взаимодействащи с кислорода, съдържат ефективни антиоксидантни системи, които могат да неутрализират активните метаболити на кислорода.

Важен компонент на антиоксидантните системи е трипептидът глутатион,образувани в еритроцитите в резултат на взаимодействието на γ-глутамилцистеин и глицин:

Редуцираната форма на глутатион (съкратено G-SH) участва в реакциите на детоксикация на водороден пероксид и органични пероксиди (R-O-OH). Това произвежда вода и окислен глутатион (съкратено G-S-S-G).

Превръщането на окисления глутатион в редуциран глутатион се катализира от ензима глутатион редуктаза. Източник на водород - NADPH (от пътя на пентозофосфата, вижте 30.8.2):

Червените кръвни клетки също съдържат ензими супероксид дисмутаза И каталаза , извършвайки следните трансформации:

Антиоксидантните системи са от особено значение за еритроцитите, тъй като обновяването на протеините не се извършва в еритроцитите чрез синтез.

90. Характеристика на основните фактори на хемокоагулацията. Коагулацията на кръвта като каскада от реакции на активиране на проензими чрез протеолиза. Биологична роля на витамин К. Хемофилия.

Съсирване на кръвта- набор от молекулярни процеси, водещи до спиране на кървенето от увреден съд в резултат на образуването кръвен съсирек(тромб). Обща схемаПроцесът на съсирване на кръвта е представен на фигура 7.

Фигура 7.Обща схема на кръвосъсирването.

Повечето коагулационни фактори присъстват в кръвта под формата на неактивни прекурсори - проензими, чието активиране се осъществява от частична протеолиза. Редица фактори на кръвосъсирването са зависими от витамин К: протромбин (фактор II), проконвертин (фактор VII), фактори на Кристмас (IX) и Stewart-Prower (X). Ролята на витамин К се определя от участието му в карбоксилирането на глутаматните остатъци в N-терминалната област на тези протеини с образуването на γ-карбоксиглутамат.

Съсирването на кръвта е каскада от реакции, при които активираната форма на един фактор на кръвосъсирването катализира активирането на следващия, докато се активира последният фактор, който е структурната основа на съсирека.

Характеристики на каскадния механизъмса както следва:

1) при липса на фактор, иницииращ процеса на образуване на тромби, реакцията не може да настъпи. Следователно процесът на съсирване на кръвта ще бъде ограничен само до тази част от кръвния поток, където се появява такъв инициатор;

2) фактори, действащи върху начални етаписъсирването на кръвта са необходими в много малки количества. При всяка връзка на каскадата техният ефект се умножава ( усилва се), което в крайна сметка гарантира бърза реакция при повреда.

IN нормални условияИма вътрешни и външни пътища на кръвосъсирване. Вътрешен път се инициира от контакт с атипична повърхност, което води до активиране на фактори, първоначално присъстващи в кръвта. Външен път коагулацията се инициира от съединения, които обикновено не присъстват в кръвта, но навлизат там в резултат на увреждане на тъканите. За нормалното протичане на процеса на кръвосъсирване са необходими и двата механизма; те се различават само в началните етапи и след това се комбинират в общ път , което води до образуване на фибринов съсирек.

30.7.2. Механизъм на активиране на протромбина.Неактивен прекурсор на тромбин - протромбин - синтезира се в черния дроб. В синтеза му участва витамин К. Протромбинът съдържа остатъци от рядка аминокиселина - γ-карбоксиглутамат (съкратено наименование - Gla). Процесът на активиране на протромбина включва тромбоцитни фосфолипиди, Ca2+ йони и коагулационни фактори Va и Xa. Механизмът на активиране е представен по следния начин (Фигура 8).

Фигура 8.Схема на активиране на протромбина върху тромбоцитите (R. Murray et al., 1993).

Увреждането на кръвоносен съд води до взаимодействие на кръвните тромбоцити с колагеновите влакна на съдовата стена. Това причинява разрушаване на тромбоцитите и насърчава освобождаването на отрицателно заредени фосфолипидни молекули от вътрешната страна на плазмената мембрана на тромбоцитите. Отрицателно заредените фосфолипидни групи свързват Ca2+ йони. Ca2+ йони, от своя страна, взаимодействат с γ-карбоксиглутаматните остатъци в протромбиновата молекула. Тази молекула се фиксира върху тромбоцитната мембрана в желаната ориентация.

Тромбоцитната мембрана също съдържа рецептори за фактор Va. Този фактор се свързва с мембраната и прикрепя фактор Xa. Фактор Xa е протеаза; той разцепва протромбиновата молекула на определени места, което води до образуването на активен тромбин.

30.7.3. Превръщане на фибриноген във фибрин.Фибриногенът (фактор I) е разтворим плазмен гликопротеин с молекулно тегло около 340 000. Синтезира се в черния дроб. Молекулата на фибриногена се състои от шест полипептидни вериги: две A α вериги, две B β вериги и две γ вериги (виж Фигура 9). Краищата на полипептидните вериги на фибриногена носят отрицателен заряд. Това се дължи на наличието на голям брой глутаматни и аспартатни остатъци в N-терминалните области на Aa и Bb веригите. В допълнение, B-регионите на Bb веригите съдържат остатъци от рядката аминокиселина тирозин-О-сулфат, които също са отрицателно заредени:

Това насърчава разтворимостта на протеина във вода и предотвратява агрегацията на неговите молекули.

Фигура 9.Схема на структурата на фибриногена; стрелките показват връзки, хидролизирани от тромбин. R. Murray et al., 1993).

Превръщането на фибриноген във фибрин се катализира от тромбин (фактор IIa). Тромбинът хидролизира четири пептидни връзки във фибриногена: две връзки във веригите A α и две връзки във веригите B β. Фибринопептидите А и В се отделят от молекулата на фибриногена и се образува фибринов мономер (съставът му е α2 β2 γ2). Фибриновите мономери са неразтворими във вода и лесно се свързват един с друг, образувайки фибринов съсирек.

Стабилизирането на фибриновия съсирек става под действието на ензим трансглутаминаза (фактор XIIIa). Този фактор също се активира от тромбина. Трансглутаминазата напречно свързва фибриновите мономери, използвайки ковалентни изопептидни връзки.

91. Ролята на черния дроб във въглехидратната обмяна. Източници на кръвна глюкоза и пътища на метаболизма на глюкозата в черния дроб. Нивата на кръвната захар в ранна детска възраст .

Черният дроб е орган, който заема уникално място в метаболизма. Всяка чернодробна клетка съдържа няколко хиляди ензима, които катализират реакциите на множество метаболитни пътища. Следователно черният дроб изпълнява редица метаболитни функции в тялото. Най-важните от тях са:

• биосинтеза на вещества, които функционират или се използват в други органи. Тези вещества включват протеини на кръвната плазма, глюкоза, липиди, кетонови тела и много други съединения;
• биосинтеза на крайния продукт на азотния метаболизъм в организма - урея;
• участие в храносмилателните процеси - синтез на жлъчни киселини, образуване и отделяне на жлъчка;
• биотрансформация (модификация и конюгация) на ендогенни метаболити, лекарстваи отрови;
• освобождаване на определени метаболитни продукти (жлъчни пигменти, излишък на холестерол, продукти на неутрализация).

Основната роля на черния дроб в метаболизма на въглехидратите е да поддържа постоянно ниво на глюкоза в кръвта. Това се постига чрез регулиране на съотношението на процесите на образуване и използване на глюкоза в черния дроб.

Чернодробните клетки съдържат ензим глюкокиназа, като катализира реакцията на фосфорилиране на глюкозата до образуване на глюкозо-6-фосфат. Глюкозо-6-фосфатът е ключов метаболит на въглехидратния метаболизъм; основните пътища на трансформацията му са представени на фигура 1.

31.2.1. Начини за използване на глюкозата.След хранене голямо количество глюкоза навлиза в черния дроб портална вена. Тази глюкоза се използва предимно за синтеза на гликоген (диаграмата на реакцията е показана на фигура 2). Съдържанието на гликоген в черния дроб на здрави хора обикновено варира от 2 до 8% от масата на този орган.

Гликолизата и пентозофосфатният път на окисление на глюкозата в черния дроб служат предимно като доставчици на прекурсорни метаболити за биосинтезата на аминокиселини, мастни киселини, глицерол и нуклеотиди. В по-малка степен окислителните пътища за преобразуване на глюкозата в черния дроб са източници на енергия за осигуряване на биосинтетични процеси.

Фигура 1. Основни пътища за преобразуване на глюкозо-6-фосфат в черния дроб. Цифрите показват: 1 - фосфорилиране на глюкоза; 2 - хидролиза на глюкозо-6-фосфат; 3 - синтез на гликоген; 4 - мобилизиране на гликоген; 5 - пентозофосфатен път; 6 - гликолиза; 7 - глюконеогенеза.

Фигура 2. Схема на реакциите на синтеза на гликоген в черния дроб.

Фигура 3. Схема на реакциите на мобилизиране на гликоген в черния дроб.

31.2.2. Пътища за образуване на глюкоза.При някои състояния (по време на гладуване, нисковъглехидратна диета, продължителна физическа активност) нуждата на организма от въглехидрати надвишава количеството, което се усвоява от стомашно-чревния тракт. В този случай образуването на глюкоза се извършва с помощта на глюкозо-6-фосфатаза, катализиращ хидролизата на глюкозо-6-фосфат в чернодробните клетки. Непосредственият източник на глюкозо-6-фосфат е гликогенът. Схемата за мобилизиране на гликоген е представена на фигура 3.

Мобилизирането на гликоген осигурява на човешкото тяло нуждите от глюкоза през първите 12 до 24 часа от гладуването. В повече късни датиОсновният източник на глюкоза става глюконеогенезата - биосинтеза от невъглехидратни източници.

Основните субстрати за глюконеогенезата са лактат, глицерол и аминокиселини (с изключение на левцин). Тези съединения първо се превръщат в пируват или оксалоацетат, ключови метаболити на глюконеогенезата.

Глюконеогенезата е процес, обратен на гликолизата. В този случай бариерите, създадени от необратими реакции на гликолиза, се преодоляват с помощта на специални ензими, които катализират реакциите на байпас (виж Фигура 4).

Сред другите пътища на въглехидратния метаболизъм в черния дроб, заслужава да се отбележи превръщането на други диетични монозахариди - фруктоза и галактоза - в глюкоза.

Фигура 4. Гликолиза и глюконеогенеза в черния дроб.

Ензими, които катализират необратими реакции на гликолиза: 1 - глюкокиназа; 2 - фосфофруктокиназа; 3 - пируват киназа.

Ензими, които катализират байпас реакциите на глюконеогенезата: 4-пируват карбоксилаза; 5 - фосфоенолпируват карбоксикиназа; 6-фруктоза-1,6-дифосфатаза; 7 - глюкозо-6-фосфатаза.

92. Ролята на черния дроб в липидния метаболизъм.

Хепатоцитите съдържат почти всички ензими, участващи в липидния метаболизъм. Следователно чернодробните паренхимни клетки до голяма степен контролират връзката между потреблението и синтеза на липиди в организма. Липидният катаболизъм в чернодробните клетки се осъществява главно в митохондриите и лизозомите, биосинтезата се извършва в цитозола и ендоплазмения ретикулум. Ключовият метаболит на липидния метаболизъм в черния дроб е ацетил-КоА,основните начини за формиране и използване на които са показани на фигура 5.

Фигура 5. Образуване и използване на ацетил-КоА в черния дроб.

31.3.1. Метаболизъм на мастни киселини в черния дроб.Хранителните мазнини под формата на хиломикрони навлизат в черния дроб през системата на чернодробната артерия. Под влиянието липопротеинова липаза,разположени в ендотела на капилярите, те се разграждат до мастни киселини и глицерол. Мастните киселини, които проникват в хепатоцитите, могат да претърпят окисление, модификация (скъсяване или удължаване на въглеродната верига, образуване на двойни връзки) и се използват за синтеза на ендогенни триацилглицероли и фосфолипиди.

31.3.2. Синтез на кетонни тела.По време на β-окислението на мастни киселини в чернодробните митохондрии се образува ацетил-КоА, който претърпява по-нататъшно окисление в цикъла на Кребс. Ако има дефицит на оксалоацетат в чернодробните клетки (например по време на гладуване, диабет), възниква кондензация на ацетилови групи за образуване на кетонови тела (ацетоацетат, β-хидроксибутират, ацетон).Тези вещества могат да служат като енергийни субстрати в други тъкани на тялото (скелетни мускули, миокард, бъбреци и при продължително гладуване - мозък). Черният дроб не използва кетонни тела. При излишък на кетонови тела в кръвта се развива метаболитна ацидоза. Диаграмата на образуване на кетонни тела е показана на фигура 6.

Фигура 6. Синтез на кетонни тела в митохондриите на черния дроб.

31.3.3. Образуване и начини на използване на фосфатидна киселина.Общият прекурсор на триацилглицероли и фосфолипиди в черния дроб е фосфатидната киселина. Синтезира се от глицерол-3-фосфат и две ацил-КоА - активни форми на мастни киселини (Фигура 7). Глицерол-3-фосфатът може да се образува или от дихидроксиацетон фосфат (метаболит на гликолизата), или от свободен глицерол (продукт на липолизата).

Фигура 7. Образуване на фосфатидна киселина (схема).

За синтеза на фосфолипиди (фосфатидилхолин) от фосфатидна киселина трябва да се приема достатъчно количество храна. липотропни фактори(вещества, които предотвратяват развитието на омазняване на черния дроб). Тези фактори включват холин, метионин, витамин В12, фолиева киселинаи някои други вещества. Фосфолипидите са включени в липопротеиновите комплекси и участват в транспорта на липидите, синтезирани в хепатоцитите, до други тъкани и органи. Липса на липотропни фактори (при злоупотреба Вредни храни, хроничен алкохолизъм, захарен диабет) допринася за това, че фосфатидната киселина се използва за синтеза на триацилглицероли (неразтворими във вода). Нарушеното образуване на липопротеини води до факта, че излишъкът от TAG се натрупва в чернодробните клетки (мастна дегенерация) и функцията на този орган е нарушена. Пътищата на използване на фосфатидната киселина в хепатоцитите и ролята на липотропните фактори са показани на фигура 8.

Фигура 8. Използване на фосфатидна киселина за синтезтриацилглицероли и фосфолипиди. Липотропните фактори са обозначени с *.

31.3.4. Образуване на холестерол.Черният дроб е основното място за ендогенен синтез на холестерол. Тази връзка е необходима за изграждане клетъчни мембрани, е предшественик на жлъчни киселини, стероидни хормони, витамин D3. Първите две реакции на синтеза на холестерол приличат на синтеза на кетонни тела, но се случват в цитоплазмата на хепатоцита. Ключов ензим в синтеза на холестерола - β -хидрокси-β -метилглутарил-CoA редуктаза (HMG-CoA редуктаза)инхибирани от излишния холестерол и жлъчни киселини съгласно принципа на отрицателната обратна връзка (Фигура 9).

Фигура 9. Синтез на холестерол в черния дроб и неговата регулация.

31.3.5. Образуване на липопротеини.Липопротеините са протеиново-липидни комплекси, които включват фосфолипиди, триацилглицероли, холестерол и неговите естери, както и протеини (апопротеини). Липопротеините транспортират водонеразтворимите липиди до тъканите. В хепатоцитите се образуват два класа липопротеини - липопротеини висока плътност(HDL) и липопротеини с много ниска плътност (VLDL).

93. Ролята на черния дроб в азотната обмяна. Начини за използване на аминокиселинния пул в черния дроб. Характеристики в детството .

Черният дроб е орган, който регулира навлизането и извеждането на азотни вещества в тялото. В периферните тъкани непрекъснато протичат реакции на биосинтеза с помощта на свободни аминокиселини или те се освобождават в кръвта по време на разграждането на тъканните протеини. Въпреки това нивото на протеините и свободните аминокиселини в кръвната плазма остава постоянно. Това се дължи на факта, че чернодробните клетки имат уникален набор от ензими, които катализират специфични реакции на протеиновия метаболизъм.

31.4.1. Начини за използване на аминокиселини в черния дроб.След ядене на протеинови храни голямо количество аминокиселини навлиза в чернодробните клетки през порталната вена. Тези съединения могат да претърпят редица трансформации в черния дроб, преди да навлязат в общия кръвен поток. Тези реакции включват (Фигура 10):

а) използването на аминокиселини за синтеза на протеини;

б) трансаминиране - пътят на синтеза на неесенциалните аминокиселини; също така осъществява връзката между метаболизма на аминокиселините и глюконеогенезата и общия път на катаболизма;

в) дезаминиране - образуване на α-кето киселини и амоняк;

г) синтез на урея - начин за неутрализиране на амоняка (вижте диаграмата в раздела "Метаболизъм на протеини");

д) синтез на непротеинови азотсъдържащи вещества (холин, креатин, никотинамид, нуклеотиди и др.).

Фигура 10. Метаболизъм на аминокиселини в черния дроб (схема).

31.4.2. Биосинтеза на протеини.Много протеини на кръвната плазма се синтезират в чернодробните клетки: албумини(около 12 г на ден), повечето α- И β-глобулини,включително транспортни протеини (феритин, церулоплазмин, транскортин, ретинол-свързващ протеини т.н.). Много фактори на кръвосъсирването (фибриноген, протромбин, проконвертин, проакселерини др.) също се синтезират в черния дроб.

94. Компартментализация на метаболитните процеси в черния дроб. Регулиране на посоката на потока на метаболитите през мембраните на вътреклетъчните (субклетъчни) структури. Значение в метаболитната интеграция.

Клетката е сложна функционална система, която регулира поддържането на живота. Разнообразието от клетъчни функции се осигурява от пространствената и времева (предимно в зависимост от ритъма на хранене) регулация на определени метаболитни пътища. Пространствената регулация е свързана със строга локализация на определени ензими в различни

Таблица 2-3. Видове метаболитни пътища

органели. Така в ядрото има ензими, свързани със синтеза на ДНК и РНК молекули, в цитоплазмата - гликолитични ензими, в лизозомите - хидролитични ензими, в митохондриалната матрица - ензими от цикъла на ТСА, във вътрешната мембрана на митохондриите - ензими на електронна транспортна верига и др. (Фигура 2-29). Тази субклетъчна локализация на ензимите допринася за организирането на биохимичните процеси и повишава скоростта на метаболизма.

95. Ролята на черния дроб в неутрализирането на ксенобиотиците. Механизми на неутрализиране на веществата в черния дроб. Етапи (фази) на химична модификация. Ролята на реакциите на конюгиране в детоксикацията на метаболитни продукти и лекарства (примери). Метаболизъм на лекарства при малки деца.

Основният представител на неспецифичните кръвни транспортни системи е серумът албумин.Този протеин може да свързва почти всички екзогенни и ендогенни нискомолекулни вещества, което до голяма степен се дължи на способността му лесно да променя конформацията на своята молекула и големия брой хидрофобни области в молекулата.

Чрез нековалентни връзки с кръвния албумин се свързват различни вещества: водородни, йонни, хидрофобни. В този случай различни групи вещества взаимодействат с определени групи албумин, причинявайки характерни промениконформация на неговата молекула. Има идея, че веществата, които се свързват плътно с кръвните протеини, обикновено се екскретират от черния дроб с жлъчката, а веществата, които образуват слаби комплекси с протеини, се екскретират от бъбреците с урината.

Свързването на лекарства с кръвните протеини намалява скоростта на тяхното използване в тъканите и създава известен резерв в кръвния поток. Интересно е да се отбележи, че пациентите с хипоалбуминемия са по-склонни да имат нежелани реакциипри прилагане на лекарства поради нарушаване на транспорта им до прицелните клетки.

33.4.3. Вътреклетъчни транспортни системи.В цитоплазмата на чернодробните клетки и други органи има протеини-носители, които преди това са били обозначени като Y- И Z протеиниили лигандини.Сега е установено, че тези протеини са различни изоензими на глутатион-S-трансфераза. Тези протеини свързват голям брой различни съединения: билирубин, мастни киселини, тироксин, стероиди, канцерогени, антибиотици (бензилпеницилин, цефазолин, хлорамфеникол, гентамицин). Известно е, че тези трансферази играят роля в транспорта на тези вещества от кръвната плазма през хепатоцитите до черния дроб.

5. Фази на метаболизма на ксенобиотиците.

Метаболизмът на ксенобиотиците включва два етапа (фази):

1) фаза на модификация- процес на промяна на структурата на ксенобиотик, в резултат на което се освобождават или появяват нови полярни групи (хидроксил, карбоксил амин). Това се случва в резултат на реакции на окисление, редукция и хидролиза. Получените продукти стават по-хидрофилни от изходните вещества.

2) фаза на конюгация- процес на свързване на различни биомолекули към модифицирана ксенобиотична молекула с помощта на ковалентни връзки. Това улеснява отстраняването на ксенобиотиците от тялото.

96. Монооксигеназна окислителна верига в мембраните на ендоплазмения ретикулум на чернодробните клетки, компоненти, последователност от реакции, роля в метаболизма на ксенобиотици и природни съединения. Цитохром Р 450. Индуктори и инхибитори на микрозомални монооксигенази.

Основният тип реакции на тази фаза на биотрансформация е микрозомално окисление.Това се случва с участието на ензими от монооксигеназната електротранспортна верига. Тези ензими са вградени в мембраните на ендоплазмения ретикулум на хепатоцитите (Фигура 1).

Източникът на електрони и протони в тази верига е NADPH+H+, който се образува в реакциите на пентозофосфатния път на окисление на глюкозата. Междинният акцептор на Н+ и е- е флавопротеин, съдържащ коензима FAD. Последната връзка във веригата на микрозомалното окисление - цитохром Р-450.

Цитохром Р-450 е сложен протеин, хромопротеин, съдържащ хем като простетична група. Цитохром Р-450 получи името си поради факта, че образува силен комплекс с въглероден окис CO, който има максимум на абсорбция при 450 nm. Цитохром Р-450 има ниска субстратна специфичност. Може да взаимодейства с голям брой субстрати. Общото свойство на всички тези субстрати е неполярността.

Цитохром Р-450 активира молекулярния кислород и окисляемия субстрат, като променя електронната им структура и улеснява процеса на хидроксилиране. Механизмът на хидроксилиране на субстрати с участието на цитохром Р-450 е показан на фигура 2.

Фигура 2. Механизъм на хидроксилиране на субстрата с участието на цитохром Р-450.

Този механизъм може да бъде разделен на 5 основни етапа:

1. Окисленото вещество (S) образува комплекс с окислената форма на цитохром Р-450;

2. Този комплекс се редуцира от електрон с NADPH;

3. Редуцираният комплекс се свързва с молекулата на О2;

4. О 2, като част от комплекса, добавя друг електрон към NADPH;

5. Комплексът се разлага, за да образува молекула H2O, окислена форма на цитохром P-450 и хидроксилиран субстрат (S-OH).

За разлика от митохондриалната дихателна верига, преносът на електрони в монооксигеназната верига не натрупва енергия под формата на АТФ. Следователно микрозомалното окисление е свободно окисляване.

В повечето случаи хидроксилирането на чужди вещества намалява тяхната токсичност. В някои случаи обаче могат да се образуват продукти с цитотоксични, мутагенни и канцерогенни свойства.

97. Ролята на бъбреците за поддържане на хомеостазата на организма. Механизми на ултрафилтрация, тубулна реабсорбция и секреция. Хормони, влияещи върху диурезата. Физиологична протеинурия и креатинурия при деца .

Основната функция на бъбреците е да поддържат постоянно вътрешна средачовешкото тяло. Обилното кръвоснабдяване (за 5 минути цялата кръв, циркулираща в съдовете, преминава през бъбреците) определя ефективното регулиране на кръвния състав от бъбреците. Благодарение на това се поддържа съставът на вътреклетъчната течност. С участието на бъбреците се извършват:

• отстраняване (отделяне) на метаболитни крайни продукти.Бъбреците участват в отстраняването на вещества от тялото, които, ако се натрупат, инхибират ензимната активност. Бъбреците също отстраняват водоразтворимите чужди вещества или техните метаболити от тялото.
• регулиране на йонния състав на телесните течности.Минералните катиони и аниони, присъстващи в телесните течности, участват в много физиологични и биохимични процеси. Ако концентрацията на йони не се поддържа в относително тесни граници, тези процеси ще бъдат нарушени.
• регулиране на водното съдържание в телесните течности (осморегулация).Това е от голямо значение за поддържане на осмотичното налягане и обема на течностите на стабилно ниво.
• регулиране на концентрацията на водородни йони (pH) в телесните течности. pH на урината може да варира в широки граници, като по този начин се гарантира постоянството на pH на други биологични течности. Това определя оптималното функциониране на ензимите и възможността за протичане на реакциите, които те катализират.
• регулиране на кръвното налягане.Бъбреците синтезират и освобождават в кръвта ензима ренин, който участва в образуването на ангиотензин, мощен вазоконстриктор.
• регулиране на нивата на кръвната глюкоза.В кората на бъбреците се извършва глюконеогенеза - синтез на глюкоза от невъглехидратни съединения. Ролята на този процес нараства значително при продължително гладуване и други екстремни експозиции.
• Активиране на витамин D.В бъбреците се образува биологично активен метаболит на витамин D, калцитриол.
• Регулиране на еритропоезата.Еритропоетинът се синтезира в бъбреците, което увеличава броя на червените кръвни клетки в кръвта.

34.2. Механизми на процесите на ултрафилтрация, тубулна реабсорбция и секреция в бъбреците.

1. ултрафилтрация през гломерулни капиляри;
2. селективна реабсорбция на течност в проксималния тубул, бримката на Хенле, дисталния тубул и събирателния канал;
3. селективна секреция в лумена на проксималните и дисталните тубули, често свързана с реабсорбция.

34.2.2. Ултрафилтрация.В резултат на ултрафилтрация, която се случва в гломерулите, всички вещества с молекулно тегло под 68 000 Da се отстраняват от кръвта и се образува течност, наречена гломерулен филтрат. Веществата се филтрират от кръвта в гломерулните капиляри през пори с диаметър около 5 nm. Скоростта на ултрафилтрация е доста стабилна и е около 125 ml ултрафилтрат на минута. Химичният състав на гломерулния филтрат е подобен на кръвната плазма. Съдържа глюкоза, аминокиселини, водоразтворими витамини, някои хормони, урея, пикочна киселина, креатин, креатинин, електролити и вода. Практически липсват протеини с молекулно тегло над 68 000 Da. Ултрафилтрацията е пасивен и безразборен процес, тъй като заедно с „отпадъците“ от кръвта се отстраняват и необходимите за живота вещества. Ултрафилтрацията зависи само от размера на молекулите.

34.2.3. Тубулна реабсорбция.Реабсорбцията или реабсорбцията на вещества, които могат да бъдат използвани от тялото, се случва в тубулите. В проксималните извити тубули повече от 80% от веществата се реабсорбират, включително цялата глюкоза, почти всички аминокиселини, витамини и хормони, около 85% натриев хлорид и вода. Механизмът на абсорбция може да бъде описан на примера на глюкозата.

С участието на Na+, K+-АТФаза, разположена върху базолатералната мембрана на тубулните клетки, Na+ йони се прехвърлят от клетките в междуклетъчното пространство, а оттам в кръвта и се отстраняват от нефрона. В резултат на това се създава концентрационен градиент на Na+ между гломерулния филтрат и съдържанието на тубулните клетки. Чрез улеснена дифузия Na+ от филтрата прониква в клетките, а едновременно с катионите в клетките навлиза и глюкозата (срещу концентрационния градиент!). По този начин концентрацията на глюкоза в клетките на бъбречните тубули става по-висока, отколкото в извънклетъчната течност, а протеините-носители улесняват дифузията на монозахарида в междуклетъчното пространство, откъдето той навлиза в кръвта.

Фигура 34.2. Механизмът на реабсорбция на глюкоза в проксималните тубули на бъбреците.

Високомолекулни съединения - протеини с молекулно тегло по-малко от 68 000, както и екзогенни вещества (например рентгеноконтрастни агенти), навлизащи в лумена на тубулите по време на ултрафилтрация, се екстрахират от филтрата чрез пиноцитоза, възникваща в основата на микровилите. Те се намират в пиноцитозни везикули, към които са прикрепени първични лизозоми. Хидролитичните ензими на лизозомите разграждат протеините до аминокиселини, които или се използват от самите тубулни клетки, или преминават чрез дифузия в перитубулните капиляри.

34.2.4. Тубулна секреция.Нефронът има няколко специализирани системи, които секретират вещества в лумена на тубула, като ги пренасят от кръвната плазма. Най-изследвани са онези системи, които са отговорни за секрецията на К+, Н+, NH4+, органични киселини и органични основи.

Секрецията на К + в дисталните тубули - активен процес, свързан с реабсорбцията на Na+ йони. Този процес предотвратява задържането на K+ в тялото и развитието на хиперкалиемия. Механизмите на секреция на протони и амониеви йони са свързани главно с ролята на бъбреците в регулацията на киселинно-алкалния статус. Системата, участваща в секрецията на органични киселини, е свързана с отстраняването на лекарства и други чужди вещества от тялото. Това очевидно се дължи на функцията на черния дроб, който осигурява модификацията на тези молекули и тяхното свързване с глюкуронова киселина или сулфат. Образуваните по този начин два вида конюгати се транспортират активно от система, която разпознава и отделя органични киселини. Тъй като конюгираните молекули имат висока полярност, след като бъдат прехвърлени в лумена на нефрона, те вече не могат да дифундират обратно и се екскретират в урината.

34.3. Хормонални механизми, регулиращи бъбречната функция

34.3.1. Регулирането на образуването на урина в отговор на осмотични и други сигнали включва:

а) антидиуретичен хормон;

б) система ренин-ангиотензин-алдостерон;

в) системата от предсърдни натриуретични фактори (атриопептидна система).

34.3.2. Антидиуретичен хормон (ADH, вазопресин). ADH се синтезира главно в хипоталамуса като прекурсорен протеин и се натрупва в нервните окончания на задната хипофизна жлеза, откъдето хормонът се секретира в кръвния поток.

Сигнал за секреция на ADH е повишаването на кръвното осмотично налягане. Това може да се случи поради недостатъчен прием на вода, силно изпотяванеили след прием на много сол. Целевите клетки за ADH са бъбречните тубулни клетки, съдовите гладкомускулни клетки и чернодробните клетки.

Ефектът на ADH върху бъбреците е да задържа вода в тялото чрез стимулиране на нейната реабсорбция в дисталните тубули и събирателните канали. Взаимодействието на хормона с рецептора активира аденилатциклазата и стимулира образуването на сАМР. Под действието на cAMP-зависима протеин киназа, мембранните протеини, обърнати към лумена на тубула, се фосфорилират. Това дава на мембраната способността да транспортира вода без йони в клетките. Водата тече по концентрационен градиент, т.к тубулната урина е хипотонична по отношение на съдържанието на клетката.

След изпиване на голямо количество вода осмотичното налягане на кръвта намалява и синтезът на ADH спира. Стените на дисталните тубули стават непропускливи за вода, реабсорбцията на вода намалява и в резултат на това се отделя голям обем хипотонична урина.

Заболяването, причинено от дефицит на ADH, се нарича безвкусен диабет. Може да се развие с невротропно вирусни инфекции, черепно-мозъчни травми, тумори на хипоталамуса. Основният симптом на това заболяване е рязко увеличаване на диурезата (до 10 или повече литра на ден) с намалена (1,001-1,005) относителна плътност на урината.

34.3.3. Ренин-ангиотензин-алдостерон.Поддържането на стабилна концентрация на натриеви йони в кръвта и обема на циркулиращата кръв се регулира от системата ренин-ангиотензин-алдостерон, която също влияе върху реабсорбцията на вода. Намаляването на обема на кръвта, причинено от загубата на натрий, стимулира група клетки, разположени в стените на аферентните артериоли - юкстагломеруларния апарат (JGA). Той включва специализирани рецепторни и секреторни клетки. Активирането на JGA води до освобождаване на протеолитичния ензим ренин от неговите секреторни клетки. Ренинът също се освобождава от клетките в отговор на понижаване на кръвното налягане.

Ренинът действа върху ангиотензиногена (протеин a2-глобулинова фракция) и го разцепва, за да образува декапептида ангиотензин I. След това друг протеолитичен ензим разцепва двата крайни аминокиселинни остатъка от ангиотензин I, за да образува ангиотензин II. Този октапептид е един от най-активните агенти, които насърчават свиването на кръвоносните съдове, включително артериолите. В резултат на това кръвното налягане се повишава и както бъбречният кръвоток, така и гломерулната филтрация намаляват.

В допълнение, ангиотензин II стимулира секрецията на хормона алдостерон от клетките на надбъбречната кора. Алдостеронът, хормон с директно действие, има ефект върху дисталния извит тубул на нефрона. Този хормон индуцира синтез в целевите клетки:

а) протеини, участващи в транспорта на Na+ през луминалната повърхност на клетъчната мембрана;

б) Na + ,K+ -ATPase, вградена в контралуминалната мембрана и участваща в транспорта на Na+ от тубулните клетки в кръвта;

в) митохондриални ензими, например цитрат синтаза;

г) ензими, участващи в образуването на мембранни фосфолипиди, което улеснява транспорта на Na+ в тубулните клетки.

По този начин алдостеронът увеличава скоростта на реабсорбция на Na+ от бъбречните тубули (Na+ йони са пасивно последвани от Cl– йони) и в крайна сметка осмотичната реабсорбция на вода, стимулира активния трансфер на K+ от кръвната плазма в урината.

34.3.4. Предсърдни натриуретични фактори.Предсърдните мускулни клетки синтезират и секретират в кръвта пептидни хормони, които регулират диурезата, отделянето на електролити в урината и съдовия тонус. Тези хормони се наричат ​​атриопептиди (от думата atrium - предсърдие).

Атриопептидите на бозайниците, независимо от размера на молекулата, имат обща характерна структура. Във всички тези пептиди дисулфидната връзка между два цистеинови остатъка образува 17-членна пръстенна структура. Тази пръстенна структура е необходима за проявата на биологична активност: намаляването на дисулфидната група води до загуба на активни свойства. Две пептидни вериги се простират от цистеинови остатъци, представляващи N- и С-терминалните области на молекулата. Атриопептидите се различават един от друг по броя на аминокиселинните остатъци в тези области.

Фигура 34.3. Схема на структурата на α-натриуретичен пептид.

Специфични рецепторни протеини за атриопептиди са разположени върху плазмената мембрана на черния дроб, бъбреците и надбъбречните жлези и върху съдовия ендотел. Взаимодействието на атриопептидите с рецепторите е придружено от активиране на мембранно свързана гуанилат циклаза, която превръща GTP в цикличен гуанозин монофосфат (cGMP).

В бъбреците под влияние на атриопептидите се повишава гломерулната филтрация и диурезата, увеличава се екскрецията на Na+ с урината. В същото време намалява артериално налягане, тонусът на гладкомускулните органи намалява, секрецията на алдостерон се инхибира.

Така обикновено и двете регулаторни системи - атриопептид и ренин-ангиотензин - взаимно се балансират. Нарушенията в този баланс са свързани с тежки патологични състояния - артериална хипертонияпоради стеноза на бъбречната артерия, сърдечна недостатъчност.

През последните години все повече се появяват съобщения за употребата на атриопептидни хормони при сърдечна недостатъчност, в ранните етапи на която се наблюдава намаляване на производството на този хормон.

98. Най-важните биополимери на съединителната тъкан и междуклетъчния матрикс (колаген, еластин, протеогликани), състав, пространствена структура, биосинтеза, функции.

Основните компоненти на междуклетъчния матрикс са структурни протеини колаген и еластин, гликозаминогликани, протеогликани, както и неколагенови структурни протеини (фибронектин, ламинин, тенасцин, остеонектин и др.). Колагените са семейство от свързани фибриларни протеини, секретирани от клетки на съединителната тъкан. Колагените са най-често срещаните протеини не само в междуклетъчния матрикс, но и в организма като цяло, те съставляват около 1/4 от всички протеини в човешкото тяло. Молекулите на колагена са изградени от три полипептидни вериги, наречени α-вериги. Идентифицирани са повече от 20 α-вериги, повечето от които съдържат 1000 аминокиселинни остатъка, но веригите се различават леко в аминокиселинната последователност. Колагените могат да съдържат три еднакви или различни вериги. Първичната структура на колагеновите α-вериги е необичайна, тъй като всяка трета аминокиселина в полипептидната верига е представена от глицин, около 1/4 от аминокиселинните остатъци са пролин или 4-хидроксипролин и около 11% са аланин. Първичната структура на α-веригата на колагена също съдържа необичайна аминокиселина - хидроксилизин. Спирализираните полипептидни вериги, преплитащи се една около друга, образуват триверижна дясната суперспирална молекула - тропоколаген. Синтез и узряване: хидроксилиране на пролин и лизин до образуване на хидроксипролин (Hyp) и хидроксилизин (Hyl); гликозилиране на хидроксилизин; частична протеолиза - разцепване на "сигналния" пептид, както и N- и С-терминални пропептиди; образуване на тройна спирала. Колагените са основните структурни компоненти на органи и тъкани, които изпитват механичен стрес (кости, сухожилия, хрущяли, междупрешленни дискове, кръвоносни съдове), а също така участват в образуването на стромата на паренхимните органи.

Еластинът има подобни на каучук свойства. Еластиновите нишки, съдържащи се в белодробната тъкан, в стените на кръвоносните съдове и в еластичните връзки, могат да бъдат разтегнати няколко пъти в сравнение с нормалната им дължина, но след отстраняване на натоварването те се връщат в сгъната конформация. Еластинът съдържа около 800 аминокиселинни остатъка, сред които преобладават аминокиселини с неполярни радикали, като глицин, валин и аланин. Еластинът съдържа доста много пролин и лизин, но само малко хидроксипролин; Хидроксилизинът напълно отсъства. Протеогликаните са съединения с високо молекулно тегло, състоящи се от протеин (5-10%) и гликозаминогликани (90-95%). Те образуват основното вещество на междуклетъчния матрикс на съединителната тъкан и могат да представляват до 30% от сухата маса на тъканта. Основният протеогликан на хрущялната матрица се нарича агрекан. Това е много голяма молекула, в която към една полипептидна верига са прикрепени до 100 вериги от хондроитин сулфати и около 30 вериги от кератан сулфати (четка). IN хрущялна тъканагрекановите молекули се събират в агрегати с халуронова киселина и малък свързващ протеин.

Малките протеогликани са протеогликани с ниско молекулно тегло. Те се намират в хрущялите, сухожилията, връзките, менискусите, кожата и други видове съединителна тъкан. Тези протеогликани имат малък основен протеин, към който са прикрепени една или две вериги от гликозаминогликани. Най-изследваните са декорин, бигликан, фибромодулин, лумикан и перлекан. Те могат да се свързват с други компоненти на съединителната тъкан и да повлияят на тяхната структура и функция. Например, декорин и фибромодулин се свързват с колагенови фибрили тип II и ограничават техния диаметър. Протеогликаните на базалните мембрани се характеризират със значителна хетерогенност. Това са предимно протеогликани, съдържащи хепаран сулфат (HSPG).

99. Характеристики на метаболизма в скелетните мускули и миокарда: характеристики на основните протеини, молекулярни механизми на мускулна контракция, енергийно осигуряване на мускулна контракция.

Мускулната тъкан съставлява 40-42% от телесното тегло. Основната динамична функция на мускулите е да осигурят мобилност чрез свиване и последващо отпускане. Когато мускулите се свиват, се извършва работа, която включва преобразуване на химическата енергия в механична.

Има три вида мускулна тъкан: скелетна, сърдечна и гладка мускулна тъкан.

Съществува и разделение на гладки и набраздени (набраздени) мускули. В допълнение към скелетните мускули, набраздените мускули включват мускулите на езика и горната трета на хранопровода, външните мускули на очната ябълка и някои други. Морфологично миокардът принадлежи към набраздената мускулатура, но по редица други характеристики заема междинно положение между гладката и набраздената мускулатура.

МОРФОЛОГИЧНА ОРГАНИЗАЦИЯ НА НАПРЕЧНОНАБРЕДЕНИЯ МУСКУЛ

Набраздената мускулатура се състои от множество удължени влакна или мускулни клетки. Навлизат двигателни нерви различни точкив мускулното влакно и предава електрически импулс към него, предизвиквайки свиване. Мускулното влакно обикновено се разглежда като многоядрена клетка с гигантски размери, покрита с еластична мембрана - сарколема (фиг. 20.1). Диаметърът на функционално зряло набраздено мускулно влакно обикновено е между 10 и 100 µm, а дължината на влакното често съответства на дължината на мускула.

Във всяко мускулно влакно в полутечната саркоплазма по дължината на влакното са разположени, често под формата на снопове, много нишковидни образувания - миофибрили (дебелината им обикновено е под 1 микрон), които, както и цялата влакна като цяло, имат напречни ивици. Напречната набразденост на влакното, която зависи от оптичната хетерогенност на протеиновите вещества, локализирани във всички миофибрили на едно и също ниво, лесно се открива при изследване на скелетните мускулни влакна в поляризационен или фазово-контрастен микроскоп.

Мускулната тъкан на възрастни животни и хора съдържа от 72 до 80% вода. Около 20-28% от мускулната маса е сухо вещество, главно протеини. В допълнение към протеините, сухият остатък включва гликоген и други въглехидрати, различни липиди, екстрактивни азотсъдържащи вещества, соли на органични и неорганични киселини и други химични съединения.

Повтарящият се елемент на набраздената миофибрила е саркомерът - участък от миофибрилата, чиито граници са тесни Z-линии. Всяка миофибрила се състои от няколкостотин саркомери. Средната дължина на саркомера е 2,5-3,0 µm. В средата на саркомера има зона с дължина 1,5-1,6 µm, тъмна във фазово-контрастен микроскоп. В поляризирана светлина проявява силно двойно пречупване. Тази зона обикновено се нарича диск А (анизотропен диск). В центъра на диск А има линия М, която може да се наблюдава само в електронен микроскоп. Средна частДиск A е зает от зона H с по-слабо двойно пречупване. И накрая, има изотропни дискове, или I дискове, с много слабо двойно пречупване. Във фазово-контрастен микроскоп те изглеждат по-леки от дискове A. Дължината на дискове I е около 1 µm. Всяка от тях е разделена на две равни половини от Z-мембрана или Z-линия.

Протеините, които изграждат саркоплазмата, са протеини, които са разтворими в солена среда с ниска йонна сила. По-рано приетото разделение на саркоплазмените протеини на миоген, глобулин X, миоалбумин и пигментни протеини до голяма степен е загубило смисъла си, тъй като съществуването на глобулин X и миоген като отделни протеини в момента се отрича. Установено е, че глобулин X е смес от различни протеинови вещества със свойствата на глобулини. Терминът "миоген" също е събирателно понятие. По-специално, протеините от миогенната група включват редица протеини, надарени с ензимна активност: например гликолитични ензими. Саркоплазмените протеини включват също респираторния пигмент миоглобин и различни ензимни протеини, локализирани главно в митохондриите и катализиращи процесите на тъканно дишане, окислително фосфорилиране, както и много аспекти на азотния и липидния метаболизъм. Наскоро беше открита група саркоплазмени протеини - пар-валбумини, които са способни да свързват Ca2+ йони. Техен физиологична роляостава неясно.

Групата на миофибриларните протеини включва миозин, актин и актомиозин - протеини, разтворими в солна среда с висока йонна сила, и така наречените регулаторни протеини: тропомиозин, тропонин, α- и β-актинин, които образуват един комплекс с актомиозина в мускул. Изброените миофибриларни протеини са тясно свързани с контрактилната функция на мускулите.

Нека да разгледаме до какво се свеждат идеите за механизма на променливо свиване и отпускане на мускулите. Понастоящем се приема, че биохимичният цикъл на мускулна контракция се състои от 5 етапа (фиг. 20.8):

1) миозиновата „глава“ може да хидролизира АТФ до ADP и H3PO4 (Pi), но не осигурява освобождаването на продукти от хидролиза. Следователно този процес е по-скоро стехиометричен, отколкото каталитичен по природа (виж фигурата);

3) това взаимодействие осигурява освобождаването на ADP и H3PO4 от комплекса актин-миозин. Актомиозиновата връзка има най-ниска енергия при ъгъл от 45 °, следователно ъгълът на миозина с оста на фибрила се променя от 90 ° на 45 ° (приблизително) и актинът се премества (с 10-15 nm) към центъра на саркомера ( виж фигурата);

4) нова молекула АТФ се свързва с комплекса миозин-F-актин

5) комплексът миозин-АТФ има нисък афинитет към актин и следователно "главата" на миозин (АТФ) е отделена от F-актина. Последен етапи има самата релаксация, която ясно зависи от свързването на АТФ към комплекса актин-миозин (виж фиг. 20.8, д). След това цикълът се възобновява.

100. Особености на метаболизма в нервната тъкан. Биологично активни молекули на нервната тъкан.

Характеристики на метаболизма в нервната тъкан: много липиди, малко въглехидрати, без резерв, висок обмен на дикарбоксилни киселини, глюкозата е основният източник на енергия, малко гликоген, така че мозъкът зависи от доставката на глюкоза в кръвта, интензивен респираторен обмен, кислородът се използва постоянно и нивото не се променя, метаболитните процеси са изолирани поради кръвно-мозъчната бариера, висока чувствителност към хипоксия и хипогликемия. невроспецифични протеини (NSP) - биологично активни молекули, специфични за нервните тъкани и изпълняващи функции, характерни за нервна система. Миелинов основен протеин. Неврон-специфична енолаза. Протеин S-100 и др.

101. Връзката между метаболизма на аминокиселините, мазнините и въглехидратите. Схема на превръщане на глюкоза и аминокиселини в мазнини. Схема на синтез на глюкоза от аминокиселини. Схема на образуване на въглеродния скелет на аминокиселините от въглехидрати и глицерол.

Най-важната трансформация на мастните киселини се извършва в черния дроб, от който се синтезират мазнини, характерни за този вид животни. Под действието на ензима липаза мазнините се разграждат до мастни киселини и глицерол. По-нататъшна съдбаглицеролът е подобен на съдбата на глюкозата. Трансформацията му започва с участието на АТФ и завършва с разлагане до млечна киселина, последвано от окисление до въглероден диоксид и вода. Понякога, ако е необходимо, черният дроб може да синтезира гликоген от млечна киселина.Черният дроб също синтезира мазнини и фосфатиди, които влизат в кръвта и се транспортират в тялото. Той играе важна роля в синтеза на холестерол и неговите естери. При окисляването на холестерола в черния дроб се образуват жлъчни киселини, които се секретират с жлъчката и участват в храносмилателния процес.

102. Диагностична стойност на определянето на метаболитите в кръвта и урината.

Глюкозата е нормална здрав човекв урината се съдържа в изключително малки дози, приблизително 0,03-0,05 g/l. Патологична глюкозурия: бъбречен диабет, захарен диабет, остър панкреатит, хипертиреоидизъм, стероиден диабет, дъмпинг синдром, миокарден инфаркт, изгаряния, тубулоинтерстициално увреждане на бъбреците, синдром на Кушинг. Протеинът не трябва да присъства в урината на здрав човек. Патологична протеинурия: при заболяване на пикочните пътища (възпалителна ексудация), при бъбречна патология (увреждане на гломерулите), диабет, различни видове инфекциозни заболявания, интоксикации и др. Обикновено съдържанието на урея варира от 333 до 587 mmol / ден (от 20 до 35 g/ден). Ако нивото на урея е превишено, след прием на определени лекарства се диагностицира треска, хиперфункция на щитовидната жлеза и пернициозна анемия. Намаляване на уреята се наблюдава при токсемия, жълтеница, цироза на черния дроб, бъбречно заболяване, по време на бременност, с бъбречна недостатъчност, по време на диета с ниско съдържание на протеини. Тест на урината за пикочна киселина се предписва при подозрение за дефицит на фолиева киселина, диагностика на нарушения на пуриновия метаболизъм, кръвни заболявания, диагностика на ендокринни заболявания и др. При намалени стойности на пикочната киселина, тестът на урината определя нарастваща мускулна атрофия, ксантинурия, олово интоксикация, прием на калиев йодид, хинин, атропин, при дефицит на фолиева киселина. Повишени стойности пикочна киселинанаблюдава се при епилапсии, вирусен хепатит, цистиноза, синдром на Lesch-Negan, лобарна пневмония, сърповидно-клетъчна анемия, болест на Wilson-Konovalov, истинска олицитемия. Креатининът в анализа на урината при възрастни варира от 5,3 при жените и от 7,1 при мъжете до съответно 15,9 и 17,7 mmol/ден. Този показател се използва за оценка на бъбречната функция, предписва се също при бременност, диабет, заболявания на жлезите с вътрешна секреция, загуба на тегло и остри и хронични бъбречни заболявания. Повишени стойности от нормата възникват, когато физическа дейностзахарен диабет, протеинова диета, анемия, повишен метаболизъм, инфекции, бременност, изгаряния, хипотиреоидизъм, отравяне с въглероден окис и др. , и др. Предписват изследвания на урината за фосфор в случай на заболяване скелетна система, бъбреци, паращитовидни жлези, обездвижване и по време на лечение с витамин D. Ако нивото надвишава нормата, се диагностицира левкемия, предразположение към образуване пикочни камъни, рахит, увреждане на бъбречните тубули, небъбречна ацидоза, хиперпаратироидизъм, фамилна хипофосфатемия. При понижаване на нивото се диагностицират: различни инфекциозни заболявания (например туберкулоза), паратироидектомия, костни метастази, акромегалия, хипопаратиреоидизъм, остра жълта атрофия и др. Анализът се предписва за патология на сърдечно-съдовата система, неврологична патология и бъбречна недостатъчност. Когато съдържанието на магнезий се повиши от нормата, се определят: алкохолизъм, синдром на Бартер, болест на Адисон, ранни стадии на хронично бъбречно заболяване и др. Намаляване: недостатъчно съдържание на магнезий в храната, панкреатит, остра или хронична диария, дехидратация, синдром на малабсорбция и др. Калциев тест се предписва за оценка на паращитовидните жлези, диагностика на рахит, остеопороза, костни заболявания, за заболявания на щитовидната жлеза и хипофизата. Нормалната активност е 10-1240 единици/л. Анализът се предписва за вирусни инфекции, лезии на панкреаса и паротидни жлези, декомпенсиран диабет.

Стандартен биохимичен кръвен тест.

Глюкозата може да бъде намалена при някои ендокринни заболявания и чернодробна дисфункция. При захарен диабет се наблюдава повишаване на нивото на глюкозата. Билирубинът може да определи как работи черният дроб. Вдигам ниво общ билирубин- симптом на жълтеница, хепатит, запушване на жлъчните пътища. Ако съдържанието се увеличи свързан билирубин, тогава най-вероятно черният дроб е болен. Нивото на общия протеин спада при чернодробни и бъбречни заболявания, продължителни възпалителни процеси и гладуване. Увеличаване на общото съдържание на протеин може да се наблюдава при някои кръвни заболявания, заболявания и състояния, придружени от дехидратация. Намаляването на нивата на албумин може да означава чернодробно, бъбречно или чревно заболяване. Обикновено този показател се намалява при захарен диабет, тежки алергии, изгаряния и възпалителни процеси. Повишеното ниво на албумин е сигнал за нарушения имунна системаили метаболизъм. Увеличаването на нивото на γ-глобулините показва наличието на инфекция и възпаление в организма. Намаляването може да означава имунен дефицит. По време на остри възпалителни процеси се наблюдава повишаване на съдържанието на α1-глобулини. Нивото на α2-глобулините може да се увеличи при възпалителни и туморни процеси, бъбречни заболявания и да намалее при панкреатит и захарен диабет. Промяната в количеството на β-глобулините обикновено се наблюдава при нарушения на метаболизма на мазнините. С-реактивният протеин се увеличава в съдържанието си при възпалителни процеси, инфекции и тумори. Дефиницията на този показател има голямо значениеза ревматизъм и ревматоиден артрит. Повишаването на нивата на холестерола е сигнал за развитие на атеросклероза, коронарна болест на сърцето, съдови заболявания и инсулт. Нивата на холестерола също се повишават при диабет, хронично бъбречно заболяване и намалена функция на щитовидната жлеза. Холестеролът става по-малко от нормалнотос повишена функция на щитовидната жлеза, хронична сърдечна недостатъчност, остри инфекциозни заболявания, туберкулоза, остър панкреатит и чернодробни заболявания, някои видове анемия, изтощение. Ако съдържанието на β-липопротеини е по-малко от нормалното, това показва чернодробна дисфункция. Повишеното ниво на този показател показва атеросклероза, нарушен метаболизъм на мазнините и захарен диабет. Триглицеридите се повишават при бъбречно заболяване и намалена функция на щитовидната жлеза. Рязко увеличениеТози индикатор показва възпаление на панкреаса. Увеличаването на нивата на урея показва бъбречно заболяване. Увеличаването на нивата на креатинин показва нарушена бъбречна функция, диабет и заболявания на скелетната мускулатура. Нивото на пикочна киселина в кръвта може да се повиши при подагра, левкемия, остри инфекции, чернодробни заболявания, камъни в бъбреците, захарен диабет, хронична екзема, псориазис.Промяната в нивото на амилазата показва патология на панкреаса. Увеличаването на алкалната фосфатаза показва заболявания на черния дроб и жлъчните пътища. Нарушената чернодробна функция се показва от повишаване на показатели като ALT, AST, γ-GT. Промените в концентрацията на фосфор и калций в кръвта показват нарушение минерален метаболизъм, което се случва при бъбречни заболявания, рахит и някои хормонални нарушения.

Калциев метаболизъм, хиперкалцемия и хипокалцемия.

Протеиновите хормони също включват паратиреоиден хормон (паратироиден хормон). Те

синтезирани от паращитовидните жлези. Молекулата на говеждия паратироиден хормон съдържа 84 аминокиселини

остатък и се състои от една полипептидна верига. Установено е, че паратироидният хормон участва в регулацията

концентрации на калциеви катиони и свързаните с тях аниони на фосфорна киселина в кръвта. Биологично

Активната форма се счита за йонизиран калций, концентрацията му варира от 1,1–1,3 mmol/l.

Оказа се, че калциевите йони са основни фактори, които не са заменими с други катиони за редица жизненоважни

важни физиологични процеси: мускулна контракция, нервно-мускулно възбуждане, коагулация

кръв, пропускливост на клетъчната мембрана, активност на редица ензими и др. Следователно, всякакви промени в тези

процеси, причинени от дългосрочна липса на калций в храната или нарушение на усвояването му в

червата, водят до повишен синтез на паратиреоиден хормон, който насърчава измиването на калциевите соли (в

под формата на цитрати и фосфати) от костната тъкан и съответно до разрушаването на минерални и органични

костни компоненти. Друг целеви орган на паратироидния хормон е бъбрекът. Паратироидният хормон намалява реабсорбцията

фосфат в дисталните тубули на бъбрека и повишава тубулната реабсорбция на калций.В специални клетки - т.н.

наречени парафоликуларни клетки или С-клетки на щитовидната жлеза, синтезират пептидния хормон

характер, осигуряващ постоянна концентрация на калций в кръвта – калцитонин.

Калцитонинът съдържа дисулфиден мост (между 1-ви и 7-ми аминокиселинни остатъци) и се характеризира

N-краен цистеин и С-краен пролинамид. Биологичният ефект на калцитонина е директен

противоположно на действието на паратиреоидния хормон: предизвиква потискане на резорбтивните процеси в костната тъкан и

хипокалциемия и хипофосфатемия, съответно. По този начин, постоянството на нивата на калций в кръвта

хората и животните се осигуряват главно от паратироиден хормон, калцитриол и калцитонин, т.е.

хормони както на щитовидната, така и на паращитовидните жлези и хормон, получен от витамин D3. Следва

да се вземат предвид при хирургични терапевтични манипулации на тези жлези.

Анаеробно разграждане на глюкозата. Етапи на този процес. Гликолитично окисление, субстрат

Фосфорилиране. Енергийна стойност на анаеробното разграждане на глюкозата. Регулаторни механизми

Участие в този процес.

Гликолизата е синоним на млечна киселина

ферментация – сложна ензимна

процес на превръщане на глюкозата в две

течащи молекули на млечна киселина

в човешки и животински тъкани без

консумация на кислород. Гликолиза

включва 11 ензимни реакции,

възникващи в цитоплазмата на клетката.

Реакциите на гликолиза протичат на 2 етапа. IN

през първия етап -

енергоемки - използват се 2 бр

АТФ в 1-ва и 3-та реакция. В ход 7-

1-ва и 10-та реакция на втория етап -

енергоотдаващи - образуват се 4 АТФ. От 11

реакции - 3 необратими (1-ва, 3-та и 10-та

Витамин РР, структура на коензимите, участие в метаболитните процеси. Хипо- и витаминен дефицит RR. Храна

Източници, дневна нужда.

витамин РР ( никотинова киселина, никотинамид, витамин B3)

Източници. Витамин РР е широко разпространен в растителни продукти, високо го

бъбреци от говеда и свине. Дневна нуждав този витамин

доставя 15-25 mg за възрастни, 15 mg за деца . Биологичен

функции.Никотиновата киселина в организма е част от NAD и NADP, които изпълняват функциите на коензими

различни дехидрогенази. Недостиг на витамин РРводи до заболяването "пелагра", за което

Има 3 основни признака: дерматит, диария, деменция („три D”), пелаграта се проявява под формата на

симетричен дерматит върху участъци от кожата, достъпни за действие слънчеви лъчи, стомашно-чревни разстройства (диария) и

възпалителни лезии на лигавицата на устата и езика. В напреднали случаи се наблюдава пелагра

Нарушения на ЦНС (деменция): загуба на паметта, халюцинации и заблуди.

Биосинтез на мазнини в тялото: ресинтез на мазнини в чревния ендотел, синтез на мазнини в черния дроб и подкожието

Мастни фибри. Транспорт на мазнини от кръвни липопротеини. Запазване на мазнини. Физиологичен

Значението на мазнините за човешкото тяло. Нарушаване на процеса на синтез на мазнини: затлъстяване, мазнини

Дегенерация на черния дроб.

Метаболизъм на мазнините- набор от процеси на храносмилане и усвояване на неутрални мазнини

(триглицериди) и техните разпадни продукти в стомашно-чревния тракт, междинен метаболизъм на мазнини и

мастни киселини и отстраняването на мазнините, както и техните метаболитни продукти от тялото. Концепции " метаболизма на мазнините" И

„липиден метаболизъм“ често се използват взаимозаменяемо, защото съставки на животински и растителни тъкани

включва неутрални мазнини и мастноподобни съединения, обединени под общ

наречени липиди . Нарушения на жилищните разпоредби служат като причина или резултат от много патологии

държави. Тялото на възрастен човек получава средно 70 Жживотински мазнини и

от растителен произход. В устната кухина мазнините не претърпяват никакви промени, т.к слюнката не е

съдържа ензими, разграждащи мазнините . Частично разграждане на мазнините до глицерол или моно-,

Диглицеридите и мастните киселини започват в стомаха. Това обаче се случва при ниска скорост

тъй като в стомашния сок на възрастен човек и бозайници активността на ензима липаза,

катализира хидролитичното разграждане на мазнините , е изключително ниска, а рН стойността на стомашния сок

е далеч от оптималното за действието на този ензим (оптималната рН стойност за стомашна липаза

е в диапазона 5,5-7,5 pH единици). Освен това в стомаха няма условия за емулгиране

мазнини, а липазата може активно да хидролизира само мазнини под формата на мастна емулсия. Следователно

при възрастни, мазнини, които съставляват по-голямата част от хранителните мазнини в стомаха специални промениНе

подлагам се. Въпреки това, като цяло стомашно храносмиланезначително улеснява последващото храносмилане

мазнини в червата. В стомаха настъпва частично разрушаване на липопротеиновите комплекси на клетъчните мембрани

храна, което прави мазнините по-достъпни за последващо въздействие върху тях от панкреасната липаза

сок Освен това дори малкото разграждане на мазнините в стомаха води до появата на

свободни мастни киселини, които без да се усвоят в стомаха, попадат в червата и там

насърчаване на емулгирането на мазнините. Най-мощен емулгиращ ефект имат жлъчните жлъчни киселини.

киселини , влизайки в дванадесетопръстника с жлъчка. В дванадесетопръстника заедно с храната

масата въвежда определено количество стомашен сок, съдържащ солна киселина, която

дванадесетопръстника се неутрализира главно от бикарбонатите, съдържащи се в панкреаса и

чревен сок и жлъчка. Мехурчета от въглероден диоксид, образувани по време на реакцията на бикарбонати със солна киселина

Газът разхлабва хранителната каша и насърчава по-пълното смесване с храносмилането

сокове В същото време започва емулгирането на мазнините. Жлъчните соли се адсорбират в присъствието

малки количества свободни мастни киселини и моноглицериди на повърхността на мастните капчици във формата

най-тънкият филм, който предотвратява сливането на тези капчици.

Нарушения на метаболизма на мазнините.Една от причините за недостатъчното усвояване на мазнините в тънките черва

може да бъде тяхното непълно разцепване поради или намалена секреция на панкреатичен сок

(липса на панкреатична липаза), или поради намалена жлъчна секреция (липса на жлъчка

киселини, необходими за емулгирането на мазнините и образуването на мастни мицели). Друго, най-често срещано

причината за недостатъчна абсорбция на мазнини в червата е дисфункция на чревния епител,

наблюдавани при ентерит, хиповитаминоза, хипокортизолизъм и някои други патологични състояния.

В този случай моноглицеридите и мастните киселини не могат да се абсорбират нормално в червата поради

увреждане на неговия епител. Нарушена абсорбция на мазнини се наблюдава и при панкреатит, механичен

жълтеница след субтотална резекция на тънките черва, както и ваготомия, водеща до намаляване на тонуса

жлъчен мехур и бавен поток на жлъчката в червата. Малабсорбция на мазнини в тънките черва

води до поява на голямо количество мазнини и мастни киселини в изпражненията – стеаторея. За дълго време

Ако усвояването на мазнините е нарушено, тялото получава и недостатъчно количество мастноразтворими витамини.

Вещество, произведено от паращитовидните жлези, което е от протеинова природа, включващо няколко части (фрагменти), които се различават една от друга в последователността на аминокиселинните остатъци (I, II, III), заедно образуват паратиреоиден хормон.

Паратирокрин, паратирин, С-терминал, ПТХ, ПТХ и накрая, паратиреоиден хормон или паратиреоиден хормон - под такива имена и съкращения в медицинската литература можете да намерите хормон, секретиран от малки (с размер на грахово зърно) сдвоени жлези (горни и долни двойки), които обикновено се намират на повърхността на най-голямата човешка ендокринна жлеза - щитовидната жлеза.

Паратироидният хормон, произвеждан от тези паращитовидни жлези, контролира регулацията на метаболизма на калция (Ca) и (P), под негово влияние се увеличава съдържанието на такъв важен макроелемент за костната система (и не само) в кръвта.

Той дори не е на 50...

аминокиселинна последователност на ПТХ при хора и някои животни

Предположения за значението на паращитовидните жлези и веществото, което те произвеждат, са изказани в зората на 20 век (1909 г.) от американския професор по биохимия Макколъм. При наблюдение на животни с отстранени паращитовидни жлези беше отбелязано, че при условия на значително намаляване на калция в кръвта те се преодоляват от тетанични конвулсии, което в крайна сметка причинява смъртта на тялото. Въпреки това, инжекции солеви разтворикалцият, даван на експериментални „наши малки братя“, страдащи от конвулсии, по неизвестна към онзи момент причина, допринесе за намаляване припадъчна дейности им помогна не само да оцелеят, но и да се върнат към почти нормално съществуване.

Някои пояснения относно мистериозното вещество се появяват 16 години по-късно (1925 г.), когато е открит екстракт, който има биологично активни (хормонални) свойства и повишава нивото на Са в кръвната плазма.

Но минават много години и едва през 1970 г. е изолиран чист паратироиден хормон от паращитовидните жлези на говеда. В същото време е определена атомната структура на новия хормон заедно с неговите връзки (първична структура). Освен това се оказа, че PTH молекулите се състоят от 84 аминокиселини, подредени в определена последователност и една полипептидна верига.

Що се отнася до самата „фабрика“ за паратироиден хормон, би било претенциозно да я наречем фабрика, толкова е малка. Общо броят на „граховите зърна“ в горната и долната част варира от 2 до 12 броя, но класическа версиясе счита за 4. Теглото на всяко парче желязо също е много малко - от 25 до 40 милиграма. При отстраняване на щитовидната жлеза (TG) поради развитието онкологичен процеспаращитовидните жлези (PTG), като правило, напускат тялото на пациента заедно с него. В други случаи, по време на операции на щитовидната жлеза, тези "грахови зърна" се отстраняват по погрешка поради техния размер.

Нормален паратироиден хормон

Нормата на паратироидния хормон в кръвния тест се измерва в различни единици: mcg/l, ng/l, pmol/l, pg/ml и има много малки цифрови стойности. С възрастта количеството на произведения хормон се увеличава, така че при възрастните хора съдържанието му може да бъде два пъти по-високо, отколкото при младите хора. Но за по-лесно разбиране от читателя е по-уместно да представим най-често използваните мерни единици за паратироидния хормон и нормалните граници в съответствие с възрастта в таблицата:

Очевидно не е възможно да се определи нито една (точна) норма на паратироидния хормон, тъй като всяка клинична диагностична лаборатория, която изследва този лабораторен показател, използва свои собствени методи, мерни единици и референтни стойности.

Междувременно е също така очевидно, че няма разлики между мъжките и женските паращитовидни жлези и ако те функционират правилно, тогава нормите на ПТХ при мъжете и жените се променят само с възрастта. И дори в такива важни периоди от живота като бременността, паратироидният хормон трябва ясно да следва калция и да не излиза извън границите на общоприетите норми. Въпреки това, при жени с латентна патология (нарушения на калциевия метаболизъм), нивата на ПТХ могат да се повишат по време на бременност. И този не е нормален вариант.

Какво е паратироиден хормон?

В момента се знае доста, ако не и всичко, за този интересен и важен хормон.

Секретиран епителни клеткипаращитовидните жлези, едноверижен полипептид, съдържащ 84 аминокиселинни остатъка, се нарича непокътнат паратироиден хормон. Обаче, когато се образува, първо се появява не самият ПТХ, а неговият предшественик (препрохормон) - той се състои от 115 аминокиселини и едва след като влезе в апарата на Голджи, се трансформира в пълноценен паратиреоиден хормон, който в своята опакованата форма се утаява и се съхранява известно време в секреторни везикули, за да излезе оттам, когато концентрацията на Ca 2+ спадне.

Интактният хормон (PTH 1-84) е способен да се разгражда на по-къси пептиди (фрагменти), които имат различно функционално и диагностично значение:

• N-терминал, N-терминал, N-терминал (фрагменти 1 – 34) – пълноценен фрагмент, тъй като не е по-нисък по своята биологична активност от пептид, съдържащ 84 аминокиселини, той намира рецептори на целевите клетки и взаимодейства с тях;
• Средна част (44 – 68 фрагмента);
• С-терминал, С-терминална част, С-терминал (53 – 84 фрагмента).

Най-често, за да идентифицират нарушения на ендокринната система в лабораторна работа, те прибягват до изследване на непокътнатия хормон. Сред трите части С-терминалната част е призната за най-значимата в диагностично отношение; тя значително превъзхожда другите две (средна и N-терминална) и следователно се използва за определяне на заболявания, свързани с нарушен метаболизъм на фосфор и калций .

Калций, фосфор и паратироиден хормон

Скелетната система е основната структура за отлагане на калций; тя съдържа до 99% от общата маса на елемента, намираща се в тялото, останалото, сравнително малко количество (около 1%), се концентрира в кръвната плазма, която се насища с Ca, като го получава от червата (където влиза с храната и водата) и костите (в процеса на тяхното разграждане). Все пак трябва да се отбележи, че в костната тъкан калцият съществува предимно в слабо разтворима форма (хидроксиапатитни кристали) и само 1% от общия калций в костите се състои от фосфорно-калциеви съединения, които могат лесно да се разпаднат и да се освободят в кръвта.

Известно е, че съдържанието на калций не позволява специални дневни колебания в кръвта, оставайки на повече или по-малко постоянно ниво (от 2,2 до 2,6 mmol/l). Но все пак основната роля в много процеси (коагулационна функция на кръвта, нервно-мускулна проводимост, активност на много ензими, пропускливост на клетъчните мембрани), осигуряващи не само нормалното функциониране, но и самия живот на тялото, принадлежи на калция. йонизиран, чиято норма в кръвта е 1,1 – 1,3 mmol/l.

При липса на този химичен елемент в организма (или той не се доставя с храната, или преминава през чревния тракт транзитно?), естествено ще започне повишен синтез на паратиреоиден хормон, чиято цел е с всякакви средстваповишаване на нивото на Ca 2+ в кръвта. Във всеки случай, тъй като това увеличение ще се случи главно поради отстраняването на елемента от фосфорно-калциевите съединения на костното вещество, откъдето той напуска доста бързо, тъй като тези съединения не са особено силни.

Увеличаването на плазмените нива на калций намалява производството на ПТХ и обратно: веднага щом количеството на този химичен елемент в кръвта спадне, производството на паратиреоиден хормон веднага започва да показва тенденция към увеличаване. Увеличаване на концентрацията на калциеви йони в подобни случаипаратиреоидният хормон извършва и двете поради директния си ефект върху целевите органи - бъбреци, кости, дебело червои косвени ефекти върху физиологичните процеси (стимулиране на производството на калцитриол, повишаване на ефективността на абсорбцията на калциеви йони в чревния тракт).

Действие на ПТХ

Клетките на целевите органи носят рецептори, подходящи за ПТХ, и взаимодействието на паратиреоидния хормон с тях води до поредица от реакции, които водят до движение на Ca от депата, разположени в клетката, в извънклетъчната течност.

В костната тъкан PTH рецепторите се намират върху млади (остеобласти) и зрели (остеоцити) клетки. Основната роля в разтварянето на костните минерали обаче играе остеокласти– гигантски многоядрени клетки, принадлежащи към системата на макрофагите? Всичко е просто: тяхната метаболитна активност се стимулира от вещества, произведени от остеобластите. Паратиреоидният хормон кара остеокластите да работят интензивно, което води до увеличаване на производството на алкална фосфатаза и колагеназа, които чрез своето влияние причиняват разрушаването на основната субстанция на костите и по този начин подпомагат движението на Ca и P в извънклетъчното пространство. от костната тъкан.

Мобилизирането на Ca от костите в кръвта, стимулирано от PTH, повишава реабсорбцията (обратната абсорбция) на този макроелемент в бъбречните тубули, като по този начин намалява екскрецията му в урината и абсорбцията в чревния тракт. В бъбреците паратиреоидният хормон стимулира образуването на калцитриол, който заедно с паратиреоидния хормон и калцитонин също участва в регулацията на калциевия метаболизъм.

Паратиреоидният хормон намалява реабсорбцията на фосфор в бъбречните тубули, което насърчава повишеното му отстраняване през бъбреците и намаляване на съдържанието на фосфат в извънклетъчната течност, което от своя страна повишава концентрацията на Ca 2+ в кръвната плазма.

По този начин паратироидният хормон е регулатор на връзката между фосфор и калций (възстановява концентрацията на йонизиран калций до нивото на физиологичните стойности), като по този начин осигурява нормално състояние:

1. Невромускулна проводимост;
2. Функции на калциевата помпа;
3. Ензимна активност;
4. Регулиране на метаболитните процеси под въздействието на хормони.

Разбира се, ако съотношението Ca/P се отклони от нормалните граници, се появяват признаци на заболяване.

Кога възниква заболяването?

Липса на паращитовидни жлези ( операция) или тяхната недостатъчност по някаква причина води до патологично състояние т.нар хипопаратироидизъм (Нивото на PTH в кръвта е намалено). Основният симптом на това състояние се счита за неприемливо ниско ниво на калций в кръвния тест (хипокалцемия), което носи различни сериозни проблеми на тялото:

• Неврологични разстройства;
• Заболявания на органите на зрението (катаракта);
• Патология на сърдечно-съдовата система;
• Болести на съединителната тъкан.

Пациент с хипотиреоидизъм има повишена нервно-мускулна проводимост, той се оплаква от тонични конвулсии, както и спазми (ларингоспазъм, бронхоспазъм) и конвулсии на мускулния апарат на дихателната система.

Междувременно повишеното производство на паратиреоиден хормон причинява на пациента още повече проблеми, отколкото ниското му ниво.

Както бе споменато по-горе, под въздействието на паратиреоидния хормон се получава ускорено образуване на гигантски клетки (остеокласти), които имат функцията да разтварят костните минерали и да я разрушават. („поглъщане“ на костна тъкан).

В случаи на неадекватно производство на паратиреоиден хормон ( високо нивохормон в кръвен тест) и, следователно, повишено образуване на остеокласти, тези клетки не се ограничават до фосфорно-калциевите съединения и тази „храна“, която би осигурила нормално съотношение на калций и фосфор в тялото. Остеокластите могат да доведат до разрушаване на сложни съединения (мукополизахариди), включени в основното вещество на костната тъкан. Тези гигантски клетки, намирайки се в големи количества, се бъркат с леко разтворими калциеви соли и започват да ги „изяждат“, което води до декалцификация на костите. Костите, които изпитват огромно страдание, стават изключително уязвими, тъй като такъв химичен елемент като калций, необходим за тяхната здравина, напуска костната тъкан. Разбира се, нивото на калций в кръвта ще започне да се повишава.

Ясно е, че намаляването на Ca 2+ в кръвната плазма дава сигнал на паращитовидните жлези да увеличат производството на хормона, те „мислят“, че няма достатъчно от него и започват да работят активно. Следователно възстановяването на нормалните нива на калций в кръвта също трябва да служи като сигнал за спиране на такава енергична дейност. Това обаче не винаги е така.

Високо ниво на ПТХ

Патологично състояние, при което производството на паратироиден хормон в отговор на повишаване на калция в кръвта не се потиска, се нарича хиперпаратироидизъм(в кръвния тест паратироидният хормон е повишен). Болестта може да бъде първичен, вторичен или дори третичен по природа.

Причини за първичен хиперпаратироидизъмможе да бъде:

1. Туморни процеси, засягащи пряко паращитовидните жлези (включително рак на панкреаса);
2. Дифузна хиперплазия на жлезите.

Прекомерното производство на паратиреоиден хормон води до повишено движение на калций и фосфат от костите, ускорена реабсорбция на Ca и повишена екскреция на фосфорни соли през пикочната система (в урината). В такива случаи се наблюдава високо ниво на калций (хиперкалциемия) в кръвта на фона на повишен ПТХ. Такива състояния са придружени от редица клинични симптоми:

• Обща слабост, летаргия на мускулната система, причинена от намаляване на нервно-мускулната проводимост и мускулна хипотония;
• Намалена физическа активност, бърза поява на умора след незначително натоварване;
• Болезнени усещания, локализирани в отделни мускули;
• Повишен риск от фрактури в различни части на скелетната система (гръбначен стълб, бедро, предмишница);
• Развитие на уролитиаза (поради повишени нива на фосфор и калций в бъбречните тубули);
• Намаляване на количеството фосфор в кръвта (хипофосфатемия) и поява на фосфати в урината (хиперфосфатурия).

Причините за повишена секреция на паратхормон по време на вторичен хиперпаратироидизъмПо правило се появяват други патологични състояния:

1. ХБН (хронична бъбречна недостатъчност);
2. Липса на калциферол (витамин D);
3. Нарушена абсорбция на Ca в червата (поради факта, че болните бъбреци не са в състояние да осигурят адекватно образуване на калцитриол).

IN в такъв случайНиските нива на калций в кръвта стимулират паращитовидните жлези да произвеждат активно своя хормон. Въпреки това, излишъкът от PTH все още не може да доведе до нормално съотношение фосфор-калций, тъй като синтезът на калцитриол оставя много да се желае, а Ca 2+ се абсорбира много слабо в червата. Ниските нива на калций при такива обстоятелства често се придружават от повишаване на фосфора в кръвта (хиперфосфатемия) и се проявяват с развитието на остеопороза (увреждане на скелета поради повишено движение на Ca 2+ от костите).

Рядък вариант на хиперпаратироидизъм е третичен, се формира в в някои случаитумори на панкреаса (аденом) или хиперпластичен процес, локализиран в жлезите. Независимо повишеното производство на ПТХ неутрализира хипокалциемията (нивото на Ca в кръвния тест е намалено) и води до увеличаване на съдържанието на този макроелемент, т.е. до хиперкалцемия.

Всички причини за промени в нивата на ПТХ в кръвен тест

Обобщавайки действията на паратироидния хормон в човешкото тяло, бих искал да улесня задачата за читателите, които търсят причини за повишаване или намаляване на стойностите на индикатора (PTH, PTH) в собствения си кръвен тест, и избройте отново възможните опции.

По този начин се наблюдава повишаване на концентрацията на хормона в кръвната плазма, когато:

• Повишена функция на паращитовидната жлеза (първична), придружена от хиперплазия на паращитовидната жлеза, причинена от туморен процес (рак, карцином, аденом);
• Вторична хиперфункция на паращитовидните жлези, която може да бъде причинена от тумор на островната тъкан на панкреаса, рак, хронична бъбречна недостатъчност, синдром на малабсорбция;
• Освобождаване на вещества, подобни на паратироидния хормон, от тумори с други локализации (освобождаването на тези вещества е най-характерно за бронхогенен рак и рак на бъбреците);
• Високи нива на калций в кръвта.

Трябва да се помни, че прекомерното натрупване на Ca 2+ в кръвта е изпълнено с отлагане на фосфорно-калциеви съединения в тъканите (предимно образуването на камъни в бъбреците).

Намалено ниво на ПТХ в кръвен тест възниква в следните случаи:

1. Вродена патология;
2. Погрешно отстраняване на паращитовидните жлези по време на операция на "щитовидната жлеза" (болест на Олбрайт);
3. Тиреоидектомия (пълно отстраняване както на щитовидната жлеза, така и на паращитовидните жлези поради злокачествен процес);
4. Излагане на радиоактивно лъчение (радиойодтерапия);
5. Възпалителни заболявания на панкреаса;
6. Автоимунен хипопаратироидизъм;
7. саркоидоза;
8. Прекомерна консумация на млечни продукти ("млечен алкален синдром");
9. Множествен миелом (понякога);
10. Тежка тиреотоксикоза;
11. Идиопатична хиперкалцемия (при деца);
12. Предозиране на калциферол (витамин D);
13. Промоции функционални способностищитовидната жлеза;
14. Атрофия на костната тъкан след дълъг престой в неподвижно състояние;
15. Злокачествени новообразувания, които се характеризират с производството на простагландини или фактори, които активират костното разтваряне (остеолиза);
16. Остър възпалителен процес, локализиран в панкреаса;
17. Намалени нива на калций в кръвта.

Ако нивото на паратироидния хормон в кръвта е ниско и няма отговор на намаляване на концентрацията на калций в него, може да се развие хипокалциемична криза, чийто основен симптом е тетанични конвулсии.

Спазми на дихателната мускулатура (ларингоспазъм, бронхоспазъм) представляват опасност за живота, особено ако подобно състояниевъзниква при малки деца.

Кръвен тест за ПТХ

Кръвен тест, който разкрива определено състояние на ПТХ (паратироидният хормон се повишава или намалява при кръвен тест), включва не само изследване на този показател (обикновено с помощта на ензимно-свързан имуносорбентен метод). Като правило, за да бъде пълна картината, заедно с теста за ПТХ се определят нивата на калций и фосфор. Освен това всички тези показатели (PTH, Ca, P) трябва да се определят в урината.

Кръвен тест за PTH се предписва за:

• Промени в концентрацията на калций в една или друга посока (ниски или високи нива на Ca 2+);
• Остеосклероза на гръбначните тела;
• остеопороза;
• Кистозни образувания в костната тъкан;
• уролитиаза;
• Съмнение за неопластичен процес, засягащ ендокринната система;
• Неврофиброматоза (болест на Реклингхаузен).

Специална подготовка този анализне изисква кръв. Кръвта се взема сутрин на празен стомах от кубиталната вена, както при всяко друго биохимично изследване.

Паратироидният хормон (PTH) е едноверижен полипептид, състоящ се от 84 аминокиселинни остатъка (около 9,5 kDa), чието действие е насочено към повишаване на концентрацията на калциеви йони и намаляване на концентрацията на фосфати в кръвната плазма.

Синтез и секреция на ПТХ . ПТХ се синтезира в паращитовидните жлези като прекурсор - препрохормон, съдържащ 115 аминокиселинни остатъка. По време на прехвърлянето към ER сигнален пептид, съдържащ 25 аминокиселинни остатъка, се отцепва от препрохормона. Полученият прохормон се транспортира до апарата на Голджи, където прекурсорът се превръща в зрял хормон, включващ 84 аминокиселинни остатъка (PTH 1-84). Паратироидният хормон е опакован и съхраняван в секреторни гранули (везикули). Интактният паратироиден хормон може да бъде разцепен на къси пептиди: N-краен, С-краен и среден фрагмент. N-терминалните пептиди, съдържащи 34 аминокиселинни остатъка, имат пълна биологична активност и се секретират от жлезите заедно със зрелия паратироиден хормон. Това е N-крайният пептид, който е отговорен за свързването с рецепторите на таргетните клетки. Ролята на С-крайния фрагмент не е ясно установена. Скоростта на разграждане на хормоните намалява, когато концентрацията на калциевите йони е ниска, и се увеличава, когато концентрацията на калциеви йони е висока. секреция на ПТХрегулира се от нивото на калциевите йони в плазмата: хормонът се секретира в отговор на намаляване на концентрацията на калций в кръвта.

Ролята на паратироидния хормон в регулацията на калциевия и фосфатния метаболизъм.Целеви организа ПТХ – кости и бъбреци. Специфични рецептори са локализирани в бъбречни и костни клетки, които взаимодействат с паратироидния хормон, което води до каскада от събития, които започват, водещи до активиране на аденилат циклаза. Вътре в клетката се увеличава концентрацията на cAMP молекули, чието действие стимулира мобилизирането на калциеви йони от вътреклетъчните резерви. Калциевите йони активират кинази, които фосфорилират специфични протеини, които индуцират транскрипция на специфични гени. В костната тъкан PTH рецепторите са локализирани върху остеобласти и остеоцити, но не се намират върху остеокласти. Когато паратиреоидният хормон се свърже с рецепторите на прицелните клетки, остеобластите започват интензивно да секретират инсулиноподобен растежен фактор 1 и цитокини. Тези вещества стимулират метаболитната активност на остеокластите. По-специално, ускорява се образуването на ензими като алкална фосфатаза и колагеназа, които действат върху компонентите на костната матрица, причинявайки нейното разпадане, което води до мобилизиране на Ca 2+ и фосфати от костта в извънклетъчната течност. В бъбреците ПТХ стимулира реабсорбцията на калций в дисталните извити тубули и по този начин намалява отделянето на калций в урината и намалява реабсорбцията на фосфати.В допълнение, паратироидният хормон индуцира синтеза на калцитриол (1,25(OH) 2 D 3), което подобрява абсорбцията на калций в червата. По този начин паратироидният хормон се възстановява нормално нивокалциеви йони в извънклетъчната течност, както чрез директен ефект върху костите и бъбреците, така и чрез индиректно действие (чрез стимулиране на синтеза на калцитриол) върху чревната лигавица, като в този случай повишава ефективността на абсорбцията на Ca 2+ в червата. Чрез намаляване на реабсорбцията на фосфати от бъбреците, паратироидният хормон помага за намаляване на концентрацията на фосфати в извънклетъчната течност.

Калцитонин - полипептид, състоящ се от 32 аминокиселинни остатъка с една дисулфидна връзка. Хормонът се секретира от парафоликуларните К клетки на щитовидната жлеза или С клетките на паращитовидните жлези като прекурсорен протеин с високо молекулно тегло. Секрецията на калцитонин се увеличава с увеличаване на концентрацията на Ca 2+ и намалява с намаляване на концентрацията на Ca 2+ в кръвта. Калцитонинът е антагонист на паратироидния хормон. Той инхибира освобождаването на Ca 2+ от костите, като намалява активността на остеокластите. В допълнение, калцитонинът потиска тубулната реабсорбция на калциевите йони в бъбреците, като по този начин стимулира отделянето им от бъбреците в урината. Скоростта на секреция на калцитонин при жените е силно зависима от нивата на естроген. При липса на естроген секрецията на калцитонин намалява. Това води до ускоряване на мобилизирането на калций от костната тъкан, което води до развитие на остеопороза.

Хиперпаратироидизъм. При първичния хиперпаратиреоидизъм се нарушава механизмът на потискане на секрецията на паратиреоиден хормон в отговор на хиперкалцемия. Това заболяване се среща с честота 1:1000. Причините могат да бъдат тумор на паращитовидната жлеза (80%) или дифузна жлезиста хиперплазия, в някои случаи рак на паращитовидната жлеза (по-малко от 2%). Прекомерната секреция на паратиреоиден хормон води до повишена мобилизация на калций и фосфат от костната тъкан, повишена калциева реабсорбция и екскреция на фосфат в бъбреците. В резултат на това възниква хиперкалцемия, която може да доведе до намаляване на нервно-мускулната възбудимост и мускулна хипотония. Болните развиват обща и мускулна слабост, бърза уморяемости болка в отделни групимускулите, рискът от фрактури на гръбначния стълб, бедрената кост и костите на предмишницата се увеличава. Увеличаването на концентрацията на фосфатни и калциеви йони в бъбречните тубули може да причини образуването на камъни в бъбреците и да доведе до хиперфосфатурия и хипофосфатемия . Вторичен хиперпаратироидизъм възниква при хронична бъбречна недостатъчност и дефицит на витамин D3 и е придружено от хипокалцемия, свързана главно с нарушена абсорбция на калций в червата поради инхибиране на образуването на калцитриол от засегнатите бъбреци. В този случай се увеличава секрецията на паратиреоиден хормон. въпреки това повишено нивопаратироидният хормон не може да нормализира концентрацията на калциеви йони в кръвната плазма поради нарушен синтез на калцитриол и намалена абсорбция на калций в червата. Наред с хипокалциемията често се наблюдава хиперфостатемия. Пациентите развиват увреждане на скелета (остеопороза) поради повишена мобилизация на калций от костната тъкан. В някои случаи (с развитието на аденом или хиперплазия паращитовидни жлези) автономната хиперсекреция на паратироидния хормон компенсира хипокалциемията и води до хиперкалциемия (третичен хиперпаратироидизъм ).

Хипопаратироидизъм. Основният симптом на хипопаратироидизъм, причинен от недостатъчност на паращитовидните жлези, е хипокалциемията. Намаляването на концентрацията на калциеви йони в кръвта може да причини неврологични, офталмологични и сърдечно-съдови нарушения, както и увреждане на съединителната тъкан. При пациент с хипопаратиреоидизъм се наблюдава повишаване на нервно-мускулната проводимост, пристъпи на тонични конвулсии, конвулсии на дихателните мускули и диафрагмата и ларингоспазъм.

126. Структура, биосинтеза и механизъм на действие на калцитриол. Причини и прояви на рахит

Хормонът се синтезира от паращитовидните жлези. Това е полипептид (84 аминокиселини). Краткосрочната регулация на секрецията на паратхормона се осъществява от Ca++, а за продължителна - от 1,25(OH)2D3 заедно с калций.

Паратироидният хормон взаимодейства със 7-TMS-(R), което води до активиране на аденилат циклазата и повишаване на нивата на cAMP. В допълнение, механизмът на действие на паратироидния хормон включва Ca++, както и ITP и диацилглицерол (DAG). Основната функция на паратироидния хормон е да поддържа постоянно ниво на Са++. Той изпълнява тази функция, като засяга костите, бъбреците и (чрез витамин D) червата. Влиянието на паратироидния хормон върху тъканните остеокласти се осъществява главно чрез ITP и DAG, което в крайна сметка стимулира разграждането на костите. В проксималните тубули на бъбреците паратироидният хормон инхибира реабсорбцията на фосфати, което води до фосфатурия и хипофосфатемия; той също така увеличава реабсорбцията на калций, т.е. намалява екскрецията му. В допълнение, паратироидният хормон повишава активността на 1-хидроксилазата в бъбреците. Този ензим участва в синтеза на активни форми на витамин D.

Навлизането на калций в клетката се регулира от неврохормонални сигнали, някои от които увеличават скоростта на навлизане на Ca + в клетката от междуклетъчното пространство, други - освобождаването му от вътреклетъчните депа. От извънклетъчното пространство Ca2+ навлиза в клетката през калциев канал (белтък, състоящ се от 5 субединици). Калциевият канал се активира от хормони, чийто механизъм на действие се осъществява чрез цАМФ. Освобождаването на Ca2+ от вътреклетъчните депа става под въздействието на хормони, които активират фосфолипаза С, ензим, способен да хидролизира фосфолипида на плазмената мембрана FIFF (фосфатидилинозитол-4,5-бифосфат) в DAG (диацилглицерол) и ITP (инозитол-1,4). ,5-трифосфат):

ITF се присъединява специфичен рецепторкалцизоми (където се натрупва Ca2+). В този случай конформацията на рецептора се променя, което води до отваряне на вратата, която блокира канала за преминаване на Ca2+ от калцизомата. Освободеният от депото калций се свързва с протеин киназа С, чиято активност повишава DAG. Протеин киназа С, от своя страна, фосфорилира различни протеинии ензими, като по този начин променя тяхната активност.

Калциевите йони действат по два начина: 1) свързват отрицателно заредени групи на повърхността на мембраните, като по този начин променят тяхната полярност; 2) се свързват с протеина калмодулин, като по този начин активират много ключови ензими на въглехидратния и липидния метаболизъм.

Липсата на калций води до развитие на остеопороза (крехки кости). Липсата на калций в организма се причинява от недостиг на храна и хиповитаминоза D.

Дневната нужда е 0,8–1,0 g/ден.

В метаболизма на калция, наред с паратирина и тирокалцитонина, витамин D играе изключително важна роля.