БИОХИМИЯ_ЖИДКОСТЕЙ_И_ТКАНЕЙ_ЧЕЛОВЕКА_ЧАСТЬ_3

находятся. В почках происходит расщепление средних молекул до свободных аминокислот, которые реабсорбируются и могут использоваться для синтетических процессов в организме. Однако катаболизм средних молекул в почках имеет еще одно значение – организм непрерывно освобождается от поступивших в кровоток биологически активных соединений, что улучшает точность их регуляторных влияний. При заболеваниях почек нарушается процесс расщепления средних молекул, их количество в крови увеличивается, что приводит к различным патологическим состояниям. Можно сказать, что почки сберегают белки, предотвращая их потерю с мочой и, таким образом, участвуют в регуляции концентрации белков в крови, не допуская их потери.

В почках наиболее активны глутаминаза и аспарагиназа, γ- глутамилтранспептидаза, глицинамидинотрансфераза (трансамидиназа). Увеличение трансамидиназы в крови является диагностическим показателем при поражении почечной ткани (хронический пиелонефрит, гломерулонефрит). ЛДГ1 и ЛДГ2 являются специфичными изоформами для почек, их активность повышается в крови при острой почечной недостаточности. Повышение активности в моче тех или иных ферментов отражает повреждение или повышение проницаемости мембран почечных канальцев. В зависимости от глубины повреждения в мочу выделяются ферменты, имеющие различную субклеточную локализацию. При незначительном нарушении почечной ткани в моче возрастает активность ферментов, связанных преимущественно с плазматической мембраной, при выраженной деструкции повышается активность цитоплазматических и лизосомальных ферментов. Значительное увеличение активности митохондриальных ферментов в моче соответствует некрозу клеток почечной ткани. В мочу могут попасть ферменты из плазмы крови и из других клеток.

3.Физико-химические свойства мочи

Количество и удельный вес мочи в норме и патологии Количество мочи, выделяемое в сутки, называется диурез и равно

примерно 2л. Мужчины выделяют мочи больше.

Увеличение диуреза – полиурия, бывает физиологической (при приёме большого количества воды и жидкой пищи; в зимнее время, т.к. выделяется мало пота) и патологической (сахарный и несахарный диабет, хронический нефрит, пиелонефрит, схождение отеков).

Олигоурия – уменьшение выделения мочи (меньше 500 мл/сут) бывает физиологическая и патологическая.

Прекращение отделения мочи называется анурией, которая всегда патологическое состояние. Анурия делится на: а) преренальную – при шоке, ожогах, потере жидкости, сердечной недостаточности, гипотензии; б) ренальную – при заболеваниях почек; в) постренальную – при заболеваниях мочевыделительной системы.

Никтурия – выделение мочи ночью больше, чем днём, наблюдается при расстройствах сердечной деятельности, острых нефритах.

Удельный вес, или относительная плотность мочи В норме удельный вес равен 1,010-1,025. Удельный вес мочи обратно пропорционален диурезу: при

41

полиурии удельный вес снижается, при олигоурии повышается. При патологии это соотношение меняется. Если удельный вес мочи снижен при олигоурии - это указывает на тяжелое расстройство функций почек и является плохим прогностическим признаком. При тяжелых поражениях почек может наблюдаться состояние, когда удельный вес не зависит от потери жидкости или, наоборот, от обильного питья и упорно держится примерно одной величины (1,010) – т.е. соответствует удельному весу сыворотки крови. Такое состояние называется изостенурия и свидетельствует о потере почками способности совершать осмотическую работу, т.е. нарушается концентрационная функция почек, которую исследуют пробой Зимницкого.

Реакция, прозрачность, цвет и запах мочи в норме и патологии

Цвет: в норме цвет колеблется от светло-желтого до интенсивно-желтого. Цвет мочи обуславливается наличием пигментов: урохрома, урозеина, уроэритрина, стеркобилина.

При патологии может появиться красный (красноватый) оттенок, если в моче имеется кровь. Цвет такой мочи сравнивают с цветом «мясных помоев». Зеленоватый цвет появляется при наличии в моче небольших количеств желчных пигментов, метиленового синего, а если в моче содержание желчных пигментов большое или в моче имеется метгемоглобин, то моча окрашивается в коричневый цвет. Беловатый цвет имеет моча, в составе которой много фосфатов, липидов и гноя. Черный цвет мочи появляется при алкаптонурии, выделении гомогентизиновой кислоты и ее метаболитов. Изменяется цвет мочи и при тяжелых заболеваниях печени.

Прозрачность Свежевыпущенная моча прозрачная, а при стоянии появляется легкое мутное облачко, за счет оседания слущенного эпителия, фосфатов (осаждаются при защелачивании мочи), уратов (последние появляются в охлажденной моче). При патологии даже свежевыпущенная моча мутная.

Запах Моча в норме имеет специфический запах, напоминающий запах свежесваренного мясного бульона. Резкий зловонный запах мочи появляется при употреблении хрена, спаржи, чеснока. Аммиачный запах свежевыпущенной мочи бывает при циститах, пиелитах. Плодовый запах (фруктовой эссенции) появляется при сахарном диабете. Каловый запах приобретает моча при пузырно-прямокишечном свище или колибациллярном цистите.

рН мочи колеблется от 5 до 7, т.е. от слабокислой до нейтральной и обусловлена присутствием однозамещенных фосфатов натрия (NaH2PO4) и калия (KH2PO4). При приеме мясной пищи и злаков моча становится более кислой; употребление молока, овощей и минеральной воды делает мочу близкой к нейтральной (преобладают двухзамещенные фосфаты натрия и калия и бикарбонаты). Резко щелочная реакция мочи бывает после обильной рвоты, во время рассасывания отеков, заражения мочевыводящих путей.

42

4.Химический состав мочи здорового человека

К азотистым веществам относят конечные продукты обмена белков. 9093% азота мочи – это азот мочевины, который выделяется в сутки 25-30г.

5.Перечислить органические составные части мочи

Мочевина. Количество выделяемой с мочой мочевины в сутки равно 2530г. Содержание мочевины в моче находится в зависимости от количества белка в пище. Количество выводимых с мочой азотистых веществ повышается при употреблении белковой пищи или при распаде тканей, а снижается при нарушении выведения (при болезни почек и мочевыводящих путей). Снижение выведения мочевины может быть связано и с нарушением ее синтеза при болезнях печени (тяжёлая степень) и при ацидозах;

Креатинин выделяется 1,5-2,4г/сут. Уровень содержания креатинина определяется в основном мышечной массой и выделительной способностью почек.

Мочевая кислота - конечный продукт обмена пуриновых оснований (выделяется в норме с мочой до 1,2г/сут). Мало пуринов содержится в молоке, сыре и яйцах; много – в печени, мясе и томатах;

Гиппуровая кислота- (0,7г/сут) образуется при обезвреживании бензойной кислоты глицином. Увеличивается при употреблении большого количества растительной пищи; уменьшается при заболеваниях печени (это связано со снижением ее антитоксической функции в отношении бензоата);

Индикан - увеличивается при усилении процессов гниения в кишечнике (при употреблении большого количества мяса, при опухолях кишечника и кишечной непроходимости);

Безазотистые вещества в составе мочи выделяются в небольших количествах: это оксалоацетат, цитрат, лактат, масляная, валерьяновая, янтарная кислоты.

Основными неорганическими веществами мочи являются хлориды (1015г/сут), сульфаты (около 3г/сут) и фосфаты (1-5г/сут).

6.Патологические составные части мочи

Эти вещества в нормальной моче содержатся в виде следов и не открываются химическими реакциями. К ним относят белок, кровь (гемоглобин и эритроциты), желчные пигменты, глюкоза, кетоновые тела

Протеинурия – наличие белка в моче. Различают истинную (почечную) и ложную (внепочечную). Истинная наблюдается при нарушении функции

43

клубочков. Появление крови в моче – гематурия (может быть гемоглобинурия и эритроцитурия, эти состояния можно отличить только микроскопией осадка). Гематурия наблюдается при травмах почек и мочевыводящих путей, распаде опухоли в почках и мочевыводящих путях, мочекаменной болезни, после операций на почках, при гломерулонефрите, при системных поражениях почек (системный нефрит). У новорожденных может быть физиологическая гематурия – мочекислый инфаркт почек, проходит к 10 дню жизни.

Гемоглобинурия имеет место при тяжелой гемолитической анемии, тяжелых отравлениях, сепсисе, ожогах.

Глюкозурия – появление глюкозы в моче. Бывает почечная и внепочечная. Почечная наблюдается при некоторых нефритах, когда имеется ферментный дефект реабсорбции глюкозы в почках (врожденные нефриты). Внепочечная наблюдается когда уровень глюкозы крови превышает почечный порог (8,8мМ/л). Чаще это бывает при сахарном диабете и других эндокринных болезнях, сопровождающихся высоким содержанием глюкозы в крови.

Кетонурия наблюдается при сахарном диабете, голодании, тиреотоксикозе, прекоматозных состояниях, церебральной коме, тяжелой лихорадке, алкогольной интоксикации, гиперинсулинизме, гиперкатехолемии, в постоперационном периоде.

Желчные пигменты – прямой билирубин – появляется в моче при паренхиматозной и механической желтухах. В моче может появиться уробилин при патологии печени.

В норме у взрослых креатина в моче нет. Появление креатина в моче называется креатинурия. Различают физиологическую креатинурию (детскую и старческую). Креатинурия у новорожденных связана с тем, что креатин образуется, а мышцы еще не развиты и полностью его не используют, его количество в крови превышает почечный порог и креатин появляется в моче. У стариков – креатин еще образуется, но мышцы начинают атрофироваться и не используют креатин полностью. Такая креатинурия обнаруживается при безуглеводной диете, употреблении в пищу большого количества сырого мяса. Креатинурия может быть патологическая при тяжелом белковом голодании, заживлении обширных переломов, значительных оперативных вмешательствах, мышечных дистрофиях. Креатинурия может выявляться при авитаминозе Е, сахарном диабете, при усиленном распаде тканей. Усиленная экскреция креатина отмечается у кастратов, при гепатите.

Аминокислотыне повышаются при заболеваниях канальцев почек, т.к. они не реабсорбируется.

фенилкетонурия – наследственное заболевание, когда в моче появляется фенилаланин, возникает при отсутствии гидроксилаз в печени.

«Диастаза мочи» - термин, объединяющий ферменты-гидролазы пищеварительных соков ( -амилаза, липаза). Определяется при панкреатите (амилаза и липаза) и паротите (амилаза).

44

Упражнения и ситуационные задачи для самоподготовки

1.Когда говорят, что в моче «следы белка»?

2.Как отличить гематурию от гемоглобинурии?

3.При какой концентрации глюкозы в крови отмечается ее появление в моче и почему? Как называется такое состояние?

4.В каком случае даже при низком содержании глюкозы в крови в моче обнаруживается глюкозурия?

5.Как в норме могут изменяться цвет, запах, рН, удельный вес, прозрачность

6.Перечислить органические составные части мочи.

7.Место образования мочевины, орнитиновый цикл Кребса, суточное выделение мочой в норме и изменение при патологии.

8.Креатинин, химическая природа, суточное вьгделение с мочой в иорме и при патологии.

9.Индикан, химическая природа, место образования, диагностическое значение его определение в моче.

10.Мочевая кислота, химическая природа, суточное выделение с мочой в норме и при патологии.

11.Неорганические составные части мочи. Какое диагностическое значение имеет определение их в моче?

12.Патологические составньїе части мочи.

13.Протеинурия, виды, причины возникновения. Качественное и количественное определение белка в моче. Диагностическое значение его

определения.

14.Как в норме должны изменяться удельньй вес, цвет мочи в зависимости от диуреза? Что такое уремия? Когда наблюдается?

15.Назовите патологические составнне части мочи.

16.О поражении какого органа можно думать, если содержание мочевины в моче во много раз меньше, чем в норме?

17.Что такое анурия? Виды. Когда наблюдается?

18.Какое количество мочи выделяется за сутки здоровым человеком?

19. У больного с повреждёнными почками, несмотря на сбалансированную диету, часто развивается почечная остеодистрофия – рахитоподобное заболевание, сопровождающееся интенсивной деминерализацией костей. Почему повреждение почек приводит к деминерализации?

20. В моче увеличено количество гиппуровой кислоты. С чем это может быть связано? Где происходит образование гиппуровой кислоты, напишите эту реакцию.

21.Цвет мочи белесоватый, напоминает молоко. Какие вещества обуславливают подобное изменение цвета мочи? Когда это наблюдается?

22. Моча новорожденного имеет мышиный запах. При исследовании химического состава мочи обнаружено увеличение фенилаланина. О каком серьезном заболевании говорят подобные изменения запаха и состава мочи? Чем опасна эта болезнь? Что должен предпринять врач при диагностике этого заболевания?

45

Белки саркоплазмы - для этой группы белков характерна растворимость в воде и слабых растворах солей. По своим свойствам они относятся к альбуминам. Главной функцией этой группы белков является обеспечение энергией сократительные белки.

Белки миофибрилл – выполняют собственно сокращение Белки стромы- обеспечивают структуру, форму мышечных волокон

Белки ядер- ДНП и РНП, обеспечивают процессы синтеза необходимых белков

3.Представители белков саркоплазмы

Миогены А и В. Это большая группа белков, наделенных ферментативной

активностью. Миоген А обладает свойствами фермента альдолазы, ускоряя расщепление фруктозодифосфата на две молекулы фосфотриоз. К этой же группе белков относятся фосфорилаза, лактатдегидрогеназа, гдицеральдегиддегидрогеназа и другие ферменты. Очень важным белком

саркоплазмы является миоглобин. Миоглобин переносит О2 к цитохромам для процесса тканевого дыхания.

В тренированных мышцах (у спортсменов), у водоплавающих животных О2 запасается в мышцах в виде оксимиоглобина в достаточно большом количестве. К саркоплазматическим белкам относят миоальбумины, белки рибосом, ферменты митохондрий, ускоряющие процессы обмена липидов, аминокислот, пировиноградной кислоты, окисление жирных кислот, тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования. Следовательно, в саркоплазме содержатся белки-ферменты, обеспечивающие энергией сократительные белки.

4. Миофибриллярные белки, участвующие в мышечном сокращении, являются сократительными белками, по свойствам напоминают глобулины. Делятся на 2 группы - сократительные белки - актин, миозин, актомиозин, а также регуляторные белки - тропонин, тропомиозин.

Главный сократительный белок миофибрилл - миозин, составляющий 50-55 % сухого веса миофибрилл и образующий толстые филаменты (нити). Этот белок состоит из двух переплетенных тяжелых полипептидных цепей, и 4-х коротких легких, которые присоединяются к концам тяжелых цепей и формируют 2 "головки" молекулы данного белка, т.е. на каждой тяжелой полипептидной цепи образуется глобулярная "головка". На "головках" миозина есть 2 важных функциональных центра. Один - обеспечивает ему способность специфично соединяться с F-актином; другой центр - активный центр, способный в определенных условиях осуществлять гидролиз АТФ, но не обеспечивает освобождение продуктов гидролиза, т.е. миозин обладает ферментативной активностью При присоединении F-актина активность фермента увеличивается в 100-200 раз. Таким образом, миозин ускоряет реакцию расщепления АТФ: АТФ → АДФ + Н3РО4 + энергия, идущая на сокращение мышц.

Другой белок - актин (Мм 43000Да), составляющий 25% сухого веса миофибрилл, имеет две формы - глобулярную (растворимую в воде) - (G-актин), состоящую из одной полипептидной цепи и имеющую 374 остатка аминокислот и фибриллярную (нерастворимую в воде) форму (F-актин). Эта форма образуется при нековалентной полимеризации G-актина под влиянием магния. F-актин

47

представляет собой двухцепочечную спираль, "шаг" которой включает 13-14 молекул G-актина (длина "шага" 35,5нм). На каждом G-актине есть центр связывания с миозином. В нерабочем состоянии в желобе, образованном спиралями F-актина, находится тропомиозин, который прикрывает собой указанные выше центры, имеющиеся у 7 молекул G-актинов. Актин может соединяться с миозином только в отсутствии АТФ. F-актин вместе с тропомиозином и тропонином образуют тонкий филамент..

Третий белок - актомиозин - образуется при участии Са2+ из миозина и F- актина. Для этого белка характерна высокая АТФ-азная активность, большая, чем у миозина.

Регуляторные белки. Тропомиозин (Tm) - фибриллярный белок, состоит из двух спиралей (α и β), стержень длиной 40 нм, на его долю приходится 4-7 % всех миофибриллярных белков.

Тропонин - глобулярный белок, составляет примерно 2% от всех миофибриллярных белков. Состоит из трех субъединиц:

Тропонин-I (ТnI)- ингибирующий, препятствует соединению миозиновых "головок" с актином, связан с актином и другими субъединицами.

Тропонин-С (TnC)– кальцийсвязывающий; первичная и вторичная структуры и функции совершенно аналогичны кальмодулину, имеет 4 центра связывания с кальцием

Тропонин-Т(TnT) - тропомиозинсвязывающий, обеспечивает связь с Tm . Субъединицы тропонина размещены вдоль спирали F-актина на незначительном расстоянии (38,5нм). У TnT имеется избыток положительно заряженных аминокислот, за счет этого заряда он связывает актин и тропомиозин в единый комплекс.

5.Экстрактивные вещества мышц

Экстрактивные вещества мышц делятся на 2 группы: азотсодержащие и безазотистые. К азотсодержащим веществам относится 1.адениловая система, в которую включаются АМФ, АДФ, АТФ. Важную роль в мышцах играет АТФ - единственная форма энергии, используемая при сокращении. АТФ образуется в митохондриях и транспортируется через внутреннюю мембрану митохондрий АТФ-транслоказой. 2.креатинфосфат служит источником высокоэнергетического фосфата для ресинтеза АТФ. Количество креатинфосфата повышается под влиянием тренировки. В составе мышц есть 3.креатинин, который образуется из креатинфосфата при его дефосфорилировании. Количество креатинина в норме незначительно, но может увеличиваться при судорожных сокращениях мышц.

4.Кроме адениловой системы, в мышцах содержатся гуаниловая кислота и ее ди- и трифосфорные производные, а также ряд других нуклеотидов.

В мышцах содержатся 5.карнитин, глутатион, специфические дипептиды -

ансерин и карнозин, аминокислоты (особенно много глутаминовой кислоты и ее амидов, разветвленных аминокислот). Специфические дипептиды способны восста-навливать работоспособность утомленных мышц, способствуют заживлению ран, предотвращает некротические изменения, снижает воспаление и аллергические реакции. Дипептиды и глутатион образуют систему гидрофильной

48

антиоксидантной защиты мышечной ткани. Как и в других тканях, в мышцах содержатся промежуточные и конечные продукты обмена белков - мочевина, пуриновые и пиримидиновые основания, мочевая кислота и др.

К безазотистым экстрактивным веществам мышц относятся углеводы,

липиды и продукты их обмена. Содержание гликогена увеличивается при систематических тренировках, уменьшается при утомительной работе и голодании. Кроме гликогена и глюкозы в мышечной ткани встречаются гексозофосфаты, лактат, пируват и другие кислоты.

Липиды мышечной ткани составляют около 1%. При этом триацилглицерины находятся в саркоплазме или в межклеточном веществе, фосфолипиды, холестерин и его эфиры входят в состав мембран.

6.Неорганические вещества мышц

В мышечной ткани относительно много солей фосфорной кислоты и, особенно, фосфорнокислого калия. Это объясняется большим значением фосфатов в химизме мышечного сокращения: остатки фосфорной кислоты входят в состав АТФ, АДФ, креатинфосфата; участвуют в процессе фосфоролиза гликогена, в гликолизе, в фосфорилировании сократительных белков и т.д.

Из катионов в мышечной ткани больше всего калия, далее следуют натрий, кальций, магний. Все они участвуют в мышечном сокращении.

7.Химизм мышечного сокращения и расслабления

Мышечное сокращение состоит из циклов присоединения и отсоединения "головки" миозина от нити F-актина. Присоединение миозина сопровождается скольжением актиновых и миозиновых нитей относительно друг друга. Энергия для этого скольжения поставляется за счет гидролиза АТФ. Гидролиз АТФ значительно ускоряется при связывании миозиновых "головок" с F-актином. Сокращение поперечно-полосатых мышц начинается с нервного импульса.

Цитоплазма нервных и мышечных клеток в покое несет отрицательный заряд по отношению к внешней среде. Разность потенциалов составляет -60 мв. Это потенциал покоя, обусловленный неравномерным распределением натрия и калия по обе стороны мембраны).

Нервный импульс вызывает в синапсах выделение ацетилхолина, который реагирует с холинорецепторами и индуцирует деполяризацию. Мембрана становится более проницаемой для Na и он устремляется внутрь клетки, при этом потенциал клетки возрастает до +40 мв - возникает потенциал действия (деполяризация). Однако передвижение калия наружу восстанавливает мембранный потенциал до значений, соответствующих покою. Деполяризация мембраны возбуждает соседние ее участки, и это приводит к передаче возбуждения на всю клетку. Изменение мембранного потенциала индуцирует повышение проницаемости мембран внутриклеточных органелл - саркоплазматического ретикулума, из которых в саркоплазму поступают ионы кальция. В саркоплазме покоящейся мышцы концентрация кальция составляет 10-7-10-8 моль/литр. Кальций попадает в саркоплазматическую сеть в результате активного транспорта при участии кальцийсвязывающего белка (кальсеквестрина). Концентрация кальция в цитозоле быстро увеличивается почти в 100 раз, при такой концентрации все кальцийсвязывающие центры на TnС в тонком филаменте

49

быстро насыщаются кальцием. Комплекс TnС-Са реагирует с TnT и TnI, усиливая связь между субъединицами тропонина, что ослабляет связь между тропомиозином, тропонином и F-актином. Это приводит к движению тропомиозина по желобу, открывая центры связывания G-актина, к ним присоединяется миозин, который, предварительно связавшись с АТФ, при повышении концентрации кальция гидролизует АТФ на АДФ и Рi. На этой стадии процесс затормаживается вследствие того, что АДФ и неорганический фосфат прочно удерживаются миозином. В таком состоянии за счет энергии, которая при этом освобождается, миозин присоединяется к G-актину. Миозиновая головка, содержащая АДФ и неорганический фосфат, может свободно вращаться под большим углом и (при достижении нужного положения) связываться с F-актином, образуя с осью фибриллы угол около 90°. Образуется актомиозин, который активируется Мg+2 и катализирует отщепление от миозина АДФ и фосфата, т.е. происходит быстрая диссоциация комплекса, т.е. это взаимодействие обеспечивает высвобождение АДФ и Рi из актомиозинового комплекса. Поскольку наименьшую энергию актомиозиновая связь имеет при величине угла 45°, миозин изменяет свой угол с осью фибриллы с 90° на 45°, продвигая актин в направлении центра саркомера. После этого к актомиозину присоединяется новая молекула АТФ. Комплекс миозин-АТФ обладает низким сродством к актину и поэтому происходит отделение миозиновой головки от актина. Последняя стадия и есть собственно расслабление, которое зависит от связывания АТФ с актомиозиновым комплексом; АТФ вновь гидролизуется миозиновой головкой без высвобождения АДФ и Рi , и цикл возобновляется.

Таким образом, АТФ способствует отсоединению миозиновой головки от тонкой нити и является движущей силой сокращения. Нужно помнить, что актин к миозину присоединяется только после гидролиза АТФ и отщепляется, когда актомиозин связывается с новой молекулой АТФ. Если к актомиозину не присоединяется АТФ, то комплекс не расщепляется, т.к. между миозином и актином возникают прочные связи и возникает трупное окоченение.

Таким образом, кальций регулирует мышечное сокращение и расслабление посредством тропонина, тропомиозина и F-актина.

8.Регуляция сокращения и расслабления мышц

Мышечные волокна разных организмов и даже разных тканей одного организма могут обладать различными молекулярными механизмами регуляции их расслабления и сокращения. Во всех случаях ключевая регуляторная роль принадлежит ионам кальция.

Существуют два главных механизма регуляции мышечного сокращения: актиновый и миозиновый.

Актиновая регуляция характерна для поперечно-полосатых мышц и миокарда. Единственно потенциально лимитирующим фактором в цикле мышечного сокращения может быть АТФ. Скелетные мышцы ингибируются в покое и вновь начинают работать, когда концентрация кальция резко повышается и кальций связывается с TnС. Роль ингибитора в поперечно-полосатых мышцах выполняет тропониновая система. TnI блокирует цикл сокращения.

50