Вопрос 100

Распад гема. Схема процесса, место протекания. «Прямой» и «непрямой»билирубин, его обезвреживание в печени. Билирубиндиглюкуронид, его превращения. Диагностическое значение определения билирубина в крови и моче.

Гемоксигеназа: NADPH-зaвиcимый ферментативный комплекс, локализованная в

мембране ЭР. Катализирует расщепление связи между двумя пиррольными кольцами => образуются линейный тетрапиррол биливердин (пигмент жёлтого цвета) и монооксид углерода (СО).

Ионы железа, освободившиеся при распаде гема, могут быть использованы для

синтеза новых молекул гемоглобина или для синтеза других железосодержащих белков.

Биливердин восстанавливается до билирубина биливердинредуктазой (NADPH-

зависимой). Дальнейший метаболизм билирубина происходит в печени.

Неконъюгированный билирубин – билирубин, образованный в клетках РЭС (селезёнки и костного мозга), плохо растворим в воде, по крови транспортируется в комплексе с белком плазмы крови альбумином.

Комплекс «альбумин-билирубин», доставляемый с током крови в печень, на

поверхности плазматической мембраны гепатоцита диссоциирует. Высвобожденный билирубин образует временный комплекс с липидами плазматической мембраны.

Облегчённая диффузия билирубина в гепатоциты осущ-ся белками-переносчиками:

• Лигандин (транспортируют основное кол-во билирубина)

• Протеин Z

В гладком ЭР гепатоцитов к билирубину присоединяются (реакция конъюгации)

полярные группы от глюкуроновой кислоты. Билирубин имеет 2 карбоксильные группы, поэтому может соединяться с 2 молекулами глюкуроновой кислоты (УДФ- глюкуронат) под действием УДФ-глюкоуронилтрасфераз, образуя хорошо растворимый в воде конъюгат – диглюкуронид билирубина (конъюгированный, или прямой, билирубин)

Индукторами синтеза УДФ-глюкуронилтрансфераз служат некоторые лекарственные препараты, например, фенобарбитал.

В норме диглюкуронид билирубина – главная форма экскреции билирубина в

жёлчь, однако не исключается присутствие небольшого количества моноглюкуронида.

Катаболизм билирубинбиглюкоуронида в кишечнике:

Билирубинглюкурониды, попадая в составе желчи, в кишечнике гидролизуются

специфическими бактериальными ферментами р-глюкуронидазами, которые гидролизуют связь между билирубином и остатком глюкуроновой кислоты. Освободившийся в ходе этой реакции билирубин под действием кишечной микрофлоры восстанавливается с образованием группы бесцветных тетрапиррольных соединений – уробилиногенов. Небольшая часть всасывается и поступает в кровь, еще часть уробилиногенов удаляется с мочой., но основная часть остается в кишечнике.

В результате окисления в прямой кишке уробилиноген превращается в пигмент

коричн. цвета – уробилин, который выводится из организма, являясь пигментом кала.

Диагностическое значение определения концентрации билирубина в

биологических жидкостях человека: см. след. вопрос

Вопрос 101

Нарушения катаболизма гема. Желтухи: гемолитическая, желтуха новорожденных, печеночно-клеточная, механическая, наследственная (нарушения синтеза УДФ-глюкуронилтрансферазы). Диагностическое значение определения билирубина и уробилиноидов при различных видах желтух,

дифференциальная диагностика желтух.

Причины гипербилирубинемии:

1. Увеличение образования билирубина, превышающее способность печени экскретировать его

2. Повреждение печени, приводящее к нарушению секреции билирубина в жёлчь в нормальных количествах.

3. Закупорка желчевыводящих протоков печени.

Желтуха - пожелтение тканей из-за отложения в них билирубина

1. Гемолитическая (надпечёночная) желтуха –результат интенсивного гемолиза эритроцитов. Она обусловлена чрезмерным образованием билирубина, превышающее способность печени экскретировать его

Основная причина: наследственные или приобретённые гемолитические анемии.

Гемолитические анемии могут быть вызваны: сепсисом, лучевой болезнью,

дефицитом глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы эритроцитов, талассемией, переливанием несовместимых групп крови, отравлением сульфаниламидами,

Количество освобождающегося из эритроцитов гемоглобина за сутки может

доходить до 45 г (при норме 6,25 г), что увеличивает образование билирубина.

Кал и моча приобретают более интенсивную окраску.

Главный признак – повышение содержания в крови неконъюгированного (непрямого) билирубина. Это позволяет легко отличить её от механической (подпечёночной) и печёночно-клеточной (печёночной) желтух.

Неконъюгированный билирубин токсичен, легко растворяясь в липидах мембраны и проникая вследствие этого в митохондрии, разобщает в них дыхание и окислительное фосфорилирование, нарушает синтез белка, поток ионов калия через мембрану клетки и органелл. Это отрицательно сказывается на состоянии ЦНС, вызывая у больных ряд характерных неврологических симптомов.

Желтуха новорождённых – разновидность гемолитической желтухи

новорождённых - "физиологическая желтуха", наблюдающаяся в первые дни жизни

Причина: ускоренный гемолиз и недостаточность функции белков и ферментов

печени, ответственных за поглощение, конъюгацию и секрецию прямого билирубина.

У новорождённых не только снижена активность УДФ-глюкуронилтрансферазы,

но и недостаточно активно происходит синтез второго субстрата реакции конъюгации – УДФ-глюкуроната.

Осложнение: билирубиновая энцефалопатия – когда конц. неконъюгированного билирубина превышает 340 мкмоль/л, он проходит через ГЭБ и вызывает его поражение.

2. Печёночно-клеточная (печёночная) желтуха обусловлена повреждением гепатоцитов и жёлчных капилляров, например, при острых вирусных инфекциях, хроническом и токсических гепатитах.

Причина: поражение и некроз части печёночных клеток.

• Происходит задержка билирубина в печени, чему способствует резкое ослабление

метаболических процессов в поражённых гепатоцитах.

• Вместо преобладающих в норме диглюкуронидов билирубина в поражённой

печёночной клетке образуются главным образом моноглюкурониды.

• В результате деструкции печёночной паренхимы образующийся прямой

билирубин частично попадает в большой круг кровообращения, что ведёт к желтухе.

• Билирубина в кишечник попадает меньше, чем в норме.

Главный признак – повышается концентрация в крови как неконъюгированного (непрямого) и конъюгированного (прямого) билирубина.

Кал менее окрашенный (т.к. в кишечник поступает меньше билирубин-глюкуронида, то и количество образующегося уробилиногена также снижено.)

Моча имеет более интенсивную окраску за счёт присутствия там не только уробилинов, но и конъюгированного билирубина, который хорошо растворим в воде и экскретируется с мочой.

3. Механическая, или обтурационная (подпечёночная) желтуха обусловлена нарушением желчеотделения в двенадцатиперстную кишку.

Ее возникновение обусловлено:

• Закупоркой жёлчных протоков (при желчнокаменной болезни)

• Опухолью поджелудочной железы, жёлчного пузыря, печени, двенадцатиперстной кишки,

• Хроническим воспалением поджелудочной железы

• Послеоперационным сужением общего жёлчного протока

При полной закупорке общего жёлчного протока конъюгированный билирубин в

составе жёлчи не поступает в кишечник, хотя гепатоциты продолжают его вырабатывать.

Кал обесцвечен (т.к. нормальные пути экскреции билирубина заблокированы,

происходит его утечка в кровь, поэтому в крови больных повышена концентрация конъюгированного билирубина.)

Моча насыщенного оранжево-коричневого цвета (т.к растворимый билирубин

экскретируется с мочой)

4.Наследственные нарушения метаболизма билирубина обусловлены генетическими нарушениями в структуре белков и ферментов, ответственных за транспорт (захват) непрямого билирубина в печень и его конъюгацию с глюкуроновой кислотой. В крови – повышена концентрация непрямого билирубина.

Известно 2 типа наследственных желтух:

Первый тип – характерно полное отсутствие УДФ-глюкуронилтрансферазы.

Заболевание наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Дети умирают в раннем возрасте из-за развития билирубиновой энцефалопатии.

Второй тип – характерно снижение активности (недостаточности) УДФ-

глюкуронилтрансферазы, гипербилирубинемия происходит за счёт непрямого билирубина. Желтуха хорошо поддаётся лечению фенобарбиталом.

Транзиторная гипербилирубинемия – семейная гипербилирубинемия новорождённых, связаная с наличием конкурентных ингибиторов конъюгации билирубина (эстрогенов, свободных жирных кислот) в материнском молоке. При грудном вскармливании ингибиторы конъюгации билирубина обнаруживают в сыворотке крови ребёнка. Исчезает при переводе ребёнка на искусственное вскармливание

Диагностическое значение: в нормальном состоянии концентрация билирубина в плазме составляет 0,3 - 1 мг/дл, 75% от него - непрямой билирубин.

Прямой Б. (конъюгированньй) может взаимодействовать с диазореагентом и образовывать соединения розового цвета (реакция Ван дер Берга). Неконъюгированньй билирубин (непрямой) гидрофобен, содержится в комплексе с альбумином и не реагирует с диазореактивом до тех пор, пока не добавлен органический растворитель( этанол), который осаждает альбумин.

Когда содержание билирубина в крови превышает норму – гипербилирубинемия. Гипербилирубинемию классифицируют как неконъюгированную и конъюгированную(в зависимости от того, концентрация какого типа билирубина повышена в плазме)

Дифференциальная диагностика желтух: измерение концентраций связанного и свободного билирубина по отдельности необходимо при постановке диагноза желтухи (необходимо сдать анализы крови и мочи). Уробилиноген – в сутки выделяется 4 мг в составе мочи (если повышен или понижен, то это свидетельствует о желутхе и поражении печени)

Вопрос 102

Биотрансформация лекарственных веществ. Фазы биотрансформации –микросомальное окисление и коньюгация. Роль цитохрома Р450 в окислении ксенобиотиков. Схемы процессов окисления веществ в системе цитохрома Р450. Схемы реакций коньюгации с ФАФС и УДФГК.

Индукция системы цитохрома Р450 лекарственными средствами.

Метаболизм ЛС протекает в 3 фазы:

1. Всасывание

2. Биотрансформация

3. Выведение

Различают 2 фазы биотрансформации:

1. Реакции окисления, восстановления, гидролиза;

2. Реакции конъюгации – взаимодействие ксенобиотиков или их метаболитов с различными эндогенными гидрофильными молекулами.

1. Фаза микросомального окисления – происходит под действием

микросомальных оксидаз, расположенных в мембранах гладкого ЭР, функционирующих в комплексе с 2 внемитохондриальными ЦПЭ

Микросомальная система включает несколько белков, составляющих электронтранспортные цепи (ЦПЭ).

В ЭР существуют две такие цепи:

• Первая состоит из 2х ферментов: NADPH-P₄₅₀ редуктазы и цитохрома Р₄₅₀,

• Вторя включает: NADH-цитохром-b₅ редуктазу, цитохром-b₅ 

и стеароил-КоА-десатуразу.

1 Электронтранспортная цепь: nadph-p450 редуктаза – цитохром р450

Донор электронов – NADPH, окисляемый NADPH-P₄₅₀ редуктазой.

Фермент в качестве простетической группы содержит 2 кофермента –

флавинадениндинуклеотид (FAD) и флавинмононуклеотид (FMN).

Протоны и электроны с NADPH переходят последовательно на коферменты

NADPH-P₄₅₀ редуктазы (FAD и FMN)

Восстановленный FMN (FMNH₂) окисляется цитохромом Р₄₅₀.

Цитохром Р₄₅₀ –гемопротеин, содержит простетическую группу гем и имеет

участки связывания для кислорода и субстрата (ксенобиотика).

2 Электронтранспортная цепь:

Донор электронов для NADH-цитохром b5-редуктазы – NADH

Протоны и электроны с NADH переходят на кофермент NADH-цитохром b5-

редуктазы – FAD, а после этого электроны переходят на Fe³⁺ цитохрома b5.

Цитохром b5 в некоторых случаях может быть донором электронов (e) для

цитохрома Р₄₅₀ или для стеароил-КоА-десатуразы, которая катализирует образование двойных связей в жирных кислотах, перенося электроны на О2 с образованием воды

Электронтранспортные цепи эр

RН — субстрат цитохрома Р₄₅₀;

В одной системе NАDРH окисляется NАDРHцитохром Р₄₅₀-редуктазой, которая затем передаёт

электроны на целое семейство цитохромов Р₄₅₀.

Вторая система включает в себя окисление NАDН цитохром b₅-редуктазой, электроны переходят на

цитохром b₅; восстановленную форму цитохрома b₅ окисляет стеароил-КоА-десатураза, которая переносит электроны на O₂.

Функционирование цитохрома Р₄₅₀

Молекулярный кислород в триплетном состоянии инертен и не способен

взаимодействовать с органическими соединениями. Чтобы сделать кислород реакционноспособным, необходимо его превратить в синглетный, используя ферментные системы его восстановления. Связывание в активном центре цитохрома Р₄₅₀ липофильного вещества RН и молекулы кислорода повышает окислительную активность фермента.

Один атом О2 принимает 2 e и переходит в форму О^2-. Донором электронов

служит NADPH, который окисляется NADPH-цитохром Р₄₅₀ редуктазой.

О^2- взаимодействует с протонами:

О^2- + 2Н⁺ → Н₂O

Второй атом молекулы О2 включается в субстрат RH, образуя

гидроксильную группу вещества R-OH

RH + O₂ + NADPH + Н⁺ → ROH + Н₂O + NADP⁺.

Субстраты: экзогенные (лекарственные препараты, ксенобиотики) и эндогенные (стероиды, жирные кислоты и др.) вещества.

2. Фаза конъюгация – вторая фаза обезвреживания веществ.

Происходит присоединение к функциональным группам, образующимся на первом этапе, других молекул или групп эндогенного происхождения, увеличивающих гидрофильность и уменьшающих токсичность ксенобиотиков. Все ферменты, функционирующие в конъюгации – трансферазы.

В результате: образуются конъюгаты, которые являются более полярными, лучше растворимыми в воде и менее токсичными, чем чужеродные соединения, происходит понижение токсичности чужеродных соединений (лекарственных препаратов и ядов) и увеличение скорости выделения их из организма.

Глюкуронидная конъюгация

Глюкуроновая кислота образуется из глюкозы. Глюкуроновая кислота со

спиртами, фенолами, карбоновыми кислотами, тиолами, аминами и многими веществами образует конъюгаты, которые называют глюкуронидами.

УДФ-глюкуронилтрансферазы, локализированные в ЭР, присоединяют

остаток глюкуроновой кислоты (от УДФГК) к молекуле вещества, образованного в ходе микросомального окисления

В общем виде реакция с участием УДФ-глюкуронилтрансферазы записывается так:

ROH + УДФ-С6Н9О6 = RO-C6H9O6 + УДФ.

Сульфатная конъюгация

Цитоплазматические сульфотрансферазы катализируют реакцию конъюгации, в

ходе которой остаток серной кислоты (-SO₃Н) от 3'-фосфоаденозин-5'-фосфосульфата (ФАФС) присоединяется к фенолам, спиртам или аминокислотам

Регуляция активности микросомальной системы окисления: осуществляется

на уровне транскрипции или посттранскрипционных изменений. Индукция синтеза позволяет увеличить количество ферментов в ответ на поступление или образование в организме веществ , выведение которых невозможно без участия системы микросомального окисления.

К числу индукторов относят: барбитураты, полициклические ароматические

углеводороды, спирты, кетоны и некоторые стероиды.