Ответы на экзамен

остаточного азота в крови) повышается при тяжелых поражениях печеночной паренхимы, особенно при массивном ее распаде. Фенилаланин и его кетопроизводные повышены в крови при фенилкетонурии. Гомогентизиновая кислота накапливается в организме при алкаптонурии. Повышение тирозина в крови наблюдается при тирозинемиях.

Общий белок

Концентрация общего белка в плазме крови в норме 70-90г/л. Снижение общего белка происходит при циррозе, гепатите, раке печени, токсическом поражении печени.

Альбумины

Концентрация альбуминов в плазме крови в норме 56,5-66,5% от общегоколичества белка.

Снижение альбуминов происходит при хронических заболеваниях печени: гепатите, циррозе, опухолях печени.

α-Глобулины

Концентрация α-глобулинов в плазме крови в норме 7,6-14,2% от общего количества белка. Увеличение α-глобулинов в сыворотке крови характерно для острых воспалительных процессов, т.к. в данную фракцию входят белки острой фазы (с-реактивный белок, α1-антитрипсин, α2-макроглобулин и др.). Содержание α-глобулинов может увеличиваться также при обострениях хронических заболеваний.

γ-Глобулины

Концентрация γ-глобулинов в плазме крови в норме 12,8-19,0% от общего количества белка. Содержание γ-глобулинов увеличено при хронических патологических состояниях, связанных с интенсификацией иммунных процессов, т.к. эта фракция состоит главным образом из иммуноглобулинов.

Альбумино-глобулиновый индекс

Альбумино-глобулиновый индекс в норме равен 1,5-2,0. Альбумино-глобулиновый индекс снижается при циррозе печени и нефротическом синдроме.

Протромбиновый индекс

Протромбиновый индекс - отношение стандартного протромбинового времени к протромбиновому времени у обследуемого пациента, выраженное в процентах. В норме он 80-110%. Так как печень синтезирует белки свертывания крови, протромбиновый индекс снижается при развитии печеночной недостаточности.

Нагрузка метионином

В организм вводят метионин натощак перорально (50мг/кг). Определяют концентрацию метионина и цистеина в крови и моче натощак, и после нагрузки через каждые 2 часа в течение 12 часов. В норме максимум повышения через 2

221

часа, нормализация через 6. При печеночной недостаточности максимум превышает норму в 8-10 раз, время циркуляции 10-12 часов.

Диспротеинемические тесты (тимоловая проба, сулемовая проба, проба Вельтмана)

Тимоловая проба (ТП) - осадочная проба, которая фиксирует дис- и парапротеинемию по изменению соотношения альбуминов и β, γ- глобулинов, липопротеидов, фосфолипидов и по появлению в сыворотке крови высокомолекулярных аномальных белков.

Принцип метода: При взаимодействии сыворотки крови с тимоло-вероналовым буфером появляется помутнение вследствие образования глобулин-холестерин- липопротеид-тимол-фосфолипидного комплекса. Его интенсивность связана с количеством и % соотношением отдельных фракций.

Проба не специфична, дает положительный (+) ответ при острых и хронических воспалительных процессах протекающих в различных органах и тканях (печень, почки, легкие, соединительная ткань и т.д.).

В норме ТП (-) = 0-5 ед. S-H.

ТП (+) - при острых вирусных и хронических токсических гепатитах, декомпенсированном циррозе, раке и его метастазах в печень, при печеночной желтухе.

ТП (-) при надпеченочной и подпеченочной желтухе (без цитолиза).

Реакции обезвреживания ксенобиотиков в печени

Значительная часть ксенобиотиков, попавших в организм, подвергаются в печени реакциям детоксикации.

Обезвреживание большинства ксенобиотиков происходит в 2 фазы, в результате которых ксенобиотик увеличивает свою водорастворимость и теряет токсичность. В обезвреживании ксенобиотиков участвует большое количество низкоспецифичных ферментов.

1. Фаза. Микросомальное окисление

В монооксигеназных реакциях гладкого ЭПР (микросомальное окисление) окисляются преимущественно гидрофобные ксенобиотики.

Микросомальные ферменты осуществляют С-, N-гидроксилирование, О-, N-, S- дезалкилирование, сульфоокисление и эпоксидирование.

RH →ROH, R-NH2 → R=O + NH3, R-S-R → R-SO-R

В результате этих реакций у ксенобиотика увеличивается водорастворимость.

2. Фаза. Реакции конъюгации

Водорастворимые ксенобиотики, попавшие в организм или образовавшиеся при микросомальном окислении, конъюгируют с эндогенными субстратами:

222

глюкуроновой, серной кислотой, глицином, глутатионом. Все реакции конъюгации катализируют трансферазы:

УДФ-глюкоронилтрансфераза в ЭПР

		COOH
		O
		OH
OH	OH	O
		OH

			УДФ-глюкоронат УДФ
	CH3 УДФ-глюкоронилтрансфераза
				CH3
	Крезол		Крезолглюкуроновая кислота

Глутатионтрансфераза

Инактивирую ксенобиотики, стероидные гормоны, протагландины, билирубин, желчные кислоты, продукты ПОЛ.

Cl

NO2 GSH

HCl

S G

NO2

глутатионтрансфераза

	NO2
			NO2
	1-хлор, 2,4-динитробензол

Сульфотрансфераза

Цитоплазматические сульфотрансферазы сульфируют фенолы, спирты, аминокислоты.

	OH
	O S O
OH	O
	ФАФС ФАФ
	сульфотрансфераза
Фенол	Фенолсерная кислота

Глицинтрансфераза

COOH

H

H2

O

C

N

C

COOH

Глицин

Н2О

глицинтрансфераза

Бензойная кислота

Гипуровая кислота

223

Ацетилтрансфераза

Ацетилтрансферазы переносят ацетил с Ацетил-КоА на группы –SO2NH2 ксенобиотиков (например сульфаниламиды).

Метилтрансфераза

Мембранные и цитоплазматические метилтрансферазы с участием SAM метилируют:

–Р=О, -NH2, –SH группы ксенобиотиков.

В результате конъюгации у ксенобиотика возрастает растворимость в воде и снижается токсичность.

Выведение ксенобиотиков

Конъюгированные водорастворимые ксенобиотики выделяется из организма преимущественно с мочой и калом, и немногие с потом.

Летучие ксенобиотики выделяются из организма с выдыхаемым воздухом, гидрофобные - с калом и кожным салом, некоторые гидрофобные ксенобиотики

связываются с липидами и белками и накапливаются в различных органах и тканях.

растворимость в воде и снижается токсичность.

69. Обмен билирубина в норме и патологии: виды желтух. Диагностическое значение определения билирубина в

крови и моче.

В норме в организме взрослого человека разрушается 1-2*1011 эритроцитов в сутки. Их катаболизм происходит главным образом в ретикулоэндотелиальных клетках селезенки, лимфатических узлов, костного мозга и печени.

При старении у эритроцитов в гликокаликсе снижается содержание сиаловых кислот. Измененный гликокаликс связывается с рецепторами клеток РЭС, после чего они фагоцитируют эритроциты. Эритроцит переваривается под действием лизосомальных ферментов. Гемоглобин диссоциирует на гемы и глобины. Глобины гидролизуются на аминокислоты. Аналогичная реакция идет с миоглобинами и цитохромами.

Катаболизм гема

1. Гем индуцирует синтез гемоксигеназы. Гемоксигеназа, локализованная на мембране ЭПР, расщепляет связь между двумя пиррольными кольцами гема, в результате образуется биливердин. Освободившееся железо связывается ферретином и снова используется организмом.

224

CH3	HC CH2			CH3	HC CH
CH2	O2	+НАДФН2 Н2О + НАДФ+	CH2	OH HO
HC			HC
	CH3
N	N			N	HN
	Fe2+
N	N			NH	N
H3C	CH3	СО , Fe3+	H3C
		2
		Гемоксигеназа
CH2	CH2			CH2	CH2
CH2	CH2			CH2	CH2
COOH	COOH			COOH	COOH
	Гем			Биливердин
(красный)				(желтый)

2. Биливердинредуктаза восстанавливает биливердин до билирубина. В сутки образуется 250-350 мг билирубина.

	CH	3	HC	CH2				CH3	HC CH
CH2
		OH HO					CH2	OH HO
HC				CH3			HC
		N	HN		НАДФН2	+		N	HN
						НАДФ
		NH	N					NH	N
H3C				CH3	Биливердинредуктаза		H3C
	CH2		CH2					CH2	CH
									2
	CH2		CH2					CH2	CH
									2
	COOH		COOH					COOH	COOH

	Биливердин	Билирубин
	(желтый)
		(красно-желтый)

3.Образованный в клетках РЭС билирубин плохо растворим в воде, он транспортируется в печень с участием альбуминов (1 альбумин несет до 3 молекул билирубина). Этот билирубин называется неконъюгированным.

4.В печени альбумин передает билирубины на мембрану гепатоцита. Из мембраны цитоплазматические белки лигандины и протеины Z переносят билирубины в цитоплазму гепатоцита.

5.В гладком ЭПР УДФ-глюкоронилтрансфераза конъюгирует билирубин до диглюкоронида. Донором глюкуроновой кислоты является УДФ-глюкоронид. Полученный билирубин называется конъюгиронным. Индукторами УДФглюкоронилтрансферазы служат некоторые лекарства и ксенобиотики.

225

6.Билирубиндиглюкоронид активно секретируется из гепатоцита в желчь. Процесс самый медленный, он лимитирует весь обмен билирубина. Транспорт билирубиндиглюкоронида индуцируют некоторые лекарства и ксенобиотики.

7.В кишечнике бактериальные β-глюкуронидазы гидролизуют билирубиндиглюкоронид на глюкуроновые кислоты и билирубин.

8.Бактерии восстанавливают билирубин до бесцветных уробилиногенов (мезобилиноген, стеркобилиноген, стеркобелин).

9.В подвздошной и толстой кишках небольшая часть уробилиногенов снова всасывается и попадает с кровью в печень, а большая часть окисляется бактериями до коричневого уробилина и выводиться с калом из организма.

10.Основная часть уробилиногенов попавшая в печень выделяется с желчью в кишечник, окисляется бактериями до коричневого уробилина и выводиться с калом из организма. Часть уробилиногенов проходит печень, поступает с кровью в почки и выделяется с мочой в форме уробилина.

Желтухи

Концентрация общего билирубина в плазме крови в норме 1,7-17 мкмоль/л. 75% от общего билирубина приходиться на неконъюгированный билирубин (непрямой, водонерастворим, реагирует с диазореактивом только после осаждения альбуминов спиртом) и 25% на конъюгированный билирубин (прямой, водорастворим, дает с диазореактивом розовое окрашивание). При высокой концентрации конъюгированного билирубина он ковалентно связывается с альбумином и не определяется диазореактивом.

Причинами гипербилирубинемии является повышенное образование билирубина и (или) нарушение его метаболизма. Избыток билирубина (выше 50 мкмоль/л) диффундирует в ткани, окрашивая их в желтый цвет – возникает желтуха.

Выделяют 3 вида желтух: гемолитическая, печеночная и абтурационная (механическая).

1. Гемолитическая желтуха

Печень может выделять в 3-4 раза больше билирубина, чем его образуется в норме (6,25г/сут). Когда чрезмерное образование билирубина (до 45г/сут) при усиленном гемолизе эритроцитов превышает способности печени к его выведению, развивается гемолитическая желтуха. Концентрация неконъюгированного билирубина в крови значительно повышена (103-171мкмоль/л). В печени образуется много конъюгированного билирубина, который в кишечнике дает много уробилинов, интенсивно окрашивающих кал и мочу в коричневый цвет.

Неконьюгированный билирубин токсичен. Он легко растворяется в мембранах, разобщает окислительное фосфорилирование в митохондриях, нарушает синтез белков, пропускает калий через клеточную мембрану, снижая мембранный потенциал. Наиболее чувствительным к билирубину является ЦНС (неврологические симптомы).

226

Разновидностью гемолитической желтухи является желтуха новорожденных. Она возникает, когда после рождения на фоне печеночной недоразвитости (низкая активность УДФ-глюкоронилтрансферазы, мало УДФ-глюкуроната) происходит усиленный гемолиз фетального гемоглобина. УДФ-глюкоронилтрансферазу индуцируют фенобарбиталом. Если уровень неконъюгированного билирубина превысит 340мкмоль/л, развивается билирубиновая энцефалопатия.

2. Печеночная желтуха

Возникает при повреждении гепатоцитов и желчных капилляров (при острых вирусных инфекциях, хронических и токсических гепатитах). Поражение и некроз гепатоцитов вызывает в печени торможение конъюгирования билирубина, в результате в основном образуется моноглюкоронид. Также тормозиться активная секреция глюкоронидов в желчь.

В результате подавления секреции и повреждения гепатоцитов конъюгированный билирубин из печени попадает в кровь. В крови наблюдается повышение общего, неконъюгированного и конъюгированного билирубина. Водорастворимый конъюгированный билирубин попадает в мочу, за счет чего она приобретает интенсивную окраску.

Так как в кишечник поступает меньше билирубина, а из него образуется меньше уробилинов, кал становиться гипохоличным.

3. Абтурационная (механическая) желтуха

Развивается при нарушении желчевыделения, например, из-за закупорки желчных протоков камнями, отеками, опухолями поджелудочной железы, желчного пузыря, печени, двенадцатиперстной кишки.

При полной закупорке конъюгированный билирубин не поступает в кишечник и уробилиногены не образуются, кал становиться бесцветным. Конъюгированный билирубин из печени диффундирует в кровь и далее поступает в мочу, за счет чего она приобретает насыщенный оранжево-коричневый цвет. В крови наблюдается высокий уровень конъюгированного билирубина.

На практике «чистых» желтух мало, наблюдаются, как правило, различные сочетания. Гемолитическая желтуха провоцирует развитие паренхиматозной. Паренхиматозная желтуха вызывает элементы механической желтухи.

4. Наследственные желтухи

Вызывают генетические нарушения белков и ферментов, ответственных за обмен билирубина. При отсутствии УДФ-глюкоронилтрансферазы дети умирают в раннем возрасте от билирубиновой энцефалопатии. При низкой активности УДФглюкоронилтрансферазы желтуху лечат фенобарбиталом.

Дифференциальная диагностика желтух

Желтуха	Кровь	Моча	Кал

227

	Непрямой	Прямой	Уробилин	Прямой	Уробилин
	билирубин	билирубин		билирубин
Гемолитическая	↑↑↑	N	↑	0	↑
Печеночная	↑	↑	↓	↑	↓
Обтурационная	↑	↑	↓,0	↑	↓,0

70. Белки соединительной ткани коллаген и эластин: особенности аминокислотного состава и структурной организации молекул. Витамин С в синтезе коллагена.

1. КОЛЛАГЕН

Коллаген — фибриллярный белок, основной структурный компонент межклеточного матрикса. Коллаген обладает огромной прочностью (Коллаген прочнее стальной проволоки того же сечения, он может выдерживать нагрузку в 10000 раз большую собственного веса) и практически не растяжим. Это самый распространенный белок организма, на него приходиться от 25 до 33% общего количества белка в организме, т.е. 6% массы тела. Около 50% всех коллагеновых белков содержится в тканях скелета, около 40% — в коже и 10% — в строме внутренних органов.

Строение коллагена

Под коллагеном понимают два вещества: тропоколлаген и проколлаген.

Молекула тропоколлагена состоит из 3 α-цепей. Известно около 30 видов α-цепей, отличающихся между собой аминокислотным составом. Большинство α-цепей содержит около 1000АК. В тропоколлагене содержится 33% глицина, 25% пролина и 4- оксипролина, 11% аланина, есть гидроксилизин, мало гистидина, метионина и тирозина, нет цистеина и триптофана.

Первичная структура α-цепей состоит из повторяющейся аминокислотной последовательности: Глицин-X-Y. В X положении чаще всего находиться пролин, а в Y – 4-оксипролин или 5-оксилизин.

Пространственная структура α-цепи представлена левозакрученной спиралью в витке которой находиться 3 АК.

3 α-цепи скручиваются друг с другом в правозакрученную суперспираль тропоколлагена. Она стабилизируется водородными связями, радикалы АК

направлены наружу.

Молекула проколлагена устроена также как и тропоколлагена, но на ее концах находятся С- и N-пропептиды, образующие глобулы. N-концевой пропептид состоит из 100АК, С-концевой пропептид – из 250АК. С- и N-Протеопептиды содержат цистеин, который через дисульфидные мостики образует глобулярную структуру.

Виды коллагена

Коллаген — полиморфный белок, в настоящее время известно 19 типов коллагена, которые отличаются друг от друга по первичной структуре пептидных цепей, функциям и локализации в организме. 95% всего коллагена в организме человека составляют коллагены I, II и III типов.

228

Гены коллагена называются по типам коллагена и записываются арабскими цифрами, например СОL1 — ген коллагена 1 типа, COL2 — ген коллагена II типа и т.д. К этому символу приписываются буква А (обозначает α-цепь) и арабская цифра (обозначает вид α-цепи). Например, COL1A1 и COL1A2 кодируют, соответственно, α1, и α2-цепи коллагена I типа.

Этапы синтеза и созревания коллагена

Синтез и созревание коллагена — сложный многоэтапный процесс, начинающийся в клетке, а завершающийся в межклеточном матриксе:

1.На полисомах ЭПР синтезируются полипептидные препро-α-цепи коллагена. Они содержит начиная с N-конца: 1). гидрофобный «сигнальный» пептид, содержащий около 100 АК; 2). N-концевой пропептид, содержащий около 100 АК, в том числе цистеин; 3). α-цепь коллагена 4). С-концевой пропептид, содержащий около 250 АК, в том числе цистеин. Концевые С- и N-пропептиды формируют глобулярные домены и необходимы для правильного формирования тройной спирали. «Сигнальный» пептид, обеспечивает поступление синтезируемой на рибосоме препро-α-цепи в полость ЭПР.

2.В полости ЭПР при отщеплении сигнального пептида препро-α-цепи коллагена превращаются в про-α-цепи.

3.Поступающие в полости ЭПР про-α-цепи коллагена подвергаются модификации.

а). Цистеины N-пропептидов образуют внутрицепочечные дисульфидные мостики, формируя на N-конце глобулярную структуру;

б). Пролины и лизины в Y-положении (гли-х-у) про-α-цепей гидроксилируются

пролил-4-гидроксилазой и лизил-5-гидроксилазой в 4-гидроксипролины

(Hyp) и 5-гидроксилизины (Hyl). Некоторые пролины в Х-положениях гидроксилируются в 3-гидроксипролины пролил-3-гидроксилазой. Оксигеназы (гидроксилазы), содержат Fe2+, находятся на мембране ЭПР. Для реакции необходимы а-КГ, О2 и витамин С:

пролил-4-гидроксилаза

O

а-КГ + О2

сукцинат + СО2

O

H

H

N

C

N

C

C

C

Fe2+

Fe3+

H2C

CH2

H2C

CH2

C

C

H

H

H

OH

пролил

аскорбат

дегидроаскорбат

4-оксипролил

2G-SH G-S-S-G

Гидроксилирование пролина необходимо для стабилизации тройной спирали коллагена, ОН-группы гидроксипролина участвуют в образовании

водородных связей.

229

Гидроксилирование лизина необходимо для последующего образования ковалентных связей между молекулами коллагена при сборке коллагеновых фибрилл.

в). Гидроксилизин про-α-цепей при участии гликозилтрансфераз гликозилируется галактозой или галактозилглюкозой. В молекуле коллагена сухожилий (тип I) количество углеводов равно 6, а в моллекуле коллагена капсулы хрусталика (тип TV) — 110. Роль этих углеводных групп неясна.

4). В просвете ЭПР после отделения от рибосом про-α-цепей, 3 из них с помощью С- концевых пропептидов соединяются между собой дисульфидными мостиками (цистеины С-пропептидов образуют внутри- и межцепочечные дисульфидные мостики) и скручиваются с образованием тройной спирали проколлагена. Тройная спираль проколлагена стабилизируется водородными связями. После этого гидроксилирование и гликозилирование про-α-цепей прекращается.

5). Из ЭПР молекулы проколлагена перемещаются в аппарат Гольджи, включаются в секреторные пузырьки и секретируются в межклеточное пространство.

6). В межклеточном матриксе от некоторых проколлагенов (I, II, III, V, XI типов) проколлагенпептидазы отщепляют концевые С- и N-пропептиды, в результате чего образуется тропоколлагены. У проколлагенов IV, VIII, X типов концевые пропептиды не отщепляются.

Химический состав межклеточного матрикса

В состав межклеточного матрикса входят: 1). Коллагеновые и эластиновые волокна. Они придают ткани механическую прочность, препятствуя ее растяжению; 2). аморфное вещество в виде ГАГ и протеогликанов. Оно удерживает воду и минеральные вещества, препятствует сдавливанию ткани; 3). неколлагеновые структурные белки - фибронектин, ламинин, тенасцин, остеонектин и др. Кроме того, в межклеточном матриксе может присутствовать минеральный компонент - в костях и зубах: гидроксиапатит, фосфаты кальция, магния и т.д. Он придает механическую прочность костям, зубам, создает запас в организме кальция, магния, натрия, фосфора.

Функция межклеточного матрикса

Межклеточный матрикс выполняет в организме разнообразные функции:

образует каркас органов и тканей;

является универсальным «биологическим» клеем;

участвует в регуляции водно-солевого обмена;

образует высокоспециализированные структуры (кости, зубы, хрящи, сухожилия, базальные мембраны).

окружая клетки, влияет на их прикрепление, развитие, пролиферацию, организацию и метаболизм.

Эластин — основной белок эластических волокон, которые в больших количествах содержатся в межклеточном веществе кожи, стенок кровеносных сосудов, связках, лёгких. Эти ткани могут растягиваться в несколько раз по сравнению с исходной длиной, сохраняя при этом высокую прочность на разрыв.

230