16

ВОЕННО-МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ

Экз №__

Кафедра клинической биохимии и лабораторной диагностики

«УТВЕРЖДАЮ»

ИО начальника кафедры

клинической биохимии и

лабораторной диагностики

полковник медицинской службы

В.ПАСТУШЕНКОВ

«___» _____________ 2008 г.

доцент кафедры клинической биохимии и лабораторной диагностики

кандидат медицинских наук доцент А.ЧАЙКА

_____________________________________________________________________

должность, ученая степень, ученое звание, воинское звание, инициал имени, фамилия автора (авторов)

ЛЕКЦИЯ № 16

_________________________________________

(номер по тематическому плану изучения дисциплины)

по дисциплине: «Биохимия»

___________________________________________________________

(наименование учебной дисциплины)

на тему: «ОБМЕН ГЕМСОДЕРЖАЩИХ ХРОМОПРОТЕИНОВ»

________________________________________________

(наименование темы занятий по тематическому плану изучения дисциплины)

с курсантами и студентами 2 курса факультетов подготовки врачей

(военно-медицинских специалистов иностранных армий)

Обсуждена и одобрена на заседании кафедры

«____» ____________ 200___ г.

Протокол №______

Уточнено (дополнено):

«____» ____________ 200___ г.

_____________________________________

(воинское звание, подпись, инициал имени, фамилия)

План лекции

1.Синтез гемоглобина. Возможные нарушения биосинтеза.

2. Основные этапы распада геминовых хромопротеинов. Образование и пути выведения конечных продуктов обмена.

3. Изменение показателей пигментного обмена

4. Типы желтух.

Введение

Необходимость изучения обмена сложных белков, в том числе и гемохромопротеинов, в системе биохимического образования врача определяется важной ролью этих соединений для жизнедеятельности человека. Гемохромопротеины осуществляют дыхательную функцию крови (гемоглобин), транспорт кислорода в мышцах (миоглобин), входят в состав цитохромной системы, принимающей участие в окислительных процессах в клетке. Нарушение обмена гемохромопротеинов лежит в основе многих заболеваний. Большое диагностическое значение в клинической практике имеет определение промежуточных и конечных продуктов метаболизма гемма (его распада и биосинтеза), а также содержание железа в организме. Различные анемии, желтухи (гипербилирубинемии), порфирии, гемоглобинопатии, талассемии – далеко не исчерпывающий перечень заболеваний, связанных с нарушениями обмена в организме гемохромопротеинов. Действия многих отравляющих веществ (ядов) направлено на повреждение механизмов функционирования в организме гемохромопротеинов.

В обмене различных гемохромопротеинов важную роль играет печень, костный мозг, селезёнка, хотя в принципе их синтез и распад происходит в гистиоцитах соединительной ткани любого органа (З.А.Бондарь, 1965). Остановимся прежде всего на путях распада гемоглобина – белка, представленного в наибольшем количестве (после сократительных белков) в организме человека (от 700 до 900 и более граммов в зависимости от массы тела).

1. Обмен гемоглобина.

Гемоглобин (Hb) освобождается (около 8-9 г в сутки) при разрушении эритроцитов; время жизни около 4-х месяцев. Оба компонента Hb (белок гемоглобин и гемм) превращаются далее независимо друг от друга. Глобин протеолитически гидролизуется до аминокислот, а гемм превращается в пигменты желчи. Другие гемсодержащие белки (миоглобин, цитохромы, пероксидазы, каталаза и т.д.) разрушаются аналогичным образом.

Гемоглобин, освобождаемый из эритроцитов, сразу же связывается с гаптоглобином, белком плазмы крови (α_2-глобулин), одна молекула которого может связывать две молекулы Hb. Образующийся комплекс адсорбируется ретикулоэндотелиальной системой (РЭС) из циркулирующей в печени, селезёнке, костном мозге и других органах крови.

В комплексе гаптоглобин-гемоглобин железо гемма окисляется до Fe³⁺ (с образованием метгемоглобина), а начальный этап распада Hb – окисление α-метинового мостика гемма сначала до формила – происходит после того как отщепляется гаптоглобин. Затем формил отщепляется и образуется вердоглобин. Этот процесс катализируется НАДФ-содержащей гемоксидазой и приводит к образованию вердоглобина, или холеглобина (слайд №1). Как видно из приведённых формул, в молекуле вердоглобина ещё сохраняется атом железа и белковый компонент. В этом окислительном превращении гемоглобина принимает участие витамин С, иона Fe²⁺ и другие кофакторы. При открытии порфиринового цикла сродство Fe³⁺ и глобина к тетрапирольному производному понижается, и молекула распадается на линейное производное тетрапиррола биливердин, а также глобин и железо. Биливердин (зелёный пигмент) в эндоплазматическом ретикулюме клеток Купфера восстанавливается НАДФН₂ в присутствии биливердинредуктазы по центральному метиновому мостику, давая основной желчный пигмент человека и плотоядных животных – билирубин («непрямой билирубин»). «Непрямым» свободный билирубин (красно-коричневый пигмент) называется потому, что он не даёт прямой цветной реакции с диазореактивом Эрлиха, поскольку из-за плохой растворимости в воде он легко адсорбируется на белках плазмы крови, и для его определения в крови необходимо предварительно осаждение белков спиртом. После этого билирубин вступает во взаимодействие с диазореактивом.

Образовавшийся в клетках РЭС токсичный непрямой билирубин, будучи связанным с альбумином, током крови переносится в печень, где отделяется от

альбумина и активно захватывается мембранами гепатоцитов, связывается и переносится на эндоплазматический ретикулюм цитоплазматическими Y- и Z-протеинами. В эндоплазматическом ретикулюме гепатоцитов билирубин обезвреживается, образуя гликозидную связь с одной или двумя молекулами УДФ-глюкуроновой кислоты через остатки пропионовой кислоты центральных пирольных колец. Этот процесс катализируется УДФ-билирубин-глюкоронидтрансферазой. Образующийся моно- и диглюкуронид билирубина, будучи объёмистым соединением, не может проходить обратно через мембрану клетки печени. Часть «непрямого» билирубина (15%) связывается с серной кислотой (в форме ФАФС – фосфоаденозинфосфосульфата) при участии фермента сульфаттрансферазы, а также с фосфорной кислотой, глюкозой или ксилозой. Таким образом, его молекула становится водорастворимой и в этой форме экскретируется из печени в желчь с помощью цитоплазматических мембран билиарного полюса гепатоцита, лизосом и аппарата Гольджи (слайд №2).

Глюкурониды билирубина (в норме преобладает диглюкуронид), а также сульфат билирубина известны под названием «прямого» билирубина, так как они дают цветную реакцию с диазореактивом Эрлиха без предварительной обработки исследуемой сыворотки этиловым спиртом (прямая реакция).

Выделение желчных пигментов.

Вместе с желчью прямой билирубин попадает в кишечник, где подвергается дальнейшим превращениям под действием бактерий (слайд №3). Сначала глюкуроновая кислота отщепляется от комплекса с билирубином, и освободившийся билирубин подвергается восстановлению в мезобилирубин, затем в мезобилиноген (уробилиноген) и стеркобилиноген, последний выводится с калом. В сутки человек выделяет от 250 до 300 мг стеркобилиногена, который легко окисляется под действием света и воздуха до стеркобилина. Лишь небольшая часть билирубина (от 5 до 20 мг) выводится с калом в неизменном виде.

Известно, что небольшая часть желчных пигментов (мезобилиноген и образующийся из него при окислении мезобилин) может всасываться в тонком кишечнике в кровь и по системе портальной вены возвращаются в печень с венозной кровью (энтерогепатическая циркуляция). В этом случае токсичный мезобилиноген обезвреживается гепатоцитами, распадаясь до три-, ди- и монопирролов, которые выводятся из организма с калом и мочой. Задержка в печени мезобилиногена (уробилиногена) и превращение его в дипиррольные соединения исключает возможность поступления его в норме в общий ток кровообращения и, следовательно, в мочу. Таким образом, моча здорового человека не содержит уробилиногена (слайд №4). Если же с мочой выделяется повышенное содержание уробилиногена (точнее мезобилиногена), то это является свидетельством недостаточности функции печени, например, при печёночной или гемолитической желтухаха, когда печень частично теряет способность извлекать этот пигмент из крови воротной вены. Небольшая часть стеркобилиногена (до 5%) после всасывания через систему нижних геморроидальных вен попадает в большой круг кровообращения, минуя печень, и в таком виде выводится почками с мочой (около 4 мг в сутки). Иногда ошибочно стеркобилиноген мочи называют уробилиногеном.

Желчные пигменты, выводимые из организма почками с мочой (стеркоболиноген, уробилиноген и другие), называют «уробилиногеновыми телами» мочи (слайд №4).

У здорового человека ежедневно образуется 250-300 мг билирубина, который почти полностью удаляется из организма, Содержание его в крови невелико - 8,5-20 мкмоль/л (0,4 -0.8 мг/дл), причём около 75% этого количества приходится на долю «непрямого», т.е. свободного билирубина (слайд №5). Повышение содержания билирубина в крови (гипербилирубинеимя) более 30-35 мкмоль/л (больше 2 мг/дл) сопровождается желтушной окраской склер и кожных покровов. При этой концентрации альбумин оказывается насыщенным, а избыточный билирубин свободным и осаждается из раствора.