БИОХИМИЯ_ЖИДКОСТЕЙ_И_ТКАНЕЙ_ЧЕЛОВЕКА_ЧАСТЬ_3

устойчивые необратимые соединения. Образовавшийся кетоамин в белково-связанном виде остаётся на всю жизнь, изменяя свойства и качество белка.

Гликозилированию подвергаются белки (крови, хрусталика, почек, нервной ткани, белки сосудистой стенки).

Скорость образования гликозилированного Нb прямо пропорционально концентрации глюкозы в крови. Продукт реакции устойчивый, в эритроцитах сохраняется на всю жизнь.

В нормальных условиях количество гликозилированного гемоглобина

Поэтому развивается гипоксия.

Определение гликозилированного гемоглобина имеет большое диагностическое значение для ранних форм сахарного диабета и

преддиабета.

6.Клетки белой крови: гранулоциты и агранулоциты

Клетки белой крови подразделяются на гранулоциты (полиморфноядерные лейкоциты) и агранулоциты. В свою очередь гранулоциты делятся на нейтрофилы, базофилы, эозинофилы. К агранулоцитам относятся моноциты и лимфоциты.

7.Особенности обмена веществ в нейтрофилах, их роль.

На долю нейтрофилов приходится больше 70% от всех клеток белой крови. Нейтрофилы осуществляют фагоцитоз при острых инфекционных заболеваниях, поглощая бактерии и продукты разрушенных тканей.

К особенностям об мена веществ в нейтрофилах относятся:

-наличие большого количества лизосомом, которые содержат протеиназы, такие как эластаза, коллагеназа, желатиназа, катепсин G. Эти ферменты ускоряют гидролитическое расщепление соответствующих белков микробов (при отсутствии антипротеиназ в тканях указанные ферменты способны значительно повреждать структуры клеток);

-окислительное фосфорилирование в этих клетках имеет средний уровень, т.к. в них содержится относительно мало митохондрий

-очень интенсивно протекает гликолиз и пентозофосфатный цикл. Высокая

степень пентозофосфатного цикла обеспечивает клетки белой крови НАДФН2. Последние используются в нейтрофилах для образования активных форм кислорода.

21

- наличие специфических ферментов, например, МИЕЛОПЕРОКСИДАЗЫ, которая расщепляет Н2О2 с образованием активной (бактерицидной) гипохлорной кислоты:

- в цитоплазматической мембране содержится электронно-транспортная система, которая называется НАДФН-оксидаза, участвующая в образовании активных форм кислорода. В составе этой системы также имеется цитохром Ь5.

-нейтрофилы содержат большое количество лизоцима, который способен разрушать полисахаридные стенки ряда бактерий.

-нейтрофилы содержат особые защитные пептиды, состоящие из 20-33 аминокислот. Эти пептиды можно рассматривать в качестве естественных антибиотиков, т.к. они способны разрушать бактериальные мембраны.

-в нейтрофилах имеется железосвязывающий белок лактоферрин, который может ингибировать рост ряда бактерий и вовлекаться в регуляцию пролиферации миелоидных клеток.

-наличие адгезивных молекул - селектинов и интегринов, которые участвуют в адгезии (прилипании) нейтрофилов к эндотелию.

-в нейтрофилах вырабатывается активатор плазминогена, под действием которого происходит активация плазминогена в активный плазмин. Плазмин способен растворять тромбы.

8.Особенности обмена веществ в базофилах и эозинофилах, их роль

Основные функции и биохимические особенности базофилов.

Базофилов в крови мало, но в различных тканях, в т.ч. сосудистой стенке, есть тучные клетки, которые называются тканевыми базофилами. Они выполняют особую роль при аллергических реакциях, в реакциях гистосовместимости, в них вырабатываются гистамин и гепарин. Под влиянием комплекса антиген/антитело происходит дегрануляция

базофилов и биологически-активные вещества их гранул поступают в кровь. Базофилы способствуют развитию некоторых реакций иммунологической гиперчувствительности. Их количество резко увеличивается при лейкозах, стрессах и слегка повышаются при воспалении. Участвуют в процессах детоксикации. Характеризуются высоким содержанием гликогена, липопротеидов и гликозамингликанов. Обмен веществ в этих клетках фактически не изучен.

Основные функции и биохимические _особенности эозинофилов.

Эозинофилы обладают меньшей, чем у нейтрофилов фагоцитарной активностью. Особенно хорошо они фагоцитируют кокки. Захватывают гистамин и разрушают его гистаминазой. Эозинофилы разрушают токсины белкового происхождения, чужеродные белки и иммунные комплексы. Обладают цитотоксическим эффектом, особенно велика их роль в борьбе с гельминтами, их яйцами, личинками. У них есть

22

белки, которые активируют компоненты калликреин-кининовой системы и, тем самым, они влияют на свертывание крови. Содержание эозинофилов резко возрастает при аллергических заболеваниях, когда происходит дегрануляция базофилов и выделение анафилактических факторов. Т.о., эозинофилы выполняют роль "чистильщиков", фагоцитируя и инактивируя продукты, выделяемые базофилами

9.Участие нейтрофилов в остром воспалении:

Нейтрофилы играют ключевую роль в остром воспалении ("остром воспалительном ответе"). Острый воспалительный ответ включает следующие основные процессы:

1.хемотаксис и адгезию нейтрофилов в очаге воспаления;

2.активацию нейтрофилов (острый респираторный, или

дыхательный взрыв);

3. разрушение антигенов.

Хемотаксис и адгезия нейтрофилов в очаге воспаления

Хемотаксис - скопление нейтрофилов в капиллярах в области острого воспаления, которое происходит благодаря наличию факторов хемотаксиса, например, белков системы связывания комплемента и селектинов. Селектины - истинные гликопротеиды плазматических мембран нейтрофилов и лимфоцитов. Участвуют в замедлении движения лейкоцитов в очаге воспаления, что в конечном итоге приводит к адгезии лейкоцитов к эндотелию.

Адгезия нейтрофилов к эндотелию происходит зa счет интегринов - истинных гликопротеидов, располагающихся на поверхности различных клеток, в т.ч. нейтрофилов и являющихся рецепторами к специфическим компонентам межклеточного вещества, таким как фибронектин. Фибронекгин - это гликопротеид межклеточной жидкости и плазмы, участвующий в адгезии и миграции клеток в межклеточном пространстве. В процессе адгезии участвуют не только клетки крови, но и эндотелиоциты

Активация нейтрофилов (острый респираторный, или дыхательный взрыв). После адгезии нейтрофилов начинается процесс их миграции в очаг воспаления. При миграции нейтрофилов в них активируются все метаболические процессы, способствующие разрушению бактерий. Нейтрофилы активируются через специфические рецепторы при их взаимодействии с бактериями, межклеточными факторами хемотаксиса (фибронектин) и комплексами антиген-антитело. Специфические рецепторы нейтрофилов связаны с G-белками. При активации нейтрофилов и других фагоцитирующих клеток происходит модификация G-белка и активирование фосфолипазы С, что ведет к образованию инозитол-1,4,5- трифосфата и ДАГ. Инозитолтрифосфат вызывает повышение уровня кальция в клетке за счет его выхода из эндоплазматического

23

ретикулума. Это приводит к сборке микротубул и актин-миозиновой системы нейтрофилов и позволяет мигрировать нейтрофилам и другим фагоцитам из сосудистого русла к очагу воспаления, а также разыскивать внедрившиеся антигены, образовывать фаголизосомы и активно секретировать их содержимое с целью уничтожения соответствующего антигена. ДАГ стимулирует перемещение ПК С из цитоплазмы в плазматическую мембрану, где этот фермент катализирует фосфорилирование различных белков, например, белков системы НАДФН-оксидазы, играющей важную роль в продукции активных форм кислорода.

При активации нейтрофилов в них очень быстро (в течение 15-60 сек.) происходит интенсивное поглощение О2, обозначаемое как "дыхательный взрыв". Из поглощаемого кислорода образуется активные формы: .02,-.ОН, Н2О2, ОСl., которые являются бактерицидными агентами. Система НАДФН-оксидазы локализуется в плазматической мембране клеток белой крови и включает в себя следующие компоненты - НАДФН2, флавопротеиды и цитохром b5, каждый из которых участвует в процессе образования активных форм кислорода. НАДФН2 вырабатывается в пентозофосфатном цикле, активность которого резко возрастает в фагоцитирующих клетках и реагирует с молекулярным кислородом, превращая его в супероксиданион. Дальнейшее одноэлектронное восстановление кислорода приводит к образованию перекиси водорода, а затем гидроксильного радикала:

Свободные радикалы перемещаются в межклеточное пространство или в цитоплазму клетки, поступают в фаголизосомы и участвуют в уничтожении захваченных бактерий.

Увеличение уровня кальция внутри нейтрофилов, наблюдаемое при их активации, "разжигает" респираторный взрыв, при котором усиливаются реакции биологического окисления, гликолиза и пентозофосфатного цикла, ускоряется ПОЛ. Наряду с активацией НАДФН-оксидазы при фагоцитозе активируется фосфолипаза А2, которая способствует отщеплению арахидоно-вой кислоты, из которой образуются простагландины, тромбоксаны, лейкотриены.

"Дыхательный взрыв" сопровождается индуцированием в фагоцитирующих клетках синтетазы оксида азота, которая способствует образованию NO:

Аргинин + О2+ НАДФН2 -> N0. + цитруллин + Н20 + НАДФ

NO.- липофильный свободный радикал, обладает бактерицидным действием. При его высокой концентрации он взаимодействует с О2, образуя еще более мощный свободный радикал пероксинитрит – ONOO., который способен вызвать гидроксилирование и отщепление

24

пуриновых оснований от ДНК. Очень часто при этом развиваются мутации ДНК. Если воспалительный процесс продолжается длительное время, уровень NO. в тканях (прежде всего в очаге воспаления) резко возрастает. Это создает существенные проблемы не только для бактерий, но и для организма хозяина, т.к. NO. инактивирует многие гемсодержащие ферменты, в т.ч. уменьшает активность ферментовантиоксидантов, гладкие мышцы сосудов будут находиться в расслабленном состоянии, что приводит к уменьшению артериального давления (при тяжелых инфекционных процессах нередко развивается коллапс). Цитохом с покидает митохондрии, падает активность цитохромоксидазы, уменьшается активность биологического окисления.

Распад антигенов.

В нейтрофилах содержится большой спектр лизосомальных протеиназ, принимающих участие в разрушении отмерших тканей и клеток. В нормальных условиях небольшие количества этих ферментов высвобождаются из нейтрофилов в ткани, а в период воспаления высвобождение протеина увеличивается. Обычно активность протеиназ находится под контролем антипротеиназ, находящихся в плазме и внеклеточной жидкости в комплексе с протеиназами. Генетический дефект антипротеиназ сопровождается серьезными заболеваниями, например, дефицит al-антитрипсина лежит в основе эмфиземы. Увеличение продуктов миелопероксидазной реакции (хлорированных оксидантов) вызывает увеличение активности протеиназ, что связано с действием на комплексы антипротеиназа-протеиназа и освобождение последней. При недостатке антипротеиназ, вследствие генетического дефекта или в местах, где нарушен дренаж и много нейтрофилов, наблюдается патологическое действие протеиназ на здоровые ткани.

10.Состав и особенности обмена веществ в моноцитах и лимфоцитах, их роль.

Моноциты циркулируют в крови 70 часов, затем мигрируют в ткани, где образуют обширное семейство тканевых макрофагов. Это чрезвычайно активные фагоциты, распознают антигены и переводят их в иммуногенную форму, образуя монокины (действующие в основном на лимфоциты). При активации макрофагов ими вырабатываются интерлейкин-1 и фактор некроза опухоли, которые вызывают реакции острой фазы (жар, сонливость, снижение аппетита, повышение выработки белков острой фазы); эндотелиальные эффекты (адгезию лейкоцитов, повышение синтеза простациклина, активацию тромбоцитов, снижение выработки антикоагулянтов); эффекты фибробластов (повышение пролиферации фибробластов, повышение синтеза коллагена, коллагеназы, протеаз, синтеза простагландина Е). Интерлейкин-1 и фактор некроза опухоли также образуется при активации других фагоцитирующих клеток. Моноциты играют роль в клеточном иммунитете, синтезируют: а) отдельные компоненты системы связывания

25

комплемента; б) факторы, принимающие участие в сосудистотромбоцитарном гемостазе, процессе свертывания крови и растворения кровяного сгустка.

Основные функции и биохимические особенности лимфоцитов. Т-киллеры

осуществляют лизис клеток-мишеней (инфицированные клетки, возбудители инфекционных болезней, грибки, микобактерии, опухолевые клетки).

Т-хелперы - активаторы клеточного и гуморального иммунного ответа, обеспечивают клеточный антивирусный, антибактериальный иммунитет. Главная функция - распознавание антигенов, секреция интерлейкинов, стимулирующих В-лимфоциты и другие клетки для участия в иммунологических реакциях. Уменьшение Т-хелперов ведет к ослаблению защитных реакций организма (эти люди более подвержены инфекциям). Отмечено резкое уменьшение числа Т-хелперов у лиц, инфицированных вирусом иммунодефицита.

Т-супрессоры препятствуют иммунному ответу, т.к. способны ингибировать активность Т-хелперов и В-лимфоцитов. Они участвуют в аллергических реакциях, подавляют дифференцировку В-лимфоцитов.

В-лимфоциты окончательно формируются или в костном мозге или в лимфоидных образованиях типа пейеровых бляшек. Они вырабатывают антитела (иммуноглобулины). Отвечают за развитие гуморального иммунитета. Стимулированные В-лимфоциты называют плазмоцитами, в них вырабатываются иммуноглобулины. Эти клетки распознают антигены за счет иммуноглобулинов, которые являются специфическим антиген - распознающим рецептором.

Отличаются Т и В лимфоциты химические составом - в Т-

лимфоцитах меньше клеточных органелл (рибосом, митохондрий, саркоплазматического ретикулума); м-РНК, мало или совсем отсутствуют гликопротеиды, низкое содержание липидов (2-9%). При этом в них высокое содержание ДНК, липопротеидов, сиалопротеидов. Для В-лимфоцитов характерны большее число органелл, РНК. Липопротеидов, липидов и ДНК содержится мало, сиалопротеидов нет, много гликопротеидов, особенно истинных с β-фруктозой, которые обычно обуславливают специфичность антигенов и антител. Лимфоциты делятся на малые (85-90%), средние (10-12%), и большие.

Т-лимфоциты участвуют в реакциях клеточного иммунитета, а В- лимфоциты в реакциях гуморального иммунитета.

Упражнения и ситуационные задачи для самоконтроля:

1.Какие ферменты встречаются в составе эритроцитов?

2.Каким способом поступают молекулы глюкозы в эритроциты?

3.Как поддерживается ионный состав эритроцитов?

4.Перечислить антиоксиданты эритроцитов 5.Почему в эритроцитах содержится много холестерина и глутатиона? 6. Какую роль в эритроцитах играет НАДФН2

7.Какой процесс является источником энергии в эритроцитах?

26

8.Какой путь переноса СО2 является основным?

9.В виде каких соединений может транспортироваться СО2?

10.Как отличить между собой оксигемоглобин и карбоксигемоглобин? 11.Почему опасны отравления угарным газом?

12.Для чего необходима НАДФН-оксидазная система в нейтрофилах?

13.Какова разница между использованием НАДФН2 в эритроцитах и нейтрофилах?

14.За счет каких реакций образуются активные формы кислорода: супероксиданион, пероксид водорода, радикал гидроксила, гипохлорная кислота, оксид азота, пероксинитрит

15.Какие белки нейтрофилов обладают бактерицидным действием? 16.Какой белок участвует в хемотаксисе, а какой - в адгезии

17.Почему при наличии большого количества в эритроцитах кислорода, в этой клетке идут реакции, не требующие кислорода

18.Исследуемая жидкость имеет спектр поглощения две тонкие темные полосы в желто-зеленой части спектра. При добавлении реактива Стокса спектр поглощения не изменился. Для какого производного гемоглобина характерен данный спектр?

19.Как отличить смерть от механической асфиксии от отравления угарным газом?

20.В каких случаях увеличивается образование оксида азота?

21.Чем опасно образование пероксинитрита?

Занятие: «БИОХИМИЯ КРОВИ. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ ПЛАЗМЫ КРОВИ. ВОДНО-МИНЕРАЛЬНЫЙ ОБМЕН»

Вопросы и ответы для самоподготовки:

1. Значение неорганических составных частей плазмы крови

-они обусловливают и поддерживают осмотическое давление плазмы крови, которое в норме равно 7,6 атм.

-способствуют растворению нерастворимых в воде белков (глобулинов).

-неорганические составные части крови, омывая клетку, влияют на деятельность данной клетки, способствуя нормальному ее функционированию.

Соотношение между ионами влияет на процессы нервной деятельности, состояние мышц сердечно-сосудистой системы и способность тканевых коллагенов к набуханию.

-обусловливают и поддерживают рН крови. Участвуют в образовании буферных систем:

а) бикарбонатная буферная система самая мощная система плазмы крови,

обеспечивает 10% всей буферной емкости крови

Такое соотношение между числителем и знаменателем наблюдается при нормальном значении рН.

27

кислых солей в 4 раза меньше, чем основных, т.к. в организме образуется кислых продуктов больше.

довольно мощный, т.к. белки содержат большое количество кислых и основных радикалов.

В поддержании рН крови наряду с буферными системами плазмы крови участвует г) гемоглобиновый буфер – самый мощный, в 9 раз превышающий мощность

бикарбонатного буфера. Участие этого буфера связано с его ролью в

недостаточным выведением (уменьшение клубочковой фильтрации почек при ОПН и ХПН); с возрастанием почечной реабсорбции, с избыточным поступлением натрия (неправильное применение гипертонического раствора). Клинические проявления связаны обычно с увеличением объема внеклеточной жидкости, что может вызвать дегидратацию головного мозга. При гипернатриемии наблюдается периферический отек, одышка, венозный застой, отек легких, увеличение АД. При этом наблюдается расстройство поведения, нарушение сознания, головная боль, возможны кома, судороги, подергивание мышц.

стенозе почечных артерий.

Гипонатриемия (уменьшение уровня натрия в плазме крови) чаще возникает из-за чрезмерных потерь:

- через кожу при сильном потоотделении; - через почки при полиурии, связанной с применением мочегонных лекарств;

олигурия, уменьшение тургора кожи. В крови Na связан с ионами хлора в виде NaCl, концентрация NaCl 220 ммоль/л.

В нормальных условиях количество NaCl постоянно, изменяется при патологии (см. причины изменения концентрации Na).

28

Калий - основной внутриклеточный катион (90% находятся в свободной форме и может легко обмениваться, остальная часть находится в связанном состоянии). Концентрация калия в плазме 3,6-4,7 ммоль/л, а в эритроцитах 78108 ммоль/л.

Калий удлиняет фазу расслабления сердечной мышцы, угнетает деятельность сердца: в физиологических концентрациях понижает возбудимость и проводимость миокарда в высоких концентрациях угнетает автоматизм и сократимость сердца. При повышении выше 10 ммоль/л наступает блокада сердца. Калий повышает тонус и силу сокращения скелетной и гладкой мышц, в высокой концентрации угнетает нервно-

гиперкалиемии может быть остановка сердца с фибрилляцией желудочков. Гипокалиемия (уменьшение калия в плазме крови) наблюдается при

повышении секреции альдостерона. Это обстоятельство приводит к тяжелым

фосфатом и цитратом. Физиологической активностью обладает свободные ионы Са. И именно их концентрация поддерживается механизмом гомеостаза.

Гиперкальциемия наблюдается при злокачественной опухоли костной ткани, при увеличении секреции гормона околощитовидной железы, при наличии в организме больших количеств витамина Д, при остром ацидозе (из кости Са выделяется в обмен на Н+) при акромегалии (СТГ стимулирует почечную 1-гидроксилазу) При употреблении большого количества молока уменьшается экскреция кальция почками. При гиперкальциемии наблюдаются общая и мышечная слабость, утомляемость, уменьшение массы тела, ухудшение концентрации внимания, сонливость. А также отсутствие аппетита, тошнота, рвота, запоры, боли в брюшной полости. Могут наблюдаться и полиурия, аритмии, кальциноз роговицы и сосудов, возможно образование почечных камней. Развивается почечная недостаточность. Гипокальциемия встречается при гипопаратиреозе, рахите, механической желтухе, нефрозе, гломерулонефрите, при алкалозе (Н+ диссоциирует из альбуминов, что приводит к увеличению связанного альбумином кальция).

29

3. Содержание анионов хлора, фосфора в плазме крови, причины отклонения от нормы

Фосфор - содержание фосфора в плазме крови колеблется в пределах 3-5 ммоль/л. Увеличение фосфора (гиперфосфатемия) наблюдается при гипопаратиреозе, Д-гипервитаминозе, при применении тироксина, желтой атрофии печени, лейкозе, миеломе, частая причина этого состояния почечная недостаточность. Гиперфосфатемия возникает и при избыточном поступлении фосфатов (напр. при внутривенном введении), при усилении катаболических процессов в ткани. При этом подавляется гидроксилирование 25 (ОН) Д3 в почках. Фосфат может связаться с кальцием, что приводит к отложению кальция и к гипокальциемии. А уменьшение фосфора в плазме крови - это первый признак рахита, наблюдается еще до появления клинических симптомов рахита. Гиперфосфатемия может наблюдаться и при приеме инсулина, гиперпаратирозе, размягчении кости, нарушении функций почечных канальцев, нарушении введения и при алкалозе

Хлор депонируется в коже в виде хлорида натрия. Используется для образования соляной кислоты желудочного сока, участвует в поддержании осмотического давления и кислотно-основного состояния. Содержание хлора в сыворотке крови в норме 97-115мМ/л.

Гипохлоремию вызывают следующие состояния и заболевания: 1) повышенное выделение пота (жаркий климат, лихорадка); 2) диареи; 3) длительная рвота; 4) острая и хроническая почечная недостаточность; 5) неконтролируемая диуретическая терапия; 6) алкалоз; 7) после операций в связи с респираторным ацидозом, когда содержание СО2 повышается и хлор переходит в эритроциты; 8) диабетический ацидоз, который сопровождается переходом хлора из крови в ткани; 9) гипо- и гиперальдостеронизм.

Гиперхлоремия делится на абсолютную и относительную. Абсолютная развивается при нарушении функции почек, а относительная связана с обезвоживанием организма и со сгущением крови.

4.Кислотно-основное состояние крови. Химические и физиологические факторы, поддерживающие КОС.

Кислотно-основное состояние - это соотношение концентрации водородных и гидроксильных ионов в биологических средах.

В норме у здорового человека рН крови 7,37-7,44. Уменьшение рН до 6,8 и повышение до 8,0 приводят к смерти. Таким образом, кислотно-основное состояние должно находиться на определенном уровне.

В регуляции КОС участвуют химические факторы (буферные системы) и физиологические факторы (органы). Эти факторы действуют согласованно. Наиболее мощной и управляемой системой внеклеточной жидкости и крови является бикарбонатная. Соотношение ее частей 1/20 одинаково и в плазме и в эритроцитах, что обусловлено более частым поступлением в кровь кислых метаболитов. Действие буфера проявляется следующим образом: кислые продукты при поступлении в кровь реагируют со знаменателем буфера с образованием слабой угольной кислоты и соли кислого метаболита.

30