Polnyj_kurs_lekcij

biokhimija.ru

Тимин О.А. Лекции по биологической химии

341

С = UP D (мл/мин),

где С – показатель клиренса, D – минутный диурез,

U и P – концентрация вещества в моче и плазме, соответственно.

РЕАБСОРБЦИЯ

Реабсорбция – это движение веществ из просвета канальца в кровь. Реабсорбции подвергаются почти все низкомолекулярные вещества, попавшие в фильтрат – глюкоза, аминокислоты, бикарбонаты, вода, электролиты, органические кислоты, частично мочевина и мочевая кислота. 85% ультрафильтрата реабсорбируется в проксимальном отделе канальца. Хотя мелкие белки и пептиды также в состоянии пройти через гломерулярный фильтр (до 8-10 г в сутки) суточные их потери с мочой не превышают 100-150 мг/сутки.

Имеются два механизма реабсорбции:

1.Простая и облегченная диффузия по градиенту осмолярности или концентрацииглюкоза, аминокислоты, мочевина, органические соединения, вода;

2.Активный транспорт происходит против градиента концентраций и требует затрат энергии АТФ – ионы натрия, калия, хлора, кальция, магния.

Вкаждом отделе нефрона происходят специфичные для него события.

Биохимия почек	342

Проксимальный извитой каналец

Здесь происходит реабсорбция аминокислот, глюкозы, солей, витаминов, эндоцитоз большинства белков и пептидов, 70% ионов натрия, 75% воды. Доля реабсорбируемых NaCl и воды всегда постоянна и не зависит от их количества.

По межклеточным щелям реабсорбируется 2/3 всех ионов Na+, и только 1/3 через мембраны клеток с затратой энергии. Ионы Cl– реабсорбируются также по межклеточным щелям вместе с ионами Na+, в нижних отделах проксимального канальца происходит обмен хлора на основания – слабые органические кислоты (мочевая, щавелевая) или лекарства сульфаниламиды, пенициллин, барбитураты.

Реабсорбция почти всех веществ происходит с использованием градиента ионов Na+. Одновременно происходит секреция молекул аммиака (аммониегенез).

Тонкое нисходящее колено петли Генле

Здесь реабсорбируется вода за счет гипертоничности интерстиция мозгового слоя по-

чек.

В вершине петли Генле благодаря событиям в нисходящей и восходящей части осмолярность мочи достигает 1200 мОсмоль при осмолярности первичной мочи в капсуле около 290 мОсмоль.

Тонкое восходящее колено петли Генле

В этой части нефрона пассивно реабсорбируются ионы натрия и хлора.

biokhimija.ru

Тимин О.А. Лекции по биологической химии

343

Толстая восходящая часть петли Генле

1.В толстой части при помощи единого "тройного" переносчика с затратой энергии реабсорбируются ионы Na+, Cl–, K+.

2.Ионы калия частично диффундируют в интерстиций и далее в кровь, частично возвращаются в просвет канальца. Из-за сохранения положительного заряда на апикальной части эпителиоцитов создается "положительный потенциал просвета".

3.Благодаря этому по межклеточным щелям, отталкиваясь от положительного заряда, в интерстиций проникают ионы Na+, Ca2+ и Mg2+.

4.Ионы Na+ и Cl– после выхода в межклеточное пространство повышают здесь осмолярность. Благодаря этому молекулы воды из тонкого нисходящего колена получают возможность переходить из мочи в интерстиций и осмолярность мочи возрастает.

5.Т.к. направление тока мочи (направление канальцев) противоположно току крови (направление капилляров), то при потоке ионов Na+ и Cl– из восходящего колена в кровь концентрация этих ионов в крови (по направлению тока крови) непрерывно возрастает. Канальцевая жидкость становится гипотоничной.

Дистальный каналец

Из-за активной реабсорбции ионов в предыдущих отделах в дистальный каналец попадает гипотоничная моча (около 150-200 мОсмоль), что облегчает реабсорбцию воды в последующих отсеках нефрона.

1.В этом отделе происходит симпорт ионов Na+ и Cl– , при этом общий поток ионов Na+ выше, чем ионов Cl–.

2.Активно идет аммониегенез.

3.Благодаря наличию рецепторов к паратгормону активно идет реабсорбция ионов Ca2+.

Биохимия почек	344

Конечный отдел дистального канальца и собирательные трубочки

В последних отделах нефрона окончательно решается вопрос о выводимом количестве натрия и воды. Клетки этих отделов чувствительны к воздействию альдостерона и вазо-

прессина.

1.Действие альдостерона усиливает реабсорбцию ионов Na+ через специфические Na+-каналы и в обмен на ионы Н+. Таким образом, при избыточном эффекте альдостерона (синдром Конна) активируется потеря кислых эквивалентов и развивается алкалоз.

2.Вазопрессин, действуя по аденилатциклазному механизму, вызывает изменение цитоскелета эпителиоцитов и увеличение количества белков аквапоринов II типа на апикальной мембране. В результате вода из гипотоничной мочи перемещается в цитоплазму клеток и далее в интерстиций.

3.Активно идет аммониегенез.

4.Вставочные клетки секретируют ионы Н+ с затратой энергии.

biokhimija.ru	Тимин О.А. Лекции по биологической химии	345

Лабораторная оценка реабсорбции

Проксимальный каналец

Эффективность реабсорбции определяется по максимальной величине реабсорции глюкозы: производят внутривенное вливание раствора глюкозы и повышение ее концентрации в крови до тех пор, пока глюкоза не появится в моче. Для глюкозы эта величина (почечный порог) соответствует 9-10 ммоль/л. Снижение показателя означает патологию этого отдела.

Дистальный каналец Тест водной депривации проводится при высоком диурезе – обследуемый лишается

воды на некоторое время, определяется осмоляльность плазмы крови и мочи, затем вводится лекарственный аналог вазопрессина и разрешается прием воды.

При наличии реакции на вазопрессин – имеется несахарный диабет. При отсутствии реакции – нефрогенный диабет.

БИОХИМИЯ ПЕЧЕНИ

Печень – самый крупный орган в организме человека, состоит примерно из 300 млрд клеток, 80% из которых составляют гепатоциты. Масса печени достигает 1,5 кг, что составляет 2-3% от массы тела взрослого человека. На печень приходится от 20 до 30% потребляемого организмом кислорода. Клетки печени занимают центральное место в реакциях промежуточного метаболизма и поддержании гомеостаза крови. Поэтому в биохимическом отношении гепатоциты являются как бы прототипом всех остальных клеток.

Артериальная кровь, поступающая по печёночной артерии, и кровь воротной вены

от желудка, селезёнки, кишечника, поджелудочной железы и других органов брюшной полости, проходит к центру печеночной дольки по общей для них разветвленной сети капилляров между рядами гепатоцитов, называемой синусоидами. Синусоиды соприкасаются с каждым гепатоцитом. В отличие от капилляров других тканей синусоиды не имеют базальной мембраны, их стенка представлена только эндотелиальными клетками. Между эндотелием и гепатоцитами расположено перисинусоидальное пространство – пространство Диссе. Вдоль синусоид располагаются клетки ретикуло-эндотелиальной системы – клетки Купфера. После взаимодействия с гепатоцитами кровь из капилляров поступает в центральные вены, которые далее впадают в нижнюю полую вену.

В зонах соприкосновения мембран двух или более гепатоцитов формируются желчные канальцы, которые поначалу не имеют собственных стенок – ими служат цитоплазматические мембраны гепатоцитов. На периферии печеночной дольки они сливаются в более крупные желчные ходы.

Поверхность печеночной капиллярной сети достигает 400 м2 и обеспечивает прохождение через печень около 2 тыс. литров крови в сутки, при этом 80% её поступает по системе воротной вены, а 20% — через печёночную артерию.

biokhimija.ru	Тимин О.А. Лекции по биологической химии	347

ФУНКЦИИ ПЕЧЕНИ

1.Пищеварительная – печень является крупнейшей пищеварительной железой. Она образует желчь, включающую воду (82%), желчные кислоты (12%), фосфатидилхолин (4%), холестерол (0,7%), прямой билирубин, белки, продукты распада стероидных гормонов, электролиты, лекарственные средства и их метаболиты.

Желчь обеспечивает эмульгирование и переваривание жиров пищи, стимулирует пери-

стальтику кишечника.

Из крови воротной вены желчные кислоты поглощаются симпортом с ионами Na+. В желчный капилляр синтезированные de novo и используемые вторично желчные кислоты секретируются АТФ-зависимым транспортом.

2.Экскреторная функция, близка к пищеварительной – с помощью желчи выводятся билирубин, немного креатинина и мочевины, ксенобиотики и продукты их обезвреживания, холестерол. Последний выводится из организма только в составе желчи.

3.Секреторная – печень осуществляет биосинтез и секрецию в кровь альбумина и некоторых белков других фракций, белков свертывающей системы, липопротеинов, глюкозы, кетоновых тел, 25-оксикальциферола, креатина.

4.Депонирующая – здесь находится место депонирования энергетических резервов

гликогена, накапливаются минеральные вещества, особенно железо, витамины A, D, K, B12 и фолиевая кислота.

5.Метаболическая функция (подробно см ниже)

6.Обезвреживающая функция (подробно см ниже)

МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ ФУНКЦИЯ

Печень является центральным органом метаболизма.

Углеводный обмен

В гепатоцитах активно протекают процессы углеводного обмена. Благодаря синтезу и распаду гликогена печень поддерживает концентрацию глюкозы в крови. Активный синтез

Биохимия печени	348

гликогена происходит после приема пищи, когда концентрация глюкозы в крови воротной вены достигает 20 ммоль/л. Запасы гликогена в печени составляют от 30 до 100 г. При кратковременном голодании происходит гликогенолиз, в случае длительного голодания основным источником глюкозы крови является глюконеогенез из аминокислот и глицерина.

Печень осуществляет взаимопревращение сахаров, т.е. превращение гексоз (фруктозы, галактозы) в глюкозу.

Активные реакции пентозофосфатного пути обеспечивают наработку НАДФН, необходимого для микросомального окисления и синтеза жирных кислот из глюкозы.

Липидный обмен

Если во время приема пищи в печень поступает избыток глюкозы, который не используется для синтеза гликогена и других синтезов, то она превращается в липиды – холестерол и триацилглицеролы. Поскольку запасать ТАГ печень не может, то их удаление происходит при помощи липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП). Холестерол используется, в первую очередь, для синтеза желчных кислот, также он включается в состав липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) и ЛПОНП.

При определенных условиях – голодание, длительная мышечная нагрузка, сахарный диабет I типа, богатая жирами диета – в печени активируется синтез кетоновых тел, используемых большинством тканей как альтернативный источник энергии.

Белковый обмен

Больше половины синтезируемого за сутки в организме белка приходится на печень. Скорость обновления всех белков печени составляет 7 суток, тогда как в других органах эта величина соответствует 17 суткам и более. К ним относятся не только белки собственно гепатоцитов, но и идущие на "экспорт" – альбумины, многие глобулины, ферменты крови, а

также фибриноген и факторы свертывания крови.

Аминокислоты подвергаются трансаминированию, дезаминированию, декарбоксилированию с образованием биогенных аминов. Происходят реакции синтеза холина и креатина благодаря переносу метильной группы от аденозилметионина. В печени идет утилизация избыточного азота и включение его в состав мочевины.

o o o o

biokhimija.ru	Тимин О.А. Лекции по биологической химии	349

Реакции синтеза мочевины теснейшим образом связаны с циклом трикарбоновых ки-

слот.

Пигментный обмен

Участие печени в пигментном обмене заключается в превращении гидрофобного билирубина в гидрофильную форму и секреция его в желчь.

Пигментный обмен, в свою очередь, играет важную роль в обмене железа в организме – в гепатоцитах находится железосодержащий белок ферритин.

Оценка метаболической функции

В клинической практике существуют приемы оценки той или иной функции: Участие в углеводном обмене оценивается:

по концентрации глюкозы крови, по крутизне кривой теста толерантности к глюкозе,

по "сахарной" кривой после нагрузки галактозой, по реакции печени на введение гормонов (адреналин). Роль в липидном обмене рассматривается:

o по уровню в крови триацилглицеролов, холестерола, ЛПОНП, ЛПНП, ЛПВП, o по коэффициенту атерогенности:

Коэффициент атерогенности = Общий холестерин− ХолестеринЛПВП ХолестеринЛПВП

Белковый обмен оценивается:

o по концентрации общего белка и его фракций в сыворотке крови, o по показателям коагулограммы,

o по уровню мочевины в крови и моче,

oпо активности ферментов АСТ и АЛТ, ЛДГ-4,5, щелочной фосфатазы, глутаматдегидрогеназы.

Пигментный обмен оценивается:

o по концентрации общего и прямого билирубина в сыворотке крови.

Биохимия печени	350

ОБЕЗВРЕЖИВАЮЩАЯ ФУНКЦИЯ

Детоксикация (биотрансформация) естественных метаболитов и чужеродных соединений (ксенобиотиков) протекает в гепатоцитах. Ксенобиотики – вещества, которые не используются как источник энергии, не встраиваются в структуры организма и не используются для пластических целей.

Например биотрансформации подвергаются следующие вещества: o стероидные и тиреоидные гормоны, инсулин, адреналин,

o продукты распада гемопротеинов (билирубин) и триптофана (индол),

o продукты жизнедеятельности микрофлоры, всасывающихся из толстого кишечника – кадаверин (производное лизина), путресцин (производное аргинина), крезол и фенол (производное фенилаланина и тирозина) и других токсинов,

o ксенобиотики (токсины, лекарственные вещества и их метаболиты).

В целом все реакции биотрансформации делят на две группы или фазы:

oреакции I фазы – реакции превращения исходного вещества в более полярный мета-

болит путем введения или раскрытия функциональной группы (-ОН, -NH2, -SH). Эти метаболиты часто неактивны, хотя в некоторых случаях активность не исчезает, а только изменяется. Если эти метаболиты достаточно полярны, они могут легко экскретироваться,

oреакции II фазы – отличительным признаком этой фазы являются реакции конъюгации с глюкуроновой, серной, уксусной кислотами, с глутатионом или аминокислотами.

Оба типа реакций совершенно самостоятельны и могут идти независимо друг от друга и в любом порядке. Для некоторых веществ после реакций I и II фазы вновь могут наступить реакции фазы I.