Biologiczne działanie parathormonu. Parathormon i kalcytonina. Natura chemiczna. Mechanizm działania na poziomie molekularnym. Wpływ na. Co zrobimy z otrzymanym materiałem?

Hormon jest syntetyzowany przez przytarczyce. Jest polipeptydem (84 aminokwasy). Krótkoterminową regulację wydzielania parathormonu pełni Ca++, a długotrwale 1,25(OH)2D3 wraz z wapniem.

Parathormon oddziałuje z 7-TMS-(R), co prowadzi do aktywacji cyklazy adenylanowej i wzrostu poziomu cAMP. Ponadto mechanizm działania parathormonu obejmuje Ca++, a także ITP i diacyloglicerol (DAG). Główną funkcją parathormonu jest utrzymanie stałego poziomu Ca++. Pełni tę funkcję poprzez wpływ na kości, nerki i (poprzez witaminę D) jelita. Wpływ parathormonu na osteoklasty tkankowe odbywa się głównie poprzez ITP i DAG, co ostatecznie stymuluje rozpad kości. W kanalikach bliższych nerek parathormon hamuje wchłanianie zwrotne fosforanów, co prowadzi do fosfaturii i hipofosfatemii, a także zwiększa wchłanianie zwrotne wapnia, czyli zmniejsza jego wydalanie. Ponadto hormon przytarczyc zwiększa aktywność 1-hydroksylazy w nerkach. Enzym ten bierze udział w syntezie aktywnych form witaminy D.

Wejście wapnia do komórki jest regulowane przez sygnały neurohormonalne, z których niektóre zwiększają szybkość wnikania Ca + do komórki z przestrzeni międzykomórkowej, inne - jego uwalnianie z magazynów wewnątrzkomórkowych. Z przestrzeni zewnątrzkomórkowej Ca2+ przedostaje się do komórki przez kanał wapniowy (białko składające się z 5 podjednostek). Kanał wapniowy jest aktywowany przez hormony, których mechanizm działania realizowany jest poprzez cAMP. Uwalnianie Ca2+ z zapasów wewnątrzkomórkowych następuje pod wpływem hormonów aktywujących fosfolipazę C, enzym zdolny do hydrolizy fosfolipidu FIFF (fosfatydyloinozytolu-4,5-bifosforanu) błony komórkowej do DAG (diacyloglicerolu) i ITP (inozytolu-1,4 ,5-trifosforan):

ITP przyłącza się do specyficznego receptora wapniowego (gdzie gromadzi się Ca2+). W tym przypadku zmienia się konformacja receptora, co pociąga za sobą otwarcie bramy, która blokowała kanał przejścia Ca2+ z wapna. Wapń uwolniony z magazynu wiąże się z kinazą białkową C, której aktywność zwiększa DAG. Kinaza białkowa C z kolei fosforyluje różne białka i enzymy, zmieniając w ten sposób ich aktywność.

Jony wapnia działają dwojako: 1) wiążą ujemnie naładowane grupy na powierzchni membran, zmieniając w ten sposób ich polarność; 2) wiążą się z białkiem kalmoduliną, aktywując w ten sposób wiele kluczowych enzymów metabolizmu węglowodanów i lipidów.

Brak wapnia prowadzi do rozwoju osteoporozy (łamliwe kości). Niedobory wapnia w organizmie spowodowane są niedoborami pokarmowymi i hipowitaminozą D.

Dzienne zapotrzebowanie wynosi 0,8–1,0 g/dzień.

W metabolizmie wapnia, obok paratyryny i tyrokalcytoniny, niezwykle ważną rolę odgrywa witamina D.

Do hormonów o charakterze białkowym zalicza się także hormon przytarczyc (hormon przytarczyc), a dokładniej grupę hormonów przytarczyc różniących się sekwencją aminokwasów. Są syntetyzowane przez przytarczyce. Już w 1909 roku wykazano, że usunięcie przytarczyc powoduje u zwierząt drgawki tężcowe na tle gwałtownego spadku stężenia wapnia w osoczu krwi; wprowadzenie soli wapnia zapobiegło śmierci zwierząt. Jednak dopiero w 1925 roku z przytarczyc wyizolowano aktywny ekstrakt, który wywołał efekt hormonalny – zwiększenie poziomu wapnia we krwi. Czysty hormon uzyskano w 1970 r. z przytarczyc bydła; Jednocześnie określono jego pierwotną strukturę. Stwierdzono, że hormon przytarczyc syntetyzuje się jako prekursor (115 reszt aminokwasowych) hormonu proparatarczyc, jednak pierwotnym produktem genu okazał się hormon preproparatarczyc, który dodatkowo zawiera sekwencję sygnałową złożoną z 25 reszt aminokwasowych. Cząsteczka bydlęcego parathormonu zawiera 84 reszty aminokwasowe i składa się z jednego łańcucha polipeptydowego.

Stwierdzono, że hormon przytarczyc bierze udział w regulacji stężenia kationów wapnia i związanych z nimi anionów kwasu fosforowego we krwi. Jak wiadomo, stężenie wapnia w surowicy krwi jest stałą chemiczną, a jego dobowe wahania nie przekraczają 3–5% (zwykle 2,2–2,6 mmol/l). Wapń zjonizowany uznawany jest za formę biologicznie aktywną, jego stężenie waha się w granicach 1,1–1,3 mmol/l. Jony wapnia okazały się niezbędnymi czynnikami, których nie można zastąpić innymi kationami, w szeregu ważnych procesów fizjologicznych: skurczu mięśni, pobudzeniu nerwowo-mięśniowym, krzepnięciu krwi, przepuszczalności błon komórkowych, aktywności szeregu enzymów itp. Dlatego wszelkie zmiany w tych procesach spowodowane długotrwałym brakiem wapnia w pożywieniu lub naruszeniem jego wchłaniania w jelitach prowadzą do zwiększonej syntezy hormonu przytarczyc, co sprzyja wypłukiwaniu soli wapnia (w postaci cytrynianów i fosforanów) z tkanki kostnej, a co za tym idzie, do zniszczenia mineralnych i organicznych składników kości.

Kolejnym narządem docelowym działania parathormonu są nerki. Parathormon zmniejsza wchłanianie zwrotne fosforanów w kanalikach dystalnych nerki i zwiększa wchłanianie zwrotne wapnia w kanalikach kanalikowych.

Należy zaznaczyć, że w regulacji stężenia Ca 2+ w płynie pozakomórkowym główną rolę odgrywają trzy hormony: hormon przytarczyc, kalcytonina syntetyzowana w tarczycy i kalcytriol, pochodna D 3. Wszystkie trzy hormony regulują poziom Ca 2+, ale ich mechanizmy działania są różne. Zatem główną rolą kalcytriolu jest stymulacja wchłaniania Ca 2+ i fosforanów w jelitach, wbrew gradientowi stężeń, podczas gdy hormon przytarczyc sprzyja ich uwalnianiu z tkanki kostnej do krwi, wchłanianiu wapnia w nerkach i wydalaniu fosforanów w moczu.

Koniec pracy -

Ten temat należy do działu:

Biochemia

Federalna Agencja Edukacji.. Instytut Humanitarno-Technologiczny Buzuluk.. oddział państwowej instytucji oświatowej..

Jeśli potrzebujesz dodatkowych materiałów na ten temat lub nie znalazłeś tego czego szukałeś, polecamy skorzystać z wyszukiwarki w naszej bazie dzieł:

Co zrobimy z otrzymanym materiałem:

Jeśli ten materiał był dla Ciebie przydatny, możesz zapisać go na swojej stronie w sieciach społecznościowych:

Ćwierkać

Wszystkie tematy w tym dziale:

Przedmiot biochemia
Chemia biologiczna to nauka badająca skład chemiczny narządów i tkanek organizmów oraz procesy i przemiany chemiczne leżące u podstaw ich aktywności życiowej. Nowoczesne biohi

Historia rozwoju biochemii
Możemy wyróżnić główne etapy rozwoju nauk biochemicznych. 1. „Protobiochemia”. Pojęcia procesów życiowych i ich natury ukształtowały się w starożytności, starożytności i średniowieczu

Metody badania
Głównym przedmiotem biochemii jest badanie metabolizmu i energii. Zespół procesów nierozerwalnie związanych z życiem nazywa się metabolizmem. Wymiana rzeczy

Znaczenie biochemii jako nauki
Teraz nie można sobie wyobrazić jednej nauki, która nie obejdzie się bez osiągnięć biochemii. Nie można ignorować znaczenia chemii biologicznej. Ma to znaczenie zarówno naukowe, jak i praktyczne

Elementarny skład białek
Obecnie ustalono, że organizmy niebiałkowe nie istnieją w żywej przyrodzie. Białka są najważniejszą częścią substancji tworzących organizm. Po raz pierwszy odkryto białka

Skład aminokwasowy białek
Aminokwasy (kwasy aminokarboksylowe) to związki organiczne, których cząsteczka zawiera jednocześnie grupy karboksylową i aminową. Aminokwasy mogą

Ogólne właściwości chemiczne
Aminokwasy mogą wykazywać zarówno właściwości kwasowe ze względu na obecność w swoich cząsteczkach grupy karboksylowej -COOH, jak i właściwości zasadowe ze względu na grupę aminową -NH2

Właściwości elektrofilowo-nukleofilowe
1) Reakcja acylowania - oddziaływanie z alkoholami: NaOH NH3+ – CRH – COO- + CH3OH + HC1 ͛

Deaminacja wewnątrzcząsteczkowa
Ok-l NH3+– 0CH – COO- liaza amonowo-asparaginianowa -OOS –-1C – H | || N – S-2H – COO-

Funkcje biologiczne białek
Funkcje białek są niezwykle różnorodne. Każde białko, jako substancja o określonej budowie chemicznej, pełni jedną wysoce wyspecjalizowaną funkcję i tylko w nielicznych indywidualnych przypadkach -

Struktury białkowe
Uzyskano dowody na założenie K. Linderströma-Langa o istnieniu 4 poziomów organizacji strukturalnej cząsteczki białka: struktury pierwszorzędowe, drugorzędowe, trzeciorzędowe i czwartorzędowe

Oznaczanie C-końcowego aminokwasu za pomocą borowodorku sodu
Można zauważyć, że w tych warunkach tylko jeden, a mianowicie C-końcowy aminokwas, zostanie przekształcony w α-aminoalkohol, łatwy do zidentyfikowania metodą chromatografii. Zatem za pomocą wskazanych

Właściwości fizykochemiczne białek
Najbardziej charakterystycznymi właściwościami fizykochemicznymi białek są: duża lepkość roztworów, niewielka dyfuzja, zdolność do pęcznienia w dużych granicach, aktywność optyczna

Chemia kwasów nukleinowych
Trudno dziś wskazać dziedzinę nauk przyrodniczych, która nie byłaby zainteresowana problematyką budowy i funkcji kwasów nukleinowych. Pomimo ogromnego postępu, jaki nastąpił w ostatnich dziesięcioleciach,

Metody izolacji kwasów nukleinowych
Badając skład chemiczny i strukturę kwasów nukleinowych, badacz zawsze staje przed zadaniem wyizolowania ich z obiektów biologicznych. Kwasy nukleinowe są składnikami kompleksów

Skład chemiczny kwasów nukleinowych
Kwasy nukleinowe (DNA i RNA) należą do złożonych związków wielkocząsteczkowych, składających się z niewielkiej liczby pojedynczych składników chemicznych o prostszej budowie. Tak, str

Struktura kwasu nukleinowego
Dla zrozumienia szeregu cech struktury DNA szczególne znaczenie miały ustalone po raz pierwszy przez E. Chargaffa wzorce składu i ilościowej zawartości zasad azotowych. Okazało się, że azot

Podstawowa struktura kwasów nukleinowych
Podstawowa struktura kwasów nukleinowych odnosi się do kolejności i sekwencji ułożenia mononukleotydów w łańcuchu polinukleotydowym DNA i RNA. Taki łańcuch stabilizowany jest 3",5"-phos

Struktura drugorzędowa kwasów nukleinowych
Zgodnie z modelem J. Watsona i F. Cricka zaproponowanym w 1953 roku. na podstawie szeregu danych analitycznych, a także analizy dyfrakcji rentgenowskiej, cząsteczka DNA składa się z dwóch łańcuchów, tworzących odpowiednią

Trzeciorzędowa struktura kwasów nukleinowych
Wyizolowanie natywnej cząsteczki DNA z większości źródeł, w szczególności z chromosomów, jest niezwykle trudne ze względu na dużą wrażliwość cząsteczki DNA na nukleazy tkankowe i niszczenie hydrodynamiczne.

Transferowe RNA
tRNA stanowi około 10–15% całkowitej ilości komórkowego RNA. Do chwili obecnej odkryto ponad 60 różnych tRNA. Dla każdego aminokwasu w komórce istnieje co najmniej jeden specyficzny

Komunikator RNA
W szeregu laboratoriów (w szczególności w laboratorium S. Brennera) uzyskano dane na temat możliwości istnienia w komórkach w połączeniu z rybosomami krótkotrwałego RNA, zwanego inform

Charakterystyka enzymów i ich właściwości
Wszystkie procesy życiowe opierają się na tysiącach reakcji chemicznych. Przechodzą przez organizm bez użycia wysokiej temperatury i ciśnienia, tj. w łagodnych warunkach. Substancje utleniające się w komórkach

Charakterystyczne cechy katalizy enzymatycznej i chemicznej
Zasadniczo w komórce zachodzą te same reakcje chemiczne, które chemik wykorzystuje w swoim laboratorium. Jednakże na warunki reakcji w komórce nałożone są ścisłe ograniczenia. W laboratorium dla Usko

Struktura przestrzenna
Powodem tych wszystkich unikalnych właściwości enzymów jest ich struktura przestrzenna. Wszystkie enzymy są białkami globularnymi, znacznie większymi niż substrat. To jest dokładnie taka sytuacja

Funkcje koenzymów i grup prostetycznych
5.4.1 Koenzymy i witaminy. Koenzymy to substancje organiczne, których prekursorami są witaminy. Niektóre z nich są luźno związane z białkami (NAD, NSCoA itp.). jest enzym

Mechanizm działania enzymów
Budowa i funkcje enzymów oraz mechanizm ich działania są szczegółowo omawiane niemal co roku na wielu międzynarodowych sympozjach i kongresach. Ważne miejsce zajmuje rozważenie struktury całości

Równania Michaelisa-Mentena i Lineweavera-Burka
Jednym z charakterystycznych przejawów życia jest niesamowita zdolność organizmów żywych do kinetycznego regulowania reakcji chemicznych, tłumiąc chęć osiągnięcia równowagi termodynamicznej.

Czynniki determinujące aktywność enzymów. Zależność szybkości reakcji od czasu
W tej części pokrótce omówiono czynniki ogólne, w szczególności zależność szybkości reakcji enzymatycznej od czasu, wpływ stężenia substratu i enzymu na szybkość reakcji katalizowanych przez enzymy.

Wpływ stężenia substratu i enzymu na szybkość reakcji enzymatycznej
Z zaprezentowanego wcześniej materiału wynika ważny wniosek: jednym z najistotniejszych czynników determinujących szybkość reakcji enzymatycznej jest stężenie substratu (oraz

Aktywacja i hamowanie enzymów
Szybkość reakcji enzymatycznej, a także aktywność enzymu w dużej mierze zależy również od obecności w pożywce aktywatorów i inhibitorów: te pierwsze zwiększają szybkość reakcji, a drugie hamują

Molekularny mechanizm działania metali w katalizie enzymatycznej, czyli rola metali w aktywacji enzymów
W niektórych przypadkach jony metali (Co2+, Mg2+, Zn2+, Fe2+) pełnią funkcje grup prostetycznych enzymów lub pełnią funkcję akceptorów i donorów.

Zastosowanie enzymów
Wysoce selektywne enzymy są wykorzystywane przez żywe organizmy do przeprowadzania różnorodnych reakcji chemicznych z dużą szybkością; trzymają swoje

Chemia lipidów
Lipidy to duża grupa związków, które znacznie różnią się budową chemiczną i funkcjami. Dlatego trudno podać jedną definicję, która byłaby odpowiednia dla wszystkich połączeń.

Kwas tłuszczowy
Kwasy tłuszczowe – alifatyczne kwasy karboksylowe – występują w organizmie w postaci wolnej (śladowe ilości w komórkach i tkankach) lub pełnią funkcję budulcową dla większości

Glicerydy (acyloglicerole)
Glicerydy (acyloglicerole lub acyloglicerole) to estry alkoholu trójwodorotlenowego, glicerolu i wyższych kwasów tłuszczowych. Jeśli kwasy tłuszczowe są estryfikowane

Fosfolipidy
Fosfolipidy to estry alkoholi wielowodorotlenowych, glicerolu lub sfingozyny, z wyższymi kwasami tłuszczowymi i kwasem fosforowym. Fosfolipidy zawierają także azot

Sfingolipidy (sfingofosfolipidy)
Sfingomieliny: Są to najczęstsze sfingolipidy. Występują głównie w błonach komórek zwierzęcych i roślinnych. Szczególnie bogata jest w nie tkanka nerwowa. Sf

Steroidy
Wszystkie rozważane lipidy są zwykle nazywane zmydlonymi, ponieważ w wyniku ich alkalicznej hydrolizy powstają mydła. Istnieją jednak lipidy, które nie ulegają hydrolizie w celu uwolnienia kwasów tłuszczowych

Chemia węglowodanów
Termin „węglowodany” został po raz pierwszy zaproponowany przez profesora Uniwersytetu w Dorpacie (obecnie Tartu) K.G. Schmidta w 1844 r. Przyjęto wówczas, że wszystkie węglowodany mają wzór ogólny C

Biologiczna rola węglowodanów
Węglowodany, obok białek i lipidów, są najważniejszymi związkami chemicznymi tworzącymi organizmy żywe. U ludzi i zwierząt węglowodany pełnią ważne funkcje: energię

Monosacharydy
Monosacharydy można uznać za pochodne alkoholi wielowodorotlenowych zawierających grupę karbonylową (aldehydową lub ketonową). Jeśli grupa karbonylowa znajduje się na końcu łańcucha, wówczas

Podstawowe reakcje monosacharydów, produkty reakcji i ich właściwości
Reakcje hydroksylu półacetalu Zauważono już, że monosacharydy, zarówno w stanie krystalicznym, jak i w roztworze, występują głównie w postaciach półacetalowych.

Oligosacharydy
Oligosacharydy to węglowodany, których cząsteczki zawierają od 2 do 10 reszt monosacharydowych połączonych wiązaniami glikozydowymi. Zgodnie z tym rozróżnia się disacharydy,

Polisacharydy
Polisacharydy są produktami polikondensacji monosacharydów o dużej masie cząsteczkowej, połączonych ze sobą wiązaniami glikozydowymi i tworzącymi łańcuchy liniowe lub rozgałęzione. Najczęstszy pon

Heteropolisacharydy
Polisacharydy, których strukturę charakteryzuje obecność dwóch lub więcej typów jednostek monomerowych, nazywane są heteropolisacharydami. Powszechnie przyjmuje się, że ponieważ heteropol

Witaminy z grupy A
Witamina A (retinol; witamina przeciwkseroftalmiczna) została dobrze zbadana. Znane są trzy witaminy z grupy A: A1, A2 oraz postać cis witaminy A1, tzw

Witaminy z grupy D
Witamina D (kalcyferol; witamina przeciwrachitowa) występuje w postaci kilku związków różniących się zarówno budową chemiczną, jak i aktywnością biologiczną. Dla mężczyzny

Witaminy K
Witaminy z grupy K, zgodnie z nomenklaturą chemii biologicznej, obejmują 2 rodzaje chinonów z łańcuchami bocznymi reprezentowanymi przez jednostki izoprenoidowe (łańcuchy): witaminy K1

Witaminy z grupy E
Na początku lat dwudziestych G. Evans wykazał, że mieszana żywność zawiera substancję absolutnie niezbędną do normalnego rozmnażania się zwierząt. Tak więc, u szczurów trzymanych na syntetycznych

Witaminy rozpuszczalne w wodzie
Konwencjonalnie można przyjąć, że cechą charakterystyczną witamin rozpuszczalnych w wodzie jest udział większości z nich w budowie cząsteczek koenzymu (patrz tabela 12), które reprezentują niskie

Witamina PP
Witamina PP (kwas nikotynowy, nikotynamid, niacyna) nazywana była także witaminą antypelagrytyczną (od włoskiej pelagry zapobiegawczej – zapobiegającej pelagrze), gdyż pochodzi z

Biotyna (witamina H)
W 1916 roku eksperymenty na zwierzętach wykazały toksyczne działanie surowych białek jaj; spożywanie wątroby lub drożdży wyeliminowało ten efekt. Czynnik zapobiegający rozwojowi zatrucia

Kwas foliowy
Kwas foliowy (pteroiloglutaminowy) (folacyna), w zależności od rodzaju zwierzęcia lub szczepu bakterii niezbędnych do prawidłowego wzrostu w obecności tego czynnika odżywczego, nazywano

Witamina C
Witamina C (kwas askorbinowy; witamina przeciwszkorbutowa) nazywana jest czynnikiem przeciwszkorbutowym, przeciwszkorbutowym, który chroni przed rozwojem szkorbutu, choroby, która występuje od dawna.

Witamina P
Witamina P (rutyna, cytryn; witamina przepuszczalności) została wyizolowana w 1936 roku przez A. Szent-Gyorgyi ze skórki cytryny. Pod nazwą „witamina P”, która zwiększa odporność naczyń włosowatych (od łacińskiego permeabi

Ogólne pojęcie hormonów
Badanie hormonów dzieli się na niezależną naukę - endokrynologię. Współczesna endokrynologia bada strukturę chemiczną hormonów wytwarzanych w gruczołach wydzielania wewnętrznego,

Hormony podwzgórza
Podwzgórze służy jako miejsce bezpośredniej interakcji pomiędzy wyższymi częściami ośrodkowego układu nerwowego i układem hormonalnym. W ostatnich dziesięcioleciach charakter powiązań między ośrodkowym układem nerwowym a układem hormonalnym zaczął się wyjaśniać.

Hormony przysadkowe
Przysadka mózgowa syntetyzuje szereg biologicznie aktywnych hormonów o charakterze białkowym i peptydowym, które wywierają stymulujący wpływ na różne procesy fizjologiczne i biochemiczne w tkankach docelowych (m.in.

Wazopresyna i oksytocyna
Hormony wazopresyna i oksytocyna są syntetyzowane na szlaku rybosomalnym. Budowę chemiczną obu hormonów rozszyfrowano w klasycznych pracach V. du Vigneaulta i współpracowników, którzy jako pierwsi zidentyfikowali

Hormony stymulujące melanocyty (MSH, melanotropiny)
Melanotropiny są syntetyzowane i wydzielane do krwi przez płat pośredni przysadki mózgowej. Wyizolowano i rozszyfrowano podstawowe struktury dwóch typów hormonów – bodźców α i β-melanocytów

Hormon adrenokortykotropowy (ACTH, kortykotropina)
Już w 1926 roku odkryto, że przysadka mózgowa działa stymulująco na nadnercza, zwiększając wydzielanie hormonów korowych. ACTH oprócz swojego głównego działania - stymulującego

Hormon somatotropowy (GH, hormon wzrostu, somatotropina)
Hormon wzrostu odkryto w ekstraktach przedniego płata przysadki mózgowej już w 1921 roku, ale w postaci czystej chemicznie uzyskano go dopiero w latach 1956–1957. GH jest syntetyzowany w komórkach kwasochłonnych

Hormon laktotropowy (prolaktyna, hormon luteotropowy)
Prolaktyna jest uważana za jeden z najstarszych hormonów przysadki mózgowej, ponieważ można ją znaleźć w przysadce mózgowej zwierząt niższych lądów, które nie mają gruczołów sutkowych, a także

Hormon tyreotropowy (TSH, tyreotropina)
W przeciwieństwie do rozważanych hormonów peptydowych przysadki mózgowej, które są reprezentowane głównie przez jeden łańcuch polipeptydowy, tyreotropina jest złożoną glikoproteiną i dodatkowo zawiera dwa

Hormony gonadotropowe (gonadotropiny)
Gonadotropiny obejmują hormon folikulotropowy (FSH, folitropina) i hormon luteinizujący (LH, lutropina) lub hormon stymulujący komórki śródmiąższowe. Oba hormony z

Hormony lipotropowe (LTH, lipotropiny)
Wśród hormonów przedniego płata przysadki mózgowej, których budowa i funkcja zostały poznane w ostatniej dekadzie, na uwagę zasługują lipotropiny, zwłaszcza β- i γ-LTH. Najbardziej szczegółowe

Hormony tarczycy
Tarczyca odgrywa niezwykle ważną rolę w metabolizmie. Świadczy o tym gwałtowna zmiana podstawowego metabolizmu obserwowana w przypadku zaburzeń tarczycy, a także

Hormony trzustkowe
Trzustka jest gruczołem o mieszanej wydzielinie. Jej funkcja zewnątrzwydzielnicza polega na syntezie szeregu kluczowych enzymów trawiennych, w szczególności amylazy, lipazy, trypsyny, substancji chemicznych

Hormony nadnerczy
Nadnercza składają się z dwóch odrębnych części morfologicznych i funkcjonalnych - rdzenia i kory. Rdzeń należy do układu chromochłonnego, czyli nadnerczy

Hormony płciowe
Hormony płciowe są syntetyzowane głównie w gonadach kobiet (jajniki) i mężczyzn (jądra); pewna ilość hormonów płciowych wytwarzana jest także w łożysku i korze nadnerczy

Molekularne mechanizmy przekazywania sygnałów hormonalnych
Pomimo ogromnej różnorodności hormonów i substancji hormonopodobnych, biologiczne działanie większości hormonów opiera się na zaskakująco podobnych, niemal identycznych podstawowych zasadach.

Koncepcja metabolizmu
Aktywność życiową organizmu zapewnia ścisłe połączenie ze środowiskiem zewnętrznym, które dostarcza tlen i składniki odżywcze oraz ciągłą przemianę tych substancji w komórkach organizmu. Produkty Ra

Utlenianie biologiczne
Podczas biologicznego utleniania z cząsteczki organicznej pod wpływem odpowiedniego enzymu usuwane są dwa atomy wodoru. W niektórych przypadkach pomiędzy enzymami a utlenionym mo

Trawienie i wchłanianie
Trawienie węglowodanów rozpoczyna się w jamie ustnej pod wpływem śliny zawierającej enzymy amylazę i maltazę, które zapewniają rozkład węglowodanów na glukozę. W jamie żołądka

Pośrednie bezpośrednie
glukoza (6 węgli) ↓ glukozo-6-fosforan (6 węgli)

Rozkład beztlenowy
Rozkład beztlenowy rozpoczyna się od rozkładu glukozy – glikolizy lub rozkładu glikogenu – glikogenolizy. Ta droga rozkładu zachodzi głównie w mięśniach. Istota tego procesu

Izomeryzacja 3-fosfoglicerynianu
fosfoizomeraza 2 O = C – CH – CH2OP2O = C – CH – CH2OH | | | | O-OH O-OF

Załamanie aerobowe
Pirogronian powstający podczas beztlenowego rozkładu węglowodanów ulega dekarbroksylacji pod działaniem dehydrogenazy pirogronianowej (NAD+ i koenzym HSCoA), tworząc acetylokoenzym A. &nb

Budowa i synteza glikogenu
Glikogen to rozgałęziony polisacharyd, którego monomerem jest glukoza. Reszty glukozy są połączone w odcinkach liniowych 1-4 wiązaniami glikozydowymi oraz w miejscach rozgałęzień

Regulacja syntezy i jej zaburzenia
Rozpad glikogenu następuje głównie pomiędzy posiłkami i przyspiesza w trakcie wysiłku fizycznego. Proces ten zachodzi poprzez sekwencyjną eliminację reszt glukozy w postaci glukozy

Glukoneogeneza
Glukoneogeneza to proces syntezy glukozy z substancji niewęglowodanowych. Głównymi substratami glukoneogenezy są pirogronian, mleczan, glicerol i aminokwasy. Najważniejsza funkcja glukoneogenezy

Metabolizm lipidów
Lipidy to zróżnicowana strukturalnie grupa substancji organicznych, które mają wspólną właściwość – hydrofobowość. Tłuszcze – trójglicerydy – są najbardziej zwartą i energochłonną formą magazynowania energii.

Konwersja trójglicerydów i utlenianie glicerolu
Trawienie tłuszczu polega na hydrolizie tłuszczów przez enzym lipazę trzustkową. Obojętny tłuszcz wnikający do komórek ulega hydrolizie do gliceryny i kwasów tłuszczowych pod wpływem lipaz tkankowych.

Utlenianie kwasów tłuszczowych
Kwasy tłuszczowe to zarówno nasycone, jak i nienasycone wyższe kwasy karboksylowe, których łańcuch węglowodorowy zawiera więcej niż 12 atomów węgla. W organizmie następuje utlenianie kwasów tłuszczowych

Biosynteza kwasów tłuszczowych
Wraz z rozkładem kwasów tłuszczowych w organizmie następuje także ich powstawanie. Biosynteza kwasów tłuszczowych jest procesem wieloetapowym, cyklicznym. Etap I. 1) Kondensacja CO2.

Transformacje glicerofosfatydów
W komórkach pod działaniem specyficznych enzymów fosfolipaz glicerofosfatydy ulegają hydrolizie do składników składowych: Glicerofosfatydy są hydrolizowane przez fosfolipazy do gliceryny, kwasów tłuszczowych

Znaczenie białek w organizmie
Białka to enzymy, hormony itp., których synteza z substancji nieorganicznych jest możliwa tylko w ciele roślin. W organizmach zwierzęcych białko jest syntetyzowane z aminokwasów, z których część powstaje

Trawienie i wchłanianie białka
W jamie ustnej białka nie ulegają rozkładowi, ponieważ nie ma enzymów proteolitycznych. W żołądku białka ulegają rozkładowi pod wpływem soku żołądkowego, którego dziennie wydziela się 2,5 litra. W

Biosynteza białek
Biosynteza białek ma kluczowe znaczenie naukowe i kliniczne. Różnica między jednym białkiem a drugim zależy od charakteru i kolejności naprzemienności aminokwasów wchodzących w jego skład.

Deaminacja aminokwasów
Deaminacja to rozkład aminokwasów pod wpływem deaminaz (oksydaz) z uwolnieniem azotu w postaci amoniaku. 1. Bezpośrednia deaminacja jest typowa dla α-aminokwasów (

Transaminacja (transaminacja) aminokwasów
Transaminacja to reakcja przeniesienia grupy aminowej z aminokwasu na α-ketokwas. Tylko Liz i Tre nie podlegają wstępnemu raminowaniu. R R" R R"

Dekarboksylacja aminokwasów
Dekarboksylacja zachodzi pod działaniem dekarboksylaz z eliminacją dwutlenku węgla z aminokwasu i tworzeniem amin.

Metabolizm białek złożonych
16.1 Metabolizm nukleoprotein Nukleoproteiny i ich pochodne pełnią w organizmie różnorodne funkcje, uczestnicząc w: - syntezie kwasów nukleinowych

Wymiana hemoglobiny
Spośród różnych chromoprotein najważniejsza jest hemoglobina. Hemoglobina dostarczana z pożywieniem w przewodzie pokarmowym rozkłada się na swoje części składowe – globinę i hem. Globina jako białko, hydrolity

Końcowe produkty rozkładu aminokwasów
W organizmie człowieka rozkłada się około 70 g aminokwasów dziennie, a w wyniku reakcji deaminacji i utleniania amin biogennych uwalniana jest duża ilość

Synteza mocznika, cykl ornitynowy
Głównym mechanizmem neutralizacji amoniaku w organizmie jest biosynteza mocznika. Ten ostatni jest wydalany z moczem jako główny produkt końcowy metabolizmu białka, odpowiednio aminokwasu

Metabolizm poszczególnych aminokwasów
Główna część aminokwasów wykorzystywana jest do syntezy białek, reszta ulega przemianom i bierze udział w tworzeniu wielu substancji mających ogromne znaczenie dla organizmu. Węgiel

Zależność pomiędzy metabolizmem białek, tłuszczów i węglowodanów. Wymiana wody i soli mineralnych
Organizm żywy i jego funkcjonowanie są stale zależne od środowiska. Intensywność wymiany ze środowiskiem zewnętrznym i szybkość wewnątrzkomórkowych procesów metabolicznych

Związek pomiędzy metabolizmem węglowodanów i tłuszczów
Końcowymi produktami metabolizmu są CO2, H2O i mocznik. Przedostaje się dwutlenek węgla powstający podczas dekarboksylacji węglowodanów, tłuszczów, białek i kwasów nukleinowych

Związek między metabolizmem węglowodanów i białek
W wyniku rozkładu białek powstają aminokwasy, z których większość nazywa się glikogennymi i stanowią źródło substancji niezbędnych do syntezy węglowodanów. Najpierw przechodzą aminokwasy

Związek między metabolizmem białek i tłuszczów
Niewiele wiadomo na temat związku między tym typem metabolizmu. Możliwe jest, że konwersja aminokwasów w kwasy tłuszczowe następuje najpierw poprzez utworzenie węglowodanów, chociaż niektóre aminokwasy nazywane są tzw

Pojęcie homeostazy
Ciało jest termodynamicznym układem otwartym, dzięki czemu może zachować stabilność, poziom wydajności, a także względną stałość środowiska wewnętrznego, co nazywa się

Metabolizm wody i jego regulacja
Woda jest integralną częścią organizmu. Wszystkie reakcje metaboliczne zachodzą w środowisku wodnym, w którym żyją komórki, a komunikacja między nimi odbywa się poprzez ciecz. Główna część życia biologicznego

Metabolizm minerałów
Minerały są substancjami niezbędnymi dla organizmu, choć nie mają wartości odżywczych i nie są źródłem energii. O ich znaczeniu decyduje fakt, że są częścią wszystkiego

81. Jodotyroniny - budowa, synteza, mechanizm działania, rola biologiczna. Niedoczynność i nadczynność tarczycy.

Tarczyca wydziela jodotyroniny – tyroksyna (T4) i trójjodotyronina (T3). Są to jodowane pochodne aminokwasu tyrozyny (patrz ryc. 8).

Cyfra 8. Wzory hormonów tarczycy (jodotyroniny).

Prekursorem T4 i T3 jest białko tyreoglobuliny zawarte w koloidie zewnątrzkomórkowym tarczycy. Jest to duże białko zawierające około 10% węglowodanów i wiele reszt tyrozyny (ryc. 9). Tarczyca ma zdolność gromadzenia jonów jodu (I-), z których powstaje „aktywny jod”. Rodnikom tyrozynowym w tyreoglobulinie podlegają jodowanie powstaje „aktywny jod” – monojodotyrozyna (MIT) i dijodotyrozyna (DIT). Wtedy to się dzieje kondensacja dwie jodowane reszty tyrozynowe, tworząc T4 i T3, zawarte w łańcuchu polipeptydowym. W rezultacie hydroliza jodowana tyreoglobulina, pod działaniem proteaz lizosomalnych, tworzą się wolne T4 i T3, które przedostają się do krwi. Wydzielanie jodotyroniny jest regulowane przez hormon tyreotropowy (TSH) wytwarzany przez przysadkę mózgową (patrz tabela 2). Katabolizm hormonów tarczycy następuje poprzez eliminację jodu i deaminację łańcucha bocznego.

Rysunek 9. Schemat syntezy jodotyroniny.

Od T 3 i T4 są praktycznie nierozpuszczalne w wodzie, we krwi występują w postaci kompleksów z białkami, głównie z globuliną wiążącą tyroksynę (frakcja α1-globuliny).

Jodotyroniny są hormonami o działaniu bezpośrednim. Receptory wewnątrzkomórkowe dla nich występują we wszystkich tkankach i narządach z wyjątkiem mózgu i gonad. T4 i T3 są induktorami ponad 100 różnych białek enzymatycznych. Pod wpływem jodotyroniny w tkankach docelowych dochodzi do:

1) regulacja wzrostu i różnicowania komórek;

2) regulacja metabolizmu energetycznego (zwiększona liczba enzymów fosforylacji oksydacyjnej, Na+, K+-ATPaza, zwiększone zużycie tlenu, zwiększona produkcja ciepła).

Pod wpływem hormonów tarczycy przyspiesza wchłanianie glukozy w jelitach, zwiększa się wchłanianie i utlenianie glukozy w mięśniach i wątrobie; Aktywuje się glikoliza i zmniejsza się zawartość glikogenu w narządach. Jodotyroniny nasilają wydalanie cholesterolu, przez co jego zawartość we krwi spada. Zmniejsza się także zawartość triacylogliceroli we krwi, co tłumaczy się aktywacją utleniania kwasów tłuszczowych.

29.3.2. Zaburzenia funkcji hormonalnej tarczycy. Nadczynność tarczycy ( tyreotoksykoza lub choroba Gravesa-Basedowa ) charakteryzuje się przyspieszonym rozkładem węglowodanów i tłuszczów, zwiększonym zużyciem O2 przez tkanki. Objawy choroby: zwiększona podstawowa przemiana materii, podwyższona temperatura ciała, utrata masy ciała, szybki puls, zwiększona pobudliwość nerwowa, wyłupiaste oczy (wytrzeszcz).

Nazywa się niedoczynność tarczycy, która rozwija się w dzieciństwie kretynizm (poważne upośledzenie fizyczne i umysłowe, karłowata postura, nieproporcjonalna budowa, obniżony podstawowy metabolizm i temperatura ciała). Niedoczynność tarczycy u dorosłych objawia się jako obrzęk śluzowy . Choroba ta charakteryzuje się otyłością, obrzękiem śluzu, upośledzeniem pamięci i zaburzeniami psychicznymi. Podstawowa przemiana materii i temperatura ciała są obniżone. W leczeniu niedoczynności tarczycy stosuje się hormonalną terapię zastępczą (jodotyroniny).

Znany także wole endemiczne - zwiększenie wielkości tarczycy. Choroba rozwija się z powodu braku jodu w wodzie i jedzeniu.

82. Parathormon i kalcytonina, budowa, mechanizm działania, rola biologiczna. Nadczynność i niedoczynność przytarczyc.

Poziom jonów wapnia i fosforanów w organizmie jest kontrolowany przez hormony tarczycy i czterech położonych w jej pobliżu przytarczyc. Gruczoły te wytwarzają kalcytoninę i hormon przytarczyc.

29.4.1. Kalcytonina- hormon o charakterze peptydowym, syntetyzowany w komórkach parafolikularnych tarczycy w postaci preprohormonu. Aktywacja następuje poprzez częściową proteolizę. Wydzielanie kalcytoniny jest stymulowane przez hiperkalcemię i zmniejszane przez hipokalcemię. Celem hormonu jest tkanka kostna. Mechanizm działania jest odległy, za pośrednictwem cAMP. Pod wpływem kalcytoniny aktywność osteoklastów (komórek niszczących kość) ulega osłabieniu i aktywizacji osteoblastów (komórek biorących udział w tworzeniu tkanki kostnej). W efekcie dochodzi do zahamowania resorpcji materiału kostnego – hydroksyapatytu i nasilenia jego odkładania się w organicznej macierzy kostnej. Oprócz tego kalcytonina chroni organiczną podstawę kości – kolagen – przed rozkładem i stymuluje jego syntezę. Prowadzi to do obniżenia poziomu Ca2+ i fosforanów we krwi oraz zmniejszenia wydalania Ca2+ z moczem (ryc. 10).

29.4.2. Hormon przytarczyc- hormon peptydowy syntetyzowany przez komórki przytarczyc w postaci białka prekursorowego. Częściowa proteoliza prohormonu i wydzielanie hormonu do krwi następuje, gdy zmniejsza się stężenie Ca2+ we krwi; wręcz przeciwnie, hiperkalcemia zmniejsza wydzielanie parathormonu. Narządami docelowymi działania parathormonu są nerki, kości i przewód pokarmowy. Mechanizm działania jest odległy i zależny od cAMP. Parathormon działa aktywująco na osteoklasty tkanki kostnej i hamuje aktywność osteoblastów. W nerkach parathormon zwiększa zdolność do tworzenia aktywnego metabolitu witaminy D3 – 1,25-dihydroksycholekalcyferolu (kalcytriolu). Substancja ta zwiększa wchłanianie jonów Ca2+ i H2 PO4 - w jelicie, mobilizuje Ca2+ i nieorganiczny fosforan z tkanki kostnej oraz zwiększa wchłanianie zwrotne Ca2+ w nerkach. Wszystkie te procesy prowadzą do wzrostu poziomu Ca2+ we krwi (ryc. 10). Poziom nieorganicznych fosforanów we krwi nie wzrasta, ponieważ hormon przytarczyc hamuje wchłanianie zwrotne fosforanów w kanalikach nerkowych i prowadzi do utraty fosforanów z moczem (fosfaturia).

Rysunek 10. Biologiczne działanie kalcytoniny i hormonu przytarczyc.

29.4.3. Zaburzenia funkcji hormonalnej przytarczyc.

Nadczynność przytarczyc - zwiększone wytwarzanie parathormonu przez przytarczyce. Towarzyszy temu masowa mobilizacja Ca2+ z tkanki kostnej, co prowadzi do złamań kości, zwapnień naczyń krwionośnych, nerek i innych narządów wewnętrznych.

Niedoczynność przytarczyc - zmniejszone wytwarzanie parathormonu przez przytarczyce. Towarzyszy temu gwałtowny spadek zawartości Ca2+ we krwi, co prowadzi do zwiększonej pobudliwości mięśni i konwulsyjnych skurczów.

83. Układ renina-angiotensyna, rola w regulacji gospodarki wodno-elektrolitowej.

Renina-angiotensyna-aldosteron.

b) Nie

84. Hormony płciowe - mechanizm działania, rola biologiczna, powstawanie , Struktura,

Żeńskie hormony płciowe (estrogeny). Należą do nich estron, estradiol i estriol. Są to hormony steroidowe syntetyzowane z cholesterolu głównie w jajnikach. Wydzielanie estrogenów jest regulowane przez hormony folikulotropowe i luteinizujące przysadki mózgowej (patrz tabela 2). Tkankami docelowymi są ciało macicy, jajniki, jajowody, gruczoły sutkowe. Mechanizm działania jest bezpośredni. Główną biologiczną rolą estrogenów jest zapewnienie funkcji rozrodczych w organizmie kobiety.

29.5.2. Męskie hormony płciowe (androgeny). Głównymi przedstawicielami są androsteron i testosteron. Prekursorem androgenów jest cholesterol, syntetyzowany jest głównie w jądrach. Za regulację biosyntezy androgenów odpowiadają hormony gonadotropowe (FSH i LH). Androgeny są hormonami o działaniu bezpośrednim, promują syntezę białek we wszystkich tkankach, szczególnie w mięśniach. Biologiczna rola androgenów w organizmie mężczyzny jest związana z różnicowaniem i funkcjonowaniem układu rozrodczego. Rozkład męskich hormonów płciowych zachodzi w wątrobie, a końcowymi produktami rozkładu są 17-ketosteroidy.

85. Zaburzenia funkcji gruczołów dokrewnych: nadmierna i hipoprodukcja hormonów. Przykłady chorób związanych z dysfunkcją gruczołów dokrewnych.

(Opisane w poprzednich pytaniach)

86. Białka osocza krwi – rola biologiczna. Hipo- i hiperproteinemia, dysproteinemia. Albumina - funkcje, przyczyny hipoalbuminemii i jej objawy. Charakterystyka białka związana z wiekiem skład osocza krwi. Immunoglobuliny. Białka ostrej fazy. Wartość diagnostyczna oznaczania frakcji białek osocza krwi.

Osocze krwi zawiera złożoną wieloskładnikową (ponad 100) mieszaninę białek różniących się pochodzeniem i funkcją. Większość białek osocza syntetyzowana jest w wątrobie. Immunoglobuliny i szereg innych białek ochronnych przez komórki immunokompetentne.

30.2.1. Frakcje białkowe. Wysalając białka osocza, można wyizolować frakcje albumin i globulin. Zwykle stosunek tych frakcji wynosi 1,5 - 2,5. Za pomocą metody elektroforezy bibułowej można zidentyfikować 5 frakcji białkowych (w kolejności malejącej prędkości migracji): albuminy, α1 -, α2 -, β- i γ-globuliny. Stosując dokładniejsze metody frakcjonowania, w każdej frakcji można wyizolować całą gamę białek, z wyjątkiem albuminy (zawartość i skład frakcji białkowych surowicy krwi, patrz ryc. 1).

Obrazek 1. Elektroferogram białek surowicy krwi i skład frakcji białkowych.

Albumina- białka o masie cząsteczkowej około 70 000 Da. Ze względu na swoją hydrofilowość i dużą zawartość w osoczu odgrywają ważną rolę w utrzymaniu koloidowo-osmotycznego (onkotycznego) ciśnienia krwi oraz regulują wymianę płynów pomiędzy krwią a tkankami. Pełnią funkcję transportową: transportują wolne kwasy tłuszczowe, barwniki żółciowe, hormony steroidowe, jony Ca2+ oraz wiele leków. Albuminy stanowią również bogatą i szybko dostępną rezerwę aminokwasów.

α 1 -Globuliny:

• Kwaśne α 1-glikoproteina (orosomukoid) - zawiera do 40% węglowodanów, jego punkt izoelektryczny znajduje się w środowisku kwaśnym (2,7). Funkcja tego białka nie jest w pełni ustalona; wiadomo, że we wczesnych stadiach procesu zapalnego orosomukoid sprzyja tworzeniu się włókien kolagenowych w miejscu zapalenia (Ya. Musil, 1985).
• α 1 - Antytrypsyna - inhibitor wielu proteaz (trypsyna, chymotrypsyna, kalikreina, plazmina). Wrodzone zmniejszenie zawartości α1-antytrypsyny we krwi może być czynnikiem predysponującym do chorób oskrzelowo-płucnych, ponieważ włókna elastyczne tkanki płucnej są szczególnie wrażliwe na działanie enzymów proteolitycznych.
• Białko wiążące retinol transportuje rozpuszczalną w tłuszczach witaminę A.
• Białko wiążące tyroksynę - wiąże i transportuje hormony tarczycy zawierające jod.
• Transkortyna - wiąże i transportuje hormony glukokortykoidowe (kortyzol, kortykosteron).

α 2 -Globuliny:

• Haptoglobiny (25% α2-globulin) - tworzą stabilny kompleks z hemoglobiną, która pojawia się w osoczu w wyniku wewnątrznaczyniowej hemolizy erytrocytów. Kompleksy haptoglobina-hemoglobina są wychwytywane przez komórki RES, gdzie łańcuchy hemowe i białkowe ulegają rozkładowi, a żelazo jest ponownie wykorzystywane do syntezy hemoglobiny. Zapobiega to utracie żelaza przez organizm i uszkodzeniu nerek przez hemoglobinę.
• Ceruloplazmina - białko zawierające jony miedzi (jedna cząsteczka ceruloplazminy zawiera 6-8 jonów Cu2+), które nadają mu niebieską barwę. Jest formą transportu jonów miedzi w organizmie. Ma działanie oksydazowe: utlenia Fe2+ do Fe3+, co zapewnia wiązanie żelaza przez transferynę. Zdolny do utleniania amin aromatycznych, uczestniczy w metabolizmie adrenaliny, noradrenaliny i serotoniny.

β-globuliny:

• Transferyna - główne białko frakcji β-globuliny, bierze udział w wiązaniu i transporcie żelaza żelazowego do różnych tkanek, szczególnie krwiotwórczych. Transferyna reguluje poziom Fe3+ we krwi i zapobiega nadmiernemu gromadzeniu się i utracie moczu.
• Hemopeksyn - wiąże hem i zapobiega jego utracie przez nerki. Kompleks hem-hemopeksyna jest pobierany z krwi przez wątrobę.
• Białko C-reaktywne (CRP) - białko zdolne do wytrącania (w obecności Ca2+) C-polisacharydu ściany komórkowej pneumokoków. O jego biologicznej roli decyduje zdolność do aktywacji fagocytozy i hamowania procesu agregacji płytek krwi. U osób zdrowych stężenie CRP w osoczu jest znikome i nie można go oznaczyć standardowymi metodami. Podczas ostrego procesu zapalnego wzrasta ponad 20-krotnie, w tym przypadku we krwi wykrywa się CRP. Badanie CRP ma przewagę nad innymi markerami procesu zapalnego: oznaczeniem ESR i zliczeniem liczby leukocytów. Wskaźnik ten jest bardziej czuły, jego wzrost następuje wcześniej i po wyzdrowieniu szybciej wraca do normy.

γ-globuliny:

• Immunoglobuliny (IgA, IgG, IgM, IgD, IgE) to przeciwciała wytwarzane przez organizm w odpowiedzi na wprowadzenie obcych substancji o działaniu antygenowym. Więcej informacji na temat tych białek można znaleźć w punkcie 1.2.5.

30.2.2. Ilościowe i jakościowe zmiany składu białkowego osocza krwi. W różnych stanach patologicznych skład białek osocza krwi może się zmieniać. Główne rodzaje zmian to:

• Hiperproteinemia - zwiększenie zawartości całkowitego białka osocza. Przyczyny: utrata dużych ilości wody (wymioty, biegunka, rozległe oparzenia), choroby zakaźne (na skutek wzrostu ilości γ-globulin).
• Hipoproteinemia - zmniejszenie zawartości białka całkowitego w osoczu. Obserwuje się go w chorobach wątroby (na skutek upośledzonej syntezy białek), chorobach nerek (na skutek utraty białek z moczem) oraz podczas postu (na skutek braku aminokwasów do syntezy białek).
• Dysproteinemia - zmiana odsetka frakcji białkowych przy prawidłowej zawartości białka całkowitego w osoczu krwi, na przykład zmniejszenie zawartości albuminy i zwiększenie zawartości jednej lub więcej frakcji globulin w różnych chorobach zapalnych.
• Paraproteinemia - pojawienie się w osoczu krwi patologicznych immunoglobulin - paraprotein, które różnią się od normalnych białek właściwościami fizykochemicznymi i aktywnością biologiczną. Do takich białek zalicza się np. krioglobuliny, tworząc między sobą osady w temperaturach poniżej 37°C. Paraproteiny występują we krwi przy makroglobulinemii Waldenströma, przy szpiczaku mnogim (w tym drugim przypadku potrafią pokonać barierę nerkową i występują w moczu jako białka Bence-Jonesa). Paraproteinemii zwykle towarzyszy hiperproteinemia.

drzewa ostrej fazy zapalenia. Są to białka, których zawartość wzrasta w osoczu krwi podczas ostrego procesu zapalnego. Należą do nich na przykład następujące białka:

1. haptoglobina ;
2. ceruloplazmina ;
3. Białko C-reaktywne ;
4. α 1 -antytrypsyna ;
5. fibrynogen (element układu krzepnięcia krwi; patrz 30.7.2).

Szybkość syntezy tych białek wzrasta przede wszystkim na skutek zmniejszenia tworzenia albuminy, transferyny i albuminy (niewielkiej frakcji białek osocza, która charakteryzuje się największą ruchliwością podczas elektroforezy krążkowej i która odpowiada prążkowi na elektroforegramie przed albumina), której stężenie zmniejsza się podczas ostrego stanu zapalnego.

Biologiczna rola białek ostrej fazy: a) wszystkie te białka są inhibitorami enzymów uwalnianych podczas niszczenia komórek i zapobiegają wtórnym uszkodzeniom tkanek; b) białka te mają działanie immunosupresyjne (V.L. Dotsenko, 1985).

30.2.5. Białka ochronne w osoczu krwi. Białkami pełniącymi funkcję ochronną są immunoglobuliny i interferony.

Immunoglobuliny (przeciwciała) – grupa białek wytwarzana w odpowiedzi na przedostawanie się obcych struktur (antygenów) do organizmu. Są syntetyzowane w węzłach chłonnych i śledzionie przez limfocyty B. Istnieje 5 klas immunoglobuliny- IgA, IgG, IgM, IgD, IgE.

Rysunek 3. Schemat struktury immunoglobulin (region zmienny pokazano na szaro, region stały nie jest zacieniony).

Cząsteczki immunoglobulin mają pojedynczy plan budowy. Jednostkę strukturalną immunoglobuliny (monomer) tworzą cztery łańcuchy polipeptydowe połączone ze sobą wiązaniami dwusiarczkowymi: dwa ciężkie (łańcuchy H) i dwa lekkie (łańcuchy L) (patrz ryc. 3). IgG, IgD i IgE są z reguły monomerami w swojej strukturze, cząsteczki IgM zbudowane są z pięciu monomerów, IgA składają się z dwóch lub więcej jednostek strukturalnych lub są monomerami.

Łańcuchy białkowe tworzące immunoglobuliny można podzielić na określone domeny lub obszary, które mają określone cechy strukturalne i funkcjonalne.

Regiony N-końcowe zarówno łańcuchów L, jak i H nazywane są regionami zmiennymi (V), ponieważ ich struktura charakteryzuje się znaczącymi różnicami pomiędzy różnymi klasami przeciwciał. W obrębie domeny zmiennej znajdują się 3 regiony hiperzmienne, charakteryzujące się największą różnorodnością sekwencji aminokwasowych. To region zmienny przeciwciał odpowiada za wiązanie antygenów zgodnie z zasadą komplementarności; pierwotna struktura łańcuchów białkowych w tym regionie determinuje specyficzność przeciwciał.

Domeny C-końcowe łańcuchów H i L mają stosunkowo stałą strukturę pierwszorzędową w obrębie każdej klasy przeciwciał i nazywane są regionem stałym (C). Region stały decyduje o właściwościach różnych klas immunoglobulin, ich rozmieszczeniu w organizmie, a także może brać udział w mechanizmach wyzwalających, które powodują niszczenie antygenów.

Interferony - rodzina białek syntetyzowanych przez komórki organizmu w odpowiedzi na infekcję wirusową i mających działanie przeciwwirusowe. Istnieje kilka rodzajów interferonów, które mają specyficzne spektrum działania: leukocyt (interferon α), fibroblast (interferon β) i układ odpornościowy (interferon γ). Interferony są syntetyzowane i wydzielane przez niektóre komórki i wywierają swoje działanie poprzez oddziaływanie na inne komórki, pod tym względem przypominają hormony. Mechanizm działania interferonów przedstawiono na rycinie 4.

Rysunek 4. Mechanizm działania interferonów (Yu.A. Ovchinnikov, 1987).

Wiążąc się z receptorami komórkowymi, interferony indukują syntezę dwóch enzymów – syntetazy 2”,5”-oligoadenylowej i kinazy białkowej, prawdopodobnie poprzez inicjację transkrypcji odpowiednich genów. Obydwa powstałe enzymy wykazują swoją aktywność w obecności dwuniciowego RNA i to właśnie te RNA są produktami replikacji wielu wirusów lub wchodzą w skład ich wirionów. Pierwszy enzym syntetyzuje 2”,5”-oligoadenylany (z ATP), które aktywują komórkową rybonukleazę I; drugi enzym fosforyluje czynnik inicjacji translacji IF2. Końcowym efektem tych procesów jest zahamowanie biosyntezy białek i reprodukcji wirusa w zakażonej komórce (Yu.A. Ovchinnikov, 1987).

87. Niskocząsteczkowe substancje zawierające azot we krwi („azot resztkowy”) i wartość diagnostyczna ich oznaczania. Hiperazotemia (retencja i produkcja).

Do tej grupy substancji zaliczają się: mocznik, kwas moczowy, aminokwasy, kreatyna, kreatynina, amoniak, indican, bilirubina i inne związki (patrz ryc. 5). Zawartość azotu resztkowego w osoczu krwi osób zdrowych wynosi 15-25 mmol/l. Nazywa się to wzrostem poziomu resztkowego azotu we krwi azotemia . W zależności od przyczyny azotemię dzieli się na retencję i produkcję.

Azotemia retencyjna występuje, gdy dochodzi do naruszenia wydalania produktów metabolizmu azotu (głównie mocznika) z moczem i jest charakterystyczny dla niewydolności nerek. W tym przypadku aż do 90% azotu niebiałkowego we krwi stanowi azot mocznikowy zamiast normalnie 50%.

Produktywna azotemia rozwija się, gdy dochodzi do nadmiernego spożycia substancji azotowych do krwi z powodu zwiększonego rozkładu białek tkankowych (długotrwały post, cukrzyca, ciężkie rany i oparzenia, choroby zakaźne).

Oznaczanie azotu resztkowego przeprowadza się w niezawierającym białka filtracie surowicy krwi. W wyniku mineralizacji pozbawionego białka filtratu po podgrzaniu stężonym H2SO4 azot wszystkich związków niebiałkowych ulega przemianie do postaci (NH4)2SO4. Jony NH4+ oznacza się za pomocą odczynnika Nesslera.

• Mocznik - główny produkt końcowy metabolizmu białek w organizmie człowieka. Powstaje w wyniku neutralizacji amoniaku w wątrobie i jest wydalany z organizmu przez nerki. Dlatego zawartość mocznika we krwi zmniejsza się w chorobach wątroby i zwiększa się w niewydolności nerek.
• Aminokwasy- dostają się do krwiobiegu po wchłonięciu z przewodu pokarmowego lub są produktami rozkładu białek tkankowych. We krwi osób zdrowych wśród aminokwasów dominują alanina i glutamina, które wraz z udziałem w biosyntezie białek są formami transportu amoniaku.
• Kwas moczowy- końcowy produkt katabolizmu nukleotydów purynowych. Jego zawartość we krwi wzrasta wraz z dną moczanową (w wyniku zwiększonego tworzenia) i zaburzeniami czynności nerek (z powodu niewystarczającego wydalania).
• Kreatyna- syntetyzowana w nerkach i wątrobie, w mięśniach przekształcana jest w fosforan kreatyny - źródło energii dla procesów skurczu mięśni. W chorobach układu mięśniowego zawartość kreatyny we krwi znacznie wzrasta.
• Kreatynina- końcowy produkt metabolizmu azotu, powstający w wyniku defosforylacji fosforanu kreatyny w mięśniach, wydalanego z organizmu przez nerki. Zawartość kreatyniny we krwi zmniejsza się w przypadku chorób układu mięśniowego i wzrasta w przypadku niewydolności nerek.
• Indyjski - produkt neutralizacji indolu, powstający w wątrobie i wydalany przez nerki. Jego zawartość we krwi zmniejsza się w przypadku chorób wątroby, a wzrasta wraz ze wzmożonymi procesami gnicia białek w jelitach i chorobami nerek.
• Bilirubina (bezpośrednia i pośrednia)- produkty katabolizmu hemoglobiny. Zawartość bilirubiny we krwi wzrasta wraz z żółtaczką: hemolityczną (z powodu bilirubiny pośredniej), obturacyjną (z powodu bilirubiny bezpośredniej), miąższową (z powodu obu frakcji).

88. Układy buforowe krwi i stan kwasowo-zasadowy (ABS). Rola układu oddechowego i wydalniczego w utrzymaniu CBS. Brak równowagi kwasowo-zasadowej. Cechy regulacji CBS u dzieci .

Systemy buforujące krew. Układy buforowe organizmu składają się ze słabych kwasów i ich soli z mocnymi zasadami. Każdy system buforowy charakteryzuje się dwoma wskaźnikami:

• bufor pH(zależy od stosunku składników buforu);
• zbiornik buforowy czyli ilość mocnej zasady lub kwasu, którą należy dodać do roztworu buforowego, aby zmienić pH o jeden (w zależności od bezwzględnego stężenia składników buforu).

Wyróżnia się następujące układy buforujące krew:

• dwuwęglan(H2CO3/NaHCO3);
• fosforan(NaH2PO4/Na2HPO4);
• hemoglobina(deoksyhemoglobina jako słaby kwas/sól potasowa oksyhemoglobiny);
• białko(jego działanie wynika z amfoterycznego charakteru białek). Wodorowęglany i blisko spokrewnione układy buforowe hemoglobiny łącznie odpowiadają za ponad 80% pojemności buforowej krwi.

30.6.2. Regulacja oddechowa CBS odbywa się poprzez zmianę intensywności oddychania zewnętrznego. Kiedy CO2 i H+ gromadzą się we krwi, zwiększa się wentylacja płuc, co prowadzi do normalizacji składu gazów we krwi. Spadek stężenia dwutlenku węgla i H+ powoduje zmniejszenie wentylacji płuc i normalizację tych wskaźników.

30.6.3. Regulacja nerek CBS odbywa się głównie poprzez trzy mechanizmy:

• reabsorpcja wodorowęglanów (w komórkach kanalików nerkowych z H2O i CO2 powstaje kwas węglowy H2CO3, który dysocjuje, H+ jest uwalniany do moczu, HCO3- jest ponownie wchłaniany do krwi);
• reabsorpcja Na+ z przesączu kłębuszkowego w zamian za H+ (w tym przypadku Na2HPO4 w przesączu zamienia się w NaH2PO4 i wzrasta kwasowość moczu) ;
• wydzielanie NH4+ (podczas hydrolizy glutaminy w komórkach kanalików powstaje NH3, który oddziałuje z H+, powstają jony NH4+, które są wydalane z moczem.

30.6.4. Parametry laboratoryjne krwi CBS. Do scharakteryzowania OŚ stosuje się następujące wskaźniki:

• pH krwi;
• Ciśnienie cząstkowe CO2 (pCO2) krew;
• Ciśnienie cząstkowe O2 (pO2) krew;
• zawartość wodorowęglanów we krwi przy danych wartościach pH i pCO2 ( miejscowy lub prawdziwy wodorowęglan, AB );
• zawartość wodorowęglanów we krwi pacjenta w warunkach standardowych, tj. przy pCO2=40 mm Hg. ( standardowy wodorowęglan, SB );
• suma podstaw wszystkie systemy buforujące krew ( nocleg ze śniadaniem );
• nadmiar Lub brak fundamentu krwi w porównaniu do wartości prawidłowej dla danego pacjenta ( BYĆ , z angielskiego nadmiar zasady).

Pierwsze trzy wskaźniki oznacza się bezpośrednio we krwi za pomocą specjalnych elektrod, na podstawie uzyskanych danych pozostałe wskaźniki oblicza się za pomocą nomogramów lub wzorów.

30.6.5. Zaburzenia CBS krwi. Istnieją cztery główne formy zaburzeń kwasowo-zasadowych:

• kwasica metaboliczna - występuje w przypadku cukrzycy i postu (z powodu gromadzenia się ciał ketonowych we krwi), z niedotlenieniem (z powodu gromadzenia się mleczanu). W przypadku tego zaburzenia zmniejsza się pCO2 i [HCO3-] we krwi, wzrasta wydalanie NH4+ z moczem;
• kwasica oddechowa - występuje przy zapaleniu oskrzeli, zapaleniu płuc, astmie oskrzelowej (w wyniku zatrzymywania dwutlenku węgla we krwi). W przypadku tego zaburzenia wzrasta poziom pCO2 i krwi oraz zwiększa się wydalanie NH4+ z moczem;
• Zasadowica metaboliczna - rozwija się z utratą kwasów, na przykład z niekontrolowanymi wymiotami. W przypadku tego zaburzenia wzrasta poziom pCO2 i krwi, zwiększa się wydalanie HCO3 z moczem i zmniejsza się kwasowość moczu.
• zasadowica oddechowa - obserwowane przy zwiększonej wentylacji płuc, na przykład u wspinaczy na dużych wysokościach. W przypadku tego zaburzenia zmniejsza się pCO2 i [HCO3-] we krwi oraz zmniejsza się kwasowość moczu.

W leczeniu kwasicy metabolicznej stosuje się roztwór wodorowęglanu sodu; w leczeniu zasadowicy metabolicznej - podanie roztworu kwasu glutaminowego.

89. Metabolizm erytrocytów: rola glikolizy i szlak pentozofosforanowy. Methemoglobinemia. Enzymatyczny system antyoksydacyjny komórki . Przyczyny i skutki niedoboru dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej w erytrocytach.

Czerwone krwinki - wysoce wyspecjalizowane komórki, których główną funkcją jest transport tlenu z płuc do tkanek. Żywotność czerwonych krwinek wynosi średnio 120 dni; ich zniszczenie następuje w komórkach układu siateczkowo-śródbłonkowego. W przeciwieństwie do większości komórek w organizmie, krwince czerwonej brakuje jądra komórkowego, rybosomów i mitochondriów.

30.8.2. Wymiana energii. Głównym substratem energetycznym erytrocytów jest glukoza, która pochodzi z osocza krwi na drodze ułatwionej dyfuzji. Około 90% glukozy wykorzystywanej przez czerwone krwinki ulega przemianie glikoliza(utlenianie beztlenowe) z utworzeniem produktu końcowego - kwasu mlekowego (mleczanu). Pamiętaj o funkcjach, jakie glikoliza pełni w dojrzałych czerwonych krwinkach:

1) powstaje w reakcjach glikolizy ATP przez fosforylacja substratu . Głównym kierunkiem wykorzystania ATP w erytrocytach jest zapewnienie funkcjonowania Na+,K+-ATPazy. Enzym ten transportuje jony Na+ z erytrocytów do osocza krwi, zapobiega gromadzeniu się Na+ w erytrocytach i pomaga w utrzymaniu geometrycznego kształtu tych krwinek (dwuwklęsły krążek).

2) w reakcji odwodornienia aldehyd 3-glicerynowy powstaje w wyniku glikolizy NADH. Koenzym ten jest kofaktorem enzymu reduktaza methemoglobiny , zaangażowany w przywrócenie methemoglobiny do hemoglobiny zgodnie z następującym schematem:

Reakcja ta zapobiega gromadzeniu się methemoglobiny w czerwonych krwinkach.

3) metabolit glikolizy 1, 3-difosfoglicerynian zdolny przy udziale enzymu mutaza difosfoglicerynianowa w obecności 3-fosfoglicerynianu przekształcają się w 2, 3-difosfoglicerynian:

2,3-Difosfoglicerynian bierze udział w regulacji powinowactwa hemoglobiny do tlenu. Jego zawartość w erytrocytach wzrasta w czasie niedotlenienia. Hydroliza 2,3-difosfoglicerynianu jest katalizowana przez enzym fosfataza difosfoglicerynianowa.

Około 10% glukozy zużywanej przez krwinki czerwone jest wykorzystywane w szlaku utleniania pentozofosforanu. Reakcje na tym szlaku stanowią główne źródło NADPH dla erytrocytów. Koenzym ten jest niezbędny do przekształcenia utlenionego glutationu (patrz 30.8.3) w postać zredukowaną. Niedobór kluczowego enzymu szlaku pentozofosforanowego - dehydrogenaza glukozo-6-fosforanowa - towarzyszy obniżeniu stosunku NADPH/NADP+ w erytrocytach, wzrostowi zawartości utlenionej formy glutationu i zmniejszeniu odporności komórek (niedokrwistość hemolityczna).

30.8.3. Mechanizmy neutralizacji reaktywnych form tlenu w erytrocytach. W pewnych warunkach tlen cząsteczkowy można przekształcić w formy aktywne, do których zalicza się anion ponadtlenkowy O2 -, nadtlenek wodoru H2O2 i rodnik hydroksylowy OH. i tlen singletowy 1O2. Te formy tlenu są wysoce reaktywne i mogą mieć szkodliwy wpływ na białka i lipidy błon biologicznych oraz powodować zniszczenie komórek. Im wyższa zawartość O2, tym więcej tworzy się jego aktywnych form. Dlatego czerwone krwinki, stale oddziałując z tlenem, zawierają skuteczne układy antyoksydacyjne, które mogą neutralizować aktywne metabolity tlenu.

Ważnym składnikiem systemów antyoksydacyjnych jest tripeptyd glutation, powstają w erytrocytach w wyniku oddziaływania γ-glutamylocysteiny i glicyny:

Zredukowana forma glutationu (w skrócie G-SH) bierze udział w reakcjach detoksykacji nadtlenku wodoru i nadtlenków organicznych (R-O-OH). W ten sposób powstaje woda i utleniony glutation (w skrócie G-S-S-G).

Konwersja utlenionego glutationu do zredukowanego glutationu jest katalizowana przez enzym reduktaza glutationowa. Źródło wodoru – NADPH (ze szlaku pentozofosforanowego, patrz 30.8.2):

Czerwone krwinki zawierają również enzymy dysmutaza ponadtlenkowa I katalaza , przeprowadzając następujące przekształcenia:

Układy przeciwutleniające mają szczególne znaczenie dla erytrocytów, ponieważ odnowa białek w erytrocytach nie zachodzi w drodze syntezy.

90. Charakterystyka głównych czynników hemokoagulacji. Krzepnięcie krwi jako kaskada reakcji aktywacji proenzymów poprzez proteolizę. Biologiczna rola witaminy K. Hemofilia.

Krzepnięcie krwi- zespół procesów molekularnych prowadzących do ustania krwawienia z uszkodzonego naczynia w wyniku powstania skrzepu krwi (skrzepliny). Ogólny schemat procesu krzepnięcia krwi przedstawiono na rycinie 7.

Rysunek 7. Ogólny schemat krzepnięcia krwi.

Większość czynników krzepnięcia występuje we krwi w postaci nieaktywnych prekursorów – proenzymów, których aktywacja odbywa się poprzez częściowa proteoliza. Wiele czynników krzepnięcia krwi jest zależnych od witaminy K: protrombina (czynnik II), prokonwertyna (czynnik VII), czynniki Christmasa (IX) i Stewart-Prower (X). Rola witaminy K wynika z jej udziału w karboksylacji reszt glutaminianowych w regionie N-końcowym tych białek z utworzeniem γ-karboksyglutaminianu.

Krzepnięcie krwi to kaskada reakcji, w której aktywowana postać jednego czynnika krzepnięcia katalizuje aktywację następnego, aż do aktywacji ostatniego czynnika, który stanowi podstawę strukturalną skrzepu.

Cechy mechanizmu kaskadowego są następujące:

1) w przypadku braku czynnika inicjującego proces powstawania skrzepliny reakcja nie może nastąpić. Dlatego proces krzepnięcia krwi będzie ograniczony tylko do tej części krwiobiegu, w której pojawia się taki inicjator;

2) czynniki działające na początkowych etapach krzepnięcia krwi są wymagane w bardzo małych ilościach. Na każdym ogniwie kaskady ich efekt jest zwielokrotniany ( wzmocniony), co ostatecznie zapewnia szybką reakcję na uszkodzenia.

W normalnych warunkach istnieją wewnętrzne i zewnętrzne ścieżki krzepnięcia krwi. Wewnętrzna ścieżka inicjowany jest przez kontakt z nietypową powierzchnią, co prowadzi do aktywacji czynników pierwotnie obecnych we krwi. Ścieżka zewnętrzna krzepnięcie inicjują związki, które normalnie nie występują we krwi, ale dostają się do niej w wyniku uszkodzenia tkanki. Dla prawidłowego przebiegu procesu krzepnięcia krwi oba te mechanizmy są niezbędne; różnią się tylko na początkowych etapach, a następnie łączą się wspólna ścieżka co prowadzi do powstania skrzepu fibrynowego.

30.7.2. Mechanizm aktywacji protrombiny. Nieaktywny prekursor trombiny - protrombina - syntetyzowany w wątrobie. W jej syntezie bierze udział witamina K. Protrombina zawiera reszty rzadkiego aminokwasu – γ-karboksyglutaminianu (nazwa skrócona – Gla). W procesie aktywacji protrombiny biorą udział fosfolipidy płytek krwi, jony Ca2+ oraz czynniki krzepnięcia Va i Xa. Mechanizm aktywacji przedstawiono następująco (Rysunek 8).

Cyfra 8. Schemat aktywacji protrombiny na płytkach krwi (R. Murray i in., 1993).

Uszkodzenie naczynia krwionośnego prowadzi do interakcji płytek krwi z włóknami kolagenowymi ściany naczynia. Powoduje to zniszczenie płytek krwi i sprzyja uwalnianiu ujemnie naładowanych cząsteczek fosfolipidów z wewnętrznej strony błony komórkowej płytek krwi. Ujemnie naładowane grupy fosfolipidowe wiążą jony Ca2+. Jony Ca2+ oddziałują z kolei z resztami γ-karboksyglutaminianu w cząsteczce protrombiny. Cząsteczka ta jest przymocowana do błony płytek krwi w pożądanej orientacji.

Błona płytek krwi zawiera także receptory dla czynnika Va. Czynnik ten wiąże się z błoną i przyłącza czynnik Xa. Czynnik Xa jest proteazą; rozszczepia cząsteczkę protrombiny w określonych miejscach, w wyniku czego powstaje aktywna trombina.

30.7.3. Konwersja fibrynogenu do fibryny. Fibrynogen (czynnik I) jest rozpuszczalną glikoproteiną osocza o masie cząsteczkowej około 340 000. Jest syntetyzowana w wątrobie. Cząsteczka fibrynogenu składa się z sześciu łańcuchów polipeptydowych: dwóch łańcuchów A α, dwóch łańcuchów B β i dwóch łańcuchów γ (patrz Figura 9). Końce łańcuchów polipeptydowych fibrynogenu mają ładunek ujemny. Wynika to z obecności dużej liczby reszt glutaminianu i asparaginianu w regionach N-końcowych łańcuchów Aa i Bb. Ponadto regiony B łańcuchów Bb zawierają reszty rzadkiego aminokwasu O-siarczanu tyrozyny, które również są naładowane ujemnie:

Sprzyja to rozpuszczalności białka w wodzie i zapobiega agregacji jego cząsteczek.

Rysunek 9. Schemat budowy fibrynogenu; strzałki wskazują wiązania hydrolizowane przez trombinę. R. Murray i in., 1993).

Katalizowana jest przemiana fibrynogenu w fibrynę trombina (czynnik IIa). Trombina hydrolizuje cztery wiązania peptydowe w fibrynogenie: dwa wiązania w łańcuchach A α i dwa wiązania w łańcuchach B β. Fibrynopeptydy A i B oddzielają się od cząsteczki fibrynogenu i powstaje monomer fibryny (jej skład to α2 β2 γ2). Monomery fibryny są nierozpuszczalne w wodzie i łatwo łączą się ze sobą, tworząc skrzep fibrynowy.

Stabilizacja skrzepu fibrynowego następuje pod wpływem enzymu transglutaminaza (czynnik XIIIa). Czynnik ten jest również aktywowany przez trombinę. Transglutaminaza sieciuje monomery fibryny za pomocą kowalencyjnych wiązań izopeptydowych.

91. Rola wątroby w metabolizmie węglowodanów. Źródła glukozy we krwi i szlaki metabolizmu glukozy w wątrobie. Poziom glukozy we krwi we wczesnym dzieciństwie .

Wątroba to narząd zajmujący szczególne miejsce w metabolizmie. Każda komórka wątroby zawiera kilka tysięcy enzymów, które katalizują reakcje licznych szlaków metabolicznych. Dlatego wątroba pełni w organizmie szereg funkcji metabolicznych. Najważniejsze z nich to:

• biosynteza substancji, które działają lub są wykorzystywane w innych narządach. Substancje te obejmują białka osocza krwi, glukozę, lipidy, ciała ketonowe i wiele innych związków;
• biosynteza końcowego produktu metabolizmu azotu w organizmie – mocznika;
• udział w procesach trawiennych - synteza kwasów żółciowych, tworzenie i wydalanie żółci;
• biotransformacja (modyfikacja i koniugacja) endogennych metabolitów, leków i trucizn;
• uwalnianie niektórych produktów przemiany materii (barwniki żółciowe, nadmiar cholesterolu, produkty neutralizacji).

Główną rolą wątroby w metabolizmie węglowodanów jest utrzymanie stałego poziomu glukozy we krwi. Osiąga się to poprzez regulację proporcji procesów tworzenia i wykorzystania glukozy w wątrobie.

Komórki wątroby zawierają enzym glukokinaza, katalizując reakcję fosforylacji glukozy z wytworzeniem glukozo-6-fosforanu. Glukozo-6-fosforan jest kluczowym metabolitem metabolizmu węglowodanów; główne ścieżki jego transformacji przedstawiono na rysunku 1.

31.2.1. Sposoby wykorzystania glukozy. Po jedzeniu duża ilość glukozy przedostaje się do wątroby przez żyłę wrotną. Glukoza ta wykorzystywana jest przede wszystkim do syntezy glikogenu (schemat reakcji przedstawiono na rycinie 2). Zawartość glikogenu w wątrobie osób zdrowych waha się zwykle od 2 do 8% masy tego narządu.

Glikoliza i szlak pentozofosforanowy utleniania glukozy w wątrobie służą przede wszystkim jako dostawcy metabolitów prekursorowych do biosyntezy aminokwasów, kwasów tłuszczowych, glicerolu i nukleotydów. W mniejszym stopniu oksydacyjne szlaki przemiany glukozy w wątrobie są źródłami energii zapewniającymi procesy biosyntezy.

Rycina 1. Główne szlaki konwersji glukozo-6-fosforanu w wątrobie. Liczby wskazują: 1 - fosforylacja glukozy; 2 - hydroliza glukozo-6-fosforanu; 3 - synteza glikogenu; 4 - mobilizacja glikogenu; 5 - szlak pentozofosforanowy; 6 - glikoliza; 7 - glukoneogeneza.

Rycina 2. Schemat reakcji syntezy glikogenu w wątrobie.

Rycina 3. Schemat reakcji mobilizacji glikogenu w wątrobie.

31.2.2. Drogi powstawania glukozy. W niektórych sytuacjach (podczas postu, diety niskowęglowodanowej, długotrwałego wysiłku fizycznego) zapotrzebowanie organizmu na węglowodany przekracza ilość wchłanianą z przewodu pokarmowego. W tym przypadku tworzenie glukozy odbywa się za pomocą glukozo-6-fosfataza, katalizujący hydrolizę glukozo-6-fosforanu w komórkach wątroby. Bezpośrednim źródłem glukozo-6-fosforanu jest glikogen. Schemat mobilizacji glikogenu przedstawiono na rycinie 3.

Mobilizacja glikogenu zapewnia organizmowi ludzkiemu zapotrzebowanie na glukozę w ciągu pierwszych 12 do 24 godzin postu. W późniejszym czasie głównym źródłem glukozy staje się glukoneogeneza – biosynteza ze źródeł innych niż węglowodany.

Głównymi substratami glukoneogenezy są mleczan, glicerol i aminokwasy (z wyjątkiem leucyny). Związki te są najpierw przekształcane do pirogronianu lub szczawiooctanu, kluczowych metabolitów glukoneogenezy.

Glukoneogeneza jest procesem odwrotnym do glikolizy. W tym przypadku bariery utworzone przez nieodwracalne reakcje glikolizy pokonuje się za pomocą specjalnych enzymów, które katalizują reakcje omijające (patrz ryc. 4).

Wśród innych szlaków metabolizmu węglowodanów w wątrobie warto zwrócić uwagę na przemianę innych monosacharydów dietetycznych – fruktozy i galaktozy – w glukozę.

Rycina 4. Glikoliza i glukoneogeneza w wątrobie.

Enzymy katalizujące nieodwracalne reakcje glikolizy: 1 - glukokinaza; 2 - fosfofruktokinaza; 3 - kinaza pirogronianowa.

Enzymy katalizujące reakcje omijające glukoneogenezy: karboksylaza 4-pirogronianowa; 5 - karboksykinaza fosfoenolopirogronianowa; 6-fruktozo-1,6-difosfataza; 7 - glukozo-6-fosfataza.

92. Rola wątroby w metabolizmie lipidów.

Hepatocyty zawierają prawie wszystkie enzymy biorące udział w metabolizmie lipidów. Dlatego komórki miąższowe wątroby w dużej mierze kontrolują związek między zużyciem i syntezą lipidów w organizmie. Katabolizm lipidów w komórkach wątroby zachodzi głównie w mitochondriach i lizosomach, biosynteza zachodzi w cytozolu i siateczce śródplazmatycznej. Najważniejszym metabolitem metabolizmu lipidów w wątrobie jest acetylo-CoA, główne sposoby ich tworzenia i wykorzystania pokazano na rysunku 5.

Rycina 5. Tworzenie i wykorzystanie acetylo-CoA w wątrobie.

31.3.1. Metabolizm kwasów tłuszczowych w wątrobie. Tłuszcze pokarmowe w postaci chylomikronów dostają się do wątroby poprzez układ tętnic wątrobowych. Pod wpływem lipaza lipoproteinowa, zlokalizowane w śródbłonku naczyń włosowatych, rozkładają się na kwasy tłuszczowe i glicerol. Kwasy tłuszczowe przenikające do hepatocytów mogą ulegać utlenianiu, modyfikacjom (skracanie lub wydłużanie łańcucha węglowego, tworzenie podwójnych wiązań) oraz wykorzystywane są do syntezy endogennych triacylogliceroli i fosfolipidów.

31.3.2. Synteza ciał ketonowych. Podczas β-oksydacji kwasów tłuszczowych w mitochondriach wątroby powstaje acetylo-CoA, który ulega dalszemu utlenianiu w cyklu Krebsa. Jeśli w komórkach wątroby występuje niedobór szczawiooctanu (na przykład podczas postu, cukrzycy), następuje kondensacja grup acetylowych, tworząc ciała ketonowe (acetooctan, β-hydroksymaślan, aceton). Substancje te mogą służyć jako substraty energetyczne w innych tkankach organizmu (mięśnie szkieletowe, mięsień sercowy, nerki, a podczas długotrwałego postu – mózg). Wątroba nie wykorzystuje ciał ketonowych. Przy nadmiarze ciał ketonowych we krwi rozwija się kwasica metaboliczna. Schemat powstawania ciał ketonowych pokazano na rycinie 6.

Rycina 6. Synteza ciał ketonowych w mitochondriach wątroby.

31.3.3. Powstawanie i sposoby wykorzystania kwasu fosfatydowego. Powszechnym prekursorem triacylogliceroli i fosfolipidów w wątrobie jest kwas fosfatydowy. Jest syntetyzowany z glicerolu-3-fosforanu i dwóch acylo-CoA – aktywnych form kwasów tłuszczowych (ryc. 7). Glicero-3-fosforan może powstawać albo z fosforanu dihydroksyacetonu (metabolit glikolizy), albo z wolnej gliceryny (produkt lipolizy).

Rysunek 7. Tworzenie kwasu fosfatydowego (schemat).

Do syntezy fosfolipidów (fosfatydylocholiny) z kwasu fosfatydowego należy przyjąć odpowiednią ilość pożywienia czynniki lipotropowe(substancje zapobiegające rozwojowi stłuszczenia wątroby). Czynniki te obejmują cholina, metionina, witamina B12, kwas foliowy i kilka innych substancji. Fosfolipidy wchodzą w skład kompleksów lipoproteinowych i biorą udział w transporcie lipidów syntetyzowanych w hepatocytach do innych tkanek i narządów. Brak czynników lipotropowych (przy nadużywaniu tłustych potraw, przewlekłym alkoholizmie, cukrzycy) powoduje, że kwas fosfatydowy wykorzystywany jest do syntezy triacylogliceroli (nierozpuszczalnych w wodzie). Upośledzenie tworzenia lipoprotein prowadzi do tego, że nadmiar TAG gromadzi się w komórkach wątroby (zwyrodnienie tłuszczowe) i upośledzona jest funkcja tego narządu. Ścieżki wykorzystania kwasu fosfatydowego w hepatocytach oraz rolę czynników lipotropowych przedstawiono na rycinie 8.

Rysunek 8. Zastosowanie kwasu fosfatydowego do syntezytriacyloglicerole i fosfolipidy. Czynniki lipotropowe są oznaczone *.

31.3.4. Tworzenie cholesterolu. Wątroba jest głównym miejscem syntezy endogennego cholesterolu. Związek ten niezbędny do budowy błon komórkowych, jest prekursorem kwasów żółciowych, hormonów steroidowych i witaminy D3. Dwie pierwsze reakcje syntezy cholesterolu przypominają syntezę ciał ketonowych, ale zachodzą w cytoplazmie hepatocytu. Kluczowy enzym w syntezie cholesterolu - β -hydroksy-β Reduktaza -metyloglutarylo-CoA (reduktaza HMG-CoA) hamowane przez nadmiar cholesterolu i kwasów żółciowych zgodnie z zasadą ujemnego sprzężenia zwrotnego (ryc. 9).

Rycina 9. Synteza cholesterolu w wątrobie i jej regulacja.

31.3.5. Tworzenie lipoprotein. Lipoproteiny to kompleksy białkowo-lipidowe, do których zaliczają się fosfolipidy, triacyloglicerole, cholesterol i jego estry, a także białka (apoproteiny). Lipoproteiny transportują nierozpuszczalne w wodzie lipidy do tkanek. Hepatocyty wytwarzają dwie klasy lipoprotein – lipoproteiny o dużej gęstości (HDL) i lipoproteiny o bardzo małej gęstości (VLDL).

93. Rola wątroby w metabolizmie azotu. Sposoby wykorzystania puli aminokwasów w wątrobie. Funkcje w dzieciństwie .

Wątroba jest narządem regulującym wejście i wyjście substancji azotowych z organizmu. W tkankach obwodowych stale zachodzą reakcje biosyntezy z wykorzystaniem wolnych aminokwasów lub są one uwalniane do krwi podczas rozkładu białek tkankowych. Pomimo tego poziom białek i wolnych aminokwasów w osoczu krwi pozostaje stały. Dzieje się tak dzięki temu, że komórki wątroby posiadają unikalny zestaw enzymów, które katalizują specyficzne reakcje metabolizmu białek.

31.4.1. Sposoby wykorzystania aminokwasów w wątrobie. Po zjedzeniu pokarmów białkowych duża ilość aminokwasów dostaje się do komórek wątroby przez żyłę wrotną. Związki te mogą przejść szereg przemian w wątrobie, zanim trafią do ogólnego krwiobiegu. Reakcje te obejmują (Rysunek 10):

a) zastosowanie aminokwasów do syntezy białek;

b) transaminacja – droga syntezy aminokwasów egzogennych; bada także związek między metabolizmem aminokwasów i glukoneogenezą oraz ogólną ścieżką katabolizmu;

c) deaminacja – powstawanie α-ketokwasów i amoniaku;

d) synteza mocznika - sposób na neutralizację amoniaku (patrz schemat w dziale „Metabolizm białek”);

e) synteza niebiałkowych substancji zawierających azot (cholina, kreatyna, nikotynamid, nukleotydy itp.).

Rycina 10. Metabolizm aminokwasów w wątrobie (schemat).

31.4.2. Biosynteza białek. Wiele białek osocza krwi jest syntetyzowanych w komórkach wątroby: albuminy(około 12 g dziennie), większość α- I β-globuliny, w tym białka transportowe (ferrytyna, ceruloplazmina, transkortyna, białko wiążące retinol itd.). Wiele czynników krzepnięcia krwi (fibrynogen, protrombina, prokonwertyna, proakceleryna itp.) są również syntetyzowane w wątrobie.

94. Podział procesów metabolicznych w wątrobie. Regulacja kierunku przepływu metabolitów przez błony struktur wewnątrzkomórkowych (subkomórkowych). Znaczenie w integracji metabolicznej.

Komórka to złożony system funkcjonalny, który reguluje jej podtrzymywanie przy życiu. Różnorodność funkcji komórek zapewnia przestrzenna i czasowa (przede wszystkim zależna od rytmu odżywiania) regulacja niektórych szlaków metabolicznych. Regulacja przestrzenna wiąże się ze ścisłą lokalizacją niektórych enzymów w różnych miejscach

Tabela 2-3. Rodzaje szlaków metabolicznych

organelle. Zatem w jądrze znajdują się enzymy związane z syntezą cząsteczek DNA i RNA, w cytoplazmie – enzymy glikolityczne, w lizosomach – enzymy hydrolityczne, w matrix mitochondrialnej – enzymy cyklu TCA, w wewnętrznej błonie mitochondriów – enzymy łańcuch transportu elektronów itp. (Rysunek 2-29). Ta subkomórkowa lokalizacja enzymów przyczynia się do uporządkowania procesów biochemicznych i zwiększa tempo metabolizmu.

95. Rola wątroby w neutralizacji ksenobiotyków. Mechanizmy neutralizacji substancji w wątrobie. Etapy (fazy) modyfikacji chemicznej. Rola reakcji sprzęgania w detoksykacji produktów przemiany materii i leków (przykłady). Metabolizm leków u małych dzieci.

Głównym przedstawicielem nieswoistych układów transportu krwi jest surowica białko. Białko to może wiązać prawie wszystkie egzogenne i endogenne substancje o niskiej masie cząsteczkowej, co w dużej mierze wynika z jego zdolności do łatwej zmiany konformacji swojej cząsteczki oraz dużej liczby regionów hydrofobowych w cząsteczce.

Różne substancje wiążą się z albuminą krwi wiązaniami niekowalencyjnymi: wodorowymi, jonowymi, hydrofobowymi. W tym przypadku różne grupy substancji oddziałują z określonymi grupami albumin, powodując charakterystyczne zmiany w konformacji jej cząsteczki. Istnieje pogląd, że substancje ściśle wiążące się z białkami krwi są zwykle wydalane przez wątrobę z żółcią, a substancje tworzące słabe kompleksy z białkami są wydalane przez nerki z moczem.

Wiązanie leków z białkami krwi zmniejsza stopień ich wykorzystania w tkankach i tworzy pewną rezerwę w krwiobiegu. Warto zauważyć, że u pacjentów z hipoalbuminemią działania niepożądane występują częściej po podaniu leków ze względu na upośledzony transport do komórek docelowych.

33.4.3. Wewnątrzkomórkowe systemy transportu. W cytoplazmie komórek wątroby i innych narządów znajdują się białka nośnikowe, które wcześniej określano jako Y- I Białka Z Lub ligandyny. Obecnie ustalono, że białka te są różnymi izoenzymami S-transferazy glutationowej. Białka te wiążą dużą liczbę różnych związków: bilirubinę, kwasy tłuszczowe, tyroksynę, steroidy, substancje rakotwórcze, antybiotyki (benzylopenicylina, cefazolina, chloramfenikol, gentamycyna). Wiadomo, że transferazy te odgrywają rolę w transporcie tych substancji z osocza krwi przez hepatocyty do wątroby.

5. Fazy ​​metabolizmu ksenobiotyków.

Metabolizm ksenobiotyków składa się z dwóch etapów (faz):

1) faza modyfikacji- proces zmiany struktury ksenobiotyku, w wyniku którego uwalniają się lub pojawiają nowe grupy polarne (hydroksyl, karboksyloamina). Dzieje się tak w wyniku reakcji utleniania, redukcji i hydrolizy. Powstałe produkty stają się bardziej hydrofilowe niż substancje wyjściowe.

2) faza koniugacji- proces przyłączania różnych biomolekuł do zmodyfikowanej cząsteczki ksenobiotyku za pomocą wiązań kowalencyjnych. Ułatwia to usuwanie ksenobiotyków z organizmu.

96. Łańcuch utleniania monooksygenazy w błonach siateczki śródplazmatycznej komórek wątroby, składniki, kolejność reakcji, rola w metabolizmie ksenobiotyków i związków naturalnych. Cytochrom P 450. Induktory i inhibitory monooksygenaz mikrosomalnych.

Głównym typem reakcji tej fazy biotransformacji jest utlenianie mikrosomalne. Zachodzi przy udziale enzymów łańcucha transportu elektronów monooksygenazy. Enzymy te są osadzone w błonach siateczki śródplazmatycznej hepatocytów (ryc. 1).

Źródłem elektronów i protonów w tym łańcuchu jest NADPH+H+, który powstaje w reakcjach szlaku pentozofosforanowego utleniania glukozy. Pośrednim akceptorem H+ i e- jest flawoproteina zawierająca koenzym FAD. Ostatnie ogniwo w łańcuchu utleniania mikrosomalnego - cytochrom P-450.

Cytochrom P-450 to złożone białko, chromoproteina, zawierające hem jako grupę prostetyczną. Cytochrom P-450 otrzymał swoją nazwę ze względu na fakt, że tworzy silny kompleks z tlenkiem węgla CO, który ma maksimum absorpcji przy 450 nm. Cytochrom P-450 ma niską specyficzność substratową. Może oddziaływać z dużą liczbą substratów. Wspólną cechą wszystkich tych podłoży jest niepolarność.

Cytochrom P-450 aktywuje tlen cząsteczkowy i utlenialny substrat, zmieniając ich strukturę elektronową i ułatwiając proces hydroksylacji. Mechanizm hydroksylacji substratów z udziałem cytochromu P-450 przedstawiono na rycinie 2.

Rycina 2. Mechanizm hydroksylacji substratu przy udziale cytochromu P-450.

Mechanizm ten można podzielić na 5 głównych etapów:

1. Utleniona substancja (S) tworzy kompleks z utlenioną formą cytochromu P-450;

2. Kompleks ten jest redukowany przez elektron z NADPH;

3. Zredukowany kompleks łączy się z cząsteczką O2;

4. O 2 jako część kompleksu dodaje kolejny elektron do NADPH;

5. Kompleks rozkłada się, tworząc cząsteczkę H2O, utlenioną formę cytochromu P-450 i hydroksylowany substrat (S-OH).

W przeciwieństwie do mitochondrialnego łańcucha oddechowego, transfer elektronów w łańcuchu monooksygenazy nie powoduje akumulacji energii w postaci ATP. Dlatego utlenianie mikrosomalne jest wolne utlenianie.

W większości przypadków hydroksylacja obcych substancji zmniejsza ich toksyczność. Jednakże w niektórych przypadkach mogą powstawać produkty o właściwościach cytotoksycznych, mutagennych i rakotwórczych.

97. Rola nerek w utrzymaniu homeostazy organizmu. Mechanizmy ultrafiltracji, resorpcji kanalikowej i wydzielania. Hormony wpływające na diurezę. Białkomocz fizjologiczny i kreatynuria u dzieci .

Główną funkcją nerek jest utrzymanie stałego środowiska wewnętrznego organizmu ludzkiego. Obfite ukrwienie (w ciągu 5 minut cała krew krążąca w naczyniach przechodzi przez nerki) warunkuje skuteczną regulację składu krwi przez nerki. Dzięki temu skład płynu wewnątrzkomórkowego zostaje zachowany. Przy udziale nerek przeprowadza się:

• usuwanie (wydalanie) końcowych produktów przemiany materii. Nerki biorą udział w usuwaniu z organizmu substancji, które nagromadzone hamują aktywność enzymatyczną. Nerki usuwają również z organizmu rozpuszczalne w wodzie substancje obce lub ich metabolity.
• regulacja składu jonowego płynów ustrojowych. Kationy i aniony mineralne obecne w płynach ustrojowych biorą udział w wielu procesach fizjologicznych i biochemicznych. Jeżeli stężenie jonów nie będzie utrzymywane w stosunkowo wąskich granicach, procesy te ulegną zakłóceniu.
• regulacja zawartości wody w płynach ustrojowych (osmoregulacja). Ma to ogromne znaczenie dla utrzymania ciśnienia osmotycznego i objętości płynów na stabilnym poziomie.
• regulacja stężenia jonów wodorowych (pH) w płynach ustrojowych. PH moczu może wahać się w szerokim zakresie, co zapewnia, że ​​pH innych płynów biologicznych pozostaje stałe. Od tego zależy optymalne funkcjonowanie enzymów i możliwość wystąpienia katalizowanych przez nie reakcji.
• regulacja ciśnienia krwi. Nerki syntetyzują i uwalniają do krwi enzym reninę, która bierze udział w tworzeniu angiotensyny, silnego środka zwężającego naczynia.
• regulacja poziomu glukozy we krwi. W korze nerek zachodzi glukoneogeneza – synteza glukozy ze związków niewęglowodanowych. Rola tego procesu znacznie wzrasta w przypadku długotrwałego głodzenia i innych ekstremalnych ekspozycji.
• Aktywacja witaminy D. W nerkach powstaje biologicznie aktywny metabolit witaminy D, kalcytriol.
• Regulacja erytropoezy. Erytropoetyna jest syntetyzowana w nerkach, co zwiększa liczbę czerwonych krwinek we krwi.

34.2. Mechanizmy procesów ultrafiltracji, wchłaniania zwrotnego i wydzielania kanalikowego w nerkach.

1. ultrafiltracja przez naczynia włosowate kłębuszkowe;
2. selektywne wchłanianie zwrotne płynu w kanaliku bliższym, pętli Henlego, kanaliku dalszym i przewodzie zbiorczym;
3. selektywne wydzielanie do światła kanalików bliższych i dalszych, często związane z wchłanianiem zwrotnym.

34.2.2. Ultrafiltracja. W wyniku ultrafiltracji zachodzącej w kłębuszkach usuwane są z krwi wszystkie substancje o masie cząsteczkowej mniejszej niż 68 000 Da i powstaje ciecz zwana przesączem kłębuszkowym. Substancje są filtrowane z krwi w naczyniach włosowatych kłębuszków przez pory o średnicy około 5 nm. Szybkość ultrafiltracji jest dość stabilna i wynosi około 125 ml ultrafiltratu na minutę. Skład chemiczny przesączu kłębuszkowego jest podobny do osocza krwi. Zawiera glukozę, aminokwasy, witaminy rozpuszczalne w wodzie, niektóre hormony, mocznik, kwas moczowy, kreatynę, kreatyninę, elektrolity i wodę. Białka o masie cząsteczkowej powyżej 68 000 Da są praktycznie nieobecne. Ultrafiltracja jest procesem pasywnym i masowym, gdyż wraz z „odpadami” z krwi usuwane są także substancje niezbędne do życia. Ultrafiltracja zależy tylko od wielkości cząsteczek.

34.2.3. Resorpcja rurowa. W kanalikach następuje reabsorpcja, czyli reabsorpcja substancji, które mogą zostać wykorzystane przez organizm. W kanalikach bliższych krętych wchłania się ponownie ponad 80% substancji, w tym cała glukoza, prawie wszystkie aminokwasy, witaminy i hormony, około 85% chlorku sodu i wody. Mechanizm wchłaniania można opisać na przykładzie glukozy.

Przy udziale Na+, K+-ATPazy, znajdujących się na podstawno-bocznej błonie komórek kanalików, jony Na+ przenoszone są z komórek do przestrzeni międzykomórkowej, a stamtąd do krwi i usuwane z nefronu. W rezultacie powstaje gradient stężenia Na+ pomiędzy przesączem kłębuszkowym a zawartością komórek kanalików. Dzięki ułatwionej dyfuzji Na+ z filtratu przenika do komórek, a jednocześnie z kationami do komórek przedostaje się glukoza (wbrew gradientowi stężeń!). W ten sposób stężenie glukozy w komórkach kanalików nerkowych staje się wyższe niż w płynie zewnątrzkomórkowym, a białka nośnikowe ułatwiają dyfuzję monosacharydu do przestrzeni międzykomórkowej, skąd przedostaje się on do krwi.

Rysunek 34.2. Mechanizm reabsorpcji glukozy w kanalikach proksymalnych nerek.

Związki wielkocząsteczkowe - białka o masie cząsteczkowej mniejszej niż 68 000, a także substancje egzogenne (na przykład środki nieprzepuszczalne dla promieni rentgenowskich) dostające się do światła kanalików podczas ultrafiltracji są ekstrahowane z filtratu przez pinocytozę zachodzącą u podstawy mikrokosmków. Znajdują się wewnątrz pęcherzyków pinocytotycznych, do których przyczepione są pierwotne lizosomy. Enzymy hydrolityczne lizosomów rozkładają białka na aminokwasy, które są albo wykorzystywane przez same komórki kanalików, albo przechodzą przez dyfuzję do naczyń włosowatych okołokanałowych.

34.2.4. Wydzielina rurkowa. Nefron ma kilka wyspecjalizowanych układów, które wydzielają substancje do światła kanalików, przenosząc je z osocza krwi. Najbardziej zbadane są te układy, które odpowiadają za wydzielanie K+, H+, NH4+, kwasów organicznych i zasad organicznych.

Wydzielanie K + w kanalikach dystalnych – aktywny proces związany z reabsorpcją jonów Na+. Proces ten zapobiega zatrzymywaniu K+ w organizmie i rozwojowi hiperkaliemii. Mechanizmy wydzielania protonów i jonów amonowych związane są głównie z rolą nerek w regulacji równowagi kwasowo-zasadowej. Układ zajmujący się wydzielaniem kwasów organicznych związany jest z usuwaniem leków i innych substancji obcych z organizmu. Wynika to oczywiście z funkcji wątroby, która zapewnia modyfikację tych cząsteczek i ich sprzęganie z kwasem glukuronowym lub siarczanem. Powstałe w ten sposób dwa rodzaje koniugatów są aktywnie transportowane przez system rozpoznający i wydzielający kwasy organiczne. Ponieważ sprzężone cząsteczki mają wysoką polarność, po przeniesieniu do światła nefronu nie mogą już dyfundować i są wydalane z moczem.

34.3. Mechanizmy hormonalne regulujące czynność nerek

34.3.1. Regulacja powstawania moczu w odpowiedzi na sygnały osmotyczne i inne obejmuje:

a) hormon antydiuretyczny;

b) układ renina-angiotensyna-aldosteron;

c) układ przedsionkowych czynników natriuretycznych (układ atriopeptydowy).

34.3.2. Hormon antydiuretyczny (ADH, wazopresyna). ADH jest syntetyzowany głównie w podwzgórzu jako białko prekursorowe i gromadzi się w zakończeniach nerwowych tylnego płata przysadki mózgowej, skąd hormon jest wydzielany do krwioobiegu.

Sygnałem wydzielania ADH jest wzrost ciśnienia osmotycznego krwi. Może się to zdarzyć, gdy nie pijesz wystarczającej ilości wody, dużo się pocisz lub po zjedzeniu dużej ilości soli. Komórkami docelowymi ADH są komórki kanalików nerkowych, komórki mięśni gładkich naczyń i komórki wątroby.

Działanie ADH na nerki polega na zatrzymywaniu wody w organizmie poprzez stymulację jej ponownego wchłaniania w kanalikach dystalnych i kanalikach zbiorczych. Oddziaływanie hormonu z receptorem aktywuje cyklazę adenylanową i stymuluje tworzenie cAMP. Pod wpływem kinazy białkowej zależnej od cAMP fosforylują białka błonowe zwrócone w stronę światła kanalików. Dzięki temu membrana może transportować wodę wolną od jonów do komórek. Woda przepływa zgodnie z gradientem stężeń, ponieważ mocz kanalikowy jest hipotoniczny w stosunku do zawartości komórki.

Po wypiciu dużej ilości wody spada ciśnienie osmotyczne krwi i zatrzymuje się synteza ADH. Ściany kanalików dystalnych stają się nieprzepuszczalne dla wody, zmniejsza się wchłanianie zwrotne wody i w efekcie wydalane są duże objętości hipotonicznego moczu.

Choroba spowodowana niedoborem ADH nazywa się moczówka prosta cukrzycowa. Może rozwinąć się w wyniku neurotropowych infekcji wirusowych, urazowych uszkodzeń mózgu i guzów podwzgórza. Głównym objawem tej choroby jest gwałtowny wzrost diurezy (do 10 lub więcej litrów dziennie) przy zmniejszonej (1,001-1,005) względnej gęstości moczu.

34.3.3. Renina-angiotensyna-aldosteron. Utrzymanie stałego stężenia jonów sodu we krwi oraz objętości krwi krążącej regulowane jest przez układ renina-angiotensyna-aldosteron, który wpływa również na wchłanianie zwrotne wody. Spadek objętości krwi spowodowany utratą sodu pobudza grupę komórek znajdujących się w ścianach tętniczek doprowadzających – aparat przykłębuszkowy (JGA). Obejmuje wyspecjalizowane komórki receptorowe i wydzielnicze. Aktywacja JGA prowadzi do uwolnienia enzymu proteolitycznego reniny z jego komórek wydzielniczych. Renina jest również uwalniana z komórek w odpowiedzi na spadek ciśnienia krwi.

Renina działa na angiotensynogen (frakcję białka a2-globuliny) i rozszczepia go, tworząc dekapeptyd angiotensynę I. Następnie inny enzym proteolityczny odszczepia dwie końcowe reszty aminokwasowe od angiotensyny I, tworząc angiotensynę II. Oktapeptyd ten jest jednym z najbardziej aktywnych środków sprzyjających zwężaniu naczyń krwionośnych, w tym tętniczek. W rezultacie wzrasta ciśnienie krwi i zmniejsza się zarówno przepływ krwi przez nerki, jak i filtracja kłębuszkowa.

Ponadto angiotensyna II stymuluje wydzielanie hormonu aldosteronu przez komórki kory nadnerczy. Aldosteron, hormon o działaniu bezpośrednim, oddziałuje na dystalny kanalik nefronowy. Hormon ten indukuje syntezę w komórkach docelowych:

a) białka biorące udział w transporcie Na+ przez powierzchnię światła błony komórkowej;

b) Nie + ,K+ -ATPaza, osadzona w błonie przeciwświetlnej i zaangażowana w transport Na+ z komórek kanalików do krwi;

c) enzymy mitochondrialne, na przykład syntaza cytrynianowa;

d) enzymy biorące udział w tworzeniu fosfolipidów błonowych, co ułatwia transport Na+ do komórek kanalików.

Zatem aldosteron zwiększa szybkość reabsorpcji Na+ z kanalików nerkowych (po jonach Na+ biernie następują jony Cl–), a ostatecznie osmotyczna reabsorpcja wody stymuluje aktywny transfer K+ z osocza krwi do moczu.

34.3.4. Przedsionkowe czynniki natriuretyczne. Komórki mięśni przedsionków syntetyzują i wydzielają do krwi hormony peptydowe, które regulują diurezę, wydalanie elektrolitów z moczem i napięcie naczyń. Hormony te nazywane są atriopeptydami (od słowa atrium - atrium).

Atriopeptydy ssaków, niezależnie od wielkości cząsteczek, mają wspólną charakterystyczną strukturę. We wszystkich tych peptydach wiązanie dwusiarczkowe pomiędzy dwiema resztami cysteinowymi tworzy 17-członową strukturę pierścieniową. Ta struktura pierścieniowa jest wymagana do przejawu aktywności biologicznej: redukcja grupy dwusiarczkowej prowadzi do utraty właściwości aktywnych. Z reszt cysteiny rozciągają się dwa łańcuchy peptydowe, reprezentujące regiony N- i C-końcowe cząsteczki. Atriopeptydy różnią się między sobą liczbą reszt aminokwasowych w tych obszarach.

Rysunek 34.3. Schemat budowy peptydu α-natriuretycznego.

Specyficzne białka receptorowe dla atriopeptydów zlokalizowane są na błonie komórkowej wątroby, nerek i nadnerczy oraz na śródbłonku naczyń. Oddziaływaniu atriopeptydów z receptorami towarzyszy aktywacja związanej z błoną cyklazy guanylanowej, która przekształca GTP w cykliczny monofosforan guanozyny (cGMP).

W nerkach pod wpływem atriopeptydów zwiększa się filtracja kłębuszkowa i diureza, a także zwiększa się wydalanie Na+ z moczem. Jednocześnie spada ciśnienie krwi, zmniejsza się napięcie narządów mięśni gładkich i hamuje wydzielanie aldosteronu.

Zatem zwykle oba systemy regulacyjne – atriopeptyd i renina-angiotensyna – wzajemnie się równoważą. Zaburzenia tej równowagi wiążą się z ciężkimi stanami patologicznymi - nadciśnieniem tętniczym na skutek zwężenia tętnicy nerkowej, niewydolnością serca.

W ostatnich latach coraz częściej pojawiają się doniesienia dotyczące stosowania hormonów atriopeptydowych w niewydolności serca, już we wczesnych stadiach, w których następuje zmniejszenie produkcji tego hormonu.

98. Najważniejsze biopolimery tkanki łącznej i macierzy międzykomórkowej (kolagen, elastyna, proteoglikany), skład, struktura przestrzenna, biosynteza, funkcje.

Głównymi składnikami macierzy międzykomórkowej są białka strukturalne: kolagen i elastyna, glikozaminoglikany, proteoglikany, a także niekolagenowe białka strukturalne (fibronektyna, laminina, tenascyna, osteonektyna itp.). Kolageny to rodzina pokrewnych białek fibrylarnych wydzielanych przez komórki tkanki łącznej. Kolageny są białkami najczęściej występującymi nie tylko w macierzy międzykomórkowej, ale także w całym organizmie, stanowią około 1/4 wszystkich białek w organizmie człowieka. Cząsteczki kolagenu składają się z trzech łańcuchów polipeptydowych zwanych łańcuchami α. Zidentyfikowano ponad 20 łańcuchów α, z których większość zawiera 1000 reszt aminokwasowych, ale łańcuchy różnią się nieznacznie sekwencją aminokwasów. Kolageny mogą zawierać trzy identyczne lub różne łańcuchy. Podstawowa struktura łańcuchów α kolagenu jest niezwykła, ponieważ co trzeci aminokwas w łańcuchu polipeptydowym jest reprezentowany przez glicynę, około 1/4 reszt aminokwasowych to prolina lub 4-hydroksyprolina, a około 11% to alanina. W pierwotnej strukturze łańcucha α kolagenu znajduje się także niezwykły aminokwas – hydroksylizyna. Spiralne łańcuchy polipeptydowe, przeplatając się ze sobą, tworzą trójniciową, prawoskrętną cząsteczkę superhelikalną – tropokolagen. Synteza i dojrzewanie: hydroksylacja proliny i lizyny do hydroksyproliny (Hyp) i hydroksylizyny (Hyl); glikozylacja hydroksylizyny; częściowa proteoliza - rozszczepienie peptydu „sygnałowego” oraz propeptydów N- i C-końcowych; utworzenie potrójnej helisy. Kolageny są głównymi składnikami strukturalnymi narządów i tkanek poddawanych obciążeniom mechanicznym (kości, ścięgna, chrząstki, krążki międzykręgowe, naczynia krwionośne), a także uczestniczą w tworzeniu zrębu narządów miąższowych.

Elastyna ma właściwości gumopodobne. Nici elastyny ​​zawarte w tkance płuc, w ścianach naczyń krwionośnych i w więzadłach elastycznych mogą być kilkakrotnie rozciągane w porównaniu do ich normalnej długości, ale po odciążeniu wracają do kształtu złożonego. Elastyna zawiera około 800 reszt aminokwasowych, wśród których dominują aminokwasy z rodnikami niepolarnymi, takie jak glicyna, walina i alanina. Elastyna zawiera sporo proliny i lizyny, ale tylko trochę hydroksyproliny; Hydroksylizyna jest całkowicie nieobecna. Proteoglikany to związki o dużej masie cząsteczkowej składające się z białka (5-10%) i glikozaminoglikanów (90-95%). Tworzą główną substancję macierzy międzykomórkowej tkanki łącznej i mogą stanowić do 30% suchej masy tkanki. Główny proteoglikan macierzy chrząstki nazywa się agrekanem. Jest to bardzo duża cząsteczka, w której do jednego łańcucha polipeptydowego przyłączonych jest aż 100 łańcuchów siarczanów chondroityny i około 30 łańcuchów siarczanów keratanu (pędzel). W tkance chrzęstnej cząsteczki agrekanu łączą się w agregaty z kwasem haluronowym i małym białkiem wiążącym.

Małe proteoglikany to proteoglikany o niskiej masie cząsteczkowej. Występują w chrząstce, ścięgnach, więzadłach, łąkotkach, skórze i innych rodzajach tkanki łącznej. Te proteoglikany mają małe białko rdzeniowe, do którego przyłączony jest jeden lub dwa łańcuchy glikozaminoglikanów. Najczęściej badane to dekoryna, biglykan, fibromodulina, lumikan i perlekan. Mogą wiązać się z innymi składnikami tkanki łącznej i wpływać na ich strukturę i funkcję. Na przykład dekoryna i fibromodulina wiążą się z włókienkami kolagenu typu II i ograniczają ich średnicę. Proteoglikany błon podstawnych charakteryzują się znaczną heterogenicznością. Są to głównie proteoglikany zawierające siarczan heparanu (HSPG).

99. Cechy metabolizmu mięśni szkieletowych i mięśnia sercowego: charakterystyka głównych białek, molekularne mechanizmy skurczu mięśni, zaopatrzenie w energię skurczu mięśni.

Tkanka mięśniowa stanowi 40-42% masy ciała. Główną dynamiczną funkcją mięśni jest zapewnienie mobilności poprzez skurcz, a następnie rozluźnienie. Kiedy mięśnie kurczą się, wykonywana jest praca polegająca na przekształceniu energii chemicznej w energię mechaniczną.

Istnieją trzy rodzaje tkanki mięśniowej: szkieletowa, sercowa i gładka.

Istnieje również podział na mięśnie gładkie i prążkowane (prążkowane). Oprócz mięśni szkieletowych do mięśni prążkowanych zaliczają się mięśnie języka i górna jedna trzecia przełyku, zewnętrzne mięśnie gałki ocznej i kilka innych. Morfologicznie mięsień sercowy należy do mięśni prążkowanych, ale według wielu innych cech zajmuje pozycję pośrednią między mięśniami gładkimi i prążkowanymi.

ORGANIZACJA MORFOLOGICZNA MIĘŚNI POPRZECZNOPRYWKOWANYCH

Mięsień poprzecznie prążkowany składa się z licznych wydłużonych włókien lub komórek mięśniowych. Nerwy ruchowe wchodzą do włókna mięśniowego w różnych punktach i przekazują do niego impuls elektryczny, powodując skurcz. Włókno mięśniowe jest zwykle uważane za olbrzymią komórkę wielojądrzastą, pokrytą elastyczną błoną - sarkolemą (ryc. 20.1). Średnica funkcjonalnie dojrzałego włókna mięśnia prążkowanego wynosi zwykle od 10 do 100 µm, a długość włókna często odpowiada długości mięśnia.

W każdym włóknie mięśniowym w półpłynnym sarkoplazmie na całej długości włókna znajduje się, często w postaci wiązek, wiele nitkowatych formacji - miofibryli (ich grubość jest zwykle mniejsza niż 1 mikron), które podobnie jak całe włókno jako całość ma poprzeczne prążki. Poprzeczne prążkowanie włókna, które zależy od optycznej niejednorodności substancji białkowych zlokalizowanych we wszystkich miofibrylach na tym samym poziomie, można łatwo wykryć podczas badania włókien mięśni szkieletowych w mikroskopie polaryzacyjnym lub z kontrastem fazowym.

Tkanka mięśniowa dorosłych zwierząt i człowieka zawiera od 72 do 80% wody. Około 20-28% masy mięśniowej stanowi sucha masa, głównie białka. Oprócz białek sucha pozostałość zawiera glikogen i inne węglowodany, różne lipidy, ekstrakcyjne substancje zawierające azot, sole kwasów organicznych i nieorganicznych oraz inne związki chemiczne.

Powtarzającym się elementem prążkowanej miofibryli jest sarkomer - odcinek miofibryli, którego granice wyznaczają wąskie linie Z. Każda miofibryla składa się z kilkuset sarkomerów. Średnia długość sarkomerów wynosi 2,5–3,0 µm. W środku sarkomera znajduje się strefa o długości 1,5-1,6 µm, ciemna w mikroskopie z kontrastem fazowym. W świetle spolaryzowanym wykazuje silną dwójłomność. Strefa ta jest zwykle nazywana dyskiem A (dysk anizotropowy). W środku krążka A znajduje się linia M, którą można zaobserwować jedynie pod mikroskopem elektronowym. Środkową część dysku A zajmuje strefa H o słabszej dwójłomności. Wreszcie istnieją dyski izotropowe, zwane dyskami I, o bardzo słabej dwójłomności. W mikroskopie z kontrastem fazowym wydają się jaśniejsze niż krążki A. Długość krążków I wynosi około 1 µm. Każdy z nich jest podzielony na dwie równe połowy membraną Z, czyli linią Z.

Białka tworzące sarkoplazmę to białka rozpuszczalne w środowisku solnym o niskiej sile jonowej. Przyjęty dotychczas podział białek sarkoplazmatycznych na miogen, globulinę X, mioalbuminę i białka pigmentowe w dużej mierze stracił na znaczeniu, gdyż obecnie zaprzecza się istnieniu globuliny X i miogenu jako odrębnych białek. Ustalono, że globulina X jest mieszaniną różnych substancji białkowych o właściwościach globulin. Termin „miogen” jest również pojęciem zbiorowym. W szczególności białka z grupy miogenów obejmują szereg białek wykazujących aktywność enzymatyczną: na przykład enzymy glikolityczne. Do białek sarkoplazmatycznych zalicza się także barwnik oddechowy, mioglobinę oraz różne białka enzymatyczne, zlokalizowane głównie w mitochondriach i katalizujące procesy oddychania tkankowego, fosforylacji oksydacyjnej, a także wiele aspektów metabolizmu azotu i lipidów. Ostatnio odkryto grupę białek sarkoplazmatycznych - par-walbuminy, które mają zdolność wiązania jonów Ca2+. Ich fizjologiczna rola pozostaje niejasna.

Do grupy białek miofibrylarnych zalicza się miozynę, aktynę i aktomiozynę – białka rozpuszczalne w środowisku solnym o dużej sile jonowej oraz tzw. białka regulatorowe: tropomiozynę, troponinę, α- i β-aktyninę, które tworzą z aktomiozyną pojedynczy kompleks w mięsień. Wymienione białka miofibrylarne są ściśle powiązane z funkcją skurczową mięśni.

Zastanówmy się, do czego sprowadzają się wyobrażenia na temat mechanizmu naprzemiennego skurczu i rozluźnienia mięśni. Obecnie przyjmuje się, że cykl biochemiczny skurczu mięśni składa się z 5 etapów (ryc. 20.8):

1) „głowa” miozyny może hydrolizować ATP do ADP i H3PO4 (Pi), ale nie zapewnia uwolnienia produktów hydrolizy. Dlatego proces ten ma charakter bardziej stechiometryczny niż katalityczny (patrz rysunek);

3) ta interakcja zapewnia uwolnienie ADP i H3PO4 z kompleksu aktyna-miozyna. Wiązanie aktomiozyny ma najniższą energię pod kątem 45°, dlatego kąt miozyny z osią włókienek zmienia się od 90° do 45° (w przybliżeniu) i aktyna przesuwa się (o 10-15 nm) w kierunku środka sarkomeru ( patrz rysunek);

4) nowa cząsteczka ATP wiąże się z kompleksem miozyna-F-aktyna

5) kompleks miozyna-ATP ma niskie powinowactwo do aktyny, w związku z czym „głowa” miozyny (ATP) jest oddzielona od F-aktyny. Ostatnim etapem jest sama relaksacja, która wyraźnie zależy od wiązania ATP z kompleksem aktyna-miozyna (patrz ryc. 20.8, e). Następnie cykl zostaje wznowiony.

100. Cechy metabolizmu w tkance nerwowej. Biologicznie aktywne cząsteczki tkanki nerwowej.

Cechy metabolizmu w tkance nerwowej: dużo lipidów, mało węglowodanów, brak rezerw, wysoka wymiana kwasów dikarboksylowych, glukoza jest głównym źródłem energii, mało glikogenu, dlatego mózg jest zależny od dostaw glukozy we krwi, intensywna wymiana oddechowa, tlen jest zużywany stale, a jego poziom się nie zmienia, procesy metaboliczne są izolowane ze względu na barierę krew-mózg, dużą wrażliwość na niedotlenienie i hipoglikemię. białka neurospecyficzne (NSP) – biologicznie aktywne cząsteczki specyficzne dla tkanek nerwowych i pełniące funkcje charakterystyczne dla układu nerwowego. Zasadowe białko mieliny. Enolaza specyficzna dla neuronów. Białko S-100 itp.

101. Zależność pomiędzy metabolizmem aminokwasów, tłuszczów i węglowodanów. Schemat przemian glukozy i aminokwasów w tłuszcze. Schemat syntezy glukozy z aminokwasów. Schemat tworzenia szkieletu węglowego aminokwasów z węglowodanów i gliceryny.

Najważniejsza przemiana kwasów tłuszczowych zachodzi w wątrobie, z której syntetyzowane są tłuszcze charakterystyczne dla tego typu zwierząt. Pod wpływem enzymu lipazy tłuszcze rozkładają się na kwasy tłuszczowe i glicerol. Dalsze losy gliceryny są podobne do losów glukozy. Jego przemiana rozpoczyna się przy udziale ATP, a kończy rozkładem do kwasu mlekowego, po którym następuje utlenienie do dwutlenku węgla i wody. Czasami, jeśli to konieczne, wątroba może syntetyzować glikogen z kwasu mlekowego.Wątroba syntetyzuje także tłuszcze i fosfatydy, które dostają się do krwi i są transportowane po całym organizmie. Odgrywa znaczącą rolę w syntezie cholesterolu i jego estrów. Podczas utleniania cholesterolu w wątrobie powstają kwasy żółciowe, które są wydzielane z żółcią i biorą udział w procesie trawienia.

102. Wartość diagnostyczna oznaczania metabolitów we krwi i moczu.

Glukoza zwykle występuje w moczu zdrowej osoby w bardzo małych dawkach, około 0,03-0,05 g/l. Patologiczna cukromocz: cukrzyca nerek, cukrzyca, ostre zapalenie trzustki, nadczynność tarczycy, cukrzyca steroidowa, zespół poporodowy, zawał mięśnia sercowego, oparzenia, cewkowo-śródmiąższowe uszkodzenie nerek, zespół Cushinga. Białko nie powinno być obecne w moczu zdrowej osoby. Patologiczny białkomocz: przy chorobach dróg moczowych (wysięk zapalny), przy patologii nerek (uszkodzenie kłębuszków nerkowych), cukrzycy, różnego rodzaju chorobach zakaźnych, zatruciach itp. Zwykle zawartość mocznika waha się od 333 do 587 mmol/dobę (od 20 do 35 g/dzień). W przypadku przekroczenia poziomu mocznika po niektórych lekach rozpoznaje się gorączkę, nadczynność tarczycy i niedokrwistość złośliwą. Zmniejszenie poziomu mocznika obserwuje się w przypadku zatrucia, żółtaczki, marskości wątroby, chorób nerek, w czasie ciąży, z niewydolnością nerek, podczas diety niskobiałkowej. Badanie moczu na kwas moczowy przepisuje się w przypadku podejrzenia niedoboru kwasu foliowego, diagnostyki zaburzeń metabolizmu puryn, chorób krwi, diagnostyki chorób endokrynologicznych itp. Przy obniżonych wartościach kwasu moczowego badanie moczu stwierdza nasilający się zanik mięśni, ksantynurię, ołów zatrucie, spożycie jodku potasu, chininy, atropiny, przy niedoborze kwasu foliowego. Podwyższone stężenie kwasu moczowego obserwuje się w padaczkach, wirusowym zapaleniu wątroby, cystynozie, zespole Lescha-Negana, płatowym zapaleniu płuc, anemii sierpowatokrwinkowej, chorobie Wilsona-Kovalova i czerwienicy prawdziwej. Kreatynina w moczu dorosłych waha się od 5,3 u kobiet i od 7,1 u mężczyzn do odpowiednio 15,9 i 17,7 mmol/dobę. Wskaźnik ten służy do oceny czynności nerek, jest również przepisywany w przypadku ciąży, cukrzycy, chorób gruczołów dokrewnych, utraty wagi oraz ostrych i przewlekłych chorób nerek. Podwyższone wartości od normy występują podczas wysiłku fizycznego, cukrzycy, diety białkowej, anemii, zwiększonego metabolizmu, infekcji, ciąży, oparzeń, niedoczynności tarczycy, zatrucia tlenkiem węgla itp. Obniżone wartości kreatyniny ​przy diecie wegetariańskiej, białaczka, paraliż, dystrofia mięśniowa, różnego rodzaju choroby zapalne mięśni itp. Badania moczu na fosfor są przepisywane w przypadku chorób układu kostnego, nerek, przytarczyc, unieruchomienia i leczenia witaminą D. Jeśli poziom przekracza normę, białaczka, rozpoznaje się predyspozycję do powstawania kamieni moczowych, krzywicę, uszkodzenie kanalików nerkowych, kwasicę nienerkową, nadczynność przytarczyc, rodzinną hipofosfatemię. Gdy poziom spada, diagnozuje się: różne choroby zakaźne (np. Gruźlicę), przytarczyce, przerzuty do kości, akromegalię, niedoczynność przytarczyc, ostry zanik żółtego itp. Analiza jest przewidziana w przypadku patologii układu sercowo-naczyniowego, patologii neurologicznej i niewydolności nerek. Gdy zawartość magnezu wzrośnie od normy, stwierdza się: alkoholizm, zespół Barttera, chorobę Addisona, wczesne stadia przewlekłej choroby nerek itp. Spadek: niewystarczająca zawartość magnezu w pożywieniu, zapalenie trzustki, ostra lub przewlekła biegunka, odwodnienie, zespół złego wchłaniania itp. Test wapnia jest przepisywany w celu oceny przytarczyc, diagnostyki krzywicy, osteoporozy, chorób kości, chorób tarczycy i przysadki mózgowej. Normalna aktywność wynosi 10-1240 jednostek/l. Analiza jest zalecana w przypadku infekcji wirusowych, zmian w trzustce i śliniankach przyusznych oraz niewyrównanej cukrzycy.

Standardowe biochemiczne badanie krwi.

W przypadku niektórych chorób endokrynologicznych i zaburzeń czynności wątroby stężenie glukozy może być obniżone. W cukrzycy obserwuje się wzrost poziomu glukozy. Bilirubina może określić pracę wątroby. Wzrost poziomu bilirubiny całkowitej jest objawem żółtaczki, zapalenia wątroby i niedrożności dróg żółciowych. Jeśli zawartość bilirubiny sprzężonej wzrasta, najprawdopodobniej wątroba jest chora. Poziom białka całkowitego spada w przypadku chorób wątroby i nerek, przedłużających się procesów zapalnych i głodzenia. Zwiększenie zawartości białka całkowitego można zaobserwować w niektórych chorobach krwi, schorzeniach i stanach, którym towarzyszy odwodnienie. Spadek poziomu albumin może wskazywać na chorobę wątroby, nerek lub jelit. Zwykle wskaźnik ten zmniejsza się w przypadku cukrzycy, ciężkich alergii, oparzeń i procesów zapalnych. Podwyższony poziom albumin jest sygnałem zaburzeń układu odpornościowego lub metabolizmu. Wzrost poziomu γ-globulin wskazuje na obecność infekcji i stanu zapalnego w organizmie. Spadek może wskazywać na niedobór odporności. Podczas ostrych procesów zapalnych obserwuje się wzrost zawartości α1-globulin. Poziom α2-globulin może wzrosnąć podczas procesów zapalnych i nowotworowych, chorób nerek i zmniejszyć się podczas zapalenia trzustki i cukrzycy. Zmianę ilości β-globulin obserwuje się zwykle przy zaburzeniach metabolizmu tłuszczów. Białko C-reaktywne zwiększa swoją zawartość podczas procesów zapalnych, infekcji i nowotworów. Określenie tego wskaźnika ma ogromne znaczenie w przypadku reumatyzmu i reumatoidalnego zapalenia stawów. Wzrost poziomu cholesterolu sygnalizuje rozwój miażdżycy, choroby niedokrwiennej serca, chorób naczyniowych i udaru mózgu. Poziom cholesterolu wzrasta również w przypadku cukrzycy, przewlekłej choroby nerek i zaburzeń czynności tarczycy. Cholesterol spada poniżej normy w przypadku zwiększonej czynności tarczycy, przewlekłej niewydolności serca, ostrych chorób zakaźnych, gruźlicy, ostrego zapalenia trzustki i chorób wątroby, niektórych rodzajów anemii i wyczerpania. Jeśli zawartość β-lipoprotein jest mniejsza niż normalnie, oznacza to dysfunkcję wątroby. Podwyższony poziom tego wskaźnika wskazuje na miażdżycę, zaburzenia metabolizmu tłuszczów i cukrzycę. Poziom trójglicerydów wzrasta wraz z chorobą nerek i zmniejszoną czynnością tarczycy. Gwałtowny wzrost tego wskaźnika wskazuje na zapalenie trzustki. Wzrost poziomu mocznika wskazuje na chorobę nerek. Wzrost poziomu kreatyniny wskazuje na upośledzoną czynność nerek, cukrzycę i choroby mięśni szkieletowych. Poziom kwasu moczowego we krwi może wzrosnąć w przypadku dny moczanowej, białaczki, ostrych infekcji, chorób wątroby, kamieni nerkowych, cukrzycy, przewlekłego egzemy, łuszczycy.Zmiana poziomu amylazy wskazuje na patologię trzustki. Wzrost poziomu fosfatazy alkalicznej wskazuje na choroby wątroby i dróg żółciowych. Na upośledzoną czynność wątroby wskazuje wzrost wskaźników takich jak ALT, AST, γ-GT. Zmiana stężenia fosforu i wapnia we krwi wskazuje na naruszenie metabolizmu minerałów, które występuje w przypadku chorób nerek, krzywicy i niektórych zaburzeń hormonalnych.

Hormon przytarczyc

Parathormon (PTH) to jednołańcuchowy polipeptyd składający się z 84 reszt aminokwasowych (około 9,5 kDa), którego działanie ma na celu zwiększenie stężenia jonów wapnia i zmniejszenie stężenia fosforanów w osoczu krwi.

1. Synteza i wydzielanie PTH

PTH syntetyzowany jest w przytarczycach jako prekursor – preprohormon zawierający 115 reszt aminokwasowych. Podczas transferu do ER od preprohormonu odszczepia się peptyd sygnałowy zawierający 25 reszt aminokwasowych. Powstały prohormon transportowany jest do aparatu Golgiego, gdzie prekursor przekształcany jest w dojrzały hormon, zawierający 84 reszty aminokwasowe (PTH 1-84). Hormon przytarczyc jest pakowany i przechowywany w granulkach wydzielniczych (pęcherzykach). Nienaruszony parathormon można rozszczepić na krótkie peptydy: fragmenty N-końcowe, C-końcowe i środkowe. Peptydy N-końcowe zawierające 34 reszty aminokwasowe wykazują pełną aktywność biologiczną i są wydzielane przez gruczoły wraz z dojrzałym parathormonem. Jest to N-końcowy peptyd odpowiedzialny za wiązanie się z receptorami na komórkach docelowych. Rola fragmentu C-końcowego nie została jasno ustalona. Szybkość rozkładu hormonów zmniejsza się, gdy stężenie jonów wapnia jest niskie i wzrasta, gdy stężenie jonów wapnia jest wysokie.

Wydzielanie PTH regulowany przez poziom jonów wapnia w osoczu: hormon jest wydzielany w odpowiedzi na spadek stężenia wapnia we krwi.

2. Rola parathormonu w regulacji gospodarki wapniowo-fosforanowej

Narządy docelowe dla PTH – kości i nerek. W komórkach nerek i kości zlokalizowane są specyficzne receptory, które oddziałują z parathormonem, powodując kaskadę zdarzeń, która rozpoczyna się, prowadząc do aktywacji cyklazy adenylanowej. Wewnątrz komórki wzrasta stężenie cząsteczek cAMP, których działanie stymuluje mobilizację jonów wapnia z rezerw wewnątrzkomórkowych. Jony wapnia aktywują kinazy, które fosforylują określone białka, które indukują transkrypcję określonych genów.

W tkance kostnej receptory PTH są zlokalizowane na osteoblastach i osteocytach, ale nie występują na osteoklastach. Kiedy parathormon wiąże się z receptorami komórek docelowych, osteoblasty zaczynają intensywnie wydzielać insulinopodobny czynnik wzrostu 1 i cytokiny. Substancje te stymulują aktywność metaboliczną osteoklastów. W szczególności przyspiesza się powstawanie enzymów, takich jak fosfataza alkaliczna i kolagenaza, które działają na składniki macierzy kostnej, powodując jej rozkład, w wyniku czego następuje mobilizacja Ca 2+ i fosforanów z kości do płynu pozakomórkowego (ryc. 1).

W nerkach PTH stymuluje wchłanianie zwrotne wapnia w kanalikach dystalnych, zmniejszając w ten sposób wydalanie wapnia z moczem i zmniejszając wchłanianie zwrotne fosforanów.

Dodatkowo parathormon indukuje syntezę kalcytriolu (1,25(OH) 2 D 3), który nasila wchłanianie wapnia w jelitach.

Tym samym parathormon przywraca prawidłowy poziom jonów wapnia w płynie zewnątrzkomórkowym zarówno poprzez bezpośrednie działanie na kości i nerki, jak i działając pośrednio (poprzez stymulację syntezy kalcytriolu) na błonę śluzową jelit, w tym przypadku zwiększając efektywność Ca 2+ wchłanianie w jelicie. Zmniejszając wchłanianie zwrotne fosforanów z nerek, hormon przytarczyc pomaga zmniejszyć stężenie fosforanów w płynie zewnątrzkomórkowym.

3. Nadczynność przytarczyc

W pierwotnej nadczynności przytarczyc dochodzi do zaburzenia mechanizmu supresji wydzielania hormonu przytarczyc w odpowiedzi na hiperkalcemię. Choroba ta występuje z częstością 1:1000. Przyczyną może być guz przytarczyc (80%) lub rozlany rozrost gruczołów, w niektórych przypadkach rak przytarczyc (mniej niż 2%). Nadmierne wydzielanie parathormonu prowadzi do zwiększonej mobilizacji wapnia i fosforanów z tkanki kostnej, zwiększonego wchłaniania zwrotnego wapnia i wydalania fosforanów w nerkach. W efekcie dochodzi do hiperkalcemii, która może prowadzić do zmniejszenia pobudliwości nerwowo-mięśniowej i niedociśnienia mięśniowego. U pacjentów rozwija się ogólne osłabienie mięśni, zmęczenie i ból niektórych grup mięśni, wzrasta ryzyko złamań kręgosłupa, kości udowej i przedramienia. Wzrost stężenia jonów fosforanowych i wapnia w kanalikach nerkowych może powodować powstawanie kamieni nerkowych i prowadzić do hiperfosfaturii i hipofosfatemii.

Wtórna nadczynność przytarczyc występuje w przewlekłej niewydolności nerek i niedoborze witaminy D3 i towarzyszy jej hipokalcemia, związana głównie z upośledzonym wchłanianiem wapnia w jelitach na skutek hamowania tworzenia kalcytriolu przez zajęte nerki. W tym przypadku zwiększa się wydzielanie hormonu przytarczyc. Jednakże zwiększone stężenie parathormonu nie może normalizować stężenia jonów wapnia w osoczu krwi ze względu na upośledzoną syntezę kalcytriolu i zmniejszone wchłanianie wapnia w jelicie. Wraz z hipokalcemią często obserwuje się hiperfostatemię. U pacjentów rozwija się uszkodzenie szkieletu (osteoporoza) w wyniku zwiększonej mobilizacji wapnia z tkanki kostnej. W niektórych przypadkach (wraz z rozwojem gruczolaka lub rozrostu przytarczyc) autonomiczne nadmierne wydzielanie parathormonu kompensuje hipokalcemię i prowadzi do hiperkalcemii ( trzeciorzędowa nadczynność przytarczyc).

4. Niedoczynność przytarczyc

Głównym objawem niedoczynności przytarczyc spowodowanej niewydolnością przytarczyc jest hipokalcemia. Spadek stężenia jonów wapnia we krwi może powodować zaburzenia neurologiczne, okulistyczne, sercowo-naczyniowe, a także uszkodzenia tkanki łącznej. U pacjenta z niedoczynnością przytarczyc obserwuje się wzrost przewodnictwa nerwowo-mięśniowego, ataki drgawek tonicznych, drgawki mięśni oddechowych i przepony oraz skurcz krtani.

Kalcytriol

Podobnie jak inne hormony steroidowe, kalcytriol jest syntetyzowany z cholesterolu.

Ryż. 1. Biologiczne działanie parathormonu. 1 - stymuluje mobilizację wapnia z kości; 2 - stymuluje wchłanianie zwrotne jonów wapnia w dystalnych kanalikach nerek; 3 - aktywuje powstawanie kalcytriolu, 1,25(OH) 2 D 3 w nerkach, co prowadzi do stymulacji wchłaniania Ca 2+ w jelicie; 4 - zwiększa stężenie wapnia w płynie międzykomórkowym, hamuje wydzielanie PTH. ICF – płyn międzykomórkowy.

Działanie hormonu ma na celu zwiększenie stężenia wapnia w osoczu krwi.

1. Struktura i synteza kalcytriolu

W skórze 7-dehydrocholesterol (prowitamina D3) przekształca się w bezpośredni prekursor kalcytriolu – cholekalcyferol (witamina D3). Podczas tej nieenzymatycznej reakcji, pod wpływem promieniowania UV, następuje rozerwanie wiązania pomiędzy dziewiątym i dziesiątym atomem węgla w cząsteczce cholesterolu, otwarcie pierścienia B i powstanie cholekalcyferol (ryc. 2). W ten sposób powstaje większość witaminy D3 w organizmie człowieka, jednak niewielka jej ilość pochodzi z pożywienia i jest wchłaniana w jelicie cienkim wraz z innymi witaminami rozpuszczalnymi w tłuszczach.

Ryż. 2. Schemat syntezy kalcytriolu. 1 - cholesterol jest prekursorem kalcytriolu; 2 - w skórze 7-dehydrocholesterol ulega nieenzymatycznemu przekształceniu w cholekalcyferol; 3 - w wątrobie 25-hydroksylaza przekształca cholekalcyferol w kalcydiol; 4 - w nerkach tworzenie kalcytriolu jest katalizowane przez 1α-hydroksylazę.

W naskórku cholekalcyferol wiąże się ze specyficznym białkiem wiążącym witaminę D (transkalcyferyną), przedostaje się do krwi i jest transportowany do wątroby, gdzie następuje hydroksylacja przy 25. atomie węgla, tworząc kalcydiol. Po skompleksowaniu z białkiem wiążącym witaminę D kalcydiol jest transportowany do nerek i hydroksylowany przy pierwszym atomie węgla, tworząc kalcytriol. Aktywną formą witaminy D 3 jest 1,25(OH) 2 D 3.

Etapem ograniczającym szybkość reakcji jest hydroksylacja zachodząca w nerkach. Reakcja ta jest katalizowana przez mitochondrialny enzym lα-hydroksylazę. Parathormon indukuje la-hydroksylazę, stymulując w ten sposób syntezę 1,25(OH) 2 D 3. Niskie stężenie fosforanów i jonów Ca2+ we krwi przyspiesza także syntezę kalcytriolu, a jony wapnia działają pośrednio poprzez parathormon.

W przypadku hiperkalcemii aktywność 1α-hydroksylazy maleje, ale wzrasta aktywność 24α-hydroksylazy. Zwiększa się w tym przypadku produkcja metabolitu 24,25(OH) 2 D 3, który może wykazywać aktywność biologiczną, jednak jego rola nie została do końca wyjaśniona.

2. Mechanizm działania kalcytriolu

Kalcytriol wpływa na jelito cienkie, nerki i kości. Podobnie jak inne hormony steroidowe, kalcytriol wiąże się z wewnątrzkomórkowym receptorem komórki docelowej. Tworzy się kompleks hormon-receptor, który oddziałuje z chromatyną i indukuje transkrypcję genów strukturalnych, w wyniku czego dochodzi do syntezy białek pośredniczących w działaniu kalcytriolu. Na przykład w komórkach jelitowych kalcytriol indukuje syntezę białek przenoszących Ca 2+, które zapewniają wchłanianie jonów wapnia i fosforanów z jamy jelitowej do komórek nabłonka jelitowego i dalszy transport z komórki do krwi, dzięki czemu stężenie jonów wapnia w płynie pozakomórkowym utrzymuje się na poziomie niezbędnym do mineralizacji macierzy organicznej tkanki kostnej. W nerkach kalcytriol stymuluje wchłanianie zwrotne jonów wapnia i fosforanów. Przy braku kalcytriolu zostaje zakłócone tworzenie się amorficznych kryształów fosforanu wapnia i hydroksyapatytu w organicznej macierzy tkanki kostnej, co prowadzi do rozwoju krzywicy i osteomalacji. Stwierdzono również, że przy niskich stężeniach jonów wapnia kalcytriol sprzyja mobilizacji wapnia z tkanki kostnej.

3. Krzywica

Krzywica jest chorobą wieku dziecięcego związaną z niedostateczną mineralizacją tkanki kostnej. Konsekwencją niedoboru wapnia jest upośledzona mineralizacja kości. Przyczyną krzywicy mogą być: brak witaminy D 3 w diecie, upośledzone wchłanianie witaminy D 3 w jelicie cienkim, zmniejszona synteza prekursorów kalcitriGolu na skutek niewystarczającego przebywania na słońcu, defekt 1α-hydroksylazy, defekt receptory kalcytriolu w komórkach docelowych. Wszystko to powoduje zmniejszenie wchłaniania wapnia w jelitach i zmniejszenie jego stężenia we krwi, pobudzenie wydzielania parathormonu i w efekcie mobilizację jonów wapnia z kości. W przypadku krzywicy dotknięte są kości czaszki; klatka piersiowa wraz z mostkiem wystaje do przodu; kości rurkowe i stawy rąk i nóg są zdeformowane; brzuch powiększa się i wystaje; rozwój motoryczny jest opóźniony. Głównymi sposobami zapobiegania krzywicy jest prawidłowe odżywianie i wystarczająca ekspozycja na słońce.

Rola kalcytoniny w regulacji metabolizmu wapnia

Kalcytonina jest polipeptydem składającym się z 32 reszt aminokwasowych z jednym wiązaniem dwusiarczkowym. Hormon jest wydzielany przez przypęcherzykowe komórki K tarczycy lub komórki C przytarczyc jako białko prekursorowe o wysokiej masie cząsteczkowej. Wydzielanie kalcytoniny wzrasta wraz ze wzrostem stężenia Ca 2+ i maleje wraz ze spadkiem stężenia Ca 2+ we krwi. Kalcytonina jest antagonistą hormonu przytarczyc. Hamuje uwalnianie Ca 2+ z kości, zmniejszając aktywność osteoklastów. Ponadto kalcytonina hamuje kanalikowe wchłanianie zwrotne jonów wapnia w nerkach, stymulując w ten sposób ich wydalanie przez nerki z moczem. Szybkość wydzielania kalcytoniny u kobiet w dużym stopniu zależy od poziomu estrogenów. Przy braku estrogenu zmniejsza się wydzielanie kalcytoniny. Powoduje to przyspieszenie mobilizacji wapnia z tkanki kostnej, co prowadzi do rozwoju osteoporozy.



Za wymianę wapnia i fosforanów w organizmie odpowiadają trzy hormony: kalcytriol, kalcytonina i hormon przytarczyc.

Kalcytriol

Struktura

Jest pochodną witaminy D i zaliczany jest do sterydów.

Synteza

Tworzące się w skórze pod wpływem promieniowania ultrafioletowego i dostarczane z pożywieniem cholekalcyferol (witamina D 3) i ergokalcyferol (witamina D 2) ulegają hydroksylacji do hepatocyty w C25 i w nabłonku kanaliki bliższe nerki w C 1. W rezultacie powstaje 1,25-dioksycholekalcyferol ( kalcytriol).

W wielu komórkach występuje aktywność 1α-hydroksylazy, a jej znaczenie polega na aktywacji 25-hydroksycholekalcyferolu na potrzeby własne komórki (działanie autokrynne i parakrynne).

Regulacja syntezy i wydzielania

Aktywuj: Hipokalcemia zwiększa hydroksylację witaminy D w pozycji C1 w nerkach poprzez zwiększenie wydzielania hormonu przytarczyc, który stymuluje ten proces.

Zmniejszyć: Nadmiar kalcytriolu hamuje hydroksylację C1 w nerkach.

Mechanizm akcji

Cytozolowy.

Cele i efekty

Hormon przytarczyc

Struktura

Jest to peptyd składający się z 84 aminokwasów i masie cząsteczkowej 9,5 kDa.

Synteza

Trafia do przytarczyc. Reakcje syntezy hormonów są bardzo aktywne.

Regulacja syntezy i wydzielania

Aktywuje powstawanie hormonu hipokalcemii.

Zmniejszyć wysokie stężenie wapnia poprzez aktywację proteaza wrażliwa na wapń, hydrolizując jeden z prekursorów hormonów.

Mechanizm akcji

Cyklaza adenylanowa.

Cele i efekty

Działanie hormonu przytarczyc jest zwiększenie stężenia wapnia I spadek stężenia fosforanów we krwi.

Osiąga się to na trzy sposoby:

Kość

• przy wysokim poziomie hormonów dochodzi do aktywacji osteoklastów i zniszczenia tkanki kostnej,
• w niskich stężeniach aktywowana jest przebudowa kości i osteogeneza.

Nerki

• zwiększa się wchłanianie zwrotne wapnia i magnezu,
• zmniejsza się wchłanianie zwrotne fosforanów, aminokwasów, węglanów, sodu, chlorków i siarczanów.
• hormon stymuluje również tworzenie kalcytriolu (hydroksylacja w pozycji C1).

Jelita

• przy udziale kalcytriolu zwiększa się wchłanianie wapnia i fosforanów.

Niedoczynność

Występuje, gdy gruczoł zostaje przypadkowo usunięty podczas operacji tarczycy lub podczas autoimmunologicznego zniszczenia tkanki gruczołu. Powstała hipokalcemia i hiperfosfatemia objawia się dużą pobudliwością nerwowo-mięśniową, drgawkami i tężyczką. Przy gwałtownym spadku poziomu wapnia dochodzi do paraliżu oddechowego i skurczu krtani.

Nadczynność

Pierwotna nadczynność przytarczyc występuje w przypadku gruczolaka gruczołowego. Narastająca hiperkalcemia powoduje uszkodzenie nerek i kamicę moczową.

Wtórna nadczynność przytarczyc jest następstwem niewydolności nerek, w której dochodzi do zaburzenia tworzenia kalcytriolu, zmniejszenia stężenia wapnia we krwi i kompensacyjnego wzrostu syntezy parathormonu.

Kalcytonina

Struktura

Jest to peptyd składający się z 32 aminokwasów o masie cząsteczkowej 3,6 kDa.

Synteza

Przeprowadza się go w komórkach parafolikularnych tarczycy.

Regulacja syntezy i wydzielania

Aktywuj: jony wapnia, glukagon.

Mechanizm akcji

Cyklaza adenylanowa

Cele i efekty

Działanie kalcytoniny jest spadek stężenia wapnia I fosforany we krwi:

• w tkance kostnej hamuje aktywność osteoklastów, co usprawnia napływ wapnia i fosforanów do kości,
• w nerkach hamuje wchłanianie zwrotne jonów Ca 2+, fosforanów, Na +, K +, Mg 2+.