3.2.Особливості метаболізму білків у легенях

Легені перебувають в умовах постійного унікального навантаження, що пов’язане як із силами протидії їх спаданню, так із чергуванням фаз вдиху та видиху. Виконання легенями їхньої функції забезпечується завдяки значному вмісту в їхній структурі білків – колагену та еластину. Порівняно з іншими паренхіматозними органами кількість колагену в легенях найбільша. Ці білки забезпечують сталість форми легенів і полегшують виконання ними газообмінної функції. При деяких хворобах – емфіземі й фіброзі легень – спостерігають зміну структури та властивостей цих білків. Важливу роль у фізіологічних процесах легень відіграють білки, що входять до складу сурфактанту та бронхіального секрету.

Колаген – фібрилярний білок, локалізований на рибосомах, який утворює триспіральну молекулу – мономер з молекулярною масою 270 000 Да, завдовжки 290 нм. Сполучення 5–8 мономерів утворює фібрилярну нитку. Протеоглікани сприяють утворенню пучків колагенових фібрил і колагенових ниток. Виділено 5 типів легеневих колагенів, які відрізняються між собою за складом кінцевих залишків α-ланцюгів.

Еластин – фібрилярний білок строми легенів, який має два структурні компоненти – власний еластин і структурний глікопротеїн. Еластин характеризується наявністю значної кількості неполярних амінокислотних залишків таких як гліцин (близько 30 %), аланін (24 %), валін, фенілаланін, ізолейцин і лейцин. Структурний глікопротеїн містить у своєму складі багато вуглеводів і цистину, у ньому відсутні десмозин і оксипролін.

Концентрація еластину в легенях при емфіземі зменшується і перебуває в межах 9,0 – 9,9 % , тоді як у здорових людей – 30 – 35 % ; у молодняка в середньому 7,3 %. Підвищений розпад еластину спостерігають у разі порушення балансу в системі ферментів протеолізу та інгібування. Інгібітором протеаз є α1-антитрипсин. Індивідуми, в яких відсутній ген, відповідальний за синтез α1-антитрипсину, належать до групи ризику захворювань легень з подальшим розвитком емфіземи.

Наступним білком – інгібітором протеаз є α2-макроглобулін, який належить до α2-глобулінової фракції й інгібує активність усіх чотирьох каталітичних класів: серинових, тіолових, карбокси- та металопротеїназ. Біологічна роль α2-макроглобуліну полягає в регуляції функціонування системи комплементу, регуляції судинного тонусу та реакцій запалення.

Зниження концентрації α2-макроглобуліну спостерігають при захворюваннях легень.

Кількість α2-макроглобуліну в мокротинні хворих на хронічний обструктивний бронхіт у фазі загострення становить від 2,7 до 1009 мг/л, тоді як концентрація цього інгібітора в сироватці крові – 1535 мг/л (за норми 2214 мг/л) Очевидно, α2-макроглобулін із сироватки крові потрапляє в мокротиння внаслідок підвищеної проникності клітинної стінки. Отже, в розвитку легеневої патології має значення співвідношення протеаз та інгібіторів. [1,6]

3.3. Ліпіди при легеневій патології

Дослідження ліпідів при захворюваннях органів дихання в основному спрямоване на вивчення ліпідів сурфактанту, тканин легень, бронхоальвеолярних змивів і сироватки крові. Дослідження ліпідів сурфактанту має велике значення для встановлення ступеня зрілості цієї системи. Досліджено, що співвідношення фосфатидилхолін/сфінгомієлін дорівнює 2, концентрація фосфатиділхоліну становить 10 мкмоль Р/л, а концентрація поверхнево-активних ліпідів 20 мкмоль Р/л.

Легені містять набір ферментів для синтезу жирних кислот, триацилгліцеролів і холестеролу, у них також є ліполітичні ферменти: фосфоліпази, ліпопротеїнліпази, діацилгліцерол- і триацилгліцеролліпази. Ліпопротеїнліпаза в легенях перебуває у двох формах: розчинній і мембранозв’язаній. Вони різняться між собою оптимумом рН (7,5 і 9) й інгібуються протамінсульфатом. Фосфоліпазна активність у тканинах легень вища порівняно з печінкою. Фосфоліпаза А2 перебуває в основному в розчинній і неактивній формі.

Легені є першим органом на шляху хіломікронів, де завдяки наявності ліпопротеїназ, триацилгліцероліпаз вони розщеплюються, а їх продукти використовуються в обмінних процесах. Таким чином, легені виконують роль буфера, який регулює вміст ліпідів у крові. Крім того, ліпіди необхідні для синтезу сурфактанту, який складається з холестеролу (8 %), моно-, ди-, триацилгліцеролів (4 %), фосфатидилхоліну (66 %), фосфатидилетаноламіну (5 %), фосфатидилгліцеролу, фосфатидилсерину (4 % ), сфінгомієліну (1 %), вуглеводів (1 %), білка (9 %), Особливістю синтезу ліпідів у легеневій тканині є утворення ліпідів сурфактанту, особливо фосфоліпідів. Метаболізм інших ліпідів відбувається так само, як у інших органах.

У разі гіпоксії в легеневій тканині зменшується утилізація вільних жирних кислот, фосфатидилхоліну та фосфатидилетаноламіну, що призводить до накопичення жирних кислот у гіпоксичній легені та до зниження поверхневої активності сурфактанту. Низький парціальний тиск кисню зумовлює гіпоксію в легеневій тканині, що призводить до зниження процесів трансметилювання й ацетилювання та порушення синтезу фосфоліпідів.

Підвищення концентрації жирних кислот зумовлене зменшенням окисних продуктів у циклі Кребса, накопиченням ацетил-КоА, інгібуванням β-окиснення в мітохондріях і активацією фосфоліпаз, що призводить до збільшення концентрації вільних жирних кислот і лізофосфатидів. Отже, в разі гіпоксії не тільки знижуються обмінні процеси, продукування АТФ, а й відбувається ушкодження мембран та порушується функція клітин. [1,2]