Добавил:
kiopkiopkiop18@yandex.ru Вовсе не секретарь, но почту проверяю Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

2 курс / Биохимия / Лекции по биохимии. Астахов

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
23.03.2024
Размер:
59.59 Mб
Скачать

Причины и механизмы развития рахита

 

 

Нарушение всасывания

 

Снижение активности

Недостаток УФ

 

жирорастворимых

 

гидроксилаз

 

 

витаминов

 

 

Дефицит D3

Нарушение образования кальцитриола

Нарушение всасывания Са в кишечнике

Снижение концентрации Са в крови

Стимуляция секреции паратгормона

Вымывание Са из костей

Нарушение образования костной ткани,

деформация скелета

Гипервитаминоз D

Гипервитаминоз D (интоксикация витамином D) - состояние, обусловленное как прямым токсическим действием препарата на клеточные мембраны, так и повышенной концентрацией в крови солей кальция, откладывающихся в стенках сосудов внутренних органов, в первую очередь почек и сердца.

Острая интоксикация витамином D - нейротоксикоз или кишечный токсикоз: резко снижен аппетит, жажда, рвота, быстро уменьшается масса тела, развивается обезвоживание, появляются запоры (возможен неустойчивый и жидкий стул). У некоторых детей регистрируют кратковременную потерю сознания, возможны тонико-клонические судороги.

Хроническая интоксикация витамином D возникает на фоне длительного (6-8 мес и более) применения препарата в превышающих физиологическую

потребность дозах. Клиническая картина выражена менее отчётливо и

включает повышенную раздражительность, плохой сон, слабость, боли в суставах, постепенное нарастание дистрофии, преждевременное закрытие

большого родничка, изменения со стороны сердечно-сосудистой и мочевой

систем.

Кальцитонин

Природа гормона

Пептидный гормон, содержит 32 аминокислоты, секретируется

парафолликулярными клетками щитовидной железы (С-клетками) при повышении концентрации Са2+ в крови.

Механизм действия

Рецептор кальцитонина - трансмембранный белок (7 трансмембранных сегментов). Связывание кальцитонина сопровождается активацией

аденилатциклазной системы, фосфоинозитольного и Са 2+-зависимого

внутриклеточных сигнальных путей.

Эффекты Вызывает угнетение активности остеокластов и остеоцитов и ингибирует

резорбцию костной ткани. Стимулирует остеобласты.

В почках кальцитонин усиливает экскрецию фосфатов, ионов кальция

и натрия, угнетает активность 1α-гидроксилазы, что уменьшает синтез

кальцитриола.

В тонкой кишке кальцитонин тормозит всасывание кальция.

Кальцитонин - антагонист ПТГ.

Уровень секреции кальцитонина зависит от концентрации эстрогенов.

При дефиците эстрогенов (менопауза или заболевания яичников) секреция кальцитонина снижается, что способствует ускоренной резорбции костной ткани и приводит к остеопорозу и переломам костей.

Лекция « МЕТАБОЛИЗМ ГЕМА И ОБМЕН ЖЕЛЕЗА»

Авторы – доцент Т.А.Титова и доцент Е.С.Зыкова

 

 

 

СИНТЕЗ ГЕМА

 

 

Гем является

простетической группой

гемоглобина,

миоглобина,

цитохромов,

а

также

коферментом

каталазы,

пероксидазы,

цитохромоксидазы. Гем синтезируется в большинстве клеток, за исключением эритроцитов. Железо, необходимое для синтеза гема, поступает с пищей или освобождается при распаде гема.

Гем состоит из иона Fe+2 , входящего в структуру порфирина, который состоит из 4-х пиррольных колец, связанных между собой метеновыми «мостиками». Порфирины могут отличаться заместителями в пиррольных кольцах. Гем гемоглобина содержит протопорфирин IХ, имеющий два винильных, четыре метильных радикала и два остатка пропионовой кислоты

(рис.1).

Рис. 1.

Субстратами для синтеза гема являются глицин, сукцинил-КоА и Fe+2 Первая и три последние реакции синтеза идут в матриксе митохондрий, а остальные – в цитоплазме.

В матриксе митохондрий из глицина и сукцинил-КоА под действием пиридоксальфосфат зависимого фермента 5-аминолевулинатсинтазы образуется 5-аминолевулиновая кислота, которая поступает в цитоплазму. В цитоплазме фермент 5-аминолевулинатдегидратаза катализирует конденсацию двух молекул 5-аминолевулината с образованием порфобилиногена. Далее из двух молекул порфобилиногена последовательно образуются промежуточные метаболиты порфириногены. Последний из них поступает в митохондрии и превращается в протопорфирин IХ. Фермент феррохелатаза присоединяет Fe+2 к протопорфирину IХ и таким образом образуется гем (рис.2).

Рис. 2.

Две первые реакции синтеза гема аллостерически ингибирует гем по принципу отрицательной обратной связи. Синтез аминолевулинатсинтазы индуцирует Fe+2 . В свою очередь сам гем индуцирует синтез α- и β- полипептидных цепей гемоглобина (рис.3).

Рис. 3.

Нарушения синтеза гема могут быть наследственными и приобретенными. Они сопровождаются повышением содержания промежуточных метаболитов синтеза гема, а также продуктов их окисления в клетках и называются порфириями. Эти вещества поступают в мочу, окрашивая ее в красный цвет. При генетических дефектах ферментов, катализирующих превращения промежуточных метаболитов синтеза гема порфириногенов, наблюдаются наследственные порфирии. Порфириногены являются нейротоксинами и ускоряют образование активных форм кислорода, которые стимулируют перекисное окисление липидов (ПОЛ) и разрушение мембран клеток. Легкие формы порфирий могут протекать бессимптомно, но прием лекарств, являющихся индукторами синтеза 5- аминолевулинатсинтазы (сульфаниламиды, барбитураты, стероиды) могут вызвать обострение болезни. Порфирии сопровождаются нейропсихическими расстройствами, нарушениями ретикулоэндотелиальной системы, фотосенсибилизацией.

ОБМЕН ЖЕЛЕЗА

Железо входит в состав гемсодержащих белков и ферментов (миоглобина, гемоглобина, цитохромов, цитохромоксидазы, пероксидазы, каталазы), железофлавопротеинов ( NADH-дегидрогеназы, сукцинатдегидрогеназы, ксантиноксидазы, ацил-КоАдегидрогеназы) и железосодержащих белков трансферрина и ферритина.

В организме здорового человека содержится 3-4г железа. Оно поступает с пищей или освобождается при распаде гема и железосодержащих белков. В пище содержится Fe+2 и Fe+3 . Наиболее богаты железом печень и почки животных, яйца, мясо. В растительных продуктах железа содержится меньше, вместе с тем им относительно богаты овсянка, персики, грибы,

гранаты. Однако в растениях железо связано с фитиновой кислотой и поэтому плохо усваивается.

Ионы железа легко вступают в окислительно-восстановительные реакции и образуют хелатные соединения со многими веществами. Это может привести к изменению их свойств и функций. Поэтому железо транспортируют и депонируют особые белки. По крови железо транспортирует трансферрин, а в клетках депонирует ферритин. При связывании железа с белками оно окисляется, а при освобождении из белков

– восстанавливается. В суточном количестве пищи содержится около 20 мг железа, а всасывается не более 2 мг. В полости кишечника железо освобождается из белков и органических солей пищи. В клетки слизистой кишечника всасывается закисное железо - Fe+2 . Витамин С восстанавливает железо и улучшает его усвоение. В клетках слизистой кишечника избыток железа соединяется с белком апоферритином, который окисляет железо и превращается в ферритин. Поступающее из клеток кишечника в кровь железо окисляется ферментом плазмы крови ферроксидазой. В крови Fe+3 транспортирует белок трансферрин. В клетках железо используется для синтеза железосодержащих белков или депонируется в ферритине (рис.4).

Рис. 4.

Ферритин это олигомерный белок, состоящий из 24 протомеров. Они образуют полую сферу, внутри которой может содержаться около 3000 ионов железа в составе гидроксифосфата. Ферритин окисляет Fe+2 . В белковой части этого белка есть каналы, через которые железо может поступать и выходить из полости сферы.

Из организма в сутки со слущенным эпителием выводится около 1 мг железа.

При нарушениях метаболизма железа возникают железодефицитная анемия или гемохроматоз.

Железодефицитная анемия развивается при недостатке железа в организме, который может возникнуть при частых кровотечениях, анацидном

гастрите, беременности, родах, язвах и опухолях желудочно-кишечного тракта, снижении всасывания железа в кишечнике. При этой анемии уменьшается размер эритроцитов, снижается интенсивность их окраски, содержание гемоглобина в крови, насыщение железом трансферрина, содержание ферритина в клетках. Причина этих изменений – снижение синтеза гема, гемоглобина и апоферритина из-за дефицита железа. Больных лечат лекарствами, содержащими железо.

Гемохроматоз - это наследственное заболевание, которое сопровождается повышением всасывания железа в кишечнике. При этом железо откладывается в белковой части ферритина, который в результате этого превращается в гомосидерин. Накопление гранул гомосидерина в клетках печени, селезенки, поджелудочной железы приводит к гемохроматозу. Содержание железа в организме больных может достигать 40 г. Накопление железа в клетках поджелудочной железы приводит к сахарному диабету, в гепатоцитах – к циррозу печени, в кардиоцитах – к сердечной недостаточности. Больных лечат кровопусканиями и препаратами, связывающими железо.

КАТАБОЛИЗМ ГЕМА

Наибольшее количество гема содержит гемоглобин, который находится в эритроцитах. Они циркулируют в крови около 120 дней, а затем распадаются в клетках ретикулоэндотелиальной системы селезенки, костного мозга и печени.

В процессе распада гема можно выделить несколько последовательных этапов (рис.5).

Гемоглобин

Гем

Гемоксигеназная система

Биливердин

Биливердинредуктаза

Билирубин

Непрямой билирубин

Билирубин

2УДФ-глюкуронат

Глюкуронилтрансфераза I и II

Рис. 5.

В клетках ретикулоэндотелиальной системы гемоглобин под действием фермента гемоксигеназы превращается в вердоглобин. Вердоглобин состоит из глобина, Fe+2 и линейного тетрапиррола биливердина. Теряя глобин и железо, он превращается в желчный пигмент желто-зеленого цвета биливердин.

Биливердинредуктаза восстанавливает биливердин в желчный пигмент красного цвета билирубин, который поступает в кровь.

В крови гидрофобный билирубин соединяется с белком альбумином. Билирубин, связанный с альбумином, называют непрямым (неконъюгированным), так как он не дает положительную качественную реакцию (розовое окрашивание) с диазореактивом. Непрямой билирубин плохо растворим в воде, токсичен и не обнаруживается в моче, так как связан

сальбумином.

Неконъюгированный билирубин поступает в клетки печени. В эдоплазматическом ретикулуме гепатоцитов билирубин под действием фермента глюкуронилтрансферазы соединяется с глюкуроновой кислотой с образованием диглюкуронидбилирубина. Диглюкуронидбилирубин называют прямым билирубином. Он растворим в воде, не токсичен и взаимодействует с диазореактивом. Около 75% прямого билирубина из

клеток печени поступает в желчные капилляры и тонкий кишечник, а остальное - в кровь.

Под действием микрофлоры кишечника прямой билирубин освобождается от глюкуроновой кислоты и превращается в уробилиноген. До 95% уробилиногена поступает в толстый кишечник и называется стеркобилиногеном. На свету стеркобилиноген, окисляясь превращается в пигмент кала стеркобилин (выводится 200-300мг в сутки). Примерно 5% уробилиногена из кишечника идет в кровь, откуда частично улавливается печенью, где распадается до пирролов, поступающих в желчь. Другая часть из крови поступает в почки и мочу. На свету уробилиноген превращается в пигмент мочи уробилин (выводится 3-4мг в сутки). В норме в крови содержится 2,0-20,0 мкмоль/л (0,1-1 мг/дл) билирубина.

ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ

ЗНАЧЕНИЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СОДЕРЖАНИЯ

БИЛИРУБИНА,

УРОБИЛИНА

И

СТЕРКОБИЛИНА В КРОВИ И МОЧЕ

 

 

Повышение концентрации билирубина в крови называется билирубинемия, а присутствие прямого билирубина в моче – билирубинурия. Моча при этом приобретает коричневый цвет. При повышении концентрации билирубина в крови более 2-3 мг/дл кожа, склеры глаз, слизистые оболочки желтеют и такие симптомы называются желтухой.

Для дифференциальной диагностики желтух в крови определяют прямой и непрямой билирубин, а к моче и кале уробилин и стеркобилин соответственно.

Гемолитическая желтуха возникает при усиленном гемолизе эритроцитов. В этом случае повышается поступление билирубина в кровь по сравнению с нормой, и концентрация прямого билирубина увеличивается до верхней границы нормы. Так как печень не справляется с обезвреживанием повышенного количества билирубина, то в крови резко возрастает концентрация непрямого билирубина. Непрямой билирубин в мочу не поступает, так как связан с альбумином. В моче больных билирубина нет, но повышено содержание уробилина, а в кале – стеркобилина.

Механическая (обтурационная) желтуха наблюдается при закупорке желчных протоков камнями или опухолью. В этом случае прямой билирубин, который образуется в печени, не может поступать в кишечник, а идет в кровь. Концентрация прямого билирубина при механической желтухе превышает почечный порог, поэтому он поступает в мочу, окрашивая ее в коричневый цвет. В моче и кале отсутствуют желчные пигменты, поэтому кал – обесцвеченный (ахолический).

Паренхиматозная (печеночно-клеточная) желтуха развивается при

вирусном гепатите. При этом заболевании

снижается способность

гепатоцитов улавливать непрямой билирубин

из крови и экскретировать

прямой билирубин в кишечник. Поэтому в крови повышается прямой и