Биохимия крови и мочи

1. Белки крови, их количественное содержание и выполняемая функция. Причины изменения содержания белков в плазме крови. Причины появления белков в моче.

Содержание

Белок общий в плазме - 65 - 85гр/л

Подразделяются на:

 альбумины 40-50гр/л

 глобулины 20-30гр/л

 Фибриноген 2-4гр/л

При электрофорезе на бумаге удается получить несколько белковых фракций из плазмы крови

 альбумины 54-58%

 1глобулины - 6-7%, 2глобулины 8-9%, глобулины 13-14%, глобулины 11-12%

Функции белков.

 транспортная. Соединяясь с рядом веществ (холистерин, билирубин и др.), а так же с рядом лекарственных веществ (пинициллин) они (белки) переносят их в ткани

 поддержание рН

 резерв аминокислот

 защитная. Принимают активное участие в свертывании крови. Фибриноген - основной компонент системы свертывания крови. Важная роль в процессах иммунитета.

 поддержание уровня катионов

 поддержание осмотического давления (0,02 атм плазмы крови). Являясь коллоидами, связывают воду и задерживают ее, не позволяя выходить из кровяного русла

Характеристика некоторых белков

Сывороточный альбумин.

Состоит из 1-й полипептидной цепи содержащий около 585 аминокислот, имеет 17 дисульфидных мостиков. Выделяют 3 домена. Структуры доменов сходны. Молекула представляет собой эллипсоид размером 3 на 15 нм. Это типичный простой белок. Концентрация в плазме чуть выше 50 гр/л.

 Основная функция - участие в осмотической регуляции. В кровяном русле находится только 40% альбуминов, остальная часть входит в состав внеклеточной тканевой жидкости. Около 5% альбумина за 1 час покидает русло крови и возвращается с лимфой через грудной лимфатический проток.

 Транспортная. Заключается в переносе свободных жирных кислот, перенос бирирубина, перенос перидоксаля, глютатиона, Са, Zn. Кроме того альбумины переносят часть стероидов, участвуют они в транспорте многих лекарственных веществ, (например сульфаниламидных препоратов, пиницилина, аспирина и др.)

 Резерв белков в организме

Период полураспада примерно 7 суток.

Синтезируются в печени 13-18 гр/сут.

Фракция альбуминов при электрофорезе делится на 2

 Альбумины А

 Альбумины Б

Возможна анальбуминемия - отсутствие альбуминов в плазме крови. При этой патологии нарушается транспорт липидов, повышается уровень холистерола, ЛП и фосфоглицеридов.

Если концентрация альбуминов снижается ниже 30гр/л, то обычно развивается отеки.

Причина изменения содержания.

Повышение показателя имеет место при дегидра¬тации, шоке, гемоконцентрации, внутривенном введении больших количеств концентрированных «растворов» альбумина.

Снижение показателя имеет место при недоеда¬нии, симндроме малабсорбции, острой и хрони¬ческой печеночной недостаточности, опухолях, лейкозах.

1глобулин и 2глобулины.

Ингибиторы протеиназ. 1антитрипсин, 2макроглобулин, интер--трипсиновый ингибитор. Они выполняют роль ингибиторов ферментов свертывания крови, разрушают протеиназы, поступающие в кровь при повреждении клеток. Ткань легких очень чувствительна к протеиназам.

У взрослых людей с недостаточностью 1антитрипсином обычно развивается эмфизема легких.

Церулоплазмин.

Относится к фракции 2глобулинов. Медьсодержащий гликопротеин плазмы, обладающий оксидазной активностью. При недостатке возникает болезнь Коновалова-Вильсона. Характеризуется накоплением меди в печени и головном мозге, в результате развивается поражение печени и достаточно выраженные неврологические симптомы. Гаптоглобины.

Составляют 25% всех 2глобулинов. Это белки связывающие гемоглобин, которые появляются в крови в результате сосудистого гемолиза. Такое связывание предотвращает потерю из организма железа с одной стороны, а с другой защищает почки от повреждения гемоглобином. Далее этот комплекс (гаптоглобин связавший гемоглобин) поглощается клетками ретикулоэндотелиальной системы. Низкий уровень этих белков наблюдается у больных с гемолитической анемией.

Для ряда белков -глобулиновой фракции функции неизвестны. Это такие как:

 Кислый 1гликопротеид. Белок острой фазы.

 фетоглобулин и др.

Глобулины.

Так же состоят из различных белков.

Трансферин.

Обеспечивает связывание и перенос железа. Он связывает 2 атома железа на молекулу и предотвращает потерю железа из организма. Трансферин, насыщен железом примерно на 1/3 в норме. Его концентрация повышается при недостатке железа.

Гемопексин.

Связывает свободный гем, предотвращая выделения с мочой и потеря железа. Комплекс гем-гемопексин улавливается печенью, где железо высвобождается для последующего использования. (Синтезируется в печени. Каждая молекула гемопексина связывает одну молекулу гема.)

С-реактивный белок.

Острофазный белок. Его определение используется в качестве показателя остроты патологических процессов наиболее часто при ревматизме.

Значительная часть белков фракций  и  глобулинов являются гликопротеидами и липопротеидами.

Синтез и распад гликопротеинов.

Гликопротеины синтезируются в большинстве своем в печени. Их гетероолигосахаридный компонент содержит галактозу, моннозу, фукозу, рамнозу, аминосахара, сиаловые кислоты. У гликопротеинов концевым свободным углеводным остатком чаще всего является сиаловая кислота. Потеря данным белком сиаловой кислоты приводит к поглощению его гепатоцитами и последующим разрушению. Оказывается в мембранах гепатоцитах имеются рецепторы, которые связывают D-сиало-гликопротеины (гликопротеины лишившиеся сиаловой кислоты). Например концентрация D-виало-гликопротеинов у больных циррозом печени увеличивается в 3-4 раза.

-Глобулины.

Это белки плазмы, входящие в группу иммуноглобулинов. Они относятся к белкам, выполняющим защитную функцию. Иммуноглобулины вырабатываются в ответ на попадание во внутреннюю среду организма чужеродных веществ - антигены. Антитела способны связывать антигены и тем самым устранять чужеродные вещества. Иммуноглобулины высоко специфичны.

Все иммуноглобулины - белки с четвертичной структурой. Все иммуноглобулины содержат тяжелые Н-цепи и легкие L-цепи. По 2.

Эти цепи соединены между собой дисульфидными мостиками. Некоторые из иммуноглобулинов являются олигомерами, т.е. состоят из нескольких 4-х цепочечных структур.

В зависимости от состава Н и L цепей иммуноглобулины делятся на классы:

IgG

IgA основные

IgM IgDIgE минорные

Изучение структуры антител показало, что у всех легких и тяжелых цепей можно выделить вариабельные (В) и постоянные (С).

Вариабельные участи расположены на n-концах L и H цепей в области В участка, расположены антигенсвязывающие центры, последние специфичны для каждого индивидуального антитела и позволяет узнавать за счет комплементарности свой антиген. Именно В участки обеспечивают специфичность.

С-участки отвечают за другие функции (например работают при связывании комплемента - еще одна защитная система, обеспечивающая перенос антител через плацентарный барьер).

Углеводные гетероолигосахаридные группировки С-участков определяют скорость разрушения антител.

Причина изменения содержания.

Повышение показателя имеет место при болезнях печени, инфекционнонм гепатите, билиарном цир¬розе, гемохроматозе, системной красной волчанке, плазмоклеточной миеломе, лимфопро лиферативных заболеваниях, саркоидозе, острых и хронических инфекциях, особенно при лимфогранулеме, обусловленной венерическим заболе¬ванием, тифе, лейшманиозе, шистоматозе, малярии

Снижение показателя имеет место при недоста¬точном питании, врожденной агаммаглобулине мии, лимфолейкозе.

Фибриноген плазмы.

Норма 2-6 г/л СИ (0,2-0,6 г% )

Повышение показателя имеет место при гломеру лонефрите, нефрозе (иногда), инфекциях

Снижение показателя имеет место при диссеми-нированном внутрисосудистом свертывании крови (случаи беременности с отслойкой плацен¬ты, эмболии околоплодными водами, стремитель¬ные роды), при менингококковом менингите, раке простаты с метастазами, лейкозах, при острой и хронической печеночной недостаточности, врож денной фибрино генопении

Изменение белков при патологии.

Гиперпротеинемии. Увеличенное содержание белков плазмы крови. Возникают при больших потерях воды вследствие ожогов, диарея у детей, рвота при непроходимости верхних отделов кишечника. Резкое увеличение -глобулинов при миеломной болезни (интенсивно образуются миеломные белки). Содержание белка может достигать 150-160 гр/л, т.е. увеличиваться в 2 раза по сравнению с нормой.

Гипопротеинемия. Снижения содержания общего белка в плазме крови. Развивается за счет снижения содержания альбуминов. Общий белок может снижаться до 3-4- гр/л. Причины. Голодание, тяжелое поражение печени, нефрозы, увеличение проницаемости стенок капилляров.

Диспротеинемии. Нарушение % соотношения отдельных фракций. Часто оно характерно для тех или иных заболеваний.

“Белки острой фазы”.

Организм наш на тканевые повреждения, инфекцию и др. воздействия отвечает комплексом направленных реакций, обозначаемых как “острофазный ответ”.

Внешнее проявление этого ответа: лихорадка, лейкоцитоз, ускоренная СОЭ. В организме происходят более глубокие изменения, в том числе и изменение экспрессии генов в клетках разных тканей, которое проявляется через изменение содержания белков в празме крови. В плазме при разных воздействиях нарастает концентрация так называемых - острофазных белков: С-реактивный белок его активность может увеличиваться в 1000-2000 раз, сывороточный амилоид - в 100 раз, 2макроглобулин - в 300 раз, кислый 1-гилкопротеин в 15 раз, острофазный 1глобулин - в 10-16 раз, 1антитрипсин, церулоплазмин, фибриноген - в 2-3 раза.

Многие члены этого семейства играют важную роль в защите организма от чужеродных инвазий, от патогенных агентов и тканевых повреждений, действие одних белков ограничивается областью тканевых повреждений, другие участвуют в очистке организма от чужеродных агентов, третьи инициируют тканевую рапорацию. Отличительной особенностью является то, что многие из острофазных белков являются ингибиторами протеиназ, т.е. эти белки нейтрализуют протеиназы, поступающие во внеклеточную среду или кровь при гибели клеток в результате воздействия повреждения или инфекций.

Ингибиторами протеиназ являются:

1. Острофазный 1глобулин (цистиинпротеиназный ингибитор).

2. 1антитрипсин - ингибитор сериновых протеиназ

3. 2макроглобулин - ингибитор широкого спектра действия.

Некоторые из белков являются модуляторами воспалительных и иммунных ответов (С-реактивный белок, кислый 1гликопротеин, сывороточный амилоидный протеин).

Синтез и выделение острофазных белков контролируется целой системой тканевых гормонов типа интерлейкинов, так же интерфероном, глюкокортикоидами и др. факторами, регулирующими экспрессию генов острофазных белков. Таким образом острофазные белки наделены многими гомеостатическими функциями и являются одним из главных факторов неспецифической системы защиты организма.

Причины появления в моче.

Белок. В нормальной моче имеется незначитель¬ное количество белка, которое не обнаруживается качественными пробами, поэтому считается, что белка в моче нет.При ряде заболеваний в моче появляется белок — протеинурия.

1. Внепочечные протеинурии наблюдаются при циститах, пиелитах, про¬статитах, уретритах и т. д. Количество белка, как правило, не превышает 1%.

2. Почечные протеинурии при функциональных, на¬рушениях — неорганического поражения паренхи¬мы, повышена проницаемость почечного фильтра. Это может быть при охлаждении, физическом и психическом напряжении.

Ортастатическая протеи¬нурия развивается чаще у детей дошкольного и школьного возраста.

Органические протеинурии — поражена паренхима и увеличена проницаемость клубочковых капилляров, наблюдается при острых и хронических гломерулонефритах, нефрозах, инфек¬ционных и токсических состояниях, застойных явле¬ниях в почках.

Качественный состав белков мочи (электрофорез) не показал специфических изменений при различных видах протеинурии, за исключением протеинурии при парапротеинемиях, в особенности при миеломной болезни, болезни Вальденстрема.

2. Гемоглобин, его содержание в крови, биологическая роль. Причины изменения содержания в крови. Гипоксия, их причины. Гемоглобинурия.

Содержание в крови:

Мужчины 135-180гр/л

Женщины 120-160гр/л

Биологическая роль

Гемоглобин это идеальный дыхательный белок, который обеспечивает

1. транспорт кислорода к тканям,

2. транспорт углекислого газа и

3. гемоглобиновый буфер (основная буферная емкость).

Изменение числа эритроцитов.

Повышение числа Э и их массы (гематокрит) в целом указывает на эритроцитоз, который может быть первичным (поражение эритропоэза, заболевания ситемы крови) или вторичным. Вторичный эритроцитоз чаще всего развивается вследствие кислородного голодания тка¬ней и наблюдается при легочных заболеваниях, врожденных пороках сердца, при гиповентиляции, пребывании на высоте, накоплении карбоксигемоглобина при курении, молекулярных изменениях ге¬моглобина, нарушении выработки эритропоэтина вследствие образования опухоли или кисты. Относи¬тельное повышение Э определяется при гемоконцентрации, например, при ожогах, диарее, приеме диуретиков и т. д.

Понижение НЬ и Э является прямым непосредст¬венным указанием на анемию (малокровие). Острая кровопотеря до одного литра принципиально не влияет на морфологию Э. Если в отсутствие кровопотери число Э снижается, то, естественно, следует предположить нарушение эффективности эритропо¬эза. Эффективный (действительный) эритропоэз может быть оценен с помощью следующих тестов: определения уровня утилизации железа Э, определе¬ния количества ретикулоцитов и скорости их созре¬вания, измерения продолжительности жизни эритроцитов и других функциональных характерис¬тик, определяющих их полноценность.

Строение и синтез.

Гемоглобин это гемопротеид. Это неферментный белок имеющий интересную структуру. В его состав входит 4 полипептидные цепи. Есть несколько видов гемоглобина: гемоглобин А есть и фетальный гемоглобин в состав которого входят несколько иные цепи.

Фетальный гемоглобин есть у любого человека, другое дело, что у плода это основной гемоглобин.

Обычный гемоглобин взрослых содержит 2 парные  и 2 парные  цепи каждая полипептидная цепь соединяется с гемом. 4 цепи - 4 гема.

Миоглобин похожий по структуре белок - мышечный белок, который в отличии от гемоглобина состоит из 1 полипептидной цепи и 1-го гема. Имеет значимость в доставке кислорода внутри клетки до митохондрий.

В процессе присоединения кислорода происходит конформационные изменения субъединиц - положительная кооперативность. Эти конформационные изменения имеют огромную значимость в процессе связывания кислорода в легких и в процессах его отдачи.

Гем: Это очень устойчивая структура, практически это самая длинная замкнутая сопряженная система, которая образует порфириновое ядро состоящее из 4 пиррольных колец соединенных метинильными мостиками. Кроме того здесь имеются боковые цепи. Цитохромы отличаются от гема составом боковых цепей, но порфириновое ядро у них такое же.

Железо связано с пиррольными ядрами, и за счет координационных связей оно связано еще и с азотом имидозольных ядер гистидина полипептидных цепей. Обеспечивается связывание кислорода и образование оксигемоглобина. Соединение в котором железо 3 валентно - метгемоглобин, образуется при действии сильных окислителей (лаки, анилиновые окраски). В крови всегда присутствует метгемоглобин не выше 2%. Метгемоглобин - производное гемоглобина не способен транспортировать кислород.

Восстановление гемоглобина происходит за счет фермента -метгемоглобинредуктазы. У детей этот фермент крайне неактивен.

В боковой цепи содержится 4 метильные группы, 2 винильных и 2 остатка пропионовой кислоты.

Распад гемоглобина происходит достаточно быстро. За сутки синтезируется 6 грамм. Валовый синтез гемоглобина достаточно высок. Гемоглобин в ходе функционирования эритроцита может превращаться в метгемоглобин, могут происходить различные процессы диструктирующие липидный бислой мембран, поскольку перикисное окисление мембран эритроцитов происходит.

Синтез глобина идет на рибосомах, а синтез гема идет из соединений заменимых:

во-первых для синтеза нужна заменимая аминокислота глицин, может образовываться

из липидов, из продуктов распада углеводов, из других аминокислот и тд.

во-вторых сукцинилКоА, образуется в циклу Кребса, в него превращаются углеродные

скелеты нескольких аминокислот.

Через аминоорнитиновую кислоту образуется так называемая эпсилонаминолевулиновая кислота, далее идет реакция дегидротации и циклизация с образованием порфобилиногена1.

Порфириновое ядро вместе с боковыми цепями носит название протопорфирин9. Происходящие дальше процессы приводят к образованию этого соединения. Потом железо присоединяется с образованием гемоглобина. Синтез требует затрат энергии и на любом из этапов этот синтез может нарушаться.

Что вам здесь нужно знать? Гем синтезируется, требует затрат энергии, синтез идет из простых достаточно соединений.

Гипоксии.

Гипоксия (кислородное голодание) — состояние, возникающее при недостаточном снабжении тканей организма кислородом или нарушении его утилизации в про¬цессе биологического-окисления.

1. Гипоксия вследствие понижения РО2, во вдыхаемом воздухе (экзогенная гипоксия).

2. Гипоксия при патологических процессах, нарушающих снабжение тканей кис¬лородом при нормальном содержании его в окружающей среде. Сюда относятся следующие типы: а) дыхательный (легочный); б) сердечно-сосудистый (циркулятор-ный); в) кровяной (гемический); г) тканевый (гистотоксический): д) смешанный.

Гипоксия вследствие понижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе. Этот вид гипоксии возникает главным образом при подъеме на высоту. Может наблюдаться и в тех случаях, когда общее барометрическое давление нормально, но РО2, понижено, например при авариях в шахтах, неполадках в си¬стеме кислородообеспечения кабины летательного аппарата, в подводных лодках и т.п., а также во время операций при неисправности наркозной аппаратуры,

При экзогенной гипоксии развивается гипоксеми я, т.е. уменьшается пар¬циальное давление кислорода в артериальной крови и снижается насыщение гемо¬глобина кислородом.

Гипоксия при патологических процессах, нарушающих снабжение или утилизацию кислорода тканями.

Дыхательный (легочный) тип гипоксии возникает в связи с альвеолярной гиповентиляцией, что может быть обусловлено нарушением проходимости дыхательных путей (воспалительный процесс, инородные тела, спазм), уменьшением дыхательной поверхности легких (отек легкого, пневмония и т. д.).Обычно нарушается также выведение из организма углекислого газа.

Сердечно-сосудистый (циркуляторный) тип гипоксии наблю¬дается при нарушениях кровообращения, приводящих к недостаточному кровоснаб¬жению органов и тканей. Для газового состава крови в типичных случаях циркуляторной гипоксии характерны нормальные напряжение и содержание кислорода в артериальной крови, снижение этих показателей в венозной крови и высокая артерио-венозная разница по кислороду.

Кровяной (гемический) тип гипоксии возникает в результате уменьше¬ния кислородной емкости крови при анемиях, обусловленных значительным умень¬шением эритроцитной массы или резким понижением содержания гемоглобина в эритроцитах. В этих случаях Ро, в венозной крови резко снижено.

Гемическая гипоксия наблюдается также при отравлении оксидом углерода (образование карбоксигемоглобина) и метгемоглобинообразователями (метгемогло-бинемия), а также при некоторых генетически обусловленных аномалиях гемогло-

бина.

Тканевый (гистотоксический) тип гипоксии обычно обусловлен нарушением способности тканей поглощать кислород из крови. Утилизация кислорода тканями может затрудняются в результате угнетения биологического окисления различными ингибиторами, нарушения синтеза ферментов или повреждения мембран¬ных структур клетки. Типичным примером тканевой гипоксии может служить отравление цианидами.

Гемоглобинурия

Гемоглобинурии — обусловлены внутрисосудистым гемолизом эритроцитов.

Первич¬ные — это холодовая, маршевая пароксизмальная.

Вторичные — это переливание несовместимой крови, отравление сульфаниламидами, анилиновыми крас¬ками, грибами и т. д.

Гемоглобинурия - обнаружение в моче крови в виде растворенного кровяного пигмента

Гематурия - обнаружение в моче крови в форме красных кровяных клеток.

Почечная гематурия - основной симптом почечного нефрита

Внепочечная гематурия - при воспалительных процессах или травмах мочевых путей.

Глюкоза крови. Содержание глюкозы в крови, регуляция содержания глюкозы в крови. Причины изменения уровня глюкозы в крови и появление ее в моче.

Содержание

Глюкоза - 3,3-5,5 мМ/л

кишечник распад гликогена перевращение др. моносах. глюконеогинез

ГЛЮКОЗА

окисление окисление окисление пентозный

до лактата до СО2 и Н2О до глюкурон. путь окисл.

анаэроб. аэроб. усл. кислот

синтез синтез синтез синтез синтез

липидов азотосодерж. др. моносахар. аминокислот гликогена

соединений и их производных

Транспорт глюкозы из крови в клетки путем облегченной диффузии, т.е. по градиенту концентрации с участием белка-переносчика. Эффективность работы этого транспорта в клетках большинства органов и тканей зависит от инсулина. Оказывается инсулин увеличивает проницаемость наружных клеточных мембран для глюкозы увеличивая количество белка-переносчика за счет дополнительного его поступления из цитозоля в мембрану. Основная масса клеток является инсулин зависимыми. Исключение составляют эритроциты, гепатоциты и клетки нервной ткани. Поступление в эти клетки глюкозы не зависит от инсулина, поэтому их называют инсулин независимые клетки.

С другой стороны быстрое превращение глюкозы в глюкозу-6-фосфат позволяет поддерживать крайне низкую концентрацию глюкозы в клетках. Тем самым сохраняется градиент концентрации глюкозы между внеклеточной жидкостью и клеткой.

МОБИЛИЗАЦИЯ ГЛИКОГЕНА.

Гликоген как резерв глюкозы накапливается в клетках в постадсорбционном периоде (после всасывания) и расходуется затем.

Расщепление гликогена в печени получило название - мобилизация гликогена. Происходит за счет фермента гликоген-фосфорилазы. Он

катализирует расщепление -1,4-гликозидные связи в молекулах гликогена.

Гликоген  гл-1-ф <—-> гл.-6-ф -> глюкоза + НзРО4 (C6H10О5)n фосфоролиз фосфоглюкомутаза глюкоза-6-фосфотаза

Отщепление монозного звена идет в виде гл.-1-фосфата. Как же расщепляются -1,6-гликозидные связи? Оказывается здесь принимают два фермента : деветвящий фермент и амило-1,6-гликозидаза.

Судьба глюкозы-1-фосата. Оказывается за счет активного фермента фосфоглюкомутазы (катализирует прямую и обратную реакцию) глюкоза-1-фосфат превращается в глюкозу-6-фосфат. Если в клетках есть фермент, отщепляющий фосфорил от глюгоза-6-фосфат (глюкоза-6-фосфотаза),то далее образуется свободная глюкоза и фосфорная кислота.

Свободная глюкоза может проникать через наружную клеточную мембрану и поступать в кровяное русло. Ели же глюкозы-6-фосфотазы в клетках нет, то глюкоза может утилизироваться только данной конкретной клеткой.

Поступление глюкозы не нуждается в дополнительном притоке энергии, фосфоролиз идет без участия АТФ. В большинстве органах и тканях человека глюкоза-6-фосфотаза отсутствует поэтому запасенный в них гликоген используется только для собственных нужд. Мышечная ткань, костная, дентин, цемент и др.

Глюкоза-6-фосфотаза имеется только в трех органах: печень, кишечник, почки.

Наиболее существенным в связи с запасами является наличие этого фермента в гепатоцитах. Поскольку печень содержит весьма солидные запасы гликогена. И вообще печень выполняет роль буфера который поглощает глюкозу при повышенном содержании ее в крови и поставляет глюкозу в кровь когда содержание ее начинает падать.

Регуляция процессов синтеза и распада гликогена.

Сопоставим эти процессы.

Эти процессы различны. Это обстоятельство дает возможность раздельно регулировать синтез и распад гликогена.

Регуляция осуществляется на уровне 2 ферментов : гликогенфосфорилазы и гликогенсинтетазы.

Основным механизмом регуляции активности этих ферментов является их ковалентная модификация путем фосфорилирования - дефосфорилирования.

Фосфорилированная фосфорилаза активна (отвечает за расщепление гликогена) ее называют фосфорилаза-А. В то время как фосфорилированная гликогенсинтетаза неактивна, ( активная форма отвечает за синтез) а дефосфорилированные формы наоборот. Дефосфорилированная фосфорилаза неактивна - фосфорилаза-В.

Если оба эти фермента находятся в фосфорилированной форме ( фосфорилаза - активна), то в клетке идет расщепление гликогена с образованием глюкозы. В дефосфорилированном состоянии (дефосфорилированная гликогенсинтетаза - активна) наоборот идет синтез гликогена из глюкозы.

Поскольку гликоген печени играет роль резерва глюкозы для всего организма, то его синтез и распад должен несомненно контролироваться надклеточными регуляторными механизмами, работа которых направлена на поддержание постоянной концентрации глюкозы в крови. Дело в том, что например падение содержания глюкозы в крови ниже 2,2 млмоль/литр -тяжелейший гипогликемический шок, кома, смерть. Организм реагирует на снижение глюкозы крайне отрицательно. Эти механизмы гормональной регуляции должны обеспечивать исключение синтеза гликогена при повышенной концентрации глюкозы в крови и в то же время усиливать расщепление гликогена при падении концентрации глюкозы в крови.

РАСПАД ГЛИКОГЕНА В ПЕЧЕНИ

Первичным сигналом стимулирующим мобилизацию гликогена в печени является снижение концентрации глюкозы в крови. Если вы хотели есть, но вас отвлекли как ребенка и ничего не давать, то дальше он уже не просит есть. Почему?

1 В ответ на это а-клетки островков Лангерганса панкреатической железы выбрасывают в кровь гормон ГЛЮКАГОН.

2 Глюкагон циркулирующий в крови взаимодействует со своим белком-рецептором находящимся на внешней стороне наружной клеточной мембраны и образует гормон-рецепторный комплекс.

3 Затем с помощью специального механизма после образования гормон-рецепторного комплекса происходит активация фермента аденилатциклазы. (G белки меняют свою конформацию и переводят в активную форму аденилатциклазу).

4 Активная форма начинает образовывать циклический АМФ из АТФ.

5 ЦАМФ способен активировать еще один фермент - протеинкиназа. Этот фермент состоит из 4 субъединиц : 2-х регуляторных и 2-х каталитических. Две молекулы ЦАМФ присоединяются к регуляторным субъединицам => происходит изменение конформации и высвобождаются каталитические субъединицы.

6 Каталитические субъединицы обеспечивают фосфорилирование ряда белков, в том числе ферментов. В частности они обеспечивают фосфорилирофание гликогенсинтетазы и это сопровождается блокированием синтеза гликоген. Кроме этого происходит фосфорилирование киназы-фосфорилазы, (слово киназа означает фосфорилирование) которая фосфорилирует гликогенфосфорилазу. Отсюда активация расщепления гликогена с выходом глюкозы в кровь.

7 Выброшенная глюкоза в кровь увеличивает концентрацию доводя ее до нормальных величин.

Стимуляция расщепления гликогена в печени происходит так же за счет выброса адреналина.

1 В качестве главных посредников здесь выступают Р рецепторы в гепатоцитах. Они связывают адреналин т.е. образуется гормоно-адреналиновый комплекс.

2 После образования гормоно-рецепторного комплекса происходит повышение содержания ионов Са в клетках.

3 Са стимулирует Са-зависимую киназу фосфорилазы. Которая в свою очередь активирует фосфорилазу путем ее фосфорилирования.

СТИМУЛЯЦИЯ СИНТЕЗА ГЛИКОГЕНА

Студент получил стипендию и наелся. Съел много сладких вещей. В этом случае наблюдается повышение содержания глюкозы в крови. Что является внешним сигналом для гепатоцитов в отношении стимуляции синтеза гликогена и связывания таким образом лишней глюкозы из русла крови. Срабатывает следующий механизм.

1 При повышении концентрации глюкозы в крови путем пассивной диффузии повышается содержание глюкозы в гепатоцитах. Это повышение содержания глюкозы в крови очень сложным (в основном это аллостерическая модуляция ) механизмом приводит к активации фосфопротеинфосфотазы.

2 Который вызывает дефосфорилирование гликогенсинтетаза, отщепляя от фосфорилирофанных форм фосфорилазы и гликогенсинтетазы фосфорную кислоту и поэтому

3 Дефосфорилированная гликогенсинтетаза превращается в активную форму, что резко стимулирует синтез гликогена.

4 Как только концентрация выравнивается глюкозы в крови так этот механизм выключается.

В снижении фосфорилазной активности в гепатоцитах определенную роль играет инсулин.

1 Выделяется в ответ на повышение концентрации глюкозы в крови. Его связывание с инсулиновыми рецепторами приводит к активации в клетках печени фермента фосфодиастеразы.

2 Это фермент который расщепляет циклическую АМФ. А значит прерывающего активацию гликогенфосфорилазы.

Как только мы съедаем много углеводов мы каждый раз своеобразно бьем кнутом по нашей панкреатической железе, заставляя, выбрасывать инсулин. Отсюда истощение инсулярного аппарата, который наблюдается у людей с неблагополучным статусом.

Регуляция содержания глюкозы в крови и метаболизма углеводов в организме.

Контроль метаболизма углеводов в организме человека осуществляется единой нейрогуморальной системой. Однако в ее работе можно выделить три группы механизма:

1. Контроль с помощью нервных механизмов. Возбуждение того или иного отдела ЦНС далее передача импульса по нервным стволам, далее выделение медиаторов и далее воздействие на обмен углеводов в клетке.

2. Контроль с помощью нейрогормональных механизмов. Возбуждение подкорковых метаболических центров, выделение гормонов гипоталамуса, выделение гормонов гипофиза, выделение гормонов периферических желез внутренней секреции и наконец воздействие гормонов на метаболизм углеводов в клетке.

3. Контроль с помощью метаболитно-гуморальных механизмов. Например повышение концентрации глюкозы в крови приводит к повышению продукции инсулина  клетками, а далее следует активация процессов усвоения глюкозы клетками.

Одной из важнейших задач системы регуляции обмена углеводов является поддержание концентрации глюкозы в крови на определенном уровне ( в пределах 3,3-5,5 млмоль/л). Эта концентрация обеспечивает нормальное снабжение клеток различных органов и тканей этим моносахаридом, который служит для них источником энергии и источником пластического материала.

Постоянная концентрация глюкозы в крови - есть результат очень сложного баланса процессов поступления глюкозы в кровь и процессов ее утилизации в органах и тканях.

Важную роль в поддержании концентрации глюкозы играет эндокринная система человека. Целый ряд гормонов повышает содержание глюкозы в крови: глюкагон, адреналин, соматотропин (СТГ), йодированные тиронины, глюкокортикоиды (кортизол).

Глюкагон повышает содержание глюкозы в крови за счет стимуляции процессов мобилизации гликогена в печени. Он стимулирует процесс глюконеогенеза, за счет повышения активности одного из фермента глюконеогенеза : фруктоза-1,6-бисфосфотазу.

Глюкагон выделяется -клетками островков Лангерганса при снижении концентрации глюкозы в крови. Поскольку ответная реакция на повышение содержания глюкагона в крови базируется на изменении активности уже имеющихся в клетках ферментов, наблюдается быстрое повышение концентрации глюкозы в крови. Глюкагон не оказывает не оказывает влияние на скорость расщепления гликогена в мышцах, поскольку мышцы не имеют рецепторов к этому гормону.

Адреналин. Он секретируется в кровь мозговым вещ-вом надпочечников в экстремальных ситуациях.

В первую очередь адреналин стимулирует расщепление гликогена в мышцах и таким образом обеспечивает миоциты энергетическим топливом. Однако в мышцах нет фермента глюкоза-6-фосфотазы, поэтому при расщеплении гликогена в мышцах свободной глюкозы образуется и она не поступает в кровь, т.е. за счет усиления скорости распада гликогена поддерживается энергетика самих мышц. В то же время адреналин способен ускорять расщепление гликогена в печени за счет активации фосфорилазы. Образующаяся глюкоза поступает из гепатоцитов в кровь, что приводит к повышению ее концентрации, поэтому все ситуации сопровождающиеся выбросом адреналина или введением адреналина естественно сопровождается повышением концентрации глюкозы в крови. Это повышение содержания глюкозы развивается очень быстро, поскольку как и в случае глюкагона обусловлено повышением активности имеющихся в гепатоцитах ферментов.

Кортизол. Как и другие глюкокортикоиды вызывает повышение содержания глюкозы в крови за счет 2 основных эффектов:

Во-первых он тормозит поступление глюкозы из крови в клетки ряда перефирических тканей( мышечная соединительная )

Во-вторых кортизол является основным стимулятором глюконеогенеза. Причем стимуляция глюконеогенеза является главным механизмом ответственным за увеличение концентрации глюкозы при выбросе кортизола или при его введении.

Эффект кортизола развивается медленно содержание глюкозы в крови начинает повышаться через 4-6 часов после введения или выброса и достигает максимума примерно через сутки. Повышение содержания глюкозы в крови при действии кортизола сопровождается одновременно увеличением содержания гликогена в печени. В то же время при введении глюкагона содержание гликогена в печени снижается.

Соматотропный гормон гипофиза так же в целом вызывает повышение содержания глюкозы в крови.

Но следует помнить, что введение этого гормона вызывает 2-х фазный ответ:

1 в течении первой четверти часа содержание глюкозы в крови снижается,

2 а затем развивается продолжительное повышение ее уровня в крови.

Механизм этой ответной реакции окончательно не выяснен. Предполагают, что на первом этапе происходит небольшое нарастание содержание инсулина в крови. За счет чего и происходит снижение содержания глюкозы. В более отдаленные периоды повышение содержания глюкозы в крови является следствием нескольких эффектов.

Во-первых это уменьшение поступления глюкозы в некоторые ткани (мышцы).

Во-вторых повышение поступления в кровь глюкагона из поджелудочной железы.

В-третьих уменьшение скорости окисления глюкозы в клетках в результате повышенного поступления в клетки жирных кислот (более высокое энергетическое топливо). Жир. кис. ингибируют пируваткиназу. Длительное введение соматотропного гормона приводит к развитию сахарного диабета.

Тироксин (Т4, тетрайодтиранин). Известно, что при гипертириозе окисление глюкозы идет с нормальной или повышенной скоростью. Содержание глюкозы натощак повышенно, одновременно у больных снижено содержание гликогена в печени.

Инсулин - гормон снижающий содержание глюкозы в крови. Выделяется в кровь -клетками в ответ на повышение содержание глюкозы в крови. Снижение содержания глюкозы в крови обусловлено тремя группами эффектов:

1. Инсулин повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы за счет активации белка-переносчика и способствует переходу глюкозы из крови и межклеточной жидкости в клетки.

2. Инсулин улучшает усвоение глюкозы клетками

а) стимулирует фосфорилирование глюкозы и ее окислительный распад

б) ускоряет синтез гликогена

в) превращение глюкозы в триглицериды

3. Тормозит процессы глюконеогенеза и расщепление гликогена в гепатоцитах до глюкозы.

Ответная реакция на введение или выброс инсулина развивается быстро. В физиологическом плане гормоны глюкагон и инсулин не являются антагонистами. Глюкагон обеспечивает перевод резервного гликогена в глюкозу, а инсулин обеспечивает поступление этой глюкозы из крови в клетки перефирических тканей и ее последующую утилизацию в клетках.

Почему их нельзя считать антагонистами?

В суммарном плане влияние на концентрацию глюкозы их можно назвать антагонистами один гипергликемический, другой гипогликемический, однако в физиологическом плане их нельзя назвать антагонистами, поскольку один за счет распада гликогена увеличивает концентрацию глюкозы, а второй (инсулин) обеспечивает проникновение этой глюкозы и ее последующую утилизацию.

Синтез гликозаминокликанов стимулируется тестостероном и соматотропным гормоном, причем под действием соматотропина в печени синтезируется пептид (инсулиноподобный фактор роста). Именно пептид является истинным стимулятором синтеза гетерополисахаридов межклеточного вещества соединительной ткани. Синтез гликозаминогликанов тормозят глюкокортикоиды. Замечено, что в местах инъекции кортизола количество межклеточного вещества в соединительной ткани уменьшается.

Изменения в крови и появление в моче.

Повышение показателя имеет место при диабете, гипертиреозе, аденокортицизме (гиперфункции коры надпочечников), гиперпитуитаризме, иногда при за¬болеваниях печени.

Снижение показателя имеет место при гиперин-сулинизме, недостаточности функции надпочечни¬ков, гипопитуитаризме при печеночной недостаточности (иногда), функциональной гипогли¬кемии и при приеме гипогликемических препаратов.

В моче

Глюкоза в нормальной моче имеется в виде сле¬дов и не превышает 0,02 %, что обычными качест венными методами не определяется. Появление сахара в моче (глюкозурия) может быть в физиоло¬гических условиях обусловлено пищей с больших содержанием углеводов, после лекарств, например диуретин, кофеин, кортикостроиды. Патологическая глюкозурия чаще всего бывает при сахарном диабе те, реже при тиреотоксикозе, синдроме Иценко — Кушинга и т. д.