Полезные материалы за все 6 курсов / Учебники, методички, pdf / Биохимия

Участие ретиноевой кислоты в дифференцировке, делении и росте клеток

2. Участие в фотохимическом акте зрения

Ретиналь в комплексе с белком опсином формирует зрительный пигмент, который находится в клетках сетчатки глаза – в палочках (черно-белое сумеречное зрение) и в колбочках (дневное цветное зрение). Пигмент палочек обычно именуется родопсином, тогда как в колбочках он именуется йодопсином. В обоих случаях пигмент представляет собой семидоменный белок опсин и хромофор

– ретиналь.

Участие ретинола в фотохимическом акте зрения

При попадании фотона света на молекулу родопсина последний распадается на опсин и полностью транс-ретиналь. При этом в мембране генерируется электрический сигнал, идущий в зрительный центр головного мозга. В дальнейшем, под влиянием ферментов, алло-транс-ретиналь превращается в 11-цис-ретиналь и связывается с опсином, снова образуя родопсин.

3. Антиоксидантная функция

Благодаря наличию двойных связей в изопреновой цепи витамин А способен осуществлять нейтрализацию свободных кислородных радикалов, но особенно явно эта функция проявляется у каротиноидов.

Гиповитаминоз А Причина

Помимо пищевой недостаточности и нарушения желчеотделения, причиной гиповитаминоза А может быть

-недостаточность витаминов Е и С, защищающих ретинол от окисления,

-гипотиреоз (снижение функции щитовидной железы), так как диоксигеназа, превращающая каротиноиды в витамин А, активируется тиреоидными гормонами,

-недостаток железа, входящего в состав диоксигеназы, и цинка, требуемого для белка, обеспечивающего всасывание витамина.

Клиническая картина

1.Стерильность – желтое тело беременности накапливает каротиноиды β-каротин и лютеин. Вероятно, они несут антиоксидантную нагрузку, обеспечивая жизнеспособность и нормальное функционирование желтого тела.

2.При сильном гиповитаминозе и авитаминозе происходит снижение синтеза родопсина и нарушение темновой адаптации – куриная слепота;

3.Задержка роста, похудание, истощение;

4.Специфические поражения глаз, слизистых оболочек, кожи:

-кожа – гиперкератоз (пролиферация и патологическое ороговение кожи, сухость и шелушение – т.н. "жабья кожа") приводит к вторичным гнойным процессам,

-глаза – ороговение эпителия слезного канала (ксерофтальмия) приводит к его закупорке. Это порождает, во-первых, сухость роговой оболочки глаза, т.к. нет слезы, во-вторых, влечет за собой воспаление роговой оболочки из-за отсутствия лизоцима (антибактериального фермента слезы). Оба фактора приводят к кератомаляции – отек, изъязвление, размягчение роговой оболочки,

-слизистые оболочки – из-за снижения синтеза гликопротеинов и нарушения барьерной функции слизистых оболочек происходит поражение эпителия желудочно-кишечного тракта, дыхательных путей и мочеполовой системы, также нарушение сперматогенеза.

Гипервитаминоз А

Причина

Избыточный прием витамина А с витаминными препаратами и, реже, с пищей.

Клиническая картина

Острое отравление сопровождается головной болью, тошнотой, слабостью, ступором, отеком соска зрительного нерва (вследствие ликворной гипертензии), может повышаться температура.

При хроническом отравлении нарушается пищеварение, исчезает аппетит, наступает потеря веса тела, снижается активность сальных желез кожи и развивается сухой дерматит, ломкость костей. У витамина А в высоких дозах имеется нефротоксичность, канцерогенность и эмбриотоксичность.

Лекарственные формы

Ретинолацетат, ретинолпальмитат (в них функциональная ОН-группа защищена жирными кислотами).

Витамин D (кальциферол, антирахитический)

Источники

Пищевые источники:

-печень, дрожжи, жирномолочные продукты (сливочное масло, сливки, сметана), желток яиц (в основном витамин D2),

-рыбий жир, печень трески (витамин D3).

Синтез в коже:

- образуется (витамин D3) в эпидермисе при ультрафиолетовом облучении (длина волны 290-315 нм) из 7-дегидрохолестерола.

Строение

Витамин представлен двумя формами – эргокальциферол и холекальциферол. Химически эргокальциферол отличается от холекальциферола наличием в молекуле двойной связи между С22 и С23 и метильной группой при С24.

Строение двух форм витамина D

Метаболизм

Витамины D3 и D2 в плазме крови соединяются с витамин-D-связывающим белком (VDBP) и транспортируются в печень. Здесь они гидроксилируются по

С25 и являются основной формой хранения. Далее транспортным белком 25гидроксивитамин D переносится в почки, где еще раз гидроксилируется, уже по С1. Образуется активная форма витамина – 1,25-дигидроксихолекальциферол или, подругому, кальцитриол.

Строение кальцитриола

Реакция гидроксилирования в почках стимулируется паратгормоном, пролактином, соматотропным гормоном и подавляется высокими концентрациями фосфатов и кальция.

Биохимические функции

Наиболее изученными и известными являются следующие функции витамина:

1. Увеличение концентрации кальция и фосфатов в плазме крови.

Для этого кальцитриол в мишеневых клетках индуцирует синтез кальций-

связывающего белка и компонентов Са2+-АТФазы. В результате:

-увеличивает всасывание ионов Ca2+ в тонком кишечнике,

-стимулирует реабсорбцию ионов Ca2+ и фосфат-ионов в проксимальных почечных канальцах.

2.Подавляет секрецию паратиреоидного гормона через повышение концентрации кальция в крови, но усиливает его эффект на реабсорбцию кальция в почках.

3.В костной ткани роль витамина D двояка:

-стимулирует мобилизацию ионов Ca2+из костной ткани, так как способствует дифференцировке моноцитов и макрофагов в остеокласты, разрушению костного матрикса, снижению синтеза коллагена I типа остеобластами,

-повышает минерализацию костного матрикса, так как увеличивает производство лимонной кислоты, образующей здесь нерастворимые соли с кальцием.

4. Кроме этого, как показано в последнее десятилетие, витамин D, влияя на работу около 200 генов, участвует в пролиферации и дифференцировке клеток всех органов и тканей, в том числе клеток крови и иммунокомпетентных клеток. Витамин D регулирует иммуногенез и реакции иммунитета, стимулирует выработку эндогенных антимикробных пептидов в эпителии и фагоцитах, лимитирует воспалительные процессы путем регуляции выработки цитокинов.

Обобщенная схема эффектов кальцитриола

Гиповитаминоз D

В настоящее время с недостаточностью витамина D связывают повышенный риск развития

-вирусных инфекций (!), обычно в условиях РФ это грипп,

-остеопороза,

-артериальной гипертонии,

-атеросклероза,

-аутоиммуных заболеваний,

-сахарного диабета,

-рассеяного склероза,

-шизофрении,

-опухолей молочной и предстательной желез,

-рака 12-перстной и толстой кишки.

Приобретенный гиповитаминоз

Часто встречается при пищевой недостаточности (вегетарианство), при недостаточной инсоляции у людей, не выходящих на улицу, при национальных особенностях одежды. Также причиной гиповитаминоза может быть снижение гидроксилирования кальциферола (заболевания печени и почек) и нарушение всасывания и переваривания липидов (целиакия, холестаз).

Клиническая картина

Наиболее известным, "классическим" проявлением дефицита витамина D является рахит, развивающийся у детей от 2 до 24 месяцев. При рахите, несмотря на поступление с пищей, кальций не усваивается в кишечнике, а в почках теряется. Это ведет к снижению концентрации кальция в плазме крови, нарушению

минерализации костной ткани и, как следствие, к остеомаляции (размягчение кости). Остеомаляция проявляется деформацией костей черепа (бугристость головы), грудной клетки (куриная грудь), искривление голени, рахитические четки на ребрах, увеличение живота из-за гипотонии мышц, замедляется прорезывание зубов и зарастание родничков.

У взрослых тоже наблюдается остеомаляция, т.е. остеоид продолжает синтезироваться, но не минерализуется. Кроме нарушения костной ткани, отмечается общая гипотония мышечной системы, поражение костного мозга, желудочно-кишечного тракта, лимфоидной системы, атопические состояния.

Наследственный гиповитаминоз

Витамин D-зависимый наследственный рахит I типа, при котором имеется рецессивный дефект почечной α1-гидроксилазы. Проявляется задержкой развития, рахитическими особенностями скелета и т.д. Лечение – препараты кальцитриола или большие дозы витамина D.

Витамин D-зависимый наследственный рахит II типа, при котором наблюдается дефект тканевых рецепторов кальцитриола. Клинически заболевание схоже с I типом, но дополнительно отмечаются аллопеция, milia, эпидермальные кисты, мышечная слабость. Лечение варьирует в зависимости от тяжести заболевания, помогают большие дозы кальциферола.

Витамин D-резистентный рахит. Наблюдается при болезни де Тони-Дебре- Фанкони, аутосомно-рецессивном заболевании, при котором происходит поражение проксимальных почечных канальцев. Недостаточность витамина D проявляется как рахитоподобные деформации скелета, боли в костях, переломы, диффузная остеомаляция.

Гипервитаминоз

Причина

Избыточное потребление с препаратами (не менее 1,5 млн МЕ в сутки).

Клиническая картина

Ранними признаками передозировки витамина D являются тошнота, головная боль, потеря аппетита и веса тела, полиурия, жажда и полидипсия. Могут быть запоры, гипертензия, мышечная ригидность.

Хронический избыток витамина D приводит к гипервитаминозу, при котором отмечается:

-деминерализация костей, приводящая к их хрупкости и переломам.

-увеличение концентрации ионов кальция и фосфора в крови, приводящее к кальцификации сосудов, ткани легких и почек.

Лекарственные формы

Витамин D – рыбий жир, эргокальциферол, холекальциферол, аквадетрим, детримакс, кальцийD3-никомед.

Активные формы витамина D (1α-оксикальциферол, кальцитриол) – альфакальцидол, остеотриол, оксидевит, рокальтрол, форкал.

Витамин К (нафтохиноны, антигеморрагический)

Источники

Хорошими источниками витамина К являются капуста, крапива, рябина, шпинат, тыква, арахисовое масло, печень (филлохинон). Также витамин образуется микрофлорой в тонком кишечнике (менахинон). Запасы витамина в печени составляют около 30 суточных доз.

Строение

Витамины содержат функциональное нафтохиноновое кольцо и алифатическую изопреноидную боковую цепь.

Выделяют три формы витамина: витамин К1 (филлохинон), витамин К2 (менахинон), витамин К3 (менадион). После всасывания менадион превращается в активную форму – менахинон.

Строение двух форм витамина К

Биохимические функции

К настоящему времени у человека обнаружено 14 витамин К-зависимых белков, играющих ключевые роли в регулировании физиологических процессов.

Витамин К является коферментом микросомальных ферментов печени, осуществляющих γ-карбоксилирование (греч. γ – "гамма") глутаминовой кислоты в составе белковой цепи:

Участие витамина К в реакциях γ-карбоксилирования белков

Благодаря своей функции витамин обеспечивает посттрансляционную модификацию ("созревание") соответствующих белков:

1. Факторов свертывания крови в печени

– Кристмаса (ф.IX), Стюарта (ф.X), проконвертина (ф.VII), протромбина (ф.II);

2.Белков костной ткани, например, остеокальцина.

3.Протеина C и протеина S, участвующих в работе антисвертывающей системы крови.

Гиповитаминоз K

Причина

Возникает при подавлении микрофлоры лекарствами, особенно антибиотиками, при заболеваниях печени и желчного пузыря. У взрослых здоровая кишечная микрофлора полностью удовлетворяет потребность организма в витамине.

Клиническая картина

Наблюдается кровоточивость, снижение свертываемости крови, легкое возникновение подкожных гематом, у женщин отмечаются обильные mensis.

Лекарственные формы

Викасол, менадион (провитамин), настои крапивы.

Антивитамины

Вещества варфарин и дикумарол связываются с ферментом редуктазой и блокируют восстановление неактивной формы витамина К в активную.

Витамин Е (токоферол, антистерильный)

Источники

Растительные масла (кроме оливкового), пророщенное зерно пшеницы, бобовые, яйца.

Строение

Молекула токоферола состоит из хроманольного кольца с HO- и CH3- группами и изопреноидной боковой цепью. Различают несколько форм витамина E, характеризующихся разной биологической активностью (в зависимости от числа CH3-групп и наличия двойной связи в боковой цепи).

Строение α-токоферола

Строение токотриенола

(R1, R2, R3 - метильные группы, которые могут присутствовать в разном сочетании)

Биохимические функции

Витамин, встраиваясь в фосфолипидный бислой мембран, выполняет антиоксидантную функцию, т.е. препятствует развитию свободнорадикальных реакций. При этом:

1.Лимитирует свободнорадикальные реакции в быстроделящихся клетках – слизистые оболочки, эпителий, клетки эмбриона. Этот эффект лежит в основе положительного действия витамина в репродуктивной функции у самцов (защита сперматогенного эпителия) и у самок (защита плода).

2.Защищает витамин А от окисления, что способствует проявлению ростстимулирующей активности витамина А.

3.Защищает ненасыщенные жирнокислотные остатки мембранных фосфолипидов от перекисного окисления и, следовательно, любые клетки от разрушения.

Гиповитаминоз E Причина

Кроме пищевой недостаточности и нарушения всасывания жиров, причиной гиповитаминоза Е может быть недостаток аскорбиновой кислоты.

Клиническая картина

Укорочение времени жизни эритроцитов in vivo, пониженная устойчивость и их легкий гемолиз, развитие анемии, увеличение проницаемости мембран, мышечная дистрофия, слабость. Также со стороны нервной ткани отмечены арефлексия, снижение проприоцептивной и вибрационной чувствительности, парез взора вследствие поражения задних канатиков спинного мозга и миелиновой оболочки нервов.

В эксперименте у животных при авитаминозе развивается атрофия семенников и рассасывание плода (греч. tokos – потомство, phero – несу, т.е. антистерильный), размягчение мозга, некроз печени, жировая инфильтрация печени.

Лекарственные формы: α-Токоферола ацетат.

Витамин F (полиненасыщенные жирные кислоты)

Источники

Растительные масла (кроме пальмового и оливкового).

Строение

Витамин F представляет собой группу незаменимых полиненасыщенных жирных кислот. Так как все эти жирные кислоты имеют двойную связь возле 6-го атома углерода с последнего метильного углерода, то они также называются ω-6-жирные кислоты (омега-6):

-линолевая (С18:2, Δ9,12),

-линоленовая (С18:3, Δ6,9,12),

-арахидоновая (С20:4, Δ5,8,11,14).

Строение жирных кислот группы витамина F

Биохимические функции

Полиненасыщенные жирные кислоты обладают весьма широкими функциями:

1.Структурная - являются составной частью фосфолипидов клеточных мембран и транспортных липопротеинов.

2.Предшественники регуляторных соединений, носящих

название эйкозаноиды – простагландинов (в том числе простациклинов), тромбоксанов, лейкотриенов. Простациклины, тромбоксаны,

лейкотриены являются "местными гормонами", т.е. после синтеза действуют только на соседние клетки:

- функцией простагландинов является регуляция тонуса гладких мышц сосудов, ЖКТ, бронхолегочной системы, мочеполовой системы;