Звягина Учебное пособие

Источники РР: мясо, бобовые, орехи, рыба и вообще продукты, богатые белком.

Витамин РР может частично синтезироваться из триптофана.

Если человек съедает много белковой пищи,	то потребность в
этом витамине снижается. Из 60 гр. белка может	синтезироваться
1 мг витамина РР.
Суточная потребность: 15-25 мг/сутки.

Витамин Н (биотин, антисеборейный)

Витамин Н входит в состав ферментов карбоксилаз: Ацетил-КоА-карбоксилазы, пируваткарбоксилазы и других.

Всасыванию биотина в кишечнике препятствует овидин - белок, содержащийся в сырых яйцах. При термической обра-

ботке яиц происходит днатурация овидина.

При авитаминозе наблюдаются дерматиты, поражения ногтей, анемия. Синтезируется микрофлорой кишечника.

Общая характеристика витаминов.

Витамин		Функции	Гиповитаминоз
А	Ретинол	Зрительные пигменты в сетчатке; регу-	«Куриная слепота», ксе-
		ляция экспрессии генов и клеточной	рофтальмия; кератиниза-
	β-каротин	дифференцировки	ция кожи, гипоплазия
			эмали
Д	Кальциферол	Поддержание баланса Са2+; стимуляция	Рахит = плохая минера-
		всасывания Са2+ в кишечнике и реаб-	лизация костной ткани;
		сорбции в почках; регуляция экспрессии	остеомаляция = демине-
		генов и клеточной дифференцировки	рализация кости, гипо-
			плазия эмали и патологи-
			ческая стираемость зубов
Е	Токоферолы	Антиоксидант, особенно в клеточных	Чрезвычайно редко —
		мембранах; роль в передаче клеточного	снижение активности
	токотриенолы	сигнала	ферментов антиоксидант-
			ной защиты
К	Филлохинон	Кофермент в образовании -	Нарушение свертывания
		карбоксиглутамата в составе ферментов	крови, геморрагический
	менахиноны	свертывания крови и матрикса кости	синдром, нарушение ми-
			нерализации тканей зуба
			и кости
В1	Тиамин	Кофермент пируват и -кетоглутарат	Поражение перифериче-
		дегидрогеназ, транскетолазы; участвует	ской нервной системы
		в проведении нервного импульса, регу-	(бери-бери) или ц. н. с.
		лируя Сl–-каналы	(синдром Вернике-
			Корсакова)
		171

	В2	Рибофлавин	Кофермент в окислительно-	Повреждение уголков
			восстановительных реакциях; простети-	рта, губ и языка, себорей-
			ческая группа флавопротеинов	ный дерматит
	РР	Ниацин,	Кофермент в окислительно-	Пеллагра — синдром 3-х
		никотиновая	восстановительных реакциях, составной	«Д»: дерматит, диарея,
		кислота,	компонент НАД+ и НАДФ+; роль в регу-	деменция
		никотинамид	ляции внутриклеточного Са2+ и прове-
			дении сигнала в клетку
	В6	Пиридоксин	Кофермент в реакциях трансаминирова-	Нарушение метаболизма
			ния и декарбоксилирования аминокис-	аминокислот, судороги
		пиридоксаль	лот, гликоген фосфорилазы; модуляция
			действия стероидных гормонов; участие
		пиридоксамин	в синтезе гема
	Фолиевая кислота		Кофермент в транспорте одноуглерод-	Мегалобластическая
			ных фрагментов	анемия
	В12	Кобаламин	Синтез метионина из гомоцистеина;	Пернициозная анемия =
			изомеризация метилмалонила-КоА в	мегалобластическая ане-
			сукцинил-КоА.	мия и дегенерация спин-
				ного мозга
	Пантотеновая		Функциональная часть КоА и ацилпере-	Поражение перифериче-
			носящего белка в составе ацилсинтетазы	ской нервной системы
		кислота
				(«синдром жжения стоп»)
	Н	Биотин	Кофермент в реакциях карбоксилирова-	Нарушение липидного и
			ния (глюконеогенез, синтез жирных	углеводного обменов,
			кислот); роль в регуляции клеточного	дерматит
			цикла
	С	Аскорбиновая	Кофермент в гидроксилировании про-	Цинга (плохое заживле-
		кислота	лина и лизина (синтез коллагена); анти-	ние, потеря цемента зу-
			оксидант; усиливает всасывание железа	бов, подкожные кровоиз-
				лияния)

I. Вопросы для самоконтроля:

1.Витаминология, основные этапы развития. Классификация витаминов и их производных. Пути метаболизма и механизмы развития ги- пер-, гипо- и авитаминозов.

2.Каротины и витамин А.

3.Участие витамина А в акте зрения. Клинические и биохимические признаки гипо- и гипервитаминоза А.

4.Витамин Д (Д2 и Д3). Участие в регуляции фосфорно-кальциевого обмена.

5.Витамин Е (токоферол), участие в обмене веществ.

6.Витамин К, (К1,К2). Коагулирующее действие витамина К. Медицинское применение.

7.Витамин В1 (тиамин), Коферменты: их химическое строение и участие в обмене веществ.

172

8.Витамин В2 (рибофлавин). Коферментные формы и участие в обмене веществ.

9.Ниацин (никотиновая кислота), потребность, химическое строение. Коферментные формы и участие в обмене.

10.Признаки гиповитаминоза витамина В5 (ниацина) и возможность образования никотинамида в организме. Потребность и медицинское применение ниацина.

11.Витамин В6 (пиридоксин), потребность, химическое строение, коферментные формы и их участие в обмене веществ.

12.Фолацин (В9), участие в обмене веществ.

13 Витамин В12, потребность, биохимические функции и взаимосвязь с витамином В9 в регуляции обмена. Признаки недостатка этих витаминов.

14.Витамин С (аскорбиновая кислота). Химическое строение и биологические функции.

15.Взаимосвязь функции витамина С и биофлаваноидов.

II. Вопросы для тестового самоконтроля:

1.При полном отсутствии в организме какого-либо витамина говорят о (об)…

а) гиповитаминозе б) гипервитаминозе в) авитаминозе г) дисвитаминозе

2.К жирорастворимым витаминам не относится витамин…

а) А б) С в) Е г) Д

3.При недостаточности витамина А наблюдается… а) нарушение сумеречного зрения б) диарея в) анемия

г) повышенная нервная возбудимость

4.Заболевание «рахит» у детей связано с недостатком витамина… а) А б) К в) Е г) Д

5.Витамин К необходим для …

173

а) синтеза коллагена б) антиоксидантной защиты

в) синтеза протромбина г) участия в акте зрения

6.Кровоизлияния под кожу и слизистые оболочки при дефиците витамина С связаны с…

а) повышенным распадом коллагена б) увеличением синтеза гема в) нарушением синтеза коллагена г) дефицитом железа

7.Наиболее активной коферментной формой витамина В1 является…

а) ФАД б) НАД+

в) ПАЛФ г) ТДФ

8.Тетрагидрофолиевая кислота – ТГФК (кофермент витамина В9) принимает участие в …

а) окислительно-восстановительных реакциях б) переносе одноуглеродных радикалов в) декарбоксилировании аминокислот г) гидроксилировании лизина и пролина

9.Суточная потребность в витамине В6 составляет …

а) 10-25 мкг б) 2-3 мг в) 50 мг г) 100 мг

10.При недостатке витамина В5 (ниацина) развивается… а) цинга б) бери-бери

в) пеллагра г) анемия

11.В кишечнике может синтезироваться витамин…

а) А

б) В1 в) В12 г) С

12. Причиной злокачественной мегалобластической анемии может служить дефицит витамина…

174

а) В12 б) А

в) В1 г) С

13. Антивитамином витамина К является… а) аскорбиновая кислота б) дикумарин в) эстрадиол г) нингидрин

III. Контрольные задания для самостоятельной работы А. Решите следующие ситуационные задачи:

1.Введение витамина РР (ниацина) поддерживает и обеспечивает, наравне с другими воздействиями, сократительную активность сердца при различных патологических состояниях. Объясните механизм воздействия витамина РР на сердечную деятельность.

2.Изучите и обсудите следующую клиническую ситуацию: гипо-

витаминоз В1 часто наблюдается у больных алкоголизмом и является следствием нарушения питания (основную массу калорий они получают при окислении спирта). Симптомами гиповита-

миноза В1 являются расстройства нервной системы, психозы, потеря памяти (синдром Вернике-Корсакова). Почему к дефициту витамина В1 особенно чувствительны клетки нервной ткани?

3.При длительном приеме антибиотиков происходит подавление микрофлоры кишечника. Недостаточность каких витаминов может наблюдаться у этих больных?

Б. Напишите химическую реакцию биосинтеза коллагена, для которой необходима аскорбиновая кислота. Объясните причины повышенной кровоточивости при недостатке аскорбиновой кислоты.

Частный модуль 2.3. Гормоны.

После изучения частного модуля 2.3. студент должен:

Знать: гормоны: классификацию, общие свойства, механизм действия, общую характеристику гормонов каждой группы.

Уметь: объяснять биохимические основы развития гипо- и гиперфункции различных желез внутренней секреции; самостоятельно находить достаточное количество информации для решения ситуационных задач.

175

Владеть: теоретическими навыками качественного и количественного анализа гормональных препаратов в фармацевтическом производстве.

Гормоны. Общие свойства гормонов. Гормоны и гормоноиды, их характеристика. Классификация гормонов.

Организм человека существует как единое целое благодаря системе внутренних связей. В передаче информации между клетками в многоклеточных живых организмах, принимают участие три системы: центральная нервная система (цнс), эндокринная система (железы внутренней секреции) и иммунная система.

Способы передачи информации во всех названных системах - химические. Посредниками при передаче информации могут быть сигнальные молекулы.

К таким сигнальным молекулам относятся четыре группы веществ: эндогенные биологически активные вещества (медиаторы иммунного ответа, факторы роста и др.), нейромедиаторы, антитела (иммуноглобулины) и гормоны.

Гормоны – биологически активные соединения, выделяемые железами внутренней секреции в кровь или лимфу и оказывающие регуляторное влияние на метаболизм в организме, перенося сигналы ЦНС в клетки тканей.

Гормоны, как и другие сигнальные молекулы, обладают некоторыми общими свойствами.

Общие свойства гормонов.

1) дистантность действия, т.е. они регулируют обмен и функции эффекторных клеток на расстоянии.

2)строгая специфичность биологического действия, т.е один гормон нельзя целиком заменить другим.

3)обладают очень высокой биологической активностью - эффек-

тивно действуют на клетки в очень низких концентрациях (около 10-6 - 10-11 моль/л).

Роль гормонов.

1.Поддержание гомеостаза в организме.

2.Адаптация организма к изменяющимся условиям внешней среды.

3.Поддержание циклических изменений в организме (день-ночь, пол, возраст и т.д.

Классификация гормонов.

176

По химическому строению гормоны можно классифицировать по трем классам:

1.Белково-пептидные гормоны (гормоны гипофиза и гипоталамуса; гормоны паращитовидных желез и др.)

2.Производные аминокислот (тироксин, адреналин);

3.Стероидные гормоны (гормоны половых желез, глюкокортикоиды и др.).

Железы эндокринной системы делятся на центральные – гипоталамус, гипофиз и эпифиз; и периферические – щитовидная железа, паращитовидные железы, поджелудочная железа, надпочечники, тимус, половые железы, плацента. Поджелудочная железа и половые железы – это железы со смешанной секрецией.

Кроме того, выделяют биологически активные вещества, похожие по своим свойствам на гормоны, их называют гормоноподобные вещества или гормоноиды, но в отличие от гормонов они не обладают свойством дистантности и действуют в месте своего образования, например, вещества, регулирующие процессы пищеварения – гастрин, секретин; кининовая система крови: брадикинин, калликреин; простагландины и другие.

Общие представления о механизме действия гормонов.

Гормоны воздействуют на клетки различных тканей избирательно: клетки, имеющие специальные рецепторы для данного гормона, называют клетками-мишенями или тканями-мишенями. Рецепторы могут быть расположены как на поверхности (на мембране), так и в цитозоле клетки.

В зависимости от химической природы гормона и расположения рецепторов различают 3 механизма действия гормонов:

1)мембранный, или локальный, но сейчас отдельно его практически не выделяют

2)цитозольный, или прямой (для гормонов способных проникать через плазматическую мембрану – стероидных гормонов)

3)мембранно-внутриклеточный, или косвенный (для гормоновбелков, пептидов, адреналина).

Цитозольный механизм действия.

Передача сигнала липидорастворимых (стероидных) гормонов возможна только при прохождении этих гормонов через плазматическую мембрану клеток-мишеней. Рецепторы этих гормонов находятся в цитозоле или ядре. Гормон проходит через двойной липидный слой клеточной мембраны, взаимодействует с рецептором, что

177

изменяет конформацию рецептора. Активный гормон – рецепторный комплекс проникает в ядро клетки и взаимодействует с регуляторной последовательностью ДНК, влияя на процессы транскрипции и трансляции, при этом изменяется (увеличивается или снижается) количество белков (ферментов), которые влияют на метаболизм и функциональное состояние клетки.

Рисунок 23. Схема цитозольного механизма действия гормонов

Мембранно-внутриклеточный механизм действия характерен для гормонов, которые самостоятельно не могут пересекать мембрану клетки и поэтому реализуют свои эффекты через образование внутриклеточного посредника в результате взаимодействия гормона с рецептором.

Функцию вторичных посредников выполняют следующие вещества:

1)циклические нуклеотиды (цАМФ и очень редко – цГМФ)

2)посредники липидной природы (инозитол трифосфат, ДАГ)

3)ионы кальция

цАМФ как вторичный посредник, или действие гормонов через аденилатциклазу.

Действие гормона начинается с его связывания со своим специфическим рецептором, расположенным на клеточной мембране.

Звеном, соединяющим рецептор с аденилатциклазой, являются G- белки (G – от латинского написания гуанина). Все G белки состоят из

178

3х разных субъединиц – α,β,γ. В неактивном состоянии α субъединица G белка связана с ГДФ, при связывании гормона с рецептором ГДФ замещается на ГТФ, что приводит к диссоциации α – субъединицы от β,γ – димера, в результате конформационных изменений комплекс α – субъединица ГТФ связывается с аденилатциклазой (АЦ) и меняет ее активность. Аденилатциклаза (АЦ) нарабатывает цАМФ, который активирует протеинкиназу (ПК А). Неактивная протеинкиназа ПК А состоит их двух каталитических (С) и двух регуляторных (R) субъединиц. После связывания цАМФ с протеинкиназой А, происходит ее активация путем диссоциации на 2 регуляторные и 2 каталитические субъединицы. Активная ПК А фосфорилирует определенные белки по остаткам серина или треонина, значительно меняя их активность. Например, фермент тканевая липаза, повышает свою активность при фосфорилировании, гликогенсинтаза, наоборот, снижает.

Рисунок 24. Схема мембранно-внутриклеточного механизма действия гормонов посредством цАМФ

При прекращении действия гормона на клетку и диссоциации его от рецептора, G-белок расщепляет ГТФ и уже не активирует АЦ. Имеющийся в клетке цАМФ под действием фосфодиэстеразы цАМФ распадается до функционально неактивного АМФ. Некоторые препараты, в первую очередь метилированные производные ксантина, например, кофеин, теофиллин, теобромин, ингибируют ФДЭ, увеличиваю уровень цАМФ, тем самым усиливая действие гормонов. Фосфопротеины дефосфорилируются под действием фосфопротеинфосфатаз, переходя в исходное состояние.

Другим представителем циклических нуклеотидов является цГМФ. Механизм действия сходен с цАМФ. Гормон взаимодействует с ре-

179

цептором и активирует гуанилатциклазу (ГЦ), которая катализирует образование цГМФ из ГТФ. В настоящее время известно два типа гуанилатциклазы. Первый тип активируется предсердным натрийуретическим пептидом в клетках почечных собирательных трубочек и гладкомышечных клетках кровеносных сосудов. Образующийся цГМФ активирует ПК G (ПК Г), что приводит к фосфорилированию легкой цепи миозина, расслаблению гладких мышц сосудов и их расширению. Второй тип – растворимый фермент, который активируется оксидом азота (NO). Эта форма найдена во многих тканях, включая мышечные клетки сердца и кровеносных сосудов. В клеткахмишенях NO стимулирует образование цГМФ, который вызывает в сердце снижение силы сердечных сокращений, стимулируя ионные насосы, удаляющие кальций из цитозоля. Такое индуцированное оксидом азота расслабление сердечной мышцы лежит в основе механизма действия таблеток нитроглицерина и других его аналогов.

Вторичные посредники липидной природы (ДАГ и ИФз).

Предшественником их является фосфатидилинозитол (ФИ), находящийся во внутреннем слое цитоплазматической мембраны. Предварительно фосфатидилинозитол фосфорилируется специфической протеинкиназой сначала до фосфатидилинозитол-4-фосфата и далее - до фосфатидилинозитол-4,5-дифосфата. Схема образования липидных посредников выглядит следующим образом:

Рисунок 25. Механизм действия гормонов при участии посредников липидной природы

180