Метаболические нарушения при инфаркте миокарда

Подчеркнем еще раз, что в физиологических условиях сердце получает энергию в результате окислительных процессов, идущих в митохондриях, которые используют в этих целях практически все субсраты, но преобладает окисление жирных кислот и лактата.

При ишемии, т.е. при отсутствии кровотока ( отсутствие доставки субстратов) происходят иные изменения, чем при аноксии ( отсутствие кислорода) с сохранением кровотока, снабжение энергией идет за счет анаэробных механизмов. Сердце черепахи имеет запас гликогена в 10 раз больше, чем у млекопитающих и оно хорошо переносит отсутствие кислорода- аноксию. Если к аноксическому сердцу добавить глюкозу , то также можно продолжить работу сердца за счет гликолиза. При ишемическом повреждении токсичным для сердца является накопление лактата- внутриклеточный ацидоз (ингибитор ФФК).

Принято различать 2 типа ишемизированной ткани: обратимо поврежденный миокард и необратимо поврежденный, где ишемия формирует некроз и апоптоз. В формировании инфаркта миокарда можно выделить 4 стадии.

1стадия - комплекс причин: наследственная предрасположенность, диетический стресс, стресс эмоциональный приводят к: распаду фосфолипидов, распаду эластических волокон, старению коллагена, развивается атеросклероз коронарных сосудов, изменяется гемостаз, возникает тромбоз. Возникшая ишемия выключат дыхательную цепь. Ингибируется цитохромоксидаза, уменьшаются ЦТс и ЦТа, повышается уровень катехоламинов - усиливается стресс.

2 стадия - дефицит АТФ, АДФ, креатинфосфата, увеличение проницаемости миокардиальной мембраны, торможение ЦТК, накопление жирных кислот, дефект окисления пальмитиновой кислоты с участием какрнозина, нарушение ионного равновесия ( Na⁺, Ca⁺⁺, K⁺) в кардиомиоцитах, снижение ионов Са , выход их из митохондрий.

3 стадия - повреждение структуры липидного бислоя мембран за счет "липидной триады" - рост холестерина, триглицеридов, биосинтеза жирных кислот. Это ведет к выходу ферментов во внеклеточное пространство.

4 стадия наступает при длительной ишемии - происходит необратимое повреждение всех органелл и всей клетки в результате цепной лавинообразной реакции свободнрадикального окисления (СРО) . Развивается синдром пероксидации, снижается антиоксидантная защита клетки, накапливаются первичные и вторичные продукты ПОЛ, усугубляющие разрушение клеточных структур.

Лабораторная диагностика инфаркта миокарда

В соответствии с рекомендациями ВОЗ, диагноз ИМ основан на

1.типичной клинической картине приступа - болей за грудиной

2. изменений показателей ЭКГ

3. повышение в сыворотке крови активности кардиоспецифических ферментов ( маркеров).

ЭКГ не всегда является объективным тестом для диагноза ИМ. Это особенно затруднительно при повторном ИМ, кардиосклерозе, мерцательной аритмии, наличия у больного водителя ритма. У 25 % больных изменений на ЭКГ не обнаруживается. , в то время как ИМ имеется (подтвержден на аутопсии.). Ученые считают, что только в 255 случаев можно поставить диагноз без исследования кардиоспецифических ферментов.

18. Функции крови. Белковый спектр плазмы, причины гипер- и гипопротеинемий. Белки «острой фазы». Белки-переносчики ионов металлов (трансферрин, церулоплазмин). Небелковые органические компоненты плазмы.

Белковый спектр плазмы крови. Нормальное содержание белка в сываротке и плазме. Понятие о гипер- и гипопротеинемии и причинах их возникновения.

 Основные белки плазмы крови.

Белки входят в состав всех биологических жидкостей. Исследование белков плазмы используют в клинической практике с диагностическими целями. Более 100 белков выполняют определенные физиологические функции. В количественном отношении наиболее важным белком является альбумин. Другая группа белков известна под общим названием глобулинов. Колебания концентрации белков в плазме определяются изменением трех факторов:

• Скорости синтеза белков,

• Скорости их удаления,

• Объема распределения в крови.

Методом электрофореза белки разделяются на следующие фракции:

Класс	Белок	Средняя концентрация г/л
А	Преальбумин Альбумин	0, 25 40
α 1- глобулины	α 1 – антитрипсин α 1 – кислый гликопротеин транскортин тироксинсвязывающий глобулин	2,9 1,0 0,03 0,02
α 2- глобулины	Гаптоглобин α 2 – Макроглобулин церулоплазмин	2,0 2,6 0,35
β – глобулины	Трансферрин Липопротеины низкой плотности Компоненты комплемента фибриноген	3, 0 1,0 1,0 3,0
γ – глобулины	Ig G Ig A Ig M Ig D Ig E	14,0 3,5 1,5 0,03 Следы

Функции белков плазмы:

1. транспортная	Тироксинсвязывающий глобулин, Аполипопротеины – транспорт триглицеринов, холестерина; Трансферрин – перенос железа
2. гуморальный иммунитет	Иммуноглобулины
3. поддержание онкотического давления	Все белки, особенно альбумины
4. ферменты	Ренин, факторы свертывания крови, белки комплемента
5. ингибиторы протеаз	α 1 – антитрипсин
6. компоненты буферной системы	Все белки

Иммуноглобулины.

Ig G – группа белков плазмы крови, которые функционируют, как антитела, распознавая и связывая чужеродные антигены. Новорожденный ребенок имеет достаточно высокую концентрацию Ig G, так как они поступают через плаценту матери в последнем триместре беременности. После рождении эти иммуноглобулины постепенно выводятся и впоследствии замещаются собственными Ig G. Восприимчивость к инфекции у детей очень высока, особенно у недоношенных, за счет физиологической гипогаммаглобулинемии. При рождении концентрации Ig A и Ig M тоже достаточно низкая, затем постепенно повышается, и к 10 годам концентрация Ig A может достичь нормы взрослого человека.

Гипопротеинемия – уменьшение содержания общего белка крови. Наблюдается при кровотечениях, злокачественных новообразованиях, нарушениях функции почек, печени, голодании и др.

Гиперпротеинемия – повышение содержания общего белка крови.

Относительная гиперпротеинемия связана с потерей воды, а, следовательно, повышением концентрации общего белка (поносы, рвота, сахарный и несахарный диабет, холера, дизентерия).

Абсолютная гиперпротеинемия возникает вследствие повышенного образования белков, например, образование γ-глобулинов при инфекционных заболеваниях.

Диспротеинемии – это изменения в соотношении отдельных белковых фракций.

В норме А/Г=1,5-2,3 (альбумино-глобулиновый коэффициент). Содержание общего белка остается в норме.

Причины:

- Нарушения функций почек, А/Г коэффициент уменьшается за счет потери в большей степени альбуминов;

- Нарушения функций печени. А/Г коэффициент снижается за счет уменьшения синтеза альбуминов и глобулинов;

- Инфекционные заболевания, сопровождающиеся повышением антител.

Парапротеинемии – появление белков, которые не существуют в норме.

- Интерферон – специфический белок, синтезирующийся в организме в результате проникновения различных вирусов;

- С-реактивный белок – появляется в крови в острый период болезни (белок острой фазы) или в период обострения хронического процесса (пневмония, ревматизм и др.);

- Миеломные белки – при миеломной болезни;

- Макроглобулины – при макроглобулинемия Вальденстрема;

Белки, наиболее интересные в клиническом отношении, белки «острой фазы», ферменты плазмы крови.

Методом высаливания можно получить три фракции белков плазмы крови: альбумины, глобулины, фибриноген. Электрофорез на бумаге позволяет разделить белки плазмы крови на 6 фракций:

Альбумины - 54-62%

Глобулины: α1-глобулины 2,5-5%

α2-глобулины 8,5-10%

β-глобулины 12-15%

γ-глобулины 15,5-21%

фибриноген (остается на старте) - от 2 до 4%.

Современные методы позволяют получить свыше 60 индивидуальных белков плазмы крови.

Количественные соотношения между белковыми фракциями постоянны у здорового человека. Иногда нарушаются количественные соотношения между различными фракциями плазмы крови. Это явление называется ДИСПРОТЕИНЕМИЯ. Бывает, что содержание общего белка плазмы при этом не нарушается.

Иногда содержание общего белка плазмы понижается. Такое явление известно как ГИПОПРОТЕИНЕМИЯ. Может развиться: а) при длительном голодании; б) когда есть патология почек (потеря белка с мочой).

Реже, но иногда встречается ГИПЕРПРОТЕИНЕМИЯ - повышение содержания белка в плазме выше, чем 80г/л. Такое явление характерно для состояний, при которых происходит значительные потери жидкости организмом: неукротимая рвота, профузный понос (при некоторых тяжелых инфекционных заболеваниях: холера, тяжелая форма дизентeрии).

ХАРАКТЕРИСТИКА ОТДЕЛЬНЫХ БЕЛКОВЫХ ФРАКЦИЙ.

АЛЬБУМИНЫ

Альбумины – простые низкомолекулярные гидрофильные белки. В молекуле альбумина содержится 600 аминокислот. Молекулярная масса 67 кДа. Альбумины, как и большинство других белков плазмы крови, синтезируются в печени. Примерно 40% альбуминов находится в плазме крови, остальное количество - в интерстициальной жидкости и в лимфе.

ФУНКЦИИ АЛЬБУМИНОВ

Определяются их высокой гидрофильностью и высокой концентрацией в плазме крови.

1. Поддержание онкотического давления плазмы крови. Поэтому при уменьшении содержания альбуминов в плазме падает онкотическое давление, и жидкость выходит из кровяного русла в ткани. Развиваются "голодные" отеки. Альбумины обеспечивают около 80% онкотического давления плазмы. Именно альбумины легко теряются с мочой при заболеваниях почек. Поэтому они играют большую роль в падении онкотического давления при таких заболеваниях, что приводит к развитию «почечных» отеков.

2. Альбумины – это резерв свободных аминокислот в организме, образующихся в результате протеолитического расщепления этих белков.

3. Транспортная функция. Альбумины транспортируют в крови многие вещества, особенно такие, которые плохо растворимы в воде: свободные жирные кислоты, жирорастворимые витамины, стероиды, некоторые ионы (Ca2+, Mg2+). Для связывания кальция в молекуле альбумина имеются специальные кальцийсвязывающие центры. В комплексе с альбуминами транспортируются многие лекарственные препараты, например, ацетилсалициловая кислота, пенициллин.

ГЛОБУЛИНЫ

В отличие от альбуминов глобулины не растворимы в воде, а растворимы в слабых солевых растворах.

α1-ГЛОБУЛИНЫ

В эту фракцию входят разнообразные белки. α1-глобулины имеют высокую гидрофильность и низкую молекулярную массу - поэтому при патологии почек легко теряются с мочой. Однако их потеря не оказывает существенного влияния на онкотическое давление крови, потому что их содержание в плазме крови невелико.

Функции α1-глобулинов

1. Транспортная. Транспортируют липиды, при этом образуют с ними комплексы - липопротеины. Среди белков этой фракции есть специальный белок, предназначенный для транспорта гормона щитовидной железы тироксина - тироксин-связывающий белок.

2. Участие в функционировании системы свертывания крови и системы комплемента - в составе этой фракции находятся также некоторые факторы свертывания крови и компоненты системы комплемента.

3. Регуляторная функция. Некоторые белки фракции α1-глобулинов яляются эндогенными ингибиторами протеолитических ферментов. Наиболее высока в плазме концентрация α1-антитрипсина. Содержание его в плазме от 2 до 4 г/л (очень высокое), молекулярная масса - 58-59 кДа. Главная его функция - угнетение эластазы - фермента, гидролизующего эластин (один из основных белков соединительной ткани). α1-антитрипсин также является ингибитором протеаз: тромбина, плазмина, трипсина, химотрипсина и некоторых ферментов системы свертывания крови. Количество этого белка увеличивается при воспалительных заболеваниях, при процессах клеточного распада, уменьшается при тяжелых заболеваниях печени. Это уменьшение - результат нарушения синтеза α1-антитрипсина, и связано оно с избыточным расщеплением эластина. Существует врожденная недостаточность α1-антитрипсина. Считают, что недостаток этого белка способствует переходу острых заболеваний в хронические.

К фракции α1-глобулинов относят также α1-антихимотрипсин. Он угнетает химотрипсин и некоторые протеиназы форменных элементов крови.

α2-ГЛОБУЛИНЫ.

Высокомолекулярные белки. Эта фракция содержит регуляторные белки, факторы свертывания крови, компоненты системы компемента, транспортные белки. Сюда относится и церулоплазмин. Этот белок имеет 8 участков связывания меди. Он является переносчиком меди, а также обеспечивает постоянство содержания меди в различных тканях, особенно в печени. При наследственном заболевании - болезни Вильсона - уровень церулоплазмина понижается. Вследствие этого повышается концентрация меди в мозге и печени. Это проявляется развитием неврологической симптоматики, а также циррозом печени.

Гаптоглобины. Содержание этих белков составляет приблизительно 1/4 часть от всех α2-глобулинов. Гаптоглобин образует специфические комплексы с гемоглобином, освобождающимся из эритроцитов при внутрисосудистом гемолизе. Вследствие высокой молекулярной массы этих комплексов они не могут выводиться почками. Это предотвращает потерю железа организмом.

Комплексы гемоглобина с гаптоглобином разрушаются клетками ретикуло-эндотелиальной системы (клетки системы мононуклеарных фагоцитов), после чего глобин расщепляется до аминокислот, гем разрушается до билирубина и экскретируется желчью, а железо остается в организме, и может быть реутилизировано. К этой же фракции относится и α2-макроглобулин. Молекулярная масса этого белка 720 кДа, концентрация в плазме крови 1.5-3 г/л. Он является эндогенным ингибитором протеиназ всех классов, а также связывает гормон инсулин. Время полужизни α2-макроглобулина очень малое - 5 минут. Это универсальный “чистильщик” крови, комплексы “α2-макроглобулин-фермент” способны сорбировать на себе иммунные пептиды, например, интерлейкины, факторы роста, фактор некроза опухолей, и выводить их из кровотока.

С1-ингибитор - гликопротеид, является основным регуляторным звеном в классическом пути активации комплемента (КПК), способен угнетать плазмин, калликреин. При недостатке С1-ингибитора развивается ангионевротический отек.

β-ГЛОБУЛИНЫ

К этой фракции относятся некоторые белки системы свертывания крови и подавляющее большинство компонентов системы активации комплемента (от С2 до С7).

Основу фракции β-глобулинов составляют Липопротеины Низкой Плотности (ЛПНП) (Подробнее о липопротеинах: смотрите лекции “Метаболизм липидов»).

C-реактивный белок . Содержится в крови здоровых людей в очень низких концентрациях ,менее 10 мг/л. Его функция неизвестна. Концентрация С-реактивного белка значительно увеличивается при острых воспалительных заболеваниях. Поэтому С-реактивный белок называют белком "острой фазы" (к белкам острой фазы относятся также альфа-1-антитрипсин, гаптоглобин).

гамма-ГЛОБУЛИНЫ

В этой фракции содержатся в основном АНТИТЕЛА - белки, синтезируемые в лимфоидной ткани и в клетках РЭС, а также некоторые компоненты системы комплемента.

Функция антител - защита организма от чужеродных агентов (бактерии, вирусы, чужеродные белки), которые называются АНТИГЕНАМИ.

Главные классы антител в крови:

- иммуноглобулины G (IgG)

- иммуноглобулины M (IgM)

- иммуноглобулины A (IgA), к которым относятся IgD и IgE.

Только IgG и IgM способны активировать систему комплемента. С-реактивный белок также способен связывать и активировать С1-компонент комплемента, но эта активация непродуктивна и приводит к накоплению анафилотоксинов. Накопившиеся анафилотоксины вызывают аллергические реакции.

К группе гамма-глобулинов относится также криоглобулины. Это белки, которые способны выпадать в осадок при охлаждении сыворотки. У здоровых людей их в сыворотке нет. Они появляются у больных с ревматическим артритом, миеломной болезнью.

Среди криоглобулинов существует белок фибронектин. Это высокомолекулярный гликопротеин (молекулярная масса 220 кДа). Он присутствует в плазме крови и на поверхности многих клеток (макрофагов, эндотелиальных клеток, тромбоцитов, фибробластов). Функции фибронектина: 1. Обеспечивает взаимодействие клеток друг с другом; 2. Способствует адгезии тромбоцитов; 3. Предотвращает метастазирование опухолей. Плазменный фибронектин является опсонином - усиливает фагоцитоз. Играет важную роль в очищении крови от продуктов распада белков, например, распада коллагена. Вступая в связь с гепарином , участвует в регуляции процессов свертывания крови. В настоящее время этот белок широко изучается и используется для диагностики особенно при состояниях, сопровождающихся угнетением системы макрофагов (сепсис и др.)

Интерферон - это гликопротеин. Имеет молекулярную массу около 26 кДа. Обладает видовой специфичностью. Вырабатывается в клетках в ответ на внедрение в них вирусов. У здорового человека его концентрация в плазме мала. Но при вирусных заболеваниях его концентрация увеличивается.

Строение молекулы иммуноглобулина.

Молекулы всех классов иммуноглобулинов имеют сходное строение. Разберем их строение на примере молекулы IgG. Это сложные белки, которые являются гликопротеинами и обладают четвертичной структурой.

Схема строения молекулы иммуноглобулина представлена на рисунке:

В состав белковой части иммуноглобулина входят всего 4 полипептидные цепи: 2 одинаковые легкие и 2 одинаковые тяжелые цепи. Молекулярная масса легкой цепи составляет 23 кДа, а тяжелой - от 53 до 75 кДа. С помощью дисульфидных (-S-S-) связей (мостиков) тяжелые цепи соединены между собой и легкие цепи также удерживаются около тяжелых цепей.

Если раствор иммуноглобулина обработать протеолитическим ферментом папаином, то молекула иммуноглобулина гидролизуется с образованием 2-х вариабельных участков и одной константной части.

Легкая цепь, начиная с N-конца, и такой же по длине участок Н-цепи формируют вариабельный участок - Fab-фрагмент. Аминокислотный состав Fab-фрагмента очень сильно различается у разных иммуноглобулинов. Fab - фрагмент может связываться с соответствующим антигеном слабыми типами связей. Именно этот участок обеспечивает специфичность связи иммуноглобулина со своим антигеном. В пределах молекулы иммуноглобулина выделяют также Fc-фрагмент - константная (одинаковая) для всех иммуноглобулинов часть молекулы. Формируется за счет Н-цепей . Есть участки, взаимодействующие с первым компонентом системы комплемента (или с рецепт орами на поверхности определенного типа клеток). Кроме того, Fc - фрагмент обеспечивает иногда прохождение иммуноглобулина через биологическую мембрану, например, через плаценту. Взаимодействие Fab-фрагмента со своим антигеном приводит к значительному изменению конформации всей молекулы иммуноглобулина. При этом становится доступным тот или иной участок в пределах Fc-фрагмента. Взаимодействие этого открывшегося центра с первым компонентом системы комплемента или с рецепторами клетки, что приводит к образованию иммунного комплекса "антиген-антитело".

Синтез иммуноглобулинов значительно отличается от синтеза других белков. Каждая из L-цепей кодируется группой из 3-х различных генов, а Н-цепь - четырьмя генами. Таким образом обеспечивается огромное разнообразие структуры антител, их специфичность к различным антигенам. В организме человека потенциальновозможен синтез приблизительно 1 миллиона различных антител.

ФИБРИНОГЕН

Это белок, на который направлено действие системы свертывания крови. При свертывании крови фибриноген превращается в фибрин, который нерастворим в воде и выпадает в виде нитей. В этих нитях запутываются форменные элементы крови и, таким образом, формируется кровяной сгусток (тромб).

БЕЛКИ-ФЕРМЕНТЫ ПЛАЗМЫ КРОВИ.

По функции белки-ферменты плазмы крови делят на:

а) Собственно ферменты плазмы - выполняют специфичные метаболические функции в плазме. К собственно ферментам плазмы относятся такие протеолитические системы, как система комплемента, система регуляции сосудистого тонуса и некоторые другие.

б) Ферменты, поступающие в плазму в результате повреждения того или иного органа, той или иной ткани в результате разрушения клеток. Обычно не выполняют в плазме метаболическую функцию. Однако для медицины представляет интерес определение активности некоторых из них в плазме крови в диагностических целях (трансаминазы, лактатдегидрогеназа, креатинфосфокиназа и др.)

19. Форменные элементы крови. Особенности метаболизма в эритроцитах и лейкоцитах.

Кровь состоит из жидкой части – плазмы и взвешенных в ней клеточных элементов (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты). Объем крови в норме составляет в среднем у мужчин 5200 мл, у женщин 3900 мл.

С точки зрения биоорганической химии кровь представляет собой коллоидно-полимерный раствор, в котором вода является растворителем, соли и низкомолекулярные органические вещества плазмы – растворенными веществами, а белки и их комплексы – коллоидным компонентом.

Кровь представляет собой функциональную систему, конечным результатом деятельности которой является своевременная доставка О2 и питательных веществ клеткам тканей и органов, удаление продуктов обмена веществ из органов и межклеточных пространств. Конечный результат работы этой функциональной системы определяют с помощью приборов лабораторного анализа, т.е. определяют «метаболический потенциал» это:

• насыщенность тканей кислородом,

• кислотно-основное соотношение,

• белковый состав плазмы.

ФУНКЦИИ КРОВИ:

1. Транспортная – перенос различных веществ. В зависимости от характера переносимых веществ различают:

а) дыхательную – транспорт кислорода от легочных альвеол к тканям и углекислоты от тканей к легким;

б) питательную функцию – перенос питательных веществ к органам и тканям;

в) экскреторную функцию – перенос конечных продуктов обмена веществ (мочевины, креатинина, мочевой кислоты и др.) в почки и другие органы выделения: кожу, кишечник. Выведение токсинов;

2. Гомеостатическая функция – достижение и поддержание постоянства внутренней среды организма;

3. Регуляторная функция – перенос гормонов и биологически активных веществ.

4. Защитная функция – участие клеток в иммунных защитных реакциях.

5. Функция гемостаза – поддержание крови в жидком состоянии и образование кровяного сгустка при повреждении сосуда.

Эритроциты: функции, особенности строения. Метаболизм глюкозы в эритроцитах. Роль гликолиза и ПФП.

Эритроциты – красные клетки крови, имеющие только клеточную мембрану и цитоплазму. Зрелые эритроциты не имеют ядер, рибосом, митохондрий, лизосом.

По форме эритроциты – это двояковогнутые диски, что позволяет клеткам легко продвигаться по капиллярам. Клетки имеют строму и оболочку. В строме содержатся сократительные белки, поддерживающие форму эритроцита. Мембрана клеток четырехслойная.

Наружный слой содержит набор антигенов. Эритроциты способны на своей поверхности адсорбировать многие вещества. Например, инсулин. Связывая избыток инсулина и отдавая его при повышении потребности в в нем, эритроциты стабилизируют активную концентрацию гормона, сглаживая его резкие колебания при физиологических сдвигах секреции и метаболизма. Эту способность тоже можно отнести к транспортной функции. Хотя эритроциты и являются инсулиннезависимыми клетками, на их мембране присутствуют рецепторы к инсулину.

Средний слой мембраны представлен бислоем разных классов фосфолипидов и холестеролом.

Внутренний слой – белковый. Около 60% массы мембранных белков приходится на спектрин, гликофорин, белок полосы 3, белок-переносчик Сl‾/HCO3‾.

Нормальное содержание эритроцитов в крови:

4,0 – 5,0 х 10 12 /л у женщин

4,5 – 5, 5 х 10 12/л у мужчин

Главная функция – транспорт газов: перенос кислорода и углекислого газа. Он возможен благодаря большому содержанию гемоглобина ( ? ) и высокой активностью фермента карбангидразы. При этом эритроцит не расходует и не потребляет кислород, но может образовывать АФК (активные формы кислорода).

Характерной особенностью эритроцитов является большое содержание 2,3-БФГ (бифосфоглицерата), имеющего большое значение в регуляции сродства гемоглобина к кислороду. Накопление 2,3-БФГ – резервный путь аккумуляции АТФ. Наряду с этим имеется способность восстанавливать АТФ из предшественников (нуклеотидов, рибозо-5-фосфата). Эритроциты не имеют ДНК и не синтезируют РНК. В зрелых эритроцитах, из за отсутствия рибосом, не происходят процессы белкового синтеза. Поскольку нет и митохондрий, то не осуществляются реакции цикла Кребса. Основные метаболические пути в эритроците это – анаэробный гликолиз и ПФП (пентозофосфатный путь).

Образование энергии идет только путем анаэробного гликолиза, основной субстрат которого – глюкоза – поступает в эритроциты путем облегченной диффузии с помощью ГЛЮТ-2. Конечными продуктами гликолиза являются лактат и НАДН + Н+.

Парагликолиз. Из ДГАФ (дигидроксиацетонфосфата) и диоксиацетона при участии фермента метилглиоксальсинтазы образуется метилглиоксаль, который под влиянием фермента глиоксилазы превращается в лактат.

ДГАФ + Диоксиацетон СН2- ОН

↓ С=О

Н3РО4 ← ↓ метилглиоксаль- СН2-ОН

↓ синтаза

МЕТИЛГЛИОКСАЛЬ

↓

2GSH ↓ глиоксилаза

↓

GS-SG ↓

ЛАКТАТ ← лдг → ПВК

Важным фактором регуляции гликолиза является внутриэритроцитарный рН, при увеличении показателя до 8,2 гликолиз усиливается.

Высокое содержание кислорода в эритроцитах определяет высокую активность образования активных форм кислорода (АФК) – супероксидного анион-радикала, пероксида водорода, гидрокисил-радикала. Причиной образования АФК в эритроцитах является неферментативное окисление атома железа в геме кислородом:

НЬ (Fе 2+) → е‾ + О₂ → О‾₂ + 2 е‾ + 2 Н+→ Н₂О₂ → Н₂О + НО٠

↓

МетНЬ (Fе3+)

1. Существует специфический механизм защиты гемоглобина от окисления – фермент метгемоглобинредуктаза, - которая катализирует процесс восстановления метгемоглобина (от 0,6 до 2%) в гемоглобин.

2, Снижение потенциала глутатионовой защиты приводит к повышению АФК, в свою очередь вызываюшее окисление –SН групп гемоглобина. Происходит образование дисульфидных связей между протомерами НЬ и МетНЬ, что приводит к их агрегации и образование телец Хайнца. Глутатион – трипептид, содержащий в своем составе –SН группу аминокислоты цистеина. Глутатион синтезируется в эритроцитах de novo. Биосинтез глутатиона осуществляется в 2 стадии при участии ферментов глутатионцистеиназы и глутатионсинтетазы. Окисленный глутатион восстанавливается ферментом глутатионредуктазой, при этом используется НАДФН+Н+, образующийся в пентозофосфатном пути из глюкозы.

В норме фермент супероксиддисмутаза (СОД) катализирует образование пероксида водорода, который под влиянием глутатионпероксидазы превращается в Н₂О. При недостаточности СОД окисляются –SН группы (остатка цистеина) метгемоглобина, образуя дисульфидные мостики и тельца Хайнца. Они способствуют разрушению эритроцитов при попадании в мелкие капилляры. АФК вызывают перекисное окисление липидов в мембранах, что приводит к их повреждению.

Нарушения метаболизма эритроцитов: энзимопатии.

1. Энзимопатии, обуславливающие гемолиз эритроцитов, возникают вследствие генетического дефекта:

а) фермента глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, катализирующего лимитирующую реакцию ПФП окисления глюкозы, что обуславливает снижение продолжительности жизни эритроцитов на 30%.

б) дефект фермента пируваткиназы нарушает образование АТФ, что приводит к снижению работы ионного насоса – К+/Nа+- АТФазы. В результате повышается осмолярность эритроцитов и возникает осмотический конфликт – гемолиз. Возникает гемолитическая анемия. Наследственные энзимопатии более распространены среди населения севера Европы.

2. Гемоглобинопатии.

а) серповидноклеточная анемия – наследственное заболевание, обусловленное точечной мутацией гена, кодирующего структуру β-цепей гемоглобина. Поэтому в эритроцитах больных присутствует НЬS (в 6 положении вместо глутаминовой кислоты содержится валин).

б) талассемии – наследственное заболевание, обусловленное отсутствим или снижением синтеза α- и β-цепей гемоглобина. В ходе таких нарушений образуются тетрамеры гемоглобина, состоящие из одинаковых протомеров.

3. Наследственный сфероцитоз – возникает вследствие дефекта белков цитоскелета эритроцитов – спектрина или анкерина , которые поддерживают двояковогнутую форму эритроцита и эластичность его мембраны.

4. Снижение уровня 2,3-БФГ. При старении в эритроцитах происходит снижение уровня 2,3-БФГ, уменьшается отдача кислорода клеткам тканей, снижается активность АТФаз. Причиной разрушения эритроцита является не столько снижение АТФ, сколько неспособность восстановить структурные компоненты мембраны – липиды, белки и др.

Особенности метаболизма фагоцитирующих лейкоцитов.

Фагоцитоз обеспечивает защиту организма от бактерий. Моноциты и нейтрофилы мигрируют из кровяного русла к очагу воспаления и эндоцитозом захватывают бактерии, образуя фагосому. 1. Фагоцитоз требует увеличения потребления кислорода, который является главным источником O 2 -, H 2 O 2, OH’ в фагоцитирующих клетках. Этот процесс, продолжающийся минут, сопровождается резким повышением поглощения кислорода и поэтому называется респираторным взрывом. 2. В макрофагах бактерицидное действие оказывает оксид азота NO, источником которого является реакция превращения аргинина в NO и цитруллин под действием NO-синтазы. Супероксид анион образует с оксидом азота соединения, обладающие сильными бактерицидными свойствами: NO + О 2 — ONOO — ОН* + NO 2. Пероксинитрит ONOO -, оксид азота, диоксид азота, гидроксил радикал вызывают окислительное повреждение белков, нуклеиновых кислот и липидов бактериальных клеток.

20. Дыхательная функция крови. Молекулярные механизмы га- зообмена в лёгких и тканях (эффект Бора).

Процесс дыхания подразделяется на 3 главных этапа: внешнее дыхание — перенос газов из внешней среды к альвеолам и обратно; транспортная (дыхательная) функция крови — перенос газов от альвеол к клеточным мембранам и обратно; тканевое дыхание, слагающееся из процессов потребления О2 и выделения СО2 клетками. Патологический процесс может вызвать те или иные нарушения внешнего дыхания. Для их характеристики важно определение легочных объемов и емкостей.

Все показатели внешнего дыхания регистрируются у человека в положении лежа в условиях основного обмена. Норма легочного объема изменяется с возрастом.

При оценке внешнего дыхания важно осуществлять динамический контроль за газовым составом выдыхаемого воздуха. Использование классической манометрической методики Холдена, хотя и дает интересные данные, требует длительного времени и показывает лишь суммарные результаты.

В последние годы для экспресс-исследований газового состава разработаны более точные приборы — масс-спектрографы. Непрерывная запись изменений газового состава на вдохе и выдохе делает этот прибор ценным при исследовании процессов, связанных с диффузией газов.

В условиях покоя человек потребляет 200—250 мл О2/л. Физическая нагрузка значительно увеличивает это потребление. При напряженной мышечной работе потребность в О2 возрастает в 15—20 раз. Легко рассчитать, что взросши человек в условиях покоя потребляет за сутки около 360 л или 16 моль О2.

В условиях покоя на каждые 250 мл О2 выделяется 200 мл СО2. Соотношение СО2:О2— дыхательный коэффициент — может указывать на характер окисляемого субстрата. Так, при сгорании углеводов дыхательный коэффициент составляет 1,0; белков —0,80; жиров — 0,70. Из указанных 16 моль О2 потребляют: головной мозг — 4 моль, печень — 3 моль, кожа—1 моль; сами легкие в процессе функционирования потребляют 10—20% всего О2, поступающего в организм.

Потребление О2 отдельными органами может резко увеличиваться при патологических состояниях, например, после кровопотери — в 8—10 раз.

Газообмен в легких и тканях

Содержание газов во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе неодинаково. Во вдыхаемом воздухе содержится почти 21% кислорода, около 79% азота, примерно 0,03% углекислого газа, небольшое количество водяных паров и инертных газов. В выдыхаемом — 16% кислорода, 4% углекислого газа, увеличивается содержание паров, количество азота и инертных газов остается неизменным.

Газообмен в легких и тканях

Кровь, которая течет к легким от сердца (венозная), содержит мало кислорода и много углекислого газа; воздух в альвеолах, наоборот, содержит много кислорода и меньше углекислого газа. Вследствие этого через стенки альвеол и капилляров происходит двусторонняя диффузия —. кислород переходит в кровь, а углекислый газ поступает из крови в альвеолы. В крови кислород проникает в эритроциты и соединяется с гемоглобином. Кровь, насыщенная кислородом, становится артериальной и по легочным венам поступает в левое предсердие.

У человека обмен газами завершается в несколько секунд, пока кровь проходит через альвеолы легких. Это возможно благодаря огромной поверхности легких, сообщающейся с внешней средой. Общая поверхность альвеол составляет свыше 90 м3.

Обмен газов в тканях осуществляется в капиллярах. Через их тонкие стенки кислород поступает из крови в тканевую жидкость и затем в клетки, а углекислота из тканей переходит в кровь. Концентрация кислорода в крови больше, чем в клетках, поэтому он легко диффундирует в них.

Концентрация углекислого газа в тканях, где он собирается, выше, чем в крови. Поэтому он переходит в кровь, где связывается химическими соединениями плазмы и отчасти с гемоглобином, транспортируется кровью в легкие и выделяется в атмосферу.

21. Буферные системы крови и механизм их действия. Роль по- чек и легких в поддержании буферной емкости крови. Парамет- ры оценки кислотно-основного состояния организма. Причины развития и формы ацидоза и алкалоза.

Причины развития и формы ацидоза и алкалоза.

ацидоз и алкалоз Все нарушения кислотно-основного гомеостаза по направлению сдвига концентрации водородных ионов делят на ацидозы и алкалозы. Этот дисбаланс вызван рядом состояний или заболеваний. Чтобы обеспечить нормальное функционирование метаболических процессов и снабжение тканей достаточным количеством кислорода, нормальный pH крови должен поддерживаться в узком диапазоне 7,36-7,44. Все нарушения КОС делят на четыре основные группы: 1. Респираторный ацидоз 2. Респираторный алкалоз 3. Метаболический ацидоз 4. Метаболический ацидоз

Респираторный ацидоз Дыхательный (респираторный) ацидоз – избыточное накопление углекислоты в крови в результате снижения легочной вентиляции. Причинами увеличения углекислого газа (гиперкапнии) могут быть подавление деятельности дыхательного центра вследствие черепно-мозговой травмы, инсульта, передозировки снотворных препаратов, анальгетиков, наркоза; недостаточный объем спонтанной вентиляции легких при искусственной вентиляции; ограничение подвижности грудной клетки при пневмотораксе и переломе ребер. рСО2 – увеличивается; [НСО-3 ] – норма; рН – уменьшается. Для компенсированного респираторного ацидоза характерны: Нормальные значение рН крови. Увеличение парциального давления СО2 в крови. Увеличение избытка оснований (ВЕ). Для декомпенсированного респираторного ацидоза характерны: Снижение рН крови ниже 7,24. Увеличение парциального давления СО2 в крови. Нормальное значение избытка оснований (ВЕ). Респираторный алкалоз Дыхательный (респираторный) алкалоз – избыточное выведения диоксида углерода легкими в результате альвеолярной гипервентиляции, по отношению к его продукции в тканях. По механизму возникновения респираторного алкалоза выделяют центральный и легочный. Причинами респираторного алкалоза центрального генеза могут быть психические заболевания (неврозы, истерия); травмы, опухоли и инфекционные заболевания ЦНС; а так же передозировка некоторых лекарственных препаратов. Легочной генез возникновения данного нарушения КОС может быть при сердечной недостаточности, пневмонии и бронхиальной астме рСО2 – снижается; [НСО3-] — норма ( или снижение); рН – повышение. Для компенсированного респираторного алкалоза характерны: Нормальное значение рН крови. Значительное уменьшение рСО2 в крови. Компенсаторный дефицит оснований (отрицательная величина ВЕ). Для декомпенсированного респираторного алкалоза характерны: Увеличение рН крови выше 7,56. Уменьшение парциального давления СО2 в крови. Нормальное значение избытка оснований (ВЕ).

Метаболический ацидоз Метаболический ацидоз – это состояние, при котором наблюдается снижение концентрации гидрокарбоната крови, вследствие накопления нелетучих кислот или потери оснований организмом. В основе метаболического ацидоза лежит избыточное накопление в крови органических кислот при патологических состояниях, сопровождающихся тяжелыми нарушениями обмена веществ, в частности, кетонемией и гипоксией при декомпенсированном сахарном диабете и длительном голодании. Так же к нарушению экскреции водородных ионов и реабсорбции бикарбоната натрия приводит поражение почечных канальцев при почечном канальцевом ацидозе и почечной недостаточности. Потеря организмом большого количества бикарбоната при диарее и рвоте стеноз привратника, хирургические вмешательства). [НСО3-] – снижение; рСО2 – норма; рН – снижение. Для компенсированного метаболического ацидоза характерны: Нормальный уровень рН крови. Уменьшение концентрации бикарбоната [НСО3-]. Дефицит буферных оснований (отрицательная величина ВЕ). Компенсаторное снижение парциального давления СО2 в крови (рСО2 меньше 35 мм рт.ст. за счет гипервентиляции). Для декомпенсированного метаболического ацидоза характерны: Снижение рН крови ниже 7,24. Продолжается уменьшение концентрации бикарбоната [НСО3-]. Нарастает дефицит буферных оснований (ВЕ). Парциальное давления СО2 в крови снижено или возвращается к норме за счет неэффективности вентиляции легких.

•  

Метаболический алкалоз Метаболический алкалоз – это нарушение кислотно-основного состояния организма, при котором наблюдается первичное увеличение концентрации гидрокарбоната крови (> 27 ммоль/л) и рН артериальной крови выше 7,45. Причиной метаболического алкалоза моежт быть потеря больших количеств ионов водорода с желудочным соком при неукротимой рвоте, при нерациональной терапии диуретиками; потере ионов водорода с мочой на фоне гипергидратации при первичный гиперальдостеронизме и синдром Кушинга. Нарушение кислотно-основного состояния со сдвигом в сторону метаболического алкалоза при избыточном поступлении в организм оснований на фоне сниженной почечной функции. [НСО3-] – повышение; рСО2 – норма; рН –повышение. Для компенсированного метаболичечкого алкалоза характерны: - Нормальные или несколько повышенные значения рН плазмы крови. - Увеличение концентрации стандартного бикарбоната (SB). - Увеличение избытка оснований (положительная величина ВЕ). - Высокое парциальное давления СО2 в крови (рСО2).

Для декомпенсированного метаболического алкалоза характерны: - Увеличение рН крови выше 7,56. - Продолжается величение концентрации бикарбоната [НСО3-] - Нарастает дефицит буферных оснований (ВЕ). - Парциальное давления СО2 в крови снижено или возвращается к норме.

•  

•  

Кислотно-основным состоянием (КОС) называется соотношение концентрации водородных и гидроксильных ионов в биологических средах. Регуляторными системами, которые непосредственно обеспечивают постоянство pH крови, являются буферные системы крови и тканей и физиологические системы организма (легкие, почки, печень и желудочно-кишечный тракт). Величина рН является одним из самых «жестких» параметров крови и колеблется у человека в норме в очень узких пределах – рН артериальной крови составляет 7,35–7,45; венозной – 7,32–7,42. Более значительные изменения рН крови связаны с патологическими нарушениями обмена. В других биологических жидкостях и в клетках рН может отличаться от рН крови. Сдвиги рН крови за указанные границы приводят к существенным сдвигам окислительно-восстановительных процессов, изменению активности ферментов, прницаемости биологических мембран, обусловливают нарушения со стороны функции сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем; сдвиг на 0,3 может вызвать коматозные состояния, а на 0,4 – зачастую несовместим с жизнью Почки участвуют в регуляции КОС путем стабилизации содержания [НСО3—] плазмы на уровне, близком к 22—26 ммоль/л. Основной механизм почечной регуляции связан с выведением Н+ через клетки почечных канальцев, образующихся из угольной кислоты, а также с задержкой Na+ в канальцевой жидкости (моча). Конечный результат зависит от характера буфера в канальцевой моче. Каждый миллимоль Н+, экскретируемых в форме титруемых кислот и (или) ионов аммония (NH4+) добавляет в плазму крови 1 ммоль НСО3—. Таким образом, экскреция Н+ теснейшим образом связана с синтезом НСО3—. Количество синтезируемого бикарбоната обычно достаточно, чтобы пополнить израсходованное на нейтрализацию титруемых кислот и на буферирование эндогенного Н+. При расстройствах КОС почки могут регулировать экскрецию Н+, чтобы поддержать необходимую концентрацию его во внеклеточной жидкости или чтобы восстановить нарушенный его баланс. Почечная регуляция КОС является медленным процессом, требующим часов и даже дней для полной компенсации, и лишь финальным этапом элиминации кислот из организма.

•  

дополнительные показатели КОС. С целью выяснения причины и механизма развития негазовых форм нарушений кислотно-щелочного равновесия определяют ряд дополнительных показателей: -КТ крови -МК крови -ТК суточной мочи -Аммиак суточной мочи 5-25 мг/л 0,3-1,3 ммоль/л 20-40 мэкв/сут 10-107 ммоль/сут 0,5-2,5 мг% 6-16 мг% 20-40 ммоль/л 30-50 ммоль/л Механизмы регуляции кислотно-щелочного равновесия В норме в организме образуется почти в 20 раз больше кислых продуктов, чем щелочных. В связи с этим доминируют системы, обеспечивающие нейтрализацию, экскрецию и секрецию избытка соединений с кислыми свойствами. К этим системам относятся химические буферные системы и физиологические механизмы регуляции КЩР.

Параметры оценки кислотно-основного состояния организма. (таблица)

Диапазон патологических значений рН, при которых человек может жить в течение нескольких часов, варьируется от 6,8 до 8,0. Расстройства кислотно-основного равновесия (КОР) — это нарушения физико-химического гомеостаза. Кислотно-основное равновесие определяется соотношением ионов Н+ и ОН– . От их соотношения зависят активность ферментов, интенсивность метаболических процессов, функции ряда органов, чувствительность рецепторов к медиаторам, проницаемость клеточных мембран. Расстройства КОР сопровождают практически все заболевания. Поэтому так же, как и другие виды нарушений обмена веществ, расстройства КОР относятся к типовым патологическим процессам. Выделяют 2 типа расстройств КОР: ацидозы и алкалозы. Ацидоз — это типовой патологический процесс, характеризующийся относительным или абсолютным понижением pH. Алкалоз — это типовой патологический процесс, характеризующийся относительным или абсолютным увеличением pH. Ацидозы и алкалозы могут быть компенсированными, субкомпенсированными и декомпенсированными.

22. Обмен железа: основные функции, пул железа в организме. Всасывание железа в кишечнике, «ферритиновый» блок. Транспорт железа в плазме крови. Нарушения метаболизма железа (железодефицитные состояния, гемосидероз).