bkh_dlya_tebya

Гипофиз. Выделяет тропные гормоны пептидной природы, активирующие синтез и секрецию гормонов периферическими железами. Соматотропный гормон способствует росту всего организма, а не управляет конкретными периферическими железами. Тиреотропин активирует синтез и секрецию тироксина и трийодоксина щитовидной железой. Пролактин не влияет на эндокринные железы, но повышает выработку молока млечными железами. Лютеинизирующий гормон – у женщин включает овуляцию, у мужчин выработку андрогенов в клетках Лейдига. Фоликулстимулирующий гормон – у женщин стимулирует рост фолликулов, у мужчин – сперматогенез. Аденокортикотропный гормон – активирует синтез и секрецию кортикостероидов (гормоны коры надпочечников). Липотропин – активация липолиза. Одно из расстройств работы гипофиза, которое стоит выучить, связано с синтезом и секрецией соматотропина. Это гормон роста. Если его выделяется недостаточно, мы наблюдаем гипофизарную карликовость (есть другая карликовость, которая идёт в комплексе с небольшой умственной отсталостью), если гормона с самого детства было много, то можно наблюдать гигантизм, а если гормон повышено выделялся только в подростковом периоде и позже, то акромегалия – непропорционально увеличенные пальцы, кисти, части лица и не только.

Щитовидная железа. Тироциты выделяют тироксин (Т4, 4 атома йода содержит, на основе тирозина) и трийодоксин (Т3, 3 атома йода содержит, в

10 раз активнее, однако его количество меньше, на основе тирозина) по команде тиреотропного гормона. Тиреотропные гормоны у детей активируют весь катаболизм и анаболизм через геном, поэтому гипотиреоз у детей чреват нарушением физического (карликовость) и умственного (кретинизм) развития, а у взрослых эти гормоны активируют только катаболизм, поэтому при гипотиреозе взрослых наблюдается миксидема – повышенная отёчность, низкая ЧСС, общая слабость, повышенная утомляемость, эти же симптомы проявляются и у детей. Основной причиной гипотиреоза является недостаток йода в организме, без которого Т3 и Т4 не синтезируются. При гипотиреозе также характерен зоб – в связи с недостатком Т3 и Т4 гипоталамус и гипофиз принимают решение о выпуске ТТГ, который должен поднять выработку Т3 и Т4, но этого не происходит, вместо этого щитовидная железа начинает расти – зоб. А вообще гипотиреоз может быть первичным (нехватка йода, Т3 и Т4 в крови мало, ТТГ много), вторичным (гипофиз не выделяет ТТГ, Т3 и Т4 тогда тоже не вырабатываются

– уровень всех гормонов низок в крови), третичный (проблемы с нипоталамусом) и тканевой (проблема с рецепторами либо ткани инактивируют гормоны). Гипертириоз приводит к повышению катаболизма, а значит, повышению общего обмена, т.е. организм производит излишнюю энергию, поэтому сердце бьётся чаще, АД поднимается, глаза выпячиваются от давления, температура высокая, человек теряет вес, ибо жир сжигается

71

из-за повышенного катаболизма, оттуда же температура, но и возбудимость нервной системы растёт. Причины гипертиреоза: гормонпродуцирующая опухоль щитовидной железы или гипофиза, воспаление щитовидной железы, избыточное поступление йода в организм, выработка антител, эмитирующих ТТГ. Помимо тироцитов, в щитовидной железе есть C-клетки, они выделяют кальцитонин, усиливающий реабсорбцию в почках кальция, тем самым повышая его уровень в крови. Под капсулой щитовидных желёз есть паращитовидные, они выделяют паратгормон, который уменьшает реабсорбцию кальция в почках, понижая его уровень в крови.

Теперь поговорим о надпочечниках. Они имеют корковое вещество и мозговое. В корковом веществе под стимулами аденокортикотропного

гормона вырабатываются глюкокортикостероиды (кортизол), минералкортикостероиды (альдостерон) и немного половых (по большей части их всё же вырабатывают гонады). Альдостерон вызывает появление дополнительных каналов для хлора и натрия в нефронах почек, усиливая тем самым реабсорбцию двух этих ионов, однако вместе с этими ионами в кровь поступает вода, что увеличивает объём циркулирующей крови, что приводит

к приёму АД. Кортизол активирует гидролиз белков в мышечной ткани, а также белков крови в печени – высвободившиеся аминокислоты поступают в печень, там они катаболизируются и поступают в глюконеогенез, тем самым организм синтезирует большое количество глюкозы в ущерб белкам. Если у человека поджелудочная работает неидеально, то при действии кортизола у него разовьётся «стероидный диабет». Все гормоны коры надпочечников синтезируются на основе холестерола, который собирается из НАДФН2 и ацетил-КоА, как и жирные кислоты. Мозговое вещество выделяет норадреналин и адреналин, гормоны на основе тирозина, вызывают повышение частоты и силы сердечных сокращений, расширение сосудов сердца, мозга и мышц, сужение остальных, угнетение жкт, поднимает АД, активирует быстрые пути катаболизма – мобилизацию гликогена, мобилизацию ТАГ, бета-окисление – дабы снабдить организм энергией и приготовить его к экстримальным нагрузкам. По всем этим гормонам бывает гипо- и гиперпродукция. Если запомните функции гормонов, то по симптомам заболеваний быстро поймёте, о патологии каких желёз идёт речь.

Поджелудочная железа, а именно, её эндокринная часть – островки Лангерганца, имеет альфа-клетки, выделяющие глюкагон (гормон голода), и бета-клетки, выделяющие инсулин (гормон сытости) – оба пептидные. Инсулин включает все пути утилизации глюкозы и немного сверх того: гликолиз, ПДК, ЦТК, синтез гликогена, синтез жирных кислот и холестерола, ЛП-липазу, активирует ГЛЮТ-4 (инсулинзависимые переносчики глюкозы мышечной и жировой ткани). Глюкагон – антагонист, включает:

72

мобилизацию гликогена, глюконеогенез, мобилизацию ТАГ, бета-окисление. Два заболевания, которые надо знать: гиперинсулинизм (в результате опухоли, снижается уровень глюкозы в крови) и сахарный диабет (при первом типе выделяется мало инсулина, поэтому наблюдается гипергликемия, при втором типе гормон выделяется нормально, но рецепторы его не воспринимают, поэтому глюкоза полноценно не утилизируется, следовательно, опять гипергликемия). Во всех подробностях сахарный диабет будет разобран в теме углеводов.

73

Белковый и аминокислотный обмен.

При разборе обменов конкретных видов веществ принято сначала разбирать процесс их переваривания и всасывания в жкт, затем катаболизм, затем анаболизм, после этого специфические темы. Так же поступим и мы с вами.

Итак, переваривание и всасывание белков в жкт. Прежде всего надо сказать о пищевой ценности белков и нашей потребности в них. Для начала вспомним, что аминокислоты мы условно разделили на 4 группы: заменимые, условно заменимые, частично заменимые, незаменимые. Заменимые аминокислоты свободно синтезируются в нашем организме, т.е. если их не будет в пище, то наш организм сам создаст их (из продуктов катаболизма углеводов), к ним относятся: глицин, аланин, пролин, серин, аспаргин, аспаргиновая кислота, глютамин, глутаминовая кислота. Частично заменимые аминокислоты в организмах детей синтезируются организмом, однако недостаточно, поэтому часть их потребности приходится восполнять с пищей, представители: гистидин, аргинин. Условно заменимые аминокислоты синтезируются в нашем организме, но только в присутствии незаменимых, например, условно заменимый тирозин получается из незаменимого фенилаланина путём гидроксилирования, представители: цистеин и тирозин. И незаменимые аминокислоты, не синтезируются в нашем организме вообще никак – получаются только с пищей, представители: валин, лейцин, изолейцин, метионин, фенилаланин, триптофан, треонин, лизин. В связи с тем, что существуют незаменимые аминокислоты, у белков есть биологическая ценность, измеряемая в процентах, которая показывает, сколько в белке содержится незаменимых аминокислот и в каком соотношении. Пример белка со 100%-ной ценностью

– альбумин – в нём есть все незаменимые аминокислоты в правильном соотношении. Таким образом, важно не только количество потребляемого белка с пищей, но и его состав. А, говоря о количестве, норма для взрослых 1 г белка на 1 кг массы тела в сутки либо просто 100 г в сутки, у детей потребность выше (они растут), у пожилых ниже (снижен белковый обмен). Чтобы вы понимали, насколько плохо непоступление в организм хотя бы одной незаменимой аминокислоты, скажу, что происходит в таких случаях. По сути все аминокислоты в малых концентрация присутствуют в крови, дабы ткани могли их свободно потреблять. Печень постоянно поддерживает концентрации аминокислот. Если каких-то незаменимых аминокислот не хватает, печень забирает из крови белки-альбумины и полностью их гидролизует, чтобы достать из них необходимую незаменимую аминокислоту, при этом все остальные аминокислоты просто катаболизируются, при этом выделяется токсичный аммиак, организм его, конечно, обезвреживает, однако в пределах разумного, плюс альбумины

74

поддерживают онкотическое давление крови, которое позволяет жидкости в капиллярах возвращаться в сосуды, без альбуминов и онкотического давления наступают отёки всех тканей. Если дело будет продолжаться, то могут разрушаться и другие белки крови и мышц, что нарушит функции крови и мышц. Небольшое примечание: если вы вегетерианец, то потребление белка вам необходимо увеличить на 25%, так как растительные белки хуже усваиваются нашим организмом (их сложно переваривать, ибо они сильно гликозилированные). Также надо обсудить понятие азотистый баланс. Это соотношение между всем поступившим и выделившимся из организма азотом. В наш организм по большей части азот поступает в составе аминокислот, поэтому азотистый баланс отражает соотношение катаболизма и анаболизма аминокислот. Если азота в организм поступает больше, чем выделяется, то это положительный азотистый баланс, характерно для растущих и восстанавливающихся организмов, т.е. у детей, беременных и людей после сильного голода, инфекций, атрофии мышц, туберкулёза. Если выделяется азота больше, чем поступает, то это отрицательный баланс, наблюдается повышенный катаболизм аминокислот, обычно при тяжёлых инфекциях. В норме потребление и выделение азота равны – азотистое равновесие.

Маленькое примечание по вегетерианцам. Растительная пища в полной мере способна удовлетворить наши потребности в жирах и углеводах, причём растительные жиры даже полезнее (содержат витамин F, не содержат холестерин, поэтому его вырабатывает полностью наш организм, не превышая его нормы – эти факторы дают неплохую профилактику атеросклероза, о чём подробнее вы узнаете в теме липидного обмена). Что касается белков. Существую растения, богатые белком, чья пищевая ценность довольно велика. Если составить правильную диету, то потребности организма в аминокислотах будет полностью удовлетворена, только не забывайте, что растительного белка надо потреблять в 1,2 раза больше, чем животного, из-за плохой усвояемости. Ещё польза такого питания заключается в том, что растительная пища не очень калорийная, поэтому снижается риск ожирения и атеросклероза, сахарного диабета, последнему ещё способствует то, что в растительной пище может быть клетчатка (о её пользе подробнее в теме углеводов). Но, помимо всего этого, надо вспомнить о витаминах – некоторые витамины мы получаем только с животной пищей (см. тему витаминов), однако вы в любой аптеке можете их приобрести по вполне демократичным ценам. В общем при правильно составленной диете вегетерианское питание будет физиологически полноценным и ничем не уступит обычному, оно будет даже полезнее. Единственные сложности, которые для вас останутся нерешёнными: цены на продукты могут быть довольно высокими, не во всех магазинах возможно найти необходимые продукты, вегетерианское питание менее сытное, хотя

75

последнюю проблему вполне можно решить правильным подбором продуктов.

Переваривание

Теперь к самому перевариванию. Основное переваривание протекает в желудке. В желудочном соке содержится много соляной кислоты и пепсина. Пепсин – протеолитический фермент (класс гидролаз), а конкретно эндопептидаза, т.е. осуществляет разрезание полипептидной цепи внутри цепи, нарезая одну большую цепь на мелкие фрагменты – олигопептиды и немного полипептиды. Фермент имеет довольно невысокую, т.е. относительную специфичность – гидролизует пептидные связи, образованные альфа-карбоксильными группами ароматических и неполярных аминокислот. Почему специфичность невысокая? А потому, что нам неважно, какие белки мы перевариваем – мы всё должны расщепить, однако совсем без специфичности не получится в связи с особенностями ферментов как таковых. Синтезируется фермент в форме профермента – пепсиногена, ибо если бы он синтезировался активным, тот тут же бы начинал переваривать клетку, в которой был синтезирован, а так пепсиноген выводят в желудок, где он под действием соляной кислоты активируется частичным протеолизом, затем оставшийся пепсиноген подвергается частичному протеолизу под действием уже активного пепсина – аутопротеолиз, т.е. вы должны запомнить два способа активации пепсиногена (всегда имеют место оба). pH оптимум этого фермента составляет 1-2,5, потому что в желудки среда очень кислая, в такой среде обычные белки денатурируют, теряя структуру и превращаясь в простые полипептидные цепочки, чьи пептидные связи, в отличии от белков с нативной структурой, доступны действию пепсина, а вот пепсин в такой среде имеет нативную структуру и нормально работает, ибо он изначально сделан под кислую структуру. Теперь что касается соляной кислоты, её функции: активирует пепсин, создаёт для него оптимальный pH, осуществляет денатурацию белков пищи, выполняет антибактериальную функцию (из ротовой полости с пищей поступает множество бактерий, которые могут очень серьёзно повредить жкт, но желудочный сок настолько кислый, что убивает их всех), помимо этого, когда кислое желудочное содержимое попадает на 12-пёрстную кишку, оно активирует секрецию желчи, поджелудочной кислоты, запускает пищеварение кишечное, проще говоря, т.е. кислота – сигнализатор. Желудок защищён от самопереваривания – его железы и покровный эпителий выделяет много слизи (углеводные компоненты), которые защищают стенки желудка и от кислоты, и от ферментов. Для справки. Пепсиноген выделяют главные клетки, обкладочные клетки выделяют соляную кислоту и фактор Касла (связывает витамин B12, защищает его от разрушения кислотой), шеечные

76

клетки синтезируют водорастворимую слизь, клетки покровного эпителия желудка синтезируют водонерастворимую слизь.

На данном рисунке показано, как белок пищи денатурирует в кислой среде, освобождая свои пептидные связи (кружочками изображены радикалы аминокислот).

А тут показано, как клетки желудка вырабатывают соляную кислоту, при этом выделяя гидрокарбонат в кровь, защелачивая её, правда почки контролируют это и выводят гидрокарбонат в мочу, так что всё безопасно.

Затем кислое содержимое желудка – олиго- и полипептиды с соляной кислотой – попадает в 12-пёрстную кишку, активируя желчную и панкреатическую секрецию. Желч для переваривания белков не очень принципиальна, разве что она активирует перистальтику кишечника, что, конечно, важно. Поджелудочная железа выделяет гидрокарбонат, чтобы нейтрализовать поступившую из желудка кислоту, ибо в кишечнике все ферменты работают в слабощелочной среде. Почему больше не нужна кислая среда? Для пищеварения её суть состояла в том, чтобы белки пищи денатурировали и обнажили пептидные связи, но в кишечник после желудка поступают олигопептиды и короткие полипептиды (ну типа 10-15 или 20 аминокислот, и то, таких немного), которые слишком короткие, чтобы образовать конформации, при которых они спрячут от ферментов свои пептидные связи. Так что у всех пептидаз в кишечнике pH оптимум в нейтральной-слабощелочной зонах. Так какие ферменты выделяет поджелудочная железа? Трипсин – эндопептидаза, гидролиз по пептидным связям, образованным альфа-карбоксильными группами аргинина и лизина. Химотрипсин – эндопептидаза по ароматическим аминокислотам. Эластаза – эндопептидаза. Карбоксипептидазы – экзопептидазы, откусывают по одной аминокислоте с C-конца. Все эти ферменты выделяются поджелудочной железой в форме проферментов (по тем же соображениям, что и

77

желудочные ферменты), все активируются частичным протеолизом. Первая часть трипсина активируется специальной пептидазой кишечника, после этого трипсин сам подвергает трипсиноген ограниченному протеолизу (аутопротеолиз), затем трипсин активирует все остальные проферменты. После действия ферментов поджелудочной кислоты остаются лишь отдельные аминокислоты, а также ди- и трипептиды. До этого момента мы обсуждали полостное пищеварение, настала очередь пристеночного. В наружной мембране энтероцитов (клетки покровного эпителия кишечника) мобилизованы постоянно активные ферменты: аминопептидазы и дипептидазы. Под действием аминопептидаз с N-конца откусывается одна аминокислота – трипептиды превращаются в аминокислоты и дипептиды. Затем дипептиды расщепляются дипептидазами на аминокислоты. В кишечнике также выделяется кишечный сок с ферментами подобного действия, что и панкреатические. В кишечнике также выделяется слизь, защищающая его от самопереваривания. Итак, теперь у нас остались только аминокислоты, теперь их можно всасывать. В энтероциты аминокислоты в основном поступают путём вторично-активного транспорта симпортом с натрием. Т.е. есть специальный белок-переносчик, который разрешает натрию войти в клетку только при условии, что он возьмёт с собой аминокислоту. Дело в том, что натрия вне клетки гораздо больше, чем в клетке, поэтому он в неё очень стремится, а, проходя через симпорт (белок, впускающий два вещества – натрий и аминокислоту – в одном направлении), натрий отдаёт энергию своего электро-химического градиента на то, чтобы протащить за собой аминокислоту. Почему транспорт вторично активный? Ну потому что в самом переносчике аминокислот не тратится АТФ, зато АТФ тратится другими белками, которые выкачивают натрий из клетки, чтобы поддерживать электро-химический градиент натрия, т.е. активный, ибо тратится АТФ, но вторично, ибо АТФ тратится немного в другом месте. Затем из энтероцитов аминокислоты поступают в кровь и оттуда к тканям.

Гниение аминокислот в кишечнике

Отдельная микротема – гниение аминокислот в кишечнике. Бактерии в кишечнике расположены в толстом кишечнике, а при патологии и в тонком. Если у вас проблемы с перевариванием белков, то часть их может попасть в толстый кишечник, где их начнут разлагать бактерии, образуя довольно токсичные вещества, например, из ароматических аминокислот получается токсичный фенол, а из серосодержащих аминокислот получается сероводоро, тоже токсичный, из лизина путём декарбоксилирования получается кадаверин, а из орнитина тем же путём – путривисцин, эти диамины также являются очень токсичными. Всё это в норме образуется в небольшом количестве, в патологии в большом, но, в любом случае, всё это попадает в кровь, оттуда в печень, которая обезвреживает эти вещества.

78

Нарушения

Какие нарушения бывают в переваривании и всасывании белков? Ну основную работу по перевариванию белков делает желудок, поэтому проблемы с ним для нас важнее всего. Во-первых, существует гастрит гипер-

и гипоацидный, при гипоацидном кислотность выше 2,5, что значит неполноценное переваривание белков. Во-вторых, при ахилии и раке желудка кислота вообще не выделяется, поэтому никакого переваривания белков не происходит, а кишечник с неденатурированными белками никак не справится, поэтому никакого переваривания белков вообще нет, очень серьёзные заболевания, вдобавок через желудок попадают бактерии в тонкий кишечник и сам желудок, что тоже губительно для жкт. А сейчас маленькое лирическое отступление. В клинике часто исследуют содержимое желудочного сока, высчитывают общее число соляной кислоты, которая складывается из свободной кислоты (растворённая) и связанной (в комплексе с белками). По pH и наличию молочной кислоты можно диагностировать некоторые заболевания. При гиперацидном гастрите pH меньше 1; при гипоацидном гастрите больше 2,5; при язве в норме, но есть молочная кислота от бактерий; при ахилии и раке около 7 и есть молочная кислота (от бактерий). Идём дальше, пищеварение в 12-перстной кишке, туда выделяются ферменты поджелудочной железы, при её воспалении или раке ферменты не достигают кишки и переваривание белков сильно теряет в эффективности. Ну и ещё проблема может быть в эпителии кишечника или в отсутствии ворсинок кишечника – аминокислоты не будут всасываться. При всех приведённых патологиях организм существенно недополучает аминокислоты, зато много их поступает в толстый кишечник, в котором бактерии осуществляют их гниение, создавая море токсинов, которые перегружают печень и отравляют организм. При нехватке ферментов желудка и поджелудочной железы используется заместительная энзимотерапия, т.е. перед едой глотают капсулу с ферментами. При недостаточном выделении соляной желудком кислоты перед едой пьют эту кислоту (реально, не шучу).

Теперь дополнительная информация для умных. Поговорим о бактериях. Если прогуляться по жкт, то бактерии мы обнаруживаем во рту (0 пользы) и в толстом кишечнике (синтезируют витамины для нас), а в желудке

и тонком кишечнике бактерий нет – желудок защищён кислотой, тонкий кишечник имеет 2 потенциальных входа для бактерий и оба закрыты – с одной стороны, желудок со своей кислотой, с другой стороны, клапан, закрывающий толстую кишку. В толстом кишечнике имеется огромное количество лимфоидной ткани в оболочках, т.е. он предназначен для пребывания в нём бактерий – он их контролирует иммунитетом. Какие проблемы бывают с бактериями? Белки, липиды и углеводы по большей

79

части успевают перевариться и всосаться в тонком кишечнике – в толстый поступают лишь их небольшие остатки, т.е. бактерии получают очень мало питательных веществ, что не даёт им слишком разойтись, плюс их постоянно контролирует иммунитет. Но бывает такое, что нарушено переваривание белков и всасывание аминокислот, тогда в толстый кишечник поступает больше обычного аминокислот и пептидов, бактерии включают их гниение, продукты гниения отравляют организм, напрягают печень, могут вызывать боли и спазмы самого кишечника. Ещё бывает, что нарушено переваривание

ивсасывание углеводов, тогда те поступают в толстый кишечник, а они ведь осмотически активны – притягивают воду в просвет кишечника (способствует диарее), помимо этого, бактерии расщепляют углеводы на необычные продукты, которые воняют (газообразование повышенное – метиоризм), вызывают болезненные спазмы кишечника и опять-таки диарею – в общем очень болезненные проблемы. Проблемы с недоперевариванием углеводов

ибелков – наименьшая из бед. А если вы потеряли кислотность желудка по ряду причин, тогда бактерии из ротовой полости могут повредить слизистую желудка, а потом они попадут в тонкий кишечник, ещё они туда могут попасть, если сломан клапан между толстым и тонким кишечником. Вот бактерии в тонком кишечнике - это конец. Почему? Потому что там огромное количество углеводов, которые бактерии будут разлагать на вещества, вызывающие спазмы и излишнее газообразование, и веществ этих будет очень много, больше, чем в толстом кишечнике оказывается при недопереваривании углеводов, то есть спазмы будут очень болезненными и многочисленными. Гниение белков тоже будет очень высоким, следовательно, отравление организма, нагрузка на печень. А при всём при этом в тонкой кишке, во-первых, море пищи для бактерий, во-вторых, почти нет лимфоидной ткани, поэтому ничто не сдерживает бактерий, они размножаются и заодно могут вызвать воспаление кишечника. Итог: бактерии в тонком кишечнике – это нереальные спазмы, метиоризм, сильнейшие боли, воспаление кишечника, нагрузка на печень, отравление организма продуктами гниения, ну и вдобавок вы голодаете. Ну и маленький момент про антибиотики, хоть это и не по части биохимии. Во-первых, антибиотики широкого спектра убьют полезных бактерий, что может привести к авитаминозу, во-вторых, существуют потенциально опасные бактерии, которые не проявляют активность, когда вокруг много другой микрофлоры, но если убить эту микрофлору, то эта бактерия начнёт размножаться и вызывать заболевание. Так что будьте осторожны.

80