Коллоквиум 6.

1. Гормоны - гликопротеины: ЛГ, ФСГ, ТТГ. Место образования – гипофиз. Действуют на 7-TMS рецепторы  G-белок  ФЛ С  расщепляет фосфатидилинозитол на ИФ3 или ДАГ или 7-TMS-рецепторы  G-белок  активация аденилатциклазы   цАМФ  Протеинкиназа А  фосфорилирование белков.

2. Гормоны – простые белки:

а) пептиды (< 20 АК): окситоцин, вазопрессин, тиреотропин- и гонадотропинрилизинг гормоны, соматостатин – гипоталамус

б) белки (> 20 АК): кортикотропин- и соматотропинрилизинг гормоны – гипоталамус, пролактин, СТГ, АКТГ – передняя доля гипофиза, инсулин, глюкагон – островки поджелудочной железы, холецистокинин, панкреозимин – энтероэндокринная система, паратирин – паращитовидная железа, кальцитонин – С-кл щитовидной железы.

Пример действия простого белка: вазопрессин + 7-TMS рецептор  Gq-белок  ФЛ С  ДАГ + ИФ₃   Ca²⁺ 1) вазоконстрикция 2) усиливает реабсорбцию воды в нефроне.

3. Гормоны – производные АК: мелатонин – эпифиз, катехоламины (А, НА, дофамин) – нейроны и мозговое вещество надпочечников, Т3 и Т4 (тироксин) – щитовидная железа.

Т3 + ядерный рецептор (есть цинковые пальцы, но нет HSP)  димеризация рецептора Т3 с рецептором ретиноевой кислоты  активный гетеродимер  связь с промотором ДНК  активация транскрипции.

4. Особенности биологического действия гормонов:

1) находятся в очень низкой концентрации в крови (10^-6-10^-12 М)

2) обязательна связь с рецептором, включающая каскадный механизм и усиление гормонального сигнала (на поверхности клетки, в цитоплазме или ядре)

3) изменение скорости синтеза ферментов и их активности

4) регуляция секреции по принципу прямой или обратной связи

5. Классификация рецепторов:

1. Мембранные рецепторы

а) 7-TMS рецепторы, взаимодействующие с гетеротримерными G-белками

б) 1-TMS рецепторы со свойствами гуанилатциклазы, тирозинкиназы, протеинфосфатаз, сер/тре протеинкиназ, взаимодействующие с тирозинкиназой.

в) ионные каналы (лиганд-зависимые, потенциал-зависимые, щелевые контакты)

2. Ядерные (со свойствами регуляторов транскрипции) и цитозольные рецепторы.

Функциональное назначение G-белка: 1) G_sa – активация АЦ, 2) G_ia – ингибируют АЦ, 3) G_qa – реагируют с ФЛ С и активируют ее 4) G_oa – открывают Ca²⁺-каналы.

6. Вторичные посредники в проведении гормонального сигнала в клетку: а) циклические мононуклеотиды (цАМФ, цГМФ) б) ИФ₃ в) ДАГ г) другие липиды д) цитозольный Ca²⁺ е) оксид азота.

7. Механизмы образования и роль вторичных посредников в механизме действия гормонов:

1) Г + 1-TMS рецептор   гуанилатциклазу   цГМФ  активация цГМФ-зависимой протеинкиназы G  фосфорилирование остатков серина и треонина в белках-мишенях.

2) Г + 7-TMS рецептор Gs- или Gi-белок   АЦ или  АЦ   цАМФ или  цАМФ. цАМФ  активация протеинкиназы А  фосфорилирование белков-мишеней.

3) Г + 7-ТМS рецептор  Gq-белок  активация ФЛ С  расщепление фосфатидилинозитола на ДАГ и ИФ₃. ДАГ  активация протеинкиназы С  фосфорилирование белков-мишеней. ИФ₃  открытие Ca²⁺-каналов   Ca²⁺  непосредственные эффекты (участие в сокращении и т.п.) или в комплексе к белками (кальмодулином)

4) Г + 7-TMS рецептор  G_oa  открытие Ca²⁺-каналов   Ca²⁺.

8. Механизм передачи гормонального сигнала к фосфолипазе С:

Г + 7-TMS рецептор  Gq-белок  активация ФЛ С  расщепление фосфатидилинозитола на ДАГ и ИФ₃. ДАГ  активация протеинкиназы С  фосфорилирование белков-мишеней. ИФ₃  открытие Ca²⁺-каналов   Ca²⁺  непосредственные эффекты (участие в сокращении и т.п.) или в комплексе с белками (кальмодулином).

9. Роль ионов Ca²⁺: 1) являются вторичными посредниками, участвуя в амплификации первичного сигнала (гормона). 2) могут оказывать прямое активирующее действие (активация протеинкиназы С) или опосредованное через специальные Ca²⁺-связывающие белки (кальмодулин). Комплекс Ca²⁺-кальмодулин активирует ряд ферментов (аденилатциклазу).

10. Активация мембранносвязанной гуанилатциклазы: атриопептид, пептиды, секретируемые яичником, эндотоксин бактерий + 1-TMS рецептор  изменение конформации передается на подмембранный домен (мембранносвязанную гуанилатциклазу)  измененине ее конформации  активация гуанилатциклазы  из ГТФ образуется цГМФ  активация фосфодиэстеразы  из цАМФ образуется АМФ.

Активация растворимой гуанилатциклазы: NO(образуется из аргинина с помощью оксигеназных реакций) + растворимая гуанилатциклаза  активация гуанилатциклазы (за счет изменения структуры гема, входящего в состав гуанилатциклазы)  образование цГМФ из ГТФ  активация протеинкиназы G  а) дефосфорилирование белков легких цепей миозина  расслабление ГМК сосудов  вазодилятация или б) фосфорилирование СЕР или ТРЕ.

11. Механизм усиления – амплификация – активация одним ферментом других ферментов и увеличение числа вовлекаемых молекул в геометрической прогрессии в ферментных каскадах.

12. Общие принцип синтеза гормонов пептидной природы: синтез препрогормона на грЭПС по механизму матричного синтеза  удаление сигнального пептида и превращение препрогормона в прогормон  транспорт прогормона в КГ  удаление дополнительных пептидов прогормона и образование гормона  упаковка в секреторные гранулы для последующей секреции.

13. Гормоны гипоталамуса белково-пептидной природы. В зависимости от того, вызывают освобождение гормонов гипофиза или угнетают их выделение называются либеринами или статинами. Семь либеринов: кортиколиберин, тиролиберин, люлиберин, фоллиберин, соматолиберин, пролактолиберин, меланолиберин и три статина: пролактостатин, меланостатин, соматостатин. Регуляция по принципу обратной связи (в основном) или прямой (взаимовлияние ЛГ и эстрогена).

14. См. в. 13. Механизм действия: Г + 7- TMS рецептор  Gq-белок  ФЛ С  ИФ₃  Ca²⁺ высвобождение гипофизарного гормона-тропина.

15. Место образования вазопрессина и окситоцина: нейроны гипоталамуса, затем транспортируются в заднюю долю гипофиза в комплексе с белками-нейрофизинами I, II и III. По химической природе пептиды с дисульфидной связью. Механизм действия: окситоцин + 7-TMS рецептор  Gq-белок  ФЛ С  ДАГ + ИФ₃   Ca²⁺ 1)  выделения молока 2)  сокращения матки 3)  перистальтики семявыносящих канальцев.

Вазопрессин: вазопрессин + 7-TMS рецептор  Gq-белок  ФЛ С  ДАГ + ИФ₃   Ca²⁺ 1) вазоконстрикция 2) усиливает реабсорбцию воды в нефроне.

16. Путь передачи гормонального сигнала от рецептора гормона роста: СТГ + 1-TMS рецептор  димеризация р-ра  гомодимер + JAK-белки (обладают тирозинкиназной активностью):

а) JAK-2-киназа  STAT-белки (переносчики сигнала и активаторы транскрипции)  связь с промотором  активация транскрипции

б) активация IGF (инсулиноподобный фактор роста-I).

Основные эффекты СТГ:  рост костей, хрящей, мышц, синтез белков, НК,  липолиз,  глюконеогенез, лактогенная активность,  уровень гл в плазме.

17. Гормоны щитовидной железы:

1) производные АК а) T3 (3,5,3’-трийод-L-тиронин) б) Т4 (3,5,3’,5’-тетрайод-L-тиронин или тироксин)

2) пептид - кальцитонин

Т3 + ядерный рецептор (есть цинковые пальцы, но нет HSP)  димеризация рецептора Т3 с рецептором ретиноевой кислоты  активный гетеродимер  связь с промотором ДНК  активация транскрипции.

Основные эффекты Т3 и Т4:

1) влияет на нормальное развитие плода 2)  синтез белков (в первую очередь энергетического обмена) 3)  потребление О₂ и теплопродукцию за счет увеличения Na⁺/К⁺-АТФазы во всех тканях, кроме мозга, селезенки, яичек 4)  синтез эритропоэтина и содержание 2,3-ДФГ в эритроцитах 5) усиливает основной обмен 6)  активность супероксиддисмуттаза 7) глюконеогенез, усвоение гл, гликогенез, липолиз,  гликогенолиз 8)  число рецепторов к ЛПНП 9) сердце:  транскрипцию легкой цепи миозина,  Ca²⁺-АТФазу,  число β-Ар 10) стимулирует дыхательный центр 11) повышение моторики ЖКТ 12) повышает резорбцию костей.

Основные эффекты кальцитонина:  резорбции Ca²⁺ и РО₄^3- из костей,  реабсорбцию Ca²⁺ и РО₄^3- в почках.

18. Гормон паращитовидной железы – паратирин – пептид. Механизм действия: 7-TMS р-р  Gs-белок  АЦ   цАМФ  ПК А  фосфорилирование белков-эффекторов. Основные эффекты:  уровень Ca²⁺ и  РО₄^3-,  выделение Ca²⁺ и (РО₄^3-) из костей,  остеолиз остеокластами,  реабсорбцию Ca²⁺ почками и секрецию РО₄^3-,  образование витамина D,  абсорбцию Ca²⁺ из ЖКТ.

19. Основные регуляторы обмена кальция в организме: паратирин (см. в. 18), кальцитонин (см. в. 17), витамин D₃ (1,25 – (ОН)₂- дигидроксихолекальциферол) – стероид, вырабатывается в почках. Действие витамина D3: 1)  уровня Ca²⁺ и РО₄^3- 2)  абсорбции Ca²⁺ и РО₄^3- из ЖКТ 3)  реабсорбцию кальция из костей и поддерживает функционирование систем переноса Ca²⁺.

20. Глюкагон – пептид, образуется α-клетками островков Лангерганса поджелудочной железы. Механизм действия (7-TMS р-ры):  гликогенолиз, глюконеогенез, образование кетоновых тел и липолиз.

21. См. в. 3 22. См. в. 17. Этапы синтеза тиреоидных гормонов:

1) захват иодида I^- из плазмы в тироциты с помощью насосов базальной мембраны Na⁺/I^- и Na⁺/K⁺-АТФазы

2) окисление и органификация иодида в тироцитах с помощью тиреопероксидазы: I^-I^. и включение его в состав тиреоглобулина

3) экзоцитоз тиреоглобулина в просвет фолликула

4) иодирование тирозиновых остатков тиреоглобулина в полости фолликула: 3-монойодтиронин (MIT) + MIT  DIT (3,5-дийодтиронин), DIT + DIT  T4, MID + DIT  T3 (очень редко, обычно Т3 образуется из Т4 с помощью дейодазы)

5) апикальная мембрана (белок пендрин) в виде лепестков розы охватывает капли коллоида и поглощает их с образованием лизосом, затем Т3 и Т4 попадают в кровь, где переносятся белками к мишеням.

23. Гормоны мозгового слоя надпочечников: катехоламины (адреналин, норадреналин). Химическая природа: производные АК. Механизм действия (цАМФ):1)  секрецию глюкагона и  секрецию инсулина 2)  секрецию паратирина 3)  гликогенолиз 4)  глюконеогенез в печени 5)  липолиз.

24. Принципы синтеза стероидных гормонов (половых, глюко- и минералкортикоидов):

1) предшественником синтеза стероидов является холестерол

2) в генотипе нет информации для синтеза непосредственно стероидных гормонов, а содержится только информация о белках-ферментах, участвующих в их синтезе

3) стероидные гормоны не запасаются

4) поступают в кровоток по мере синтеза

25. Схема синтеза стероидных гормонов:

26. Гормоны половых желез: женские (эстроген, прогестерон, активин, ингибин, фолистатин, релаксин – синтезируются в яичниках), мужские (андрогены – тестостерон и дигидрокситестостерон, ингибин, активин – синтезируются в семенниках). Гормоны стероидной природы: эстроген, прогестерон, тестостерон, белковой природы: активин, фолистатин, ингибин, релаксин.

Механизм действия стероидных половых гормонов, кроме эстрогенов: связываются с рецептором в цитоплазме, затем комплекс гормон-рецептор попадает в ядро. Непосредственно в ядре располагается рецептор эстрогенов.

Эффект эстрогенов: 1)  пролиферация эндотелия 2)  возбудимость миометрия 3)  рост протоков молочной железы 4)  секреция пролактина (но не действие) 5)  транспортные белки печени 6) анаболики 7) приводят к гипотермии 8) задерживают воду.

Функции прогестерона: 1)  развитие желез матки, индуцирует превращение клеток стромы в децидуальные клетки 2)  возбудимость миометрия 3)  рост альвеол грудной железы 4) катаболик 5)  температуру тела 6) натрийуретик

Эффект андрогенов: 1)  сперматогенез 2)  вторичные половые признаки 3) анаболик

27. Глюкокортикоиды – гормоны стероидной природы: кортизол, кортикостерон. Рецепторы расположены в цитоплазме, состоят из трех частей:

1) домен АF1 – активатор транскрипции 2) ДНК-связывающий домен (имеет цинковые пальцы, закрытые белком – ингибитором hsp) 3) гидрофобный карман.

Гормон + гидрофобный карман  сброс белка теплового шока (hsp)  освобождение цинковых пальцев  димеризация рецепторов (гомодимер) связь с ДНК  запуск транскрипции.

Действие кортизола: 1)  глюконеогенез 2)  липолиз и протеолиз 3)  усвоение глюкозы 4)  иммунный ответ 5)  рост костей 6)  сурфактант 7)  ферменты ЖКТ 8) модулирует ЦНС.

28. Минералкортикоиды: альдостерон – стероидной природы. Действие альдостерона: 1)  реабсорбция натрия почками 2)  секреции К⁺ почками. Рецепторы располагаются в цитоплазме.

29. Рецептор инсулина: гликопротеин, 1-TMS-рецептор на поверхности клеток-мишеней. Гетеродимер, состоит из двух субъединиц – α и β. Инсулин связывается с α-субъединицей, β-субъединица преобразует полученный сигнал (обладает тирозинкиназной активностью и содержит участок аутофосфорилирования).

Г + рецептор  изменение конформации α-субъединиц  активация тирозинкиназной активности β-субъединицы  активация инсулинорецепторного субстрата (IRS)  запуск:

а) фосфатидилинозитолкиназный путь  ДАГ + ИФ3  активация 50 ферметов обмена углеводов, липидов, белков, активация движения GLUT4.

б) МАП-киназный путь (митогенактивируемая протеинкиназа)   факторов транскрипции  синтез белков, стимуляция деления кл.

в) активация RAS-белка, связанного с рецептором фактора роста.

30, 31. Влияние инсулина на метаболизм углеводов:

1) на транспорт глюкозы через мембрану: облегчает диффузию гл в клетки, кроме печеночных за счет увеличения числа переносчиков GLUT4. В печеночных кл: индукция глюкокиназы гл в гл-6-ф  концентрация свободной гл поддерживается на низком уровне  гл проникает в кл путем простой диффузии по градиенту концентрации.

2) на утилизацию гл: усиливает гликогенез (например, повышает активность гликогенсинтазы)

3) на образование гл: ингибирует глюконеогенез (ингибирует синтез ФЕПКК).

4) на метаболизм гл:  содержание гл в крови.

Расстройство метаболизма углеводов при диабете: 1) гипергликемия из-за а) пониженного проникновения гл в клетки б)  утилизации гл различными тканями в)  глюконеогенеза в печени 2) снижение гликогенеза.

32. Влияние инсулина на метаболизм липидов:

1) стимулирует липогенез в жировой ткани (за счет притока ацетил~КоА и НАДФН для синтеза ВЖК, поддержания нормального уровня ацетил~КоА-карбоксилазы, притока глицерола) 2) мощный ингибитор липолиза в печени и жировой ткани (ингибирование гормон-чувствительной липазы)

Расстройство метаболизма углеводов при диабете: повышенный липолиз   содержание в плазме СЖК  кетогенез, кетонурия, кетонемия .

33. Влияние инсулина на метаболизм белков:  усвоение белка, усиливая утилизацию АК, стимулирует синтез, уменьшает распад (на уровне трансляции мРНК).

Нарушение при сахарном диабете: повышенный катаболизм белков  повышенное содержание АК в плазме, потеря азота с мочой.

34. Восстановительный путь обмена глюкозы при сахарном диабете – образование сорбитола: глюкоза проникает в клетку  сорбитол (с помощью альдозоредуктазы и НАДФН+Н⁺). Это наиболее интенсивно протекает в артериальных стенках, кл Шванна и т.д. Сорбитол вызывает осмотическое набухание клеток и нарушение их функций.

Основной механизм повреждения тканей при сахарном диабете - гликозилирование белков - не ферментативная реакция глюкозы со свободными аминогруппами белковой молекулы (лиз, арг). При этом нарушаются функции белков в результате изменения заряда белковой молекулы, ее конформации или блокирования активного центра, что приводит со временем к ангиопатиям (повреждениям базальных мембран сосудов).

Недостаток инсулина  мобилизация жиров  заполнение кровеносного русла СЖК и ТАГ  ингибирование синтеза ВЖК  катаболические пути не справляются с избытком образующегося ацетил-КoA  в печени из ацетил-КoA синтезируются кетоновые тела  накопление в крови (кетоз), т.к. скорость их образования превышает возможности клеток по их использованию  метаболический ацидоз.

35. Метаболизм глюкозы в инсулиннезависимых тканях:

1) глюкоза проникает в клетку  сорбитол (с помощью альдозоредуктазы и НАДФН+Н⁺)фруктоза (под действием сорбитолДГ).

В норме этот путь происходит в клетках артериальных стенок, клетках Шванна, в эритроцитах, в хрусталике и сетчатке глаза, в семенниках

2) глюкоза связывается с аминогруппами белков (гликозилирование), что изменяет строение белков и нарушает их функции. Может быть гликозилирование гемоглобина, белков базальных мембран  изменение капилляров, утолщение базальных мембран.

36. Биохимическая диагностика сахарного диабета:

1) качественное и количественное двукратное определение гл в крови по глюкозооксидазному методу.

2) тест на толерантность к глюкозой (пробу с нагрузкой глюкозой).

3) метод Хагедорна-Йенсена - количественный метод определения уровня сахара в крови, основанный на способности сахаров восстанавливать в щелочной среде красную кровяную соль в желтую; о содержании сахара судят по избытку красной кровяной соли, определяемому титрометрией.

4) качественное и количественное определение сахара в мочи (качественные реакции: Тромера, Фелинга, количественные реакции: глюкозооксидазный метод).

37. Клинико-диагностические значения оценки гликемических кривых:

1) у больных с разными формами диабета: нарастание гликемической кривой происходит медленнее, в большинстве случаев отмечается глюкозурия. Чем тяжелее заболевание, тем позже достигается максимум гликемии и тем он выше. Понижение кривой происходит очень медленно, чаще оно растягивается на 3-4 ч.

2) гиперфункция щитовидной железы: гликемические кривые с более быстрым, чем в норме, подъемом, что вызвано более интенсивным обменом веществ и возбуждением симпатического отдела ВНС

3) аденома островков Лангерганса, гипотиреоз (микседема), болезнь Аддисона: низкий исходный уровень кривой, низкая ее вершина и высокий постгликемический коэффициент.

38. Функции печени:

1) гомеостатическая 2) метаболическая (в обмене белков, липидов, углеводов) 3) экскреторная 4) антитоксическая 5) обмен желчных пигментов.

39. Роль печени в углеводном обмене – поддержание постоянства глюкозы в крови:

а) набором ферментов синтеза и распада гликогена (гексокиназа, глюкокиназа, гликогенсинтаза, гл-6-фосфатаза)

б) набором ферментов глюконеогенеза

в) набором ферментов, превращающих другие гексозы (галактозу, фруктозу) в глюкозу.

40. Функциональные пробы, характеризующие роль печени в углеводном обмене:

а) нагрузочная проба галактозой – в норме выведение галактозы в моче не превышает 8% через 12 ч.

б) нагрузка глюкозой.

41. Роль печени в обмене липидов (их депонировании):

а) синтез, распад, удлинение, укорочение ЖК

б) распад, синтез и модификация СЖК

в) синтез большинства ЛПНП и 90% ХС в организме

г) из ХС синтезируются желчные кислоты, входящие в состав желчи.

42. Роль печени в обмене белков: АК используются для

а) синтеза белков плазмы крови (альбуминов, глобулинов, факторов свертывания – протромбин, фибриноген, факторы V, VII, IX, X, XI, XII, ферментов (липопротеинлипаза, холинэстераза)

б) образования α-кетокислот

в) глюконеогенеза из глюкогенных АК

г) кетогенеза из кетогенных АК

д) получения энергии (в ЦТК)

е) синтез креатина, холина, мочевой кислоты.

43. Роль печени в азотистом обмене: см. в. 42

1) Аммиак, образующийся в реакциях метаболизма в печени и возникающий в процессе гниения белков в толстом кишечнике, превращается в гепатоцитах в мочевину и обезвреживается.

2) В печени синтезируется креатин, затем он поставляется в кровь для использования в дальнейшем скелетной и сердечной мышцами.

Синтез креатина: 1) глицин + аргинин  орнитин + гуанидиноацетат (под действием аргинилглицинтрансаминазы) 2) гуанидиноацетат + S-аденозилметионин  аденозилгомоцистеин + креатин (под действием гуанидиноацетаттрансметилазы). Креатин + АТФ  креатинфосфат (под действием креатинфосфокиназы) – депо энергии в мышцах.

Снижение уровня мочевины в крови наблюдается при заболеваниях: 1) патологическом изменении значительной части паренхимы печени 2) недостаточности белка в питании 3) продолжительном голодании 4) врожденном нарушении нормального протекания цикла мочевины (у детей).

44. Функциональные пробы, характеризующие белоксинтезирующую функцию печени:

Т.к. в печени синтезируются основные белки крови – альбумины и глобулины, на основании определения соотношения этих белков в плазме крови можно судить о белок-синтезирующей функции печени.

Альбумин-глобулиновый коэффициент А/Г в норме 1,5-1,7. При острых поражениях печеночной паренхимы A/Г  за счет уменьшения уровня альбуминов  падает осмотическое давление крови  развитие периферических отеков. Т.к. синтез -глобулинов при этом не нарушается, повышается их концентрация относительно альбуминов и наблюдается дислипопротеинемия.

45,46. Печень играет исключительную роль в обезвреживании как поступающих в организм ксенобиотиков, так и образующихся в организме токсичных и непригодных для дальнейших превращений продуктов метаболизма.

Антитоксическая функция печени – обезвреживание ксенобиотиков, продуктов распада БАВ, сильнодействующих физиологических веществ, нормальных метаболитов и лекарств следующими способами:

а) метилирование (вит PP  N-метилникотинамид  выводится из организма)

б) ацетилирование (сульфаниламидные препараты)

в) окисление (алкоголь, ароматические углеводороды, катехоламины, биогенные амины)

г) восстановление (нитробензол)

д) синтез мочевины (аммиак)

е) коньюгация с сильнополярными отрицательно заряженными молекулами (активными формами глюкуроновой или серной кислот – УДФ-глюкуроновой кислотой и ФАФС) (стероидные гормоны, билирубин, продукты гниения белков, фенолы, желчные кислоты)

ж) окисление микросомными комплексами ферментов – превращают гидрофобные соединения в гидрофильные. С помощью монооксигеназ (НАДФ-зависимые с цитохромом P₄₅₀) окисляются лекарства и яды, путем восстановления с участием НАДН-зависимых реакций могут быть инактивированы дисульфидные и нитрогруппы кетонов, альдегидов.

з) окисление пероксисомными ферментами (оксидазой мочевой кислоты, лактооксидазы, каталазы)

и) с помощью цистеин-богатого металлотиопротеина (связывание и обезвреживание тяжелых металлов Cd²⁺, Cu²⁺, Hg²⁺, Zn²⁺).