Биохимия.ру полный курс лекций

кислотой (УДФГК), при этом образуются моно- и диглюкурониды. Кроме глюкуроновой кислоты, в реакцию могут вступать сульфаты, фосфаты, глюкозиды. Билирубин-глюкуронид получил название связанный (конъюгированный) или прямой билирубин.

После образования билирубин-глюкурониды АТФ-зависимым переносчиком секретируются в желчные протоки и далее в кишечник, где при участии бактериальной-глюкуронидазы превращаются в свободный билирубин.

Одновременно некоторое количество билирубин-глюкуронидов может попадать из желчи в кровь по межклеточным щелям.

Таким образом, в крови в норме одновременно существуют две формы билирубина: свободный, попадающий сюда из клеток РЭС (около 80% всего количества), и связанный, попадающий из желчных протоков (до 20%).

В кишечнике билирубин подвергается восстановлению под действием микрофлоры до мезобилирубина и мезобилиногена (уробилиногена). Часть последних всасывается и с током крови вновь попадает в печень, где окисляется до ди- и трипирролов. Другая часть достигает почек и попадает в мочу, придавая ей характерный цвет. Оставшиеся в кишечнике пигменты ферментами бактериальной флоры толстого кишечника восстанавливаются до стеркобилиногена и выделяются из организма, окрашивая кал. Незначительное количество стеркобилиногена через геморроидальные вены попадает в большой круг кровообращения, отсюда в почки и выделяется с мочой. На воздухе стеркобилиноген и уробилиноген превращаются, соответственно, в стеркобилин и уробилин.

Н АР У ШЕ Н И Я О Б М Е Н А Б И Л И Р У Б И НА

Накопление билирубина в крови свыше 43 мкмоль/л ведет к связыванию его эластическими волокнами кожи и конъюнктивы, что проявляется в виде желтухи.

ГЕМОЛИТИЧЕСКАЯ ЖЕЛТУХА

Гемолитическая или надпеченочная желтуха – ускоренное образование билирубина в результате усиления внутрисосудистого гемолиза. К данному типу желтух относятся гемолитические анемии различного происхождения: врожденный сфероцитоз, серповидноклеточная анемия, дефицит глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, отравление сульфаниламидами, талассемии, сепсис, лучевая болезнь, несовместимость крови. В данном случае гиперби-

лирубинемия развивается за счет фракции непрямого билирубина.

Гепатоциты усиленно переводят непрямой билирубин в связанную форму, секретируют его в желчь, в результате в кале увеличивается содержание стеркобилина, интенсивно его окрашивая. В моче возрастает содержание уробилина, билирубин отсутствует.

У новорожденных гемолитическая желтуха может развиться как симптом гемолитической болезни новорожденного.

МЕХАНИЧЕСКАЯ ЖЕЛТУХА

Механическая или подпеченочная желтуха развивается вследствие снижения оттока желчи при непроходимости желчного протока – желчные камни, новообразования поджелудочной железы, гельминтозы.

Врезультате застоя желчи происходит растяжение желчных капилляров, увеличивается проницаемость их стенок. Не имеющий оттока в кишечник прямой билирубин поступает в кровь, в результате развивается гипербилирубинемия. В тяжелых случаях, вследствие переполнения гепатоцитов прямым билирубином, реакция конъюгации с глюкуроновой кислотой может нарушаться. В результате в крови увеличивается концентрация непрямого билирубина.

Вмоче резко увеличен уровень билирубина (цвет темного пива) и снижено количество уробилина, практически отсутствует стеркобилин кала (серовато-белое окрашивание).

ПАРЕНХИМАТОЗНАЯ ЖЕЛТУХА

Паренхиматозная (печеночно-клеточная) желтуха – причиной может быть нарушение на всех трех стадиях превращения билирубина в печени: извлечение билирубина из крови печеночными клетками, его конъюгирование и секреция в желчь. Наблюдается при вирусных и других формах гепатитов, циррозе и опухолях печени, жировой дистрофии печени, при отравлении токсическими гепатотропными веществами, при врожденных патологиях.

Так как нарушаются все процессы превращения билирубина в печени, гипербилирубинемия развивается за счет обеих фракций, преимущественно прямого билирубина. Концентрация его возрастает из-за нарушения секреции в желчь и увеличения проницаемости мембран клеток печени. Количество непрямого билирубина возрастает за счет функциональной недостаточности гепатоцитов и/или снижения их количества.

В моче определяется билирубин (цвет крепкого черного чая), умеренно увеличена концентрация уробилина, уровень стеркобилина кала в норме или снижен.

У детей вариантами паренхиматозной желтухи являются физиологическая желтуха новорожденных и недоношенных, желтуха, вызываемая молоком матери. Наследственными формами паренхиматозной желтухи являются синдромы Жильбера-Мейленграхта, ДубинаДжонсона, Криглера-Найяра.

НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА БИЛИ РУБИНА У ДЕТЕЙ

Гемолитическая болезнь новорожденного

Причины

Несовместимость крови матери и плода по группе или по резус-фактору. Накопление гидрофобной формы билирубина в подкожном жире обуславливает желтушность кожи. Однако реальную опасность представляет накопление билирубина в сером веществе нервной ткани и ядрах ствола с развитием "ядерной желтухи" (билирубиновая энцефалопатия).

Клиническая диагностика

Проявляется сонливостью, плохим сосанием, умственной отсталостью, ригидностью затылочных мышц, тоническими судорогами, тремором конечностей, изменением рефлексов с возможным развитием глухоты и параличей.

Лабораторная диагностика

В крови выявляются выраженная анемия, ретикулоцитоз, эритро- и нормобластоз. Гипербилирубинемия за счет непрямой фракции от 100 до 342 мкмоль/л, в дальнейшем присо-

единяется и прямая фракция. Уровень билирубина в крови быстро нарастает и к 3-5 дню жизни достигает максимума.

Основы лечения

Переливание крови, фенобарбитал, аскорбиновая кислота.

Физиологическая (транзиторная) желтуха новорожденных

Причины

o относительное снижение активности УДФ-глюкуронилтрансферазы в первые дни жизни, связанное с повышенным распадом фетального гемоглобина,

o абсолютное снижение активности УДФ-глюкуронилтрансферазы в первые дни жизни, o дефицит лигандина,

o слабая активность желчевыводящих путей.

Клиническая диагностика

o окрашивание кожи на 3-4 день после рождения, o гемолиза и анемии нет.

Исчезает спустя 1-2 недели после рождения.

Лабораторная диагностика

Увеличение концентрации свободного билирубина в сыворотке до 140-240 мкмоль/л.

Основы лечения

o фенобарбитал, который стимулирует в гепатоцитах увеличение активности УДФ-глюкуронилтрансферазы и цитохрома Р450,

o аскорбиновая кислота, глюкоза, o желчегонные средства.

Желтуха недоношенных

Причины

o относительное снижение активности УДФ-глюкуронилтрансферазы в первые дни жизни, связанное с повышенным распадом фетального гемоглобина,

o абсолютное снижение активности УДФ-глюкуронилтрансферазы в первые дни жизни, o дефицит лигандина,

o слабая активность желчевыводящих путей.

Клиническая диагностика o окрашивание кожи,

o гемолиза и анемии нет.

Исчезает спустя 3-4 недели после рождения.

Лабораторная диагностика

Увеличение концентрации свободного билирубина в сыворотке до максимума на 5-6 дни после рождения, более выражено по сравнению с физиологической желтухой.

Основы лечения

o фенобарбитал, который стимулирует в гепатоцитах увеличение активности УДФ-глюкуронилтрансферазы и цитохрома Р450,

o аскорбиновая кислота, глюкоза, o желчегонные средства,

o фототерапия – под влиянием света происходит образование "люмирубина" – изомерной формы билирубина, легко выводимой с мочой и желчью.

Клиническая диагностика

Симптомы поражения нервной системы: повышение мышечного тонуса, нистагм, опистотонус, атетоз, тонические и клонические судороги. Дети отстают в психическом и физическом развитии. Развитие ядерной желтухи и гибель ребенка.

Лабораторная диагностика

Гипербилирубинемия появляется в первые дни (часы) после рождения. Характерна интенсивная желтуха, в большинстве случаев сопровождающаяся ядерной желтухой. Непрерывное возрастание содержания свободного билирубина в плазме до 200-800 мкмоль/л (в 15-50 раз выше нормы). Отсутствие конъюгированного билирубина в желчи.

Основы лечения

Ограничение физических и нервных нагрузок. Применяют фототерапию с использованием лампы дневного света, прямого солнечного света, внутривенно вливают растворы альбумина, производят заменные переливания крови.

Тип II

Причины

При синдроме Криглера-Найяра II типа отмечается аутосомно-рецессивный тип наследования. Генетически обусловленное снижение активности УДФ-глюкуронилтрансферазы.

Клиническая диагностика

Желтуха менее интенсивна.

Лабораторная диагностика

Содержание непрямого билирубина в крови в 5-20 раз выше нормы. В желчи есть билирубинглюкуронид.

Основы лечения

Ограничение физических и нервных нагрузок. Использование препаратов, индуцирующих глюкуронилтрансферазы – фенобарбитал, зиксорин.

КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ РАВНОВЕСИЕ

Кислотно-основное равновесие представляет собой активность физиологических и фи- зико-химических процессов, составляющих функционально единую систему стабилизации концентрации ионов Н+.

Основной количественной характеристикой кислотности водных растворов. является водородный показатель (рН) – отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов в растворе, т.е. зависимость pH и [H+] не линейная!

pH=-lg [H+]).

Установленный диапазон концентраций ионов Н+, совместимый с жизнью – 16-160 нмоль/л, что соответствует рН 6,8-7,8.

В среднем в плазме крови концентрация ионов водорода [Н+] = 40 нмоль/л, нормальный диапазон рН 7,35-7,45.

Роль систем гомеостаза организма – обеспечить неизменность концентрации ионов водорода при жизнедеятельности, что создает условия для:

o сохранения активности ферментативных и транспортных белков, o неспецифическая защита кожного эпителия;

o отрицательный заряд наружной поверхности мембраны эритроцитов,

oрастворимости неорганических и органических молекул (кальция и магния, щавелевой и мочевой кислот).

Водородный показатель является главным при оценке кислотно-основного состояния и его значение определяет диагноз ацидоза (снижение pH) или алкалоза (повышение pH).

ИС Т О Ч Н И К И И О Н О В В О Д О Р О Д А

1.В реакциях аэробного метаболизма глюкозы, аминокислот и жирных кислот посто-

янно образуются молекулы CO2. При участии фермента карбоангидразы он реагирует с водой и образует угольную кислоту, слабодиссоциирующую на ион Н+ и бикарбонат-ион

НСО3-.

СО2 + Н2О Н2СО3 НСО3- + Н+

Данный способ продукции протонов характерен почти для всех клеток и протекает при аэробном метаболизме, когда активно идут реакции окислительного декарбоксилирования пирувата и цикл трикарбоновых кислот.

2. Еще одним источником кислотных эквивалентов является анаэробный метаболизм глюкозы, при котором появляется молочная кислота.

Глюкоза Молочная кислота Лактат + Н+

Особенно ярко это проявляется при интенсивной мышечной работе. В клинической практике с накоплением молочной кислоты сталкиваются при недостаточном поступлении кислорода в клетки – при любых анемиях, шоке, тромбозах, сердечной и дыхательной недостаточности, повышении вязкости крови, обезвоживании. Также играет роль дефицит железа и меди в составе ферментов дыхательной цепи.

3. Метаболизм серосодержащих аминокислот приводит к появлению серной кислоты: Метионин Н2SО4 SО42- + 2Н+

Цистеин Н2SО4 SО42- + 2Н+

4. В определенных условиях (голодание, сахарный диабет 1 типа) в кровь поступают

ацетоуксусная и -гидроксимасляная кислоты:

Жирные кислоты Ацетил-SКоА Ацетоуксусная кислота Ацетоацетат + Н+ Жирные кислоты Ацетил-SКоА -Гидроксимасляная кислота -Гидроксибутират + Н+

5. При отравлениях органическими соединениями источником ионов Н+ могут служить щавелевая и муравьиная кислоты при метаболизме, соответственно, этиленгликоля и ме-

танола, салициловая кислота.

У Д А Л Е Н И Е И О Н О В В О Д О Р О Д А

Метаболическая активность организма сопровождается непрерывным потреблением кислорода, поступлением в среду ионов водорода и углекислого газа. Все это может повлиять на активность гормональных сигналов, ферментативных и транспортных систем клетки.

Для сохранения гомеостаза в организме необходимо наличие двух крупных систем: 1. Система химических реакций:

oдействие вне- и внутриклеточных буферных систем (бикарбонатная, фосфатная, белковая, гемоглобиновая),

o действие внеклеточных и внутриклеточных буферных систем,

o интенсивность внутриклеточного образования ионов Н+ и НСО3–. 2. Система физиологических механизмов:

o легочная вентиляция и удаление СО2.

o почечная экскреция ионов Н+, реабсорбция и синтез НСО3 –,

o пассивное, т.е. нерегулируемое влияние оказывают печень и костная ткань.

СИСТЕМА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Буферные системы – это соединения, противодействующие резким изменениям концентрации ионов Н+. Любая буферная система - это кислотно-основная пара: слабое основание (анион, А–) и слабая кислота (Н-Анион, H-А). Они минимизируют сдвиги количества ионов Н+ за счет их связывания с анионом и включения в плохо диссоциирующее соединение – в слабую кислоту. Поэтому общее количество ионов Н+ изменяется не так заметно, как это могло бы быть.

Существует несколько буферных систем жидкостей организма –

бикарбонатная, фосфатная, белковая, гемоглобиновая. Они вступают в действие момен-

тально и через несколько минут их эффект достигает максимума возможного.

Фосфатная буферная система

Фосфатная буферная система составляет около 2% от всей буферной емкости крови и до 50% буферной емкости мочи. Она образована гидрофосфатом (HPO42–) и дигидрофосфатом (H2PO4–). Первое соединение слабо диссоциирует и ведет себя как слабая кислота, второе обладает щелочными свойствами. В норме отношение HРO42– к H2РO4– равно 4/1.

При взаимодействии кислот (ионов Н+) с двузамещенным фосфатом (HPO42-) образуется дигидрофосфат (H2PO4–):

В результате концентрация ионов Н+ понижается.

При поступлении в кровь оснований (избыток ОН–-групп) они нейтрализуются поступающими в плазму от H2PO4–ионами Н+:

Роль фосфатного буфера особенно высока во внутриклеточном пространстве и в просвете почечных канальцев.

Белковая буферная система

Белки плазмы, в первую очередь альбумин, играют роль буфера благодаря своим амфотерным свойствам. Их вклад в буферизацию плазмы крови около 5%.

В кислой среде подавляется диссоциация СООН-групп аминокислотных радикалов (в аспарагиновой и глутаминовой кислот), группы NH2 (в аргинине и лизине) связывают избыток Н+. При этом белок заряжается положительно.

В щелочной среде усиливается диссоциация COOH-групп, поступающие в плазму ионы Н+ связывают избыток ОН–-ионов и pH сохраняется. Белки в данном случае выступают как кислоты и заряжаются отрицательно.

Бикарбонатная буферная система

Эта система самая мощная, на ее долю приходится 65% всей буферной системы. Она состоит из бикарбонат-иона (НСО3–) и угольной кислоты (Н2СО3). В норме отношение HCO3

– к H2CO3 равно 20/1.

При поступлении в кровь ионов H+ (т.е. кислоты) ионы бикарбоната натрия взаимодействуют с ней и образуется угольная кислота: