Parathormón ovplyvňuje kostné tkanivo, obličky a gastrointestinálny trakt. Pôsobením na tieto tkanivá hormón zvyšuje koncentráciu Ca2 + a znižuje koncentráciu anorganických fosfátov v krvi.

Vápnik je prítomný v krvnej plazme v troch formách: v komplexe s organickými a anorganickými kyselinami, vo forme viazanej na bielkoviny a v ionizovanej forme. Biologicky aktívnou formou je ionizovaný vápnik (Ca2+). Reguluje množstvo dôležitých biochemických a fyziologických procesov, ktoré boli spomenuté vyššie. Okrem toho je pre mineralizáciu kostí potrebné udržiavať určité koncentrácie Ca2 + a fosfátu (PO43-) v extracelulárnej tekutine a perioste. Pri dostatočnej prítomnosti Ca2+ v potrave si parathormón udržuje požadovanú hladinu v extracelulárnej tekutine, reguluje vstrebávanie Ca2+ v čreve stimuláciou tvorby aktívnej formy vitamínu D v obličkách – 1,25-dihydroxykalciferolu alebo kalcitriol. Pri nedostatočnom príjme Ca2+ do organizmu je jeho normálnu hladina v sére obnovená komplexným regulačným systémom: priamym pôsobením parathormónu na obličky a kosti a nepriamo (stimuláciou syntézy kalcitriolu) na črevnú sliznicu.

Účinok parathormónu na obličky sa prejavuje jeho priamym vplyvom na transport iónov, ako aj prostredníctvom regulácie syntézy kalcitriolu.

Hormón zvyšuje tubulárnu reabsorpciu Ca2 + a Mgf + a prudko inhibuje reabsorpciu fosfátov, čím zvyšuje ich vylučovanie močom (fosfatúria), okrem toho zvyšuje vylučovanie iónov K +, Na + a hydrogénuhličitanov.

Ďalším dôležitým účinkom parathormónu na obličky je stimulácia syntézy kalcitriolu v tomto orgáne, ktorý tiež reguluje metabolizmus Ca2+: zvyšuje vstrebávanie Ca2+ a fosfátov v čreve, mobilizuje Ca2+ z kostného tkaniva a zvyšuje jeho reabsorpciu v obličkových tubuloch. Všetky tieto procesy prispievajú k zvýšeniu hladiny Ca2 + a zníženiu hladiny fosfátov v krvnom sére.

Štúdium molekulárnych mechanizmov účinku parathormónu na obličky ukázalo, že aktivuje parathormón stimulujúci adenylátcyklázu, ktorá sa nachádza na kontraluminálnej (bazolaterálnej, t.j. povrchu tubulu vráteného do krvi) membráne bunky obličkových tubulov. Pretože proteínkinázy sú umiestnené na luminálnej membráne, vytvorený cAMP prechádza bunkou a aktivuje proteínkinázy luminálnej membrány smerom k lúmenu tubulu, čo spôsobuje fosforyláciu jedného alebo viacerých proteínov zapojených do transportu iónov.

Rýchlejší parathormón pôsobí na obličky, ale predovšetkým - na kostné tkanivo. Účinok hormónu na kostné tkanivo sa prejavuje zvýšením uvoľňovania kostnej matrice Ca2 +, fosfátov, proteoglykánov a hydroxyprolínu, najdôležitejšej zložky kolagénu kostnej matrice, ktorá je indikátorom jej rozpadu. Celkový účinok parathormónu sa prejavuje deštrukciou kostí, avšak pri nízkych koncentráciách parathormón vykazuje anabolický účinok. Zvyšuje hladiny cAMP a (v skorých štádiách jeho pôsobenia) vychytávanie Ca2+. Receptory parathormónu sú umiestnené na osteoblastoch, ktoré pod vplyvom hormónu začnú produkovať aktivátor osteoklastov, ktorý zmení ich morfológiu a biochémiu tak, že získajú schopnosť ničiť kosť. Z kosti sa uvoľňujú proteolytické enzýmy a organické kyseliny (laktát, citrát). Pred kostnou resorpciou teda Ca2 + vstupuje do bunky resorbujúcej kosť.

Pôsobenie parathormónu na kostné tkanivo závisí aj od kalcitriolu.

V čreve parathormón podporuje transport cez sliznicu a vstup Ca2+ a fosfátu do krvi. Tento účinok je spojený s tvorbou aktívnej formy vitamínu D.

Referenčná koncentrácia (norma) parathormónu v krvnom sére u dospelých je 8-24 ng/l (RIA, N-terminálny PTH); intaktná molekula PTH - 10-65 ng/l.

Parathormón – polypeptid pozostávajúci z 84 aminokyselinových zvyškov, je tvorený a vylučovaný prištítnymi telieskami vo forme vysokomolekulárneho prohormónu. Prohormón po opustení buniek podlieha proteolýze s tvorbou parathormónu. Produkcia, sekrécia a hydrolytické štiepenie parathormónu reguluje koncentráciu vápnika v krvi. Jeho zníženie vedie k stimulácii syntézy a uvoľňovania hormónu a zníženie spôsobuje opačný účinok. Parathormón zvyšuje koncentráciu vápnika a fosfátu v krvi. Parathormón pôsobí na osteoblasty, čo spôsobuje zvýšenie kostnej demineralizácie. Aktívny je nielen samotný hormón, ale aj jeho amino-terminálny peptid (1-34 aminokyselín). Vzniká pri hydrolýze parathormónu v hepatocytoch a obličkách vo väčšom množstve, čím je nižšia koncentrácia vápnika v krvi. V osteoklastoch sa aktivujú enzýmy, ktoré ničia kostný medziprodukt, a v bunkách proximálnych tubulov obličiek je inhibovaná reverzná reabsorpcia fosfátov. V čreve sa zvyšuje absorpcia vápnika.

Vápnik je jedným z nevyhnutných prvkov v živote cicavcov. Podieľa sa na množstve dôležitých extracelulárnych a intracelulárnych funkcií.

Koncentrácia extracelulárneho a intracelulárneho vápnika je prísne regulovaná smerovým transportom cez bunkovú membránu a membránu intracelulárnych organel. Takýto selektívny transport vedie k obrovskému rozdielu v koncentráciách extracelulárneho a intracelulárneho vápnika (viac ako 1000-krát). Takýto významný rozdiel robí vápnik vhodným intracelulárnym poslom. V kostrových svaloch teda dočasné zvýšenie koncentrácie vápnika v cytosóle vedie k jeho interakcii s proteínmi viažucimi vápnik - troponínom C a kalmodulínom, čo spúšťa svalovú kontrakciu. Proces excitácie a kontrakcie v myokardiocytoch a hladkých svaloch je tiež závislý od vápnika. Okrem toho intracelulárna koncentrácia vápnika reguluje množstvo ďalších bunkových procesov aktiváciou proteínkináz a fosforyláciou enzýmov. Vápnik sa podieľa aj na pôsobení ďalších bunkových poslov – cyklického adenozínmonofosfátu (cAMP) a inozitol-1,4,5-trifosfátu a sprostredkúva tak bunkovú odpoveď na mnohé hormóny, vrátane epinefrie, glukagónu, vazopresínu, cholecystokinínu.

Celkovo ľudské telo obsahuje asi 27 000 mmol (približne 1 kg) vápnika vo forme hydroxyapatitu v kostiach a len 70 mmol v intracelulárnej a extracelulárnej tekutine. Extracelulárny vápnik je zastúpený tromi formami: neionizovaný (alebo spojený s proteínmi, najmä albumínom) - asi 45-50%, ionizovaný (dvojmocné katióny) - asi 45% a ako súčasť komplexov vápnika a aniónových komplexov - asi 5%. Preto je koncentrácia celkového vápnika výrazne ovplyvnená obsahom albumínu v krvi (pri stanovení koncentrácie celkového vápnika sa vždy odporúča upraviť tento ukazovateľ v závislosti od obsahu albumínu v sére). Fyziologické účinky vápnika sú spôsobené ionizovaným vápnikom (Ca++).

Koncentrácia ionizovaného vápnika v krvi sa udržiava vo veľmi úzkom rozmedzí - 1,0-1,3 mmol/l reguláciou toku Ca++ do a von z kostry, ako aj cez epitel obličkových tubulov a čriev. Okrem toho, ako je možné vidieť na diagrame, takáto stabilná koncentrácia Ca++ v extracelulárnej tekutine sa môže udržať napriek značnému množstvu vápnika dodávaného s potravou, mobilizovaného z kostí a filtrovaného obličkami (napríklad od 10. g Ca++ v primárnom renálnom filtráte, reabsorbuje sa späť do krvi 9,8 g).

Homeostáza vápnika je veľmi zložitý, vyvážený a viaczložkový mechanizmus, ktorého hlavnými článkami sú vápnikové receptory na bunkových membránach, ktoré rozpoznávajú minimálne kolísanie hladín vápnika a spúšťajú bunkové kontrolné mechanizmy (napríklad pokles vápnika vedie k zvýšeniu parathormónu sekrécia a zníženie sekrécie kalcitonínu) a efektorové orgány a tkanivá (kosti, obličky, črevá), ktoré reagujú na vápnik-tropné hormóny zodpovedajúcou zmenou transportu Ca++.

Metabolizmus vápnika úzko súvisí s metabolizmom fosforu (hlavne fosfátu - -PO4) a ich koncentrácie v krvi sú nepriamo úmerné. Tento vzťah je obzvlášť dôležitý pre anorganické zlúčeniny fosforečnanu vápenatého, ktoré predstavujú bezprostredné nebezpečenstvo pre telo v dôsledku ich nerozpustnosti v krvi. Súčin koncentrácií celkového vápnika a celkového fosforečnanu v krvi sa teda udržiava vo veľmi prísnom rozmedzí nepresahujúcom normu 4 (pri meraní v mmol / l), pretože pri hodnote tohto ukazovateľa nad 5 sa aktívne zrážanie začína fosforečnan vápenatý, čo spôsobuje poškodenie krvných ciev (a rýchly rozvoj aterosklerózy), kalcifikáciu mäkkých tkanív a blokádu malých tepien.

Hlavnými hormonálnymi mediátormi kalciovej homeostázy sú parathormón, vitamín D a kalcitonín.

Parathormón, produkovaný sekrečnými bunkami prištítnych teliesok, hrá ústrednú úlohu v homeostáze vápnika. Jeho koordinované pôsobenie na kosti, obličky a črevá vedie k zvýšeniu transportu vápnika do extracelulárnej tekutiny a zvýšeniu koncentrácie vápnika v krvi.

Parathormón je 84-aminokyselinový proteín s hmotnosťou 9500 Da, kódovaný génom umiestneným na krátkom ramene 11. chromozómu. Vzniká ako 115-aminokyselinový pre-pro-paratyroidný hormón, ktorý po vstupe do endoplazmatického retikula stráca 25-aminokyselinové miesto. Intermediárny proparathormón je transportovaný do Golgiho aparátu, kde sa z neho odštiepi hexapeptidový N-koncový fragment a vytvorí sa finálna molekula hormónu. Parathormón má extrémne krátky cirkulačný polčas (2–3 min), v dôsledku čoho sa štiepi na C-terminálne a N-terminálne fragmenty. Fyziologickú aktivitu si zachováva iba N-koncový fragment (1-34 aminokyselinových zvyškov). Priamym regulátorom syntézy a sekrécie parathormónu je koncentrácia Ca++ v krvi. Parathormón sa viaže na špecifické receptory cieľových buniek: obličkové a kostné bunky, fibroblasty. chondrocyty, vaskulárne myocyty, tukové bunky a placentárne trofoblasty.

Pôsobenie parathormónu na obličky

Receptory parathormónu aj vápnikové receptory sa nachádzajú v distálnom nefrone, čo umožňuje extracelulárnemu Ca++ nielen priamy (prostredníctvom vápnikových receptorov), ale aj nepriamy (prostredníctvom modulácie hladiny parathormónu v krvi) obličková zložka kalciovej homeostázy. Intracelulárnym mediátorom účinku parathormónu je c-AMP, ktorého vylučovanie močom je biochemickým markerom činnosti prištítnych teliesok. Renálne účinky parathormónu zahŕňajú:

1. zvýšenie reabsorpcie Ca++ v distálnych tubuloch (súčasne s nadmerným uvoľňovaním parathormónu sa zvyšuje vylučovanie Ca++ močom v dôsledku zvýšenej filtrácie vápnika v dôsledku hyperkalcémie);
2. zvýšenie vylučovania fosfátov (pôsobením na proximálne a distálne tubuly parathormón inhibuje transport fosfátov závislý od Na);
3. zvýšenie vylučovania bikarbonátu v dôsledku inhibície jeho reabsorpcie v proximálnych tubuloch, čo vedie k alkalizácii moču (a pri nadmernej sekrécii parathormónu k určitej forme tubulárnej acidózy v dôsledku intenzívneho vylučovania alkalického aniónu z tubuly);
4. zvýšený klírens voľnej vody a tým aj objem moču;
5. zvýšenie aktivity vitamínu D-la-hydroxylázy, ktorá syntetizuje aktívnu formu vitamínu D3, ktorá katalyzuje mechanizmus vstrebávania vápnika v čreve, čím ovplyvňuje tráviacu zložku metabolizmu vápnika.

V súlade s vyššie uvedeným sa pri primárnej hyperparatyreóze v dôsledku nadmerného pôsobenia parathormónu prejavia jeho renálne účinky vo forme hyperkalciúrie, hypofosfatémie, hyperchloremickej acidózy, polyúrie, polydipsie a zvýšeného vylučovania nefrogénnej frakcie cAMP.

Pôsobenie parathormónu na kosti

Parathormón má anabolické aj katabolické účinky na kostné tkanivo, ktoré možno rozlíšiť na skorú fázu účinku (mobilizácia Ca++ z kostí na rýchle obnovenie rovnováhy s extracelulárnou tekutinou) a neskorú fázu, počas ktorej dochádza k syntéze kostných enzýmov (ako napr. lyzozomálne enzýmy), ktoré podporujú resorpciu a remodeláciu kostí. Osteoblasty sú primárnym miestom aplikácie parathormónu v kostiach, pretože sa nezdá, že by osteoklasty mali receptory parathormónu. Pôsobením parathormónu produkujú osteoblasty rôzne mediátory, medzi ktorými osobitné miesto zaujíma prozápalový cytokín interleukín-6 a faktor diferenciácie osteoklastov, ktoré majú silný stimulačný účinok na diferenciáciu a proliferáciu osteoklastov. Osteoblasty môžu tiež inhibovať funkciu osteoklastov produkciou osteoprotegerínu. Resorpcia kosti osteoklastmi je teda stimulovaná nepriamo prostredníctvom osteoblastov. Súčasne sa zvyšuje uvoľňovanie alkalickej fosfatázy a vylučovanie hydroxyprolínu močom, ktorý je markerom deštrukcie kostnej matrice.

Jedinečný duálny účinok parathormónu na kostné tkanivo bol objavený už v 30-tych rokoch XX storočia, kedy bolo možné preukázať nielen jeho resorpčný, ale aj anabolický účinok na kostné tkanivo. Až o 50 rokov neskôr sa však na základe experimentálnych štúdií s rekombinantným parathormónom zistilo, že dlhodobý neustály vplyv nadbytku parathormónu má osteoresorpčný účinok a jeho pulzný prerušovaný vstup do krvi stimuluje remodeláciu kostného tkaniva. Doposiaľ má terapeutický účinok na osteoporózu (a nielen zastavuje jej progresiu) iba liek syntetický parathormón (teriparatid) spomedzi tých, ktoré schválila americká FDA.

Pôsobenie parathormónu na črevá

Prathormón nemá priamy vplyv na gastrointestinálnu absorpciu vápnika. Tieto účinky sú sprostredkované reguláciou syntézy aktívneho (l,25(OH)2D3) vitamínu D v obličkách.

Ďalšie účinky parathormónu

Pri pokusoch in vitro sa zistili aj ďalšie účinky parathormónu, ktorého fyziologická úloha ešte nie je úplne objasnená. Tak bola objasnená možnosť zmeny prietoku krvi v črevných cievach, zosilnenie lipolýzy v adipocytoch a zvýšenie glukoneogenézy v pečeni a obličkách.

Vitamín D3, už spomenutý vyššie, je druhým silným humorálnym činidlom v systéme regulácie homeostázy vápnika. Jeho silné jednosmerné pôsobenie spôsobujúce zvýšenie absorpcie vápnika v črevách a zvýšenie koncentrácie Ca++ v krvi ospravedlňuje ďalší názov tohto faktora – hormón D. Biosyntéza vitamínu D je komplexný viacstupňový proces. V ľudskej krvi môže byť súčasne prítomných asi 30 metabolitov, derivátov alebo prekurzorov najaktívnejšej 1,25(OH)2-dihydroxylovanej formy hormónu. Prvým krokom syntézy je hydroxylácia na pozícii 25 uhlíkového atómu styrénového kruhu vitamínu D, ktorý buď pochádza z potravy (ergokalciferol), alebo sa tvorí v koži pod vplyvom ultrafialových lúčov (cholekalciferol). V druhom štádiu je molekula v polohe 1a rehydroxylovaná špecifickým enzýmom proximálnych renálnych tubulov - vitamínom D-la-hydroxylázou. Spomedzi mnohých derivátov a izoforiem vitamínu D majú výraznú metabolickú aktivitu iba tri - 24,25(OH)2D3, l,24,25(OH)3D3 a l,25(OH)2D3, avšak iba posledný z nich pôsobí jednosmerne a je 100-krát silnejší iné varianty vitamínu. Vitamín Dg, ktorý pôsobí na špecifické receptory v jadre enterocytu, stimuluje syntézu transportného proteínu, ktorý prenáša vápnik a fosfát cez bunkové membrány do krvi. Negatívna spätná väzba medzi koncentráciou 1,25(OH)2 vitamínu Dg a aktivitou la-hydroxylázy zabezpečuje autoreguláciu, ktorá zabraňuje nadbytku aktívneho vitamínu D4.

Existuje aj mierny osteoresorpčný účinok vitamínu D, ktorý sa objavuje len v prítomnosti parathormónu. Vitamín Dg má tiež od dávky závislý inhibičný reverzibilný účinok na syntézu parathormónu prištítnymi telieskami.

Kalcitonín je treťou z hlavných zložiek hormonálnej regulácie metabolizmu vápnika, ale jeho účinok je oveľa slabší ako u predchádzajúcich dvoch prostriedkov. Kalcitonín je proteín s 32 aminokyselinami vylučovaný parafolikulárnymi C-bunkami štítnej žľazy ako odpoveď na zvýšenie extracelulárneho Ca++. Jeho hypokalcemický účinok je sprostredkovaný inhibíciou aktivity osteoklastov a zvýšeným vylučovaním vápnika močom. Fyziologická úloha kalcitonínu u ľudí nebola doteraz definitívne stanovená, pretože jeho účinok na metabolizmus vápnika je nevýznamný a prekrýva sa s inými mechanizmami. Úplná absencia kalcitonínu po totálnej tyreoidektómii nie je sprevádzaná fyziologickými abnormalitami a nevyžaduje substitučnú liečbu. Významný nadbytok tohto hormónu, napríklad u pacientov s medulárnou rakovinou štítnej žľazy, nevedie k významným poruchám homeostázy vápnika.

Normálna regulácia sekrécie parathormónu

Hlavným regulátorom rýchlosti sekrécie parathormónu je extracelulárny vápnik. Aj mierny pokles koncentrácie Ca++ v krvi spôsobuje okamžité zvýšenie sekrécie parathormónu. Tento proces závisí od závažnosti a trvania hypokalcémie. Primárny krátkodobý pokles koncentrácie Ca++ vedie k uvoľneniu parathormónu nahromadeného v sekrečných granulách počas prvých niekoľkých sekúnd. Po 15-30 minútach trvania hypokalcémie sa zvyšuje aj skutočná syntéza parathormónu. Ak stimul naďalej pôsobí, potom sa počas prvých 3-12 hodín (u potkanov) pozoruje mierne zvýšenie koncentrácie mediátorovej RNA génu parathormónu. Predĺžená hypokalciémia stimuluje hypertrofiu a proliferáciu buniek prištítnych teliesok, detegovateľnú po niekoľkých dňoch až týždňoch.

Vápnik pôsobí na prištítne telieska (a iné efektorové orgány) prostredníctvom špecifických vápnikových receptorov. Brown prvýkrát navrhol existenciu takýchto štruktúr v roku 1991 a neskôr bol receptor izolovaný, klonovaný, boli študované jeho funkcie a distribúcia. Toto je prvý receptor nájdený u ľudí, ktorý rozpoznáva ión priamo, a nie organickú molekulu.

Ľudský Ca++ receptor je kódovaný génom na chromozóme 3ql3-21 a pozostáva z 1078 aminokyselín. Molekula receptorového proteínu pozostáva z veľkého N-koncového extracelulárneho segmentu, centrálneho (membránového) jadra a krátkeho C-koncového intracytoplazmatického konca.

Objav receptora umožnil vysvetliť vznik familiárnej hypokalciurickej hyperkalcémie (u nosičov tohto ochorenia už bolo nájdených viac ako 30 rôznych mutácií receptorového génu). Nedávno boli tiež identifikované mutácie aktivujúce Ca++ receptor vedúce k familiárnemu hypoparatyreoidizmu.

Receptor Ca++ je v tele široko exprimovaný, a to nielen na orgánoch podieľajúcich sa na metabolizme vápnika (prištítne telieska, obličky, C-bunky štítnej žľazy, bunky kostného tkaniva), ale aj na iných orgánoch (hypofýza, placenta, keratinocyty, mliečne žľazy). bunky vylučujúce gastrín).

Nedávno bol objavený ďalší membránový kalciový receptor, lokalizovaný na prištítnych telieskach, placente, proximálnych renálnych tubuloch, ktorého úloha si stále vyžaduje ďalšie štúdium kalciového receptora.

Z ďalších modulátorov sekrécie parathormónu treba poznamenať horčík. Ionizovaný horčík má na sekréciu parathormónu podobný účinok ako vápnik, ale oveľa menej výrazný. Vysoká hladina Mg++ v krvi (môže sa vyskytnúť pri zlyhaní obličiek) vedie k inhibícii sekrécie parathormónu. Hypomagneziémia zároveň nespôsobuje zvýšenie sekrécie parathormónu, ako by sa dalo očakávať, ale jej paradoxný pokles, ktorý je evidentne spojený s intracelulárnou inhibíciou syntézy parathormónu s nedostatkom horčíkových iónov.

Vitamín D, ako už bolo spomenuté, tiež priamo ovplyvňuje syntézu parathormónu prostredníctvom genetických transkripčných mechanizmov. Okrem toho 1,25-(OH) D potláča sekréciu parathormónu pri nízkej hladine vápnika v sére a zvyšuje intracelulárnu degradáciu jeho molekuly.

Iné ľudské hormóny majú určitý modulačný účinok na syntézu a sekréciu parathormónu. Katecholamíny, pôsobiace hlavne prostredníctvom 6-adrenergných receptorov, teda zvyšujú sekréciu parathormónu. Toto je obzvlášť výrazné pri hypokalciémii. Antagonisty 6-adrenergných receptorov normálne znižujú koncentráciu parathormónu v krvi, avšak pri hyperparatyreóze je tento účinok minimálny v dôsledku zmien citlivosti buniek prištítnych teliesok.

Glukokortikoidy, estrogény a progesterón stimulujú sekréciu parathormónu. Okrem toho môžu estrogény modulovať citlivosť buniek prištítnych teliesok na Ca++, majú stimulačný účinok na transkripciu génu parathormónu a jeho syntézu.

Sekrécia parathormónu je regulovaná aj rytmom jeho uvoľňovania do krvi. Takže okrem stabilnej tonickej sekrécie sa vytvorila aj jej pulzná emisia, ktorá zaberá celkovo 25 % celkového objemu. Pri akútnej hypokalciémii alebo hyperkalcémii najskôr reaguje pulzová zložka sekrécie a následne po prvých 30 minútach reaguje aj tonická sekrécia.

Parathormón (PTH) je jednoreťazcový polypeptid pozostávajúci z 84 aminokyselinových zvyškov (asi 9,5 kDa), ktorého pôsobenie je zamerané na zvýšenie koncentrácie vápenatých iónov a zníženie koncentrácie fosfátov v krvnej plazme.

Syntéza a sekrécia PTH . PTH sa syntetizuje v prištítnych telieskach ako prekurzor, preprohormón obsahujúci 115 aminokyselinových zvyškov. Počas prenosu do ER sa z preprohormónu odštiepi signálny peptid obsahujúci 25 aminokyselinových zvyškov. Výsledný prohormón je transportovaný do Golgiho aparátu, kde sa prekurzor premení na zrelý hormón, ktorý obsahuje 84 aminokyselinových zvyškov (PTH 1-84). Parathormón je balený a skladovaný v sekrečných granulách (vezikuly). Intaktný parathormón sa môže štiepiť na krátke peptidy: N-koncový, C-koncový a stredný fragment. N-terminálne peptidy obsahujúce 34 aminokyselinových zvyškov majú plnú biologickú aktivitu a sú vylučované žľazami spolu so zrelým parathormónom. Je to N-terminálny peptid, ktorý je zodpovedný za väzbu na receptory na cieľových bunkách. Úloha C-koncového fragmentu nebola jasne stanovená. Rýchlosť odbúravania hormónov klesá s nízkou koncentráciou iónov vápnika a zvyšuje sa s vysokou koncentráciou iónov vápnika. Sekrécia PTH regulované hladinou iónov vápnika v plazme: hormón sa vylučuje ako odpoveď na zníženie koncentrácie vápnika v krvi.

Úloha parathormónu v regulácii metabolizmu vápnika a fosfátu. cieľových orgánov pre PTH - kosti a obličky. V bunkách obličiek a kostného tkaniva sú lokalizované špecifické receptory, ktoré interagujú s parathormónom, v dôsledku čoho sa spustí kaskáda dejov, ktorá vedie k aktivácii adenylátcyklázy. Vo vnútri bunky sa zvyšuje koncentrácia molekúl cAMP, ktorých pôsobenie stimuluje mobilizáciu iónov vápnika z vnútrobunkových zásob. Vápenaté ióny aktivujú kinázy, ktoré fosforylujú špecifické proteíny, ktoré indukujú transkripciu špecifických génov. V kostnom tkanive sú PTH receptory lokalizované na osteoblastoch a osteocytoch, ale nenachádzajú sa na osteoklastoch. Keď sa parathormón naviaže na receptory cieľových buniek, osteoblasty začnú intenzívne vylučovať inzulínu podobný rastový faktor 1 a cytokíny. Tieto látky stimulujú metabolickú aktivitu osteoklastov. Urýchľuje sa najmä tvorba enzýmov ako alkalická fosfatáza a kolagenáza, ktoré pôsobia na zložky kostnej matrice, spôsobujú jej rozpad, výsledkom čoho je mobilizácia Ca 2+ a fosfátov z kosti do extracelulárnej tekutiny. V obličkách PTH stimuluje reabsorpciu vápnika v distálnych stočených tubuloch a tým znižuje vylučovanie vápnika močom, znižuje reabsorpciu fosfátov.Okrem toho parathormón indukuje syntézu kalcitriolu (1,25 (OH) 2 D 3), ktorý zvyšuje absorpciu vápnika v čreve. Parathormón teda obnovuje normálnu hladinu iónov vápnika v extracelulárnej tekutine, a to ako priamym pôsobením na kosti a obličky, tak aj nepriamym pôsobením (prostredníctvom stimulácie syntézy kalcitriolu) na črevnú sliznicu, čím v tomto prípade zvyšuje účinnosť absorpcie Ca2+ v čreve. Znížením reabsorpcie fosfátu z obličiek pomáha parathormón znižovať koncentráciu fosfátu v extracelulárnej tekutine.

kalcitonín - polypeptid pozostávajúci z 32 aminokyselinových zvyškov s jednou disulfidovou väzbou. Hormón je vylučovaný parafolikulárnymi K-bunkami štítnej žľazy alebo C-bunkami prištítnych teliesok ako prekurzorový proteín s vysokou molekulovou hmotnosťou. Sekrécia kalcitonínu stúpa so zvyšovaním koncentrácie Ca 2+ a klesá s poklesom koncentrácie Ca 2+ v krvi. Kalcitonín je antagonista parathormónu. Inhibuje uvoľňovanie Ca 2+ z kostí, čím znižuje aktivitu osteoklastov. Okrem toho kalcitonín inhibuje tubulárnu reabsorpciu iónov vápnika v obličkách, čím stimuluje ich vylučovanie obličkami v moči. Rýchlosť sekrécie kalcitonínu u žien veľmi závisí od hladín estrogénu. Pri nedostatku estrogénu klesá sekrécia kalcitonínu. To spôsobuje zrýchlenie mobilizácie vápnika z kostného tkaniva, čo vedie k rozvoju osteoporózy.

Hyperparatyreóza. Pri primárnej hyperparatyreóze je narušený mechanizmus supresie sekrécie parathormónu v reakcii na hyperkalcémiu. Toto ochorenie sa vyskytuje s frekvenciou 1:1000. Príčinou môže byť nádor prištítnej žľazy (80 %) alebo difúzna hyperplázia žliaz, v niektorých prípadoch rakovina prištítnych teliesok (menej ako 2 %). Nadmerná sekrécia parathormónu vedie k zvýšenej mobilizácii vápnika a fosfátu z kostného tkaniva, zvýšenej reabsorpcii vápnika a vylučovaniu fosfátu v obličkách. V dôsledku toho dochádza k hyperkalciémii, ktorá môže viesť k zníženiu nervovosvalovej dráždivosti a svalovej hypotenzii. U pacientov vzniká celková a svalová slabosť, únava a bolesti určitých svalových skupín, zvyšuje sa riziko zlomenín chrbtice, stehenných kostí a kostí predlaktia. Zvýšenie koncentrácie fosfátových a vápenatých iónov v obličkových tubuloch môže spôsobiť tvorbu obličkových kameňov a vedie k hyperfosfatúrii a hypofosfatémii . Sekundárna hyperparatyreóza sa vyskytuje pri chronickom zlyhaní obličiek a nedostatku vitamínu D 3 a je sprevádzaná hypokalciémiou, spojenou najmä s poruchou vstrebávania vápnika v čreve v dôsledku inhibície tvorby kalcitriolu postihnutými obličkami. V tomto prípade sa zvyšuje sekrécia parathormónu. Zvýšená hladina parathormónu však nemôže normalizovať koncentráciu iónov vápnika v krvnej plazme v dôsledku narušenia syntézy kalcitriolu a zníženia absorpcie vápnika v čreve. Spolu s hypokalciémiou sa často pozoruje hyperfostatémia. U pacientov sa rozvinie poškodenie skeletu (osteoporóza) v dôsledku zvýšenej mobilizácie vápnika z kostného tkaniva. V niektorých prípadoch (s rozvojom adenómu alebo hyperplázie prištítnych teliesok) autonómna hypersekrécia parathormónu kompenzuje hypokalcémiu a vedie k hyperkalcémii (terciárna hyperparatyreóza ).

Hypoparatyreóza. Hlavným príznakom hypoparatyreózy v dôsledku nedostatočnosti prištítnych teliesok je hypokalciémia. Zníženie koncentrácie iónov vápnika v krvi môže spôsobiť neurologické, oftalmologické a kardiovaskulárne poruchy, ako aj poškodenie spojivového tkaniva. U pacienta s hypoparatyreózou je zaznamenané zvýšenie neuromuskulárneho vedenia, záchvaty tonických kŕčov, kŕče dýchacích svalov a bránice a laryngospazmus.

126. Štruktúra, biosyntéza a mechanizmus účinku kalcitriolu. Príčiny a prejavy rachitídy

Paratyroidný hormón je syntetizovaný prištítnymi telieskami. Podľa svojej chemickej štruktúry je to jednoreťazcový polypeptid, ktorý pozostáva z 84 aminokyselinových zvyškov, je bez cysteínu a má molekulovú hmotnosť 9500.

Synonymá: parathormón, paratyrín, PTH.

Zvýšenie hladiny parathormónu v krvi môže naznačovať prítomnosť primárnej alebo sekundárnej hyperparatyreózy, Zolingerov-Ellisonov syndróm, fluorózu a poranenia miechy.

Biologickým prekurzorom hormónu parathormónu je parathormón, ktorý má na NH 2 konci 6 ďalších aminokyselín. Proparatyroidný hormón je produkovaný v granulárnom endoplazmatickom retikule hlavných buniek prištítnych teliesok a premieňa sa na parathormón proteolytickým štiepením v Golgiho komplexe.

Funkcie parathormónu v tele

PTH má anabolické aj katabolické účinky na kostné tkanivo. Jeho fyziologickou úlohou je ovplyvňovať populáciu osteocytov a osteoblastov, v dôsledku čoho je inhibovaná tvorba kostného tkaniva. Osteoblasty a osteocyty pod vplyvom PTH vylučujú inzulínu podobný rastový faktor 1 a cytokíny, ktoré stimulujú metabolizmus osteoklastov. Tie zase vylučujú kolagenázu a alkalickú fosfatázu, ktoré ničia kostnú matricu. Biologický účinok sa uskutočňuje väzbou na špecifické receptory parathormónu (PTH receptory) umiestnené na bunkovom povrchu. Receptory parathormónu sa nachádzajú na osteocytoch a osteoblastoch, ale chýbajú na osteoklastoch.

Parathormón nepriamo zvyšuje vylučovanie fosfátov obličkami, tubulárnu reabsorpciu katiónov vápnika, indukciou tvorby kalcitriolu zvyšuje vstrebávanie vápnika v tenkom čreve. V dôsledku pôsobenia PTH klesá hladina fosfátov v krvi, zvyšuje sa koncentrácia vápnika v krvi a v kostiach klesá. V proximálnych stočených tubuloch PTH stimuluje syntézu aktívnych foriem vitamínu D. Okrem toho funkcie parathormónu zahŕňajú zvýšenie glukoneogenézy v obličkách a pečeni a zvýšenie lipolýzy v adipocytoch (bunkách tukového tkaniva).

Koncentrácia parathormónu v tele počas dňa kolíše, čo súvisí s ľudskými biorytmami a fyziologickými charakteristikami metabolizmu vápnika. Zároveň sa maximálna hladina PTH v krvi pozoruje o 15:00 a minimálna - asi o 7:00 ráno.

Patologické stavy, pri ktorých je zvýšený parathormón, sú častejšie u žien ako u mužov.

Hlavným regulátorom sekrécie parathormónu na princípe spätnej väzby je hladina extracelulárneho vápnika (stimulačný účinok na sekréciu parathormónu vedie k zníženiu koncentrácie katiónov vápnika v krvi). Dlhodobý nedostatok vápnika vedie k hypertrofii a proliferácii buniek prištítnych teliesok. Zníženie koncentrácie ionizovaného horčíka tiež stimuluje sekréciu parathormónu, ale menej výrazne ako v prípade vápnika. Vysoká hladina horčíka inhibuje produkciu hormónu (napríklad pri zlyhaní obličiek). Vitamín D 3 má tiež inhibičný účinok na sekréciu PTH.

Pri porušení uvoľňovania parathormónu sa vápnik stráca obličkami, vyplavuje sa z kostí a zhoršuje sa vstrebávanie v čreve.

So zvýšením koncentrácie parathormónu sa aktivujú osteoklasty a zvyšuje sa resorpcia kostného tkaniva. Toto pôsobenie PTH je sprostredkované prostredníctvom osteoblastov, ktoré produkujú mediátory, ktoré stimulujú diferenciáciu a proliferáciu osteoklastov. V prípade dlhodobo zvýšeného PTH prevažuje kostná resorpcia nad jeho tvorbou, čo spôsobuje rozvoj osteopénie. Pri nadmernej produkcii parathormónu sa pozoruje zníženie hustoty kostí (rozvoj osteoporózy), čo zvyšuje riziko zlomenín. Hladina vápnika v sére u takýchto pacientov je zvýšená, pretože pod vplyvom parathormónu sa vápnik vyplavuje do krvi. Existuje tendencia k tvorbe kameňov v obličkách. Kalcifikácia krvných ciev a poruchy krvného obehu môže viesť k rozvoju ulceróznych lézií gastrointestinálneho traktu.

Zníženie koncentrácie parathormónu naznačuje primárny alebo sekundárny hypoparatyreoidizmus, ako aj Di Georgeov syndróm, aktívnu osteolýzu.

Parathormón slúži ako marker dysfunkcie prištítnych teliesok, ako aj regulácie metabolizmu vápnika a fosforu v tele. Hlavnými mediátormi kalciovej homeostázy sú PTH, kalcitonín a vitamín D, ktorých cieľom je tenké črevo, obličky a kostné tkanivo.

Analýza parathormónu

Ak máte podozrenie na patológiu prištítnych teliesok a zhoršený metabolizmus PTH, vykoná sa štúdia koncentrácie tohto hormónu v krvi.

Analýza sa zvyčajne prideľuje za nasledujúcich podmienok:

• zvýšenie alebo zníženie hladiny vápnika v krvi;
• osteoporóza;
• cystické zmeny kostí;
• časté zlomeniny kostí, pseudozlomeniny dlhých kostí;
• sklerotické zmeny na stavcoch;
• urolitiáza s tvorbou kalcium-fosfátových kameňov v obličkách;
• podozrenie na novotvary prištítnych teliesok;
• podozrenie na mnohopočetnú endokrinnú neopláziu typu 1 a 2;
• podozrenie na neurofibromatózu.

Na analýzu sa ráno odoberie krv zo žily nalačno. Po poslednom jedle musí uplynúť aspoň 8 hodín. Pred odberom vzoriek, ak je to potrebné, by ste mali s lekárom koordinovať príjem doplnkov vápnika. Tri dni pred testom je potrebné vylúčiť nadmernú fyzickú aktivitu a prestať piť alkohol. V predvečer štúdie sú mastné jedlá vylúčené zo stravy, nefajčite v deň testu. Pol hodiny pred odberom krvi musí byť pacientovi poskytnutý stav úplného pokoja.

Množstvo parathormónu v krvi je 18,5 - 88 pg / ml.

Niektoré lieky skresľujú výsledky analýzy. Zvýšená koncentrácia hormónu v krvi sa pozoruje v prípade použitia estrogénov, antikonvulzív, fosfátov, lítia, kortizolu, rifampicínu, izoniazidu. Znížené hodnoty tohto ukazovateľa sa pozorujú pod vplyvom síranu horečnatého, vitamínu D, prednizolónu, tiazidov, gentamicínu, propranololu, diltiazemu, perorálnych kontraceptív.

Korekcia mierneho zvýšenia koncentrácie parathormónu sa uskutočňuje pomocou liekovej terapie, diéty a bohatého pitného režimu.

Stavy, pri ktorých je zvýšený alebo znížený parathormón

Zvýšenie hladiny parathormónu v krvi môže naznačovať prítomnosť primárnej alebo sekundárnej hyperparatyreózy (na pozadí onkologického procesu, rachity, ulceróznej kolitídy, Crohnovej choroby, chronického zlyhania obličiek, hypervitaminózy D), Zollingerovho-Ellisonovho syndrómu, fluoróza, poranenia miechy. Patologické stavy, pri ktorých je zvýšený parathormón, sú častejšie u žien ako u mužov.

Známky zvýšeného PTH: neustály smäd, časté nutkanie na močenie, svalová slabosť, bolesť svalov pri pohybe, deformácia kostry, časté zlomeniny, oslabenie zdravých zubov, retardácia rastu u detí.

Zníženie koncentrácie parathormónu naznačuje primárny alebo sekundárny hypoparatyreoidizmus (môže byť spôsobený nedostatkom horčíka, chirurgickými zákrokmi na štítnej žľaze, sarkoidózou, nedostatkom vitamínu D), ako aj Di Georgeov syndróm, aktívny proces deštrukcie kostného tkaniva ( osteolýza).

Príznaky nízkej koncentrácie parathormónu: svalové kŕče, kŕče v črevách, priedušnice, priedušky, zimnica alebo vysoká horúčka, tachykardia, bolesť srdca, poruchy spánku, poruchy pamäti, depresívne stavy.

Korekcia parathormónu

Korekcia mierneho zvýšenia koncentrácie parathormónu sa uskutočňuje pomocou liekovej terapie, diéty a bohatého pitného režimu. Na liečbu sekundárnej hyperparatyreózy sa používajú doplnky vápnika a vitamín D.

Diéta obsahuje potraviny bohaté na vápnik, ako aj polynenasýtené mastné kyseliny (rastlinné oleje, rybí tuk) a komplexné sacharidy (hlavne vo forme zeleniny).

Pri zvýšenej hladine parathormónu možno jeho koncentráciu znížiť obmedzením používania kuchynskej soli, ale aj slaných, údených, nakladaných jedál a mäsa.

Pri nadmernom množstve parathormónu môže byť potrebná chirurgická resekcia jednej alebo viacerých prištítnych teliesok. Pri malígnej lézii sa prištítne telieska podrobia úplnému odstráneniu (paratyreoidektómii), po ktorej nasleduje hormonálna substitučná liečba.

Koncentrácia parathormónu v tele počas dňa kolíše, čo súvisí s ľudskými biorytmami a fyziologickými charakteristikami metabolizmu vápnika.

V prípade nedostatku PTH sa hormonálna substitučná liečba predpisuje na obdobie niekoľkých mesiacov až niekoľkých rokov, niekedy aj doživotne. Trvanie kurzu závisí od príčiny nedostatku parathormónu.

So zvýšením alebo znížením koncentrácie parathormónu je samoliečba neprijateľná, pretože to zhoršuje situáciu a môže viesť k nepriaznivým následkom, vrátane život ohrozujúcich. Priebeh liečby by mal byť pod dohľadom endokrinológa so systematickým monitorovaním obsahu PTH a mikroelementov v krvi pacienta.

Video z YouTube k téme článku:

81. Jódtyroníny - štruktúra, syntéza, mechanizmus účinku, biologická úloha. Hypo- a hypertyreóza.

Štítna žľaza vylučuje jódtyroníny - tyroxín (T4) a trijódtyronín (T3). Sú to jódované deriváty aminokyseliny tyrozínu (pozri obrázok 8).

Obrázok 8 Vzorce hormónov štítnej žľazy (jódtyroníny).

Prekurzorom T4 a T3 je tyreoglobulínový proteín obsiahnutý v extracelulárnom koloide štítnej žľazy. Ide o veľký proteín obsahujúci asi 10 % sacharidov a veľa zvyškov tyrozínu (obrázok 9). Štítna žľaza má schopnosť akumulovať ióny jódu (I-), z ktorých sa tvorí „aktívny jód“. Tyrozínové radikály v tyreoglobulíne sú vystavené jodácia „aktívny jód“ – vzniká monojódtyrozín (MIT) a dijódtyrozín (DIT). Potom príde kondenzácia dva jódované tyrozínové zvyšky za vzniku T4 a T3 zahrnuté v polypeptidovom reťazci. Ako výsledok hydrolýza jódovaný tyreoglobulín pôsobením lyzozomálnych proteáz vznikajú voľné T4 a T3, ktoré sa dostávajú do krvi. Sekrécia jódtyronínov je regulovaná hormónom stimulujúcim štítnu žľazu (TSH) hypofýzy (pozri tabuľku 2). Katabolizmus hormónov štítnej žľazy sa uskutočňuje štiepením jódu a deamináciou bočného reťazca.

Obrázok 9 Schéma syntézy jódtyronínov.

Pretože T 3 a T4 sú prakticky nerozpustné vo vode, v krvi sú prítomné vo forme komplexov s proteínmi, hlavne s globulínom viažucim tyroxín (frakcia α1-globulínu).

Jódtyroníny sú priamo pôsobiace hormóny. Intracelulárne receptory pre ne sú prítomné vo všetkých tkanivách a orgánoch okrem mozgu a pohlavných žliaz. T4 a T3 sú induktory viac ako 100 rôznych enzýmových proteínov. Pôsobením jódtyronínov v cieľových tkanivách sa vykonáva:

1) regulácia bunkového rastu a diferenciácie;

2) regulácia energetického metabolizmu (zvýšenie počtu enzýmov oxidačnej fosforylácie, Na +, K + -ATPázy, zvýšenie spotreby kyslíka, zvýšenie tvorby tepla).

Pod vplyvom hormónov štítnej žľazy sa zrýchľuje vstrebávanie glukózy v čreve, zvyšuje sa vstrebávanie a oxidácia glukózy vo svaloch a pečeni; aktivuje sa glykolýza, obsah glykogénu v orgánoch klesá. Jódtyroníny zvyšujú vylučovanie cholesterolu, takže jeho obsah v krvi klesá. Znižuje sa aj obsah triacylglycerolov v krvi, čo sa vysvetľuje aktiváciou oxidácie mastných kyselín.

29.3.2. Poruchy hormonálnej funkcie štítnej žľazy. Hyperfunkcia štítnej žľazy ( tyreotoxikóza alebo Gravesova choroba ) sa vyznačuje zrýchleným rozkladom sacharidov a tukov, zvýšením spotreby O2 tkanivami. Príznaky ochorenia: zvýšený bazálny metabolizmus, zvýšená telesná teplota, strata hmotnosti, zrýchlený pulz, zvýšená nervová dráždivosť, vypuklé oči (exoftalmus).

Hypotyreóza, ktorá vzniká v detstve, sa nazýva kretinizmus (výrazná telesná a mentálna retardácia, trpasličí rast, neúmerná stavba tela, znížený bazálny metabolizmus a telesná teplota). Hypotyreóza u dospelých sa prejavuje ako myxedém . Toto ochorenie je charakterizované obezitou, slizničným edémom, poruchou pamäti, duševnými poruchami. Znižuje sa bazálny metabolizmus a telesná teplota. Hormonálna substitučná liečba (jódtyroníny) sa používa na liečbu hypotyreózy.

Tiež známy endemická struma - zvýšenie veľkosti štítnej žľazy. Choroba sa vyvíja v dôsledku nedostatku jódu vo vode a potravinách.

82. Parathormón a kalcitonín, štruktúra, mechanizmus účinku, biologická úloha. Hyper- a hypoparatyreóza.

Hladinu vápnikových a fosfátových iónov v tele kontrolujú hormóny štítnej žľazy a štyroch prištítnych teliesok, ktoré sa nachádzajú v jej bezprostrednej blízkosti. Tieto žľazy produkujú kalcitonín a parathormón.

29.4.1. kalcitonín- hormón peptidovej povahy, syntetizovaný v parafolikulárnych bunkách štítnej žľazy vo forme preprohormónu. K aktivácii dochádza čiastočnou proteolýzou. Sekrécia kalcitonínu je stimulovaná pri hyperkalciémii a znížená pri hypokalciémii. Cieľom hormónu je kostné tkanivo. Mechanizmus účinku je vzdialený, sprostredkovaný cAMP. Vplyvom kalcitonínu sa oslabuje činnosť osteoklastov (bunky ničiace kosti) a aktivuje sa činnosť osteoblastov (buniek podieľajúcich sa na tvorbe kostného tkaniva). Výsledkom je inhibícia resorpcie kostného materiálu - hydroxyapatitu - a zvýšenie jeho ukladania v organickej matrici kosti. Spolu s tým kalcitonín chráni organický základ kosti - kolagén - pred rozpadom a stimuluje jeho syntézu. To vedie k zníženiu hladiny Ca2+ a fosfátov v krvi a zníženiu vylučovania Ca2+ močom (obrázok 10).

29.4.2. Parathormón- hormón peptidovej povahy, syntetizovaný bunkami prištítnych teliesok vo forme prekurzorového proteínu. Čiastočná proteolýza prohormónu a sekrécia hormónu do krvi nastáva pri znížení koncentrácie Ca2+ v krvi; naopak, hyperkalcémia znižuje sekréciu parathormónu. Cieľovými orgánmi parathormónu sú obličky, kosti a gastrointestinálny trakt. Mechanizmus účinku je vzdialený, závislý od cAMP. Parathormón má aktivačný účinok na osteoklasty kostného tkaniva a inhibuje aktivitu osteoblastov. V obličkách parathormón zvyšuje schopnosť tvoriť aktívny metabolit vitamínu D3 – 1,25-dihydroxycholekalciferol (kalcitriol). Táto látka zvyšuje črevnú absorpciu iónov Ca2+ a H2PO4 -, mobilizuje Ca2+ a anorganický fosfát z kostného tkaniva a zvyšuje reabsorpciu Ca2+ v obličkách. Všetky tieto procesy vedú k zvýšeniu hladiny Ca2+ v krvi (obrázok 10). Hladina anorganického fosfátu v krvi sa nezvyšuje, pretože parathormón inhibuje reabsorpciu fosfátu v tubuloch obličiek a vedie k strate fosfátu v moči (fosfatúria).

Obrázok 10. Biologické účinky kalcitonínu a parathormónu.

29.4.3. Poruchy hormonálnej funkcie prištítnych teliesok.

Hyperparatyreóza - zvýšená produkcia parathormónu prištítnymi telieskami. Sprevádzaný masívnou mobilizáciou Ca2+ z kostného tkaniva, čo vedie k zlomeninám kostí, kalcifikácii ciev, obličiek a iných vnútorných orgánov.

Hypoparatyreóza - znížená produkcia parathormónu prištítnymi telieskami. Sprevádzané prudkým poklesom obsahu Ca2 + v krvi, čo vedie k zvýšeniu svalovej excitability, kŕčovitým kontrakciám.

83. Renín-angiotenzínový systém, úloha v regulácii metabolizmu vody a elektrolytov.

Renín-angiotenzín-aldosterón.

b) Nie

84. Pohlavné hormóny - mechanizmus účinku, biologická úloha, tvorba , štruktúra,

Ženské pohlavné hormóny (estrogény). Patria sem estrón, estradiol a estriol. Ide o steroidné hormóny syntetizované z cholesterolu hlavne vo vaječníkoch. Sekréciu estrogénov regulujú folikuly stimulujúce a luteinizačné hormóny hypofýzy (pozri tabuľku 2). Cieľové tkanivá - telo maternice, vaječníkov, vajíčkovodov, mliečnych žliaz. Mechanizmus účinku je priamy. Hlavnou biologickou úlohou estrogénov je zabezpečiť reprodukčnú funkciu v tele ženy.

29.5.2. Mužské pohlavné hormóny (androgény). Hlavnými predstaviteľmi sú androsterón a testosterón. Prekurzorom androgénov je cholesterol, syntetizujú sa najmä v semenníkoch. Biosyntéza androgénov je regulovaná gonadotropnými hormónmi (FSH a LH). Androgény sú priamo pôsobiace hormóny, podporujú syntézu bielkovín vo všetkých tkanivách, najmä vo svaloch. Biologická úloha androgénov v mužskom tele je spojená s diferenciáciou a fungovaním reprodukčného systému. Rozklad mužských pohlavných hormónov sa uskutočňuje v pečeni, konečnými produktmi rozkladu sú 17-ketosteroidy.

85. Poruchy funkcií žliaz s vnútornou sekréciou: hyper- a hypoprodukcia hormónov. Príklady chorôb spojených s dysfunkciou endokrinných žliaz.

(Pokryté v predchádzajúcich otázkach)

86. Proteíny krvnej plazmy - biologická úloha. Hypo- a hyperproteinémia, dysproteinémia. Albumín — funkcie, príčiny hypoalbuminémie a jej prejavy. Vekové vlastnosti bielkovín zloženie krvnej plazmy. Imunoglobulíny. Proteíny akútnej fázy. Diagnostická hodnota stanovenia proteínových frakcií krvnej plazmy.

Krvná plazma obsahuje komplexnú viaczložkovú (viac ako 100) zmes bielkovín, ktoré sa líšia pôvodom a funkciou. Väčšina plazmatických proteínov sa syntetizuje v pečeni. Imunoglobulíny a množstvo ďalších ochranných proteínov imunokompetentnými bunkami.

30.2.1. proteínové frakcie. Vysolením plazmatických proteínov možno izolovať frakcie albumínu a globulínu. Normálne je pomer týchto frakcií 1,5 - 2,5. Použitie metódy elektroforézy na papieri umožňuje identifikovať 5 proteínových frakcií (v zostupnom poradí rýchlosti migrácie): albumíny, α1 -, α2 -, β- a γ-globulíny. Pri použití jemnejších metód frakcionácie v každej frakcii, okrem albumínu, možno izolovať množstvo proteínov (obsah a zloženie proteínových frakcií krvného séra, pozri obrázok 1).

Obrázok 1. Elektroferogram proteínov krvného séra a zloženie proteínových frakcií.

albumíny- bielkoviny s molekulovou hmotnosťou asi 70 000 Da. Pre svoju hydrofilitu a vysoký obsah v plazme hrajú dôležitú úlohu pri udržiavaní koloidno-osmotického (onkotického) krvného tlaku a regulácii výmeny tekutín medzi krvou a tkanivami. Vykonávajú transportnú funkciu: uskutočňujú prenos voľných mastných kyselín, žlčových pigmentov, steroidných hormónov, iónov Ca2+ a mnohých liečiv. Albumíny tiež slúžia ako bohatá a rýchlo predávaná zásoba aminokyselín.

α 1-globulíny:

• Kyslé α 1-glykoproteín (orosomukoid) - obsahuje až 40% sacharidov, jeho izoelektrický bod je v kyslom prostredí (2,7). Funkcia tohto proteínu nebola úplne stanovená; je známe, že v skorých štádiách zápalového procesu podporuje orosomukoid tvorbu kolagénových vlákien v ohnisku zápalu (J. Musil, 1985).
• α 1 - Antitrypsín - inhibítor množstva proteáz (trypsín, chymotrypsín, kalikreín, plazmín). Vrodené zníženie obsahu α1-antitrypsínu v krvi môže byť predispozičným faktorom pre bronchopulmonálne ochorenia, pretože elastické vlákna pľúcneho tkaniva sú obzvlášť citlivé na pôsobenie proteolytických enzýmov.
• Proteín viažuci retinol transportuje vitamín A rozpustný v tukoch.
• Proteín viažuci tyroxín - viaže a transportuje hormóny štítnej žľazy obsahujúce jód.
• Transcortin - viaže a transportuje glukokortikoidné hormóny (kortizol, kortikosterón).

α 2-globulíny:

• Haptoglobíny (25 % α2-globulínov) – tvoria stabilný komplex s hemoglobínom, ktorý sa objavuje v plazme v dôsledku intravaskulárnej hemolýzy erytrocytov. Komplexy haptoglobín-hemoglobín sú vychytávané bunkami RES, kde dochádza k degradácii hému a proteínových reťazcov a železo sa opätovne používa na syntézu hemoglobínu. Tým sa zabráni strate železa v tele a poškodeniu obličiek hemoglobínom.
• ceruloplazmínu - proteín obsahujúci ióny medi (jedna molekula ceruloplazmínu obsahuje 6-8 iónov Cu2+), ktoré mu dodávajú modrú farbu. Ide o transportnú formu iónov medi v tele. Má oxidázovú aktivitu: oxiduje Fe2+ na Fe3+, čím zabezpečuje väzbu železa transferínom. Je schopný oxidovať aromatické amíny, podieľa sa na výmene adrenalínu, norepinefrínu, serotonínu.

β-globulíny:

• transferín - hlavná bielkovina β-globulínovej frakcie, podieľa sa na väzbe a transporte trojmocného železa do rôznych tkanív, najmä do krvotvorných. Transferín reguluje obsah Fe3+ v krvi, zabraňuje nadmernému hromadeniu a strate močom.
• Hemopexín - viaže hem a zabraňuje jeho strate obličkami. Heme-hemopexínový komplex je odoberaný z krvi pečeňou.
• C-reaktívny proteín (C-RP) - proteín schopný vyzrážať (v prítomnosti Ca2 + ) C-polysacharid bunkovej steny pneumokoka. Jeho biologická úloha je určená schopnosťou aktivovať fagocytózu a inhibovať proces agregácie krvných doštičiek. U zdravých ľudí je koncentrácia C-RP v plazme zanedbateľná a nedá sa stanoviť štandardnými metódami. Pri akútnom zápalovom procese sa zvyšuje viac ako 20-krát, v tomto prípade sa C-RP nachádza v krvi. Štúdium C-RP má výhodu oproti iným markerom zápalového procesu: stanovenie ESR a počítanie počtu leukocytov. Tento indikátor je citlivejší, jeho zvýšenie nastáva skôr a po zotavení sa rýchlo vráti do normálu.

γ-globulíny:

• Imunoglobulíny (IgA, IgG, IgM, IgD, IgE) sú protilátky produkované telom v reakcii na zavedenie cudzích látok s antigénnou aktivitou. Podrobnosti o týchto proteínoch nájdete v časti 1.2.5.

30.2.2. Kvantitatívne a kvalitatívne zmeny v zložení bielkovín krvnej plazmy. Za rôznych patologických stavov sa zloženie proteínov krvnej plazmy môže meniť. Hlavné typy zmien sú:

• Hyperproteinémia - zvýšenie obsahu celkovej plazmatickej bielkoviny. Príčiny: strata veľkého množstva vody (vracanie, hnačka, rozsiahle popáleniny), infekčné ochorenia (v dôsledku zvýšenia množstva γ-globulínov).
• Hypoproteinémia - zníženie obsahu celkových bielkovín v plazme. Pozoruje sa pri ochoreniach pečene (v dôsledku narušenej syntézy bielkovín), pri ochoreniach obličiek (v dôsledku straty bielkovín v moči), počas hladovania (kvôli nedostatku aminokyselín na syntézu bielkovín).
• Dysproteinémia - zmena percenta bielkovinových frakcií s normálnym obsahom celkových bielkovín v krvnej plazme, napríklad zníženie obsahu albumínov a zvýšenie obsahu jednej alebo viacerých globulínových frakcií pri rôznych zápalových ochoreniach.
• Paraproteinémia - výskyt patologických imunoglobulínov - paraproteínov v krvnej plazme, ktoré sa líšia od normálnych proteínov fyzikálno-chemickými vlastnosťami a biologickou aktivitou. Medzi takéto proteíny patrí napr. kryoglobulíny, pričom sa navzájom tvoria zrazeniny pri teplotách pod 37 ° C. Paraproteíny sa nachádzajú v krvi s Waldenströmovou makroglobulinémiou, s mnohopočetným myelómom (v druhom prípade môžu prekonať renálnu bariéru a môžu byť detekované v moči ako Bence-Jonesove proteíny) . Paraproteinémia je zvyčajne sprevádzaná hyperproteinémiou.

jedle akútnej fázy zápalu. Ide o bielkoviny, ktorých obsah sa zvyšuje v krvnej plazme pri akútnom zápalovom procese. Patria sem napríklad tieto proteíny:

1. haptoglobínu ;
2. ceruloplazmínu ;
3. C-reaktívny proteín ;
4. α 1-antitrypsín ;
5. fibrinogén (zložka systému zrážania krvi; pozri 30.7.2).

Rýchlosť syntézy týchto proteínov sa zvyšuje predovšetkým v dôsledku zníženia tvorby albumínov, transferínu a albumínov (malá frakcia plazmatických proteínov s najvyššou pohyblivosťou počas diskovej elektroforézy, ktorá zodpovedá pásu na elektroferograme pred albumínmi ), ktorých koncentrácia pri akútnom zápale klesá.

Biologická úloha proteínov akútnej fázy: a) všetky tieto proteíny sú inhibítormi enzýmov uvoľňovaných počas bunkovej deštrukcie a zabraňujú sekundárnemu poškodeniu tkaniva; b) tieto proteíny majú imunosupresívny účinok (V.L. Dotsenko, 1985).

30.2.5. Ochranné plazmatické proteíny. Ochranné proteíny zahŕňajú imunoglobulíny a interferóny.

Imunoglobulíny (protilátky) - skupina proteínov produkovaných ako odpoveď na cudzie štruktúry (antigény) vstupujúce do tela. Sú syntetizované v lymfatických uzlinách a slezine lymfocytmi B. Existuje 5 tried imunoglobulíny- IgA, IgG, IgM, IgD, IgE.

Obrázok 3 Schéma štruktúry imunoglobulínov (variabilná oblasť je znázornená sivou farbou, konštantná oblasť nie je vytieňovaná).

Molekuly imunoglobulínov majú jeden štruktúrny plán. Štruktúrnu jednotku imunoglobulínu (monomér) tvoria štyri polypeptidové reťazce vzájomne prepojené disulfidovými väzbami: dva ťažké (H reťazce) a dva ľahké (L reťazce) (pozri obrázok 3). IgG, IgD a IgE sú vo svojej štruktúre spravidla monoméry, molekuly IgM sú postavené z piatich monomérov, IgA pozostávajú z dvoch alebo viacerých štruktúrnych jednotiek alebo sú to monoméry.

Proteínové reťazce, ktoré tvoria imunoglobulíny, môžu byť podmienene rozdelené do špecifických domén alebo oblastí, ktoré majú určité štrukturálne a funkčné vlastnosti.

N-koncové oblasti L- a H-reťazca sa nazývajú variabilná oblasť (V), pretože ich štruktúra je charakterizovaná významnými rozdielmi v rôznych triedach protilátok. Vo variabilnej doméne sú 3 hypervariabilné oblasti s najväčšou diverzitou v aminokyselinovej sekvencii. Je to variabilná oblasť protilátok, ktorá je zodpovedná za väzbu antigénov podľa princípu komplementarity; primárna štruktúra proteínových reťazcov v tejto oblasti určuje špecifickosť protilátok.

C-koncové domény H a L reťazcov majú relatívne konštantnú primárnu štruktúru v rámci každej triedy protilátok a označujú sa ako konštantná oblasť (C). Konštantná oblasť určuje vlastnosti rôznych tried imunoglobulínov, ich distribúciu v tele a môže sa podieľať na spúšťaní mechanizmov, ktoré spôsobujú deštrukciu antigénov.

Interferóny - rodina proteínov syntetizovaných bunkami tela v reakcii na vírusovú infekciu a majú antivírusový účinok. Existuje niekoľko typov interferónov so špecifickým spektrom účinku: leukocytový (α-interferón), fibroblastový (β-interferón) a & imunitný (γ-interferón). Interferóny sú syntetizované a vylučované niektorými bunkami a prejavujú svoj účinok pôsobením na iné bunky, v tomto smere sú podobné hormónom. Mechanizmus účinku interferónov je znázornený na obrázku 4.

Obrázok 4 Mechanizmus účinku interferónov (Yu.A. Ovchinnikov, 1987).

Interferóny naviazaním na bunkové receptory indukujú syntézu dvoch enzýmov, 2",5"-oligoadenylátsyntetázy a proteínkinázy, pravdepodobne v dôsledku iniciácie transkripcie zodpovedajúcich génov. Oba výsledné enzýmy vykazujú svoju aktivitu v prítomnosti dvojvláknových RNA, konkrétne také RNA sú produktmi replikácie mnohých vírusov alebo sú obsiahnuté v ich viriónoch. Prvý enzým syntetizuje 2",5"-oligoadenyláty (z ATP), ktoré aktivujú bunkovú ribonukleázu I; druhý enzým fosforyluje translačný iniciačný faktor IF2. Konečným výsledkom týchto procesov je inhibícia biosyntézy proteínov a reprodukcie vírusu v infikovanej bunke (Yu.A. Ovchinnikov, 1987).

87. Nízkomolekulárne krvné látky obsahujúce dusík ("reziduálny dusík") a diagnostická hodnota ich stanovenia. Hyperazotémia (zadržiavanie a tvorba).

Do tejto skupiny látok patria: močovina, kyselina močová, aminokyseliny, kreatín, kreatinín, amoniak, indikán, bilirubín a ďalšie zlúčeniny (pozri obrázok 5). Obsah zvyškového dusíka v krvnej plazme zdravých ľudí je 15-25 mmol / l. Zvýšenie zvyškového dusíka v krvi sa nazýva azotémia . V závislosti od príčiny sa azotémia delí na retenciu a produkciu.

Retenčná azotémia sa vyskytuje, keď dôjde k porušeniu vylučovania produktov metabolizmu dusíka (predovšetkým močoviny) v moči a je charakteristické pre zlyhanie obličiek. V tomto prípade až 90 % nebielkovinového dusíka v krvi pripadá na močovinový dusík namiesto 50 % v norme.

Produkčná azotémia vzniká pri nadmernom príjme dusíkatých látok do krvi v dôsledku zvýšeného rozkladu tkanivových bielkovín (dlhotrvajúce hladovanie, diabetes mellitus, ťažké úrazy a popáleniny, infekčné ochorenia).

Stanovenie zvyškového dusíka sa uskutočňuje v bezbielkovinovom filtráte krvného séra. V dôsledku mineralizácie bezbielkovinového filtrátu sa pri zahrievaní s koncentrovanou H2SO4 dusík všetkých nebielkovinových zlúčenín premení na formu (NH4)2SO4. NH4+ ióny sa stanovia pomocou Nesslerovho činidla.

• Močovina - hlavný konečný produkt metabolizmu bielkovín v ľudskom tele. Vzniká v dôsledku neutralizácie amoniaku v pečeni, vylučovaného z tela obličkami. Preto sa obsah močoviny v krvi znižuje pri ochoreniach pečene a zvyšuje sa pri zlyhaní obličiek.
• Aminokyseliny- vstupujú do krvi pri absorpcii z gastrointestinálneho traktu alebo sú produktmi rozkladu tkanivových bielkovín. V krvi zdravých ľudí dominujú aminokyseliny alanín a glutamín, ktoré sú spolu s účasťou na biosyntéze bielkovín transportnými formami amoniaku.
• Kyselina močová je konečným produktom katabolizmu purínových nukleotidov. Jeho obsah v krvi sa zvyšuje pri dne (v dôsledku zvýšeného vzdelania) a pri poruche funkcie obličiek (v dôsledku nedostatočného vylučovania).
• Kreatín- syntetizovaný v obličkách a pečeni, vo svaloch sa mení na kreatínfosfát - zdroj energie pre procesy svalovej kontrakcie. Pri ochoreniach svalového systému sa obsah kreatínu v krvi výrazne zvyšuje.
• Kreatinín- konečný produkt metabolizmu dusíka, vznikajúci ako výsledok defosforylácie kreatínfosfátu vo svaloch, vylučovaný z tela obličkami. Obsah kreatinínu v krvi klesá pri ochoreniach svalového systému, zvyšuje sa pri zlyhaní obličiek.
• Indický - detoxikačný produkt indolu, tvorený v pečeni, vylučovaný obličkami. Jeho obsah v krvi klesá pri ochoreniach pečene, zvyšuje sa - pri zvýšených procesoch rozpadu bielkovín v čreve, pri ochoreniach obličiek.
• Bilirubín (priamy a nepriamy) sú produktmi katabolizmu hemoglobínu. Obsah bilirubínu v krvi sa zvyšuje so žltačkou: hemolytická (v dôsledku nepriameho bilirubínu), obštrukčná (v dôsledku priameho bilirubínu), parenchýmová (v dôsledku oboch frakcií).

88. Pufrové systémy krvi a acidobázického stavu (CBS). Úloha dýchacieho a vylučovacieho systému pri udržiavaní CBS. Porušenie acidobázickej rovnováhy. Vlastnosti regulácie CBS u detí .

Pufrové systémy krvi. Pufrové systémy tela pozostávajú zo slabých kyselín a ich solí so silnými zásadami. Každý nárazníkový systém je charakterizovaný dvoma ukazovateľmi:

• pH pufra(závisí od pomeru zložiek pufra);
• vyrovnávacia nádrž, teda množstvo silnej zásady alebo kyseliny, ktoré sa musí pridať do tlmivého roztoku, aby sa pH zmenilo o jednu (závisí od absolútnych koncentrácií zložiek tlmivého roztoku).

Rozlišujú sa tieto krvné pufrovacie systémy:

• bikarbonát(H2C03/NaHC03);
• fosfát(NaH2P04/Na2HP04);
• hemoglobínu(deoxyhemoglobín ako slabá kyselina/draselná soľ oxyhemoglobínu);
• bielkoviny(jeho pôsobenie je spôsobené amfotérnym charakterom bielkovín). Bikarbonátové a úzko súvisiace hemoglobínové pufrovacie systémy spolu tvoria viac ako 80 % pufrovacej kapacity krvi.

30.6.2. Respiračná regulácia CBS vykonávané zmenou intenzity vonkajšieho dýchania. S akumuláciou CO2 a H+ v krvi sa zvyšuje pľúcna ventilácia, čo vedie k normalizácii plynového zloženia krvi. Zníženie koncentrácie oxidu uhličitého a H + spôsobuje zníženie pľúcnej ventilácie a normalizáciu týchto indikátorov.

30.6.3. Renálna regulácia KOS Vykonáva sa hlavne prostredníctvom troch mechanizmov:

• reabsorpcia bikarbonátov (v bunkách obličkových tubulov vzniká z H2O a CO2 kyselina uhličitá H2CO3; disociuje sa, H + sa vylučuje močom, HCO3 sa reabsorbuje do krvi);
• reabsorpcia Na + z glomerulárneho filtrátu výmenou za H + (v tomto prípade sa Na2HPO4 vo filtráte mení na NaH2PO4 a kyslosť moču sa zvyšuje) ;
• sekrécia NH4+ (pri hydrolýze glutamínu v bunkách tubulov vzniká NH3; interaguje s H+, vznikajú ióny NH4+, ktoré sa vylučujú močom.

30.6.4. Laboratórne ukazovatele CBS krvi. Na charakterizáciu CBS sa používajú tieto ukazovatele:

• pH krvi;
• parciálny tlak CO2 (pCO2) krv;
• parciálny tlak O2 (p02) krv;
• obsah bikarbonátov v krvi pri daných hodnotách pH a pCO2 ( skutočný alebo skutočný bikarbonát, AB );
• obsah bikarbonátov v krvi pacienta za štandardných podmienok, t.j. pri рСО2 = 40 mm Hg. ( štandardný bikarbonát, SB );
• súčet základov všetky pufrovacie systémy krvi ( BB );
• prebytok alebo nedostatok bázy krv v porovnaní s normálom pre tento indikátor pacienta ( BE , z angličtiny. prebytok bázy).

Prvé tri ukazovatele sa určujú priamo v krvi pomocou špeciálnych elektród, na základe získaných údajov sa zvyšné ukazovatele vypočítajú pomocou nomogramov alebo vzorcov.

30.6.5. Porušenie COS krvi. Existujú štyri hlavné formy acidobázických porúch:

• metabolická acidóza - vyskytuje sa pri diabetes mellitus a hladovaní (v dôsledku hromadenia ketolátok v krvi), pri hypoxii (v dôsledku hromadenia laktátu). Pri tejto poruche klesá pCO2 a [HCO3-] krvi, zvyšuje sa vylučovanie NH4+ močom;
• respiračná acidóza - vyskytuje sa pri bronchitíde, zápale pľúc, bronchiálnej astme (v dôsledku zadržiavania oxidu uhličitého v krvi). Pri tejto poruche sa zvyšuje pCO2 a krv, zvyšuje sa vylučovanie NH4+ močom;
• metabolická alkalóza - vyvíja sa stratou kyselín, napríklad pri neodbytnom zvracaní. Pri tejto poruche sa zvyšuje pCO2 a krv, zvyšuje sa vylučovanie HCO3- močom a znižuje sa kyslosť moču.
• respiračná alkalóza - pozorované pri zvýšenej ventilácii pľúc, napríklad u horolezcov vo vysokej nadmorskej výške. Pri tejto poruche sa znižuje pCO2 a [HCO3-] krvi a znižuje sa kyslosť moču.

Na liečbu metabolickej acidózy sa používa podávanie roztoku hydrogénuhličitanu sodného; na liečbu metabolickej alkalózy - zavedenie roztoku kyseliny glutámovej.

89. Metabolizmus erytrocytov: úloha glykolýzy a pentózofosfátovej dráhy. Methemoglobinémia. Enzymatický antioxidačný systém bunky . Príčiny a dôsledky nedostatku glukózo-6-fosfátdehydrogenázy erytrocytov.

červené krvinky - vysoko špecializované bunky, ktorých hlavnou funkciou je transport kyslíka z pľúc do tkanív. Životnosť erytrocytov je v priemere 120 dní; k ich deštrukcii dochádza v bunkách retikuloendotelového systému. Na rozdiel od väčšiny telesných buniek erytrocytom chýba bunkové jadro, ribozómy a mitochondrie.

30.8.2. Výmena energie. Hlavným energetickým substrátom erytrocytu je glukóza, ktorá pochádza z krvnej plazmy uľahčenou difúziou. Približne 90 % glukózy spotrebovanej erytrocytmi je vystavených pôsobeniu glykolýza(anaeróbna oxidácia) za vzniku konečného produktu – kyseliny mliečnej (laktátu). Pamätajte na funkcie, ktoré glykolýza vykonáva v zrelých červených krvinkách:

1) vzniká pri reakciách glykolýzy ATP cez fosforylácia substrátu . Hlavným smerom použitia ATP v erytrocytoch je zabezpečenie práce Na +, K + -ATPázy. Tento enzým transportuje ióny Na+ z erytrocytov do krvnej plazmy, zabraňuje hromadeniu Na+ v erytrocytoch a pomáha udržiavať geometrický tvar týchto krviniek (bikonkávny disk).

2) v dehydrogenačnej reakcii glyceraldehyd-3-fosfát vznikajúce pri glykolýze NADH. Tento koenzým je enzýmový kofaktor methemoglobín reduktázy podieľa sa na obnove methemoglobínu na hemoglobín podľa nasledujúcej schémy:

Táto reakcia zabraňuje akumulácii methemoglobínu v erytrocytoch.

3) metabolit glykolýzy 1, 3-difosfoglycerát schopné za účasti enzýmu difosfoglycerátmutáza v prítomnosti 3-fosfoglycerátu, na ktorý sa má premeniť 2, 3-difosfoglycerát:

2,3-Difosfoglycerát sa podieľa na regulácii afinity hemoglobínu ku kyslíku. Jeho obsah v erytrocytoch sa zvyšuje pri hypoxii. Hydrolýza 2,3-difosfoglycerátu katalyzuje enzým difosfoglycerátfosfatáza.

Približne 10 % glukózy spotrebovanej erytrocytmi sa používa v oxidačnej dráhe pentózofosfátu. Reakcie tejto dráhy slúžia ako hlavný zdroj NADPH pre erytrocyty. Tento koenzým je potrebný na premenu oxidovaného glutatiónu (pozri 30.8.3) na redukovanú formu. Nedostatok kľúčového enzýmu pentózofosfátovej dráhy - glukózo-6-fosfátdehydrogenáza - sprevádzané znížením pomeru NADPH / NADP + v erytrocytoch, zvýšením obsahu oxidovanej formy glutatiónu a znížením bunkovej rezistencie (hemolytická anémia).

30.8.3. Mechanizmy na neutralizáciu reaktívnych foriem kyslíka v erytrocytoch. Molekulárny kyslík môže byť za určitých podmienok premenený na aktívne formy, ktoré zahŕňajú superoxidový anión O2-, peroxid vodíka H202, OH hydroxylový radikál. a singletový kyslík 102. Tieto formy kyslíka sú vysoko reaktívne, môžu mať škodlivý účinok na proteíny a lipidy biologických membrán a spôsobiť deštrukciu buniek. Čím vyšší je obsah O2, tým viac sa tvorí jeho aktívnych foriem. Preto erytrocyty, neustále interagujúce s kyslíkom, obsahujú účinné antioxidačné systémy schopné neutralizovať aktívne metabolity kyslíka.

Dôležitou zložkou antioxidačných systémov je tripeptid glutatión, vznikajúce v erytrocytoch v dôsledku interakcie y-glutamylcysteínu a glycínu:

Redukovaná forma glutatiónu (skrátene G-SH) sa podieľa na neutralizácii peroxidu vodíka a organických peroxidov (R-O-OH). Vzniká tak voda a oxidovaný glutatión (skrátene G-S-S-G).

Premena oxidovaného glutatiónu na redukovaný glutatión je katalyzovaná enzýmom glutatiónreduktázy. Zdroj vodíka - NADPH (z pentózofosfátovej dráhy, pozri 30.8.2):

Červené krvinky obsahujú aj enzýmy superoxiddismutáza a kataláza vykonať nasledujúce transformácie:

Antioxidačné systémy sú obzvlášť dôležité pre erytrocyty, pretože erytrocyty neobnovujú proteíny syntézou.

90. Charakteristika hlavných faktorov hemokoagulácie. Koagulácia krvi ako kaskáda reakcií aktivácie proenzýmu proteolýzou. Biologická úloha vitamínu K. Hemofília.

zrážanie krvi- súbor molekulárnych procesov, ktoré vedú k zastaveniu krvácania z poškodenej cievy v dôsledku vzniku krvnej zrazeniny (trombu). Všeobecná schéma procesu zrážania krvi je znázornená na obrázku 7.

Obrázok 7 Všeobecná schéma zrážania krvi.

Väčšina koagulačných faktorov je v krvi prítomná vo forme neaktívnych prekurzorov – proenzýmov, ktorých aktiváciu zabezpečujú tzv. čiastočná proteolýza. Na vitamíne K závisí množstvo faktorov zrážania krvi: protrombín (faktor II), prokonvertín (faktor VII), vianočné faktory (IX) a Stuart-Prower (X). Úloha vitamínu K je určená účasťou na karboxylácii glutamátových zvyškov v N-terminálnej oblasti týchto proteínov za vzniku γ-karboxyglutamátu.

Koagulácia krvi je kaskáda reakcií, pri ktorých aktivovaná forma jedného koagulačného faktora katalyzuje aktiváciu ďalšieho, až kým sa neaktivuje konečný faktor, ktorý je štrukturálnym základom trombu.

Vlastnosti kaskádového mechanizmu sú nasledujúce:

1) v neprítomnosti faktora iniciujúceho proces tvorby trombu nemôže reakcia nastať. Preto bude proces zrážania krvi obmedzený len na tú časť krvného obehu, kde sa takýto iniciátor objaví;

2) faktory pôsobiace v počiatočných štádiách zrážania krvi sú potrebné vo veľmi malých množstvách. Na každom článku kaskády sa ich účinok výrazne zvyšuje ( je zosilnený), čo má za následok rýchlu reakciu na poškodenie.

Za normálnych podmienok existujú vnútorné a vonkajšie cesty zrážania krvi. Vnútorná cesta sa iniciuje kontaktom s atypickým povrchom, čo vedie k aktivácii faktorov pôvodne prítomných v krvi. vonkajšia cesta koaguláciu iniciujú zlúčeniny, ktoré sa bežne v krvi nenachádzajú, ale dostávajú sa tam v dôsledku poškodenia tkaniva. Oba tieto mechanizmy sú nevyhnutné pre normálny priebeh procesu zrážania krvi; líšia sa iba v počiatočných fázach a potom sa spájajú do spoločná cesta čo vedie k vytvoreniu fibrínovej zrazeniny.

30.7.2. Mechanizmus aktivácie protrombínu. Neaktívny prekurzor trombínu - protrombín - syntetizovaný v pečeni. Na jeho syntéze sa podieľa vitamín K. Protrombín obsahuje zvyšky vzácnej aminokyseliny – γ-karboxyglutamátu (skrátené označenie – Gla). Na procese aktivácie protrombínu sa podieľajú doštičkové fosfolipidy, ióny Ca2+ a koagulačné faktory Va a Xa. Mechanizmus aktivácie je znázornený nasledovne (obrázok 8).

Obrázok 8 Schéma aktivácie protrombínu na krvných doštičkách (R. Murray a kol., 1993).

Poškodenie cievy vedie k interakcii krvných doštičiek s kolagénovými vláknami cievnej steny. To spôsobuje deštrukciu krvných doštičiek a podporuje uvoľňovanie negatívne nabitých fosfolipidových molekúl z vnútornej strany plazmatickej membrány krvných doštičiek. Záporne nabité skupiny fosfolipidov viažu ióny Ca2+. Ca2+ ióny zasa interagujú s y-karboxyglutamátovými zvyškami v molekule protrombínu. Táto molekula je fixovaná na membráne krvných doštičiek v požadovanej orientácii.

Membrána krvných doštičiek obsahuje aj receptory pre faktor Va. Tento faktor sa viaže na membránu a pripája faktor Xa. Faktor Xa je proteáza; na určitých miestach štiepi molekulu protrombínu, v dôsledku čoho vzniká aktívny trombín.

30.7.3. Premena fibrinogénu na fibrín. Fibrinogén (faktor I) je rozpustný plazmatický glykoproteín s molekulovou hmotnosťou asi 340 000. Syntetizuje sa v pečeni. Molekula fibrinogénu pozostáva zo šiestich polypeptidových reťazcov: dvoch reťazcov A a, dvoch reťazcov B p a dvoch reťazcov y (pozri obrázok 9). Konce polypeptidových reťazcov fibrinogénu nesú záporný náboj. Je to spôsobené prítomnosťou veľkého počtu glutamátových a aspartátových zvyškov v N-terminálnych oblastiach reťazcov Aa a Bb. Okrem toho B-oblasti Bb reťazcov obsahujú zvyšky vzácnej aminokyseliny tyrozín-O-sulfátu, ktoré sú tiež negatívne nabité:

To podporuje rozpustnosť proteínu vo vode a zabraňuje agregácii jeho molekúl.

Obrázok 9 Schéma štruktúry fibrinogénu; šípky ukazujú väzby hydrolyzované trombínom. R. Murray a kol., 1993).

Konverzia fibrinogénu na fibrín katalyzuje trombín (faktor IIa). Trombín hydrolyzuje štyri peptidové väzby vo fibrinogéne: dve väzby v reťazcoch A α a dve väzby v reťazcoch B β. Z molekuly fibrinogénu sa odštiepia fibrinopeptidy A a B a vznikne monomér fibrínu (jeho zloženie je α2 β2 γ2 ). Fibrínové monoméry sú nerozpustné vo vode a ľahko sa navzájom spájajú a vytvárajú fibrínovú zrazeninu.

Pôsobením enzýmu dochádza k stabilizácii fibrínovej zrazeniny transglutamináza (faktor XIIIa). Tento faktor je tiež aktivovaný trombínom. Transglutamináza vytvára krížové väzby medzi fibrínovými monomérmi pomocou kovalentných izopeptidových väzieb.

91. Úloha pečene v metabolizme uhľohydrátov. Zdroje glukózy v krvi a cesty metabolizmu glukózy v pečeni. Hladiny glukózy v krvi v ranom detstve .

Pečeň je orgán, ktorý zaujíma jedinečné miesto v metabolizme. Každá pečeňová bunka obsahuje niekoľko tisíc enzýmov, ktoré katalyzujú reakcie mnohých metabolických dráh. Preto pečeň plní v tele množstvo metabolických funkcií. Najdôležitejšie z nich sú:

• biosyntéza látok, ktoré fungujú alebo sa využívajú v iných orgánoch. Tieto látky zahŕňajú proteíny krvnej plazmy, glukózu, lipidy, ketolátky a mnohé ďalšie zlúčeniny;
• biosyntéza konečného produktu metabolizmu dusíka v tele - močoviny;
• účasť na procesoch trávenia - syntéza žlčových kyselín, tvorba a vylučovanie žlče;
• biotransformácia (modifikácia a konjugácia) endogénnych metabolitov, liečiv a jedov;
• uvoľňovanie niektorých metabolických produktov (žlčové pigmenty, nadbytok cholesterolu, detoxikačné produkty).

Hlavnou úlohou pečene v metabolizme uhľohydrátov je udržiavať konštantnú hladinu glukózy v krvi. To sa deje reguláciou pomeru procesov tvorby a využitia glukózy v pečeni.

Pečeňové bunky obsahujú enzým glukokináza katalyzujúcu reakciu fosforylácie glukózy s tvorbou glukóza-6-fosfátu. Glukóza-6-fosfát je kľúčovým metabolitom metabolizmu uhľohydrátov; hlavné spôsoby jeho transformácie sú znázornené na obrázku 1.

31.2.1. Spôsoby využitia glukózy. Po jedle sa cez portálnu žilu dostane veľké množstvo glukózy do pečene. Táto glukóza sa používa predovšetkým na syntézu glykogénu (schéma reakcie je znázornená na obrázku 2). Obsah glykogénu v pečeni zdravých ľudí sa zvyčajne pohybuje od 2 do 8% hmotnosti tohto orgánu.

Glykolýza a pentózafosfátová dráha oxidácie glukózy v pečeni slúžia primárne ako dodávatelia prekurzorových metabolitov pre biosyntézu aminokyselín, mastných kyselín, glycerolu a nukleotidov. Zdrojom energie pre biosyntetické procesy sú v menšej miere oxidačné cesty premeny glukózy v pečeni.

Obrázok 1. Hlavné cesty konverzie glukóza-6-fosfátu v pečeni. Čísla označujú: 1 - fosforylácia glukózy; 2 - hydrolýza glukóza-6-fosfátu; 3 - syntéza glykogénu; 4 - mobilizácia glykogénu; 5 - pentózafosfátová dráha; 6 - glykolýza; 7 - glukoneogenéza.

Obrázok 2. Schéma reakcií syntézy glykogénu v pečeni.

Obrázok 3. Schéma reakcií mobilizácie glykogénu v pečeni.

31.2.2. Spôsoby tvorby glukózy. Za niektorých stavov (pri hladovaní, nízkosacharidovej diéte, dlhšej fyzickej aktivite) potreba uhľohydrátov v tele prevyšuje množstvo, ktoré sa absorbuje z gastrointestinálneho traktu. V tomto prípade sa tvorba glukózy uskutočňuje pomocou glukóza-6-fosfatáza katalyzuje hydrolýzu glukózo-6-fosfátu v pečeňových bunkách. Bezprostredným zdrojom glukóza-6-fosfátu je glykogén. Schéma mobilizácie glykogénu je znázornená na obrázku 3.

Mobilizácia glykogénu zabezpečuje ľudskému telu potrebu glukózy počas prvých 12-24 hodín pôstu. V neskorších obdobiach sa hlavným zdrojom glukózy stáva glukoneogenéza, biosyntéza z nesacharidových zdrojov.

Hlavnými substrátmi pre glukoneogenézu sú laktát, glycerol a aminokyseliny (s výnimkou leucínu). Tieto zlúčeniny sa najskôr premenia na pyruvát alebo oxalacetát, kľúčové metabolity glukoneogenézy.

Glukoneogenéza je reverzný proces glykolýzy. Zároveň sa pomocou špeciálnych enzýmov, ktoré katalyzujú bypassové reakcie, prekonávajú bariéry vytvorené ireverzibilnými glykolýznymi reakciami (pozri obrázok 4).

Z ďalších ciest metabolizmu uhľohydrátov v pečeni treba poznamenať premenu iných potravinových monosacharidov na glukózu – fruktózu a galaktózu.

Obrázok 4. Glykolýza a glukoneogenéza v pečeni.

Enzýmy, ktoré katalyzujú ireverzibilné reakcie glykolýzy: 1 - glukokináza; 2 - fosfofruktokináza; 3 - pyruvátkináza.

Enzýmy, ktoré katalyzujú bypassové reakcie glukoneogenézy: 4 - pyruvátkarboxyláza; 5 - fosfoenolpyruvát karboxykináza; 6-fruktóza-1,6-difosfatáza; 7 - glukóza-6-fosfatáza.

92. Úloha pečene v metabolizme lipidov.

Hepatocyty obsahujú takmer všetky enzýmy zapojené do metabolizmu lipidov. Preto parenchymálne bunky pečene do značnej miery kontrolujú pomer medzi spotrebou a syntézou lipidov v tele. Katabolizmus lipidov v pečeňových bunkách sa vyskytuje hlavne v mitochondriách a lyzozómoch, biosyntéza - v cytosóle a endoplazmatickom retikule. Kľúčovým metabolitom metabolizmu lipidov v pečeni je acetyl-CoA, ich hlavné spôsoby tvorby a použitia sú znázornené na obrázku 5.

Obrázok 5. Produkcia a použitie acetyl-CoA v pečeni.

31.3.1. Metabolizmus mastných kyselín v pečeni. Diétne tuky vo forme chylomikrónov vstupujú do pečene cez systém pečeňových tepien. Pod vplyvom lipoproteínová lipáza, nachádzajú sa v endoteli kapilár, štiepia sa na mastné kyseliny a glycerol. Mastné kyseliny prenikajúce do hepatocytov môžu podliehať oxidácii, modifikácii (skrátenie alebo predĺženie uhlíkového reťazca, tvorba dvojitých väzieb) a využité na syntézu endogénnych triacylglycerolov a fosfolipidov.

31.3.2. Syntéza ketolátok. Pri β-oxidácii mastných kyselín v mitochondriách pečene vzniká acetyl-CoA, ktorý podlieha ďalšej oxidácii v Krebsovom cykle. Ak je nedostatok oxaloacetátu v pečeňových bunkách (napríklad počas hladovania, diabetes mellitus), dochádza ku kondenzácii acetylových skupín s tvorbou ketolátok (acetoacetát, β-hydroxybutyrát, acetón). Tieto látky môžu slúžiť ako energetické substráty v iných tkanivách tela (kostrové svaly, myokard, obličky a pri dlhšom hladovaní aj mozog). Pečeň nevyužíva ketolátky. S nadbytkom ketolátok v krvi vzniká metabolická acidóza. Schéma tvorby ketolátok je na obrázku 6.

Obrázok 6. Syntéza ketolátok v mitochondriách pečene.

31.3.3. Vznik a spôsoby využitia kyseliny fosfatidovej. Spoločným prekurzorom triacylglycerolov a fosfolipidov v pečeni je kyselina fosfatidová. Je syntetizovaný z glycerol-3-fosfátu a dvoch acyl-CoA - aktívnych foriem mastných kyselín (obrázok 7). Glycerol-3-fosfát môže byť vytvorený buď z dihydroxyacetónfosfátu (metabolit glykolýzy) alebo z voľného glycerolu (produkt lipolýzy).

Obrázok 7. Tvorba kyseliny fosfatidovej (schéma).

Pre syntézu fosfolipidov (fosfatidylcholínu) z kyseliny fosfatidovej je potrebný dostatočný príjem potravy lipotropné faktory(látky, ktoré zabraňujú vzniku tukovej degenerácie pečene). Tieto faktory zahŕňajú cholín, metionín, vitamín B12, kyselina listová a niektoré ďalšie látky. Fosfolipidy sú začlenené do lipoproteínových komplexov a podieľajú sa na transporte lipidov syntetizovaných v hepatocytoch do iných tkanív a orgánov. Nedostatok lipotropných faktorov (so zneužívaním tučných jedál, chronickým alkoholizmom, diabetes mellitus) prispieva k tomu, že kyselina fosfatidová sa používa na syntézu triacylglycerolov (nerozpustných vo vode). Porušenie tvorby lipoproteínov vedie k tomu, že nadbytok TAG sa hromadí v pečeňových bunkách (degenerácia tukov) a funkcia tohto orgánu je narušená. Spôsoby použitia kyseliny fosfatidovej v hepatocytoch a úloha lipotropných faktorov sú znázornené na obrázku 8.

Obrázok 8. Použitie kyseliny fosfatidovej na syntézutriacylglyceroly a fosfolipidy. Lipotropné faktory sú označené *.

31.3.4. tvorba cholesterolu. Pečeň je hlavným miestom syntézy endogénneho cholesterolu. Táto zlúčenina je nevyhnutná pre stavbu bunkových membrán, je prekurzorom žlčových kyselín, steroidných hormónov, vitamínu D3. Prvé dve reakcie syntézy cholesterolu pripomínajú syntézu ketolátok, ale prebiehajú v cytoplazme hepatocytu. Kľúčovým enzýmom syntézy cholesterolu je β -hydroxy-β -metylglutaryl-CoA reduktáza (HMG-CoA reduktáza) inhibovaný nadbytkom cholesterolu a žlčových kyselín podľa princípu negatívnej spätnej väzby (obrázok 9).

Obrázok 9. Syntéza cholesterolu v pečeni a jej regulácia.

31.3.5. tvorba lipoproteínov. Lipoproteíny sú proteín-lipidové komplexy, ktoré zahŕňajú fosfolipidy, triacylglyceroly, cholesterol a jeho estery, ako aj proteíny (apoproteíny). Lipoproteíny transportujú vo vode nerozpustné lipidy do tkanív. V hepatocytoch sa tvoria dve triedy lipoproteínov – lipoproteíny s vysokou hustotou (HDL) a lipoproteíny s veľmi nízkou hustotou (VLDL).

93. Úloha pečene v metabolizme dusíka. Spôsoby využitia fondu aminokyselín v pečeni. Vlastnosti v detstve .

Pečeň je orgán, ktorý reguluje príjem dusíkatých látok do tela a ich vylučovanie. V periférnych tkanivách neustále prebiehajú biosyntetické reakcie s využitím voľných aminokyselín, prípadne sa uvoľňujú do krvi pri rozklade tkanivových bielkovín. Napriek tomu zostáva hladina bielkovín a voľných aminokyselín v krvnej plazme konštantná. Je to spôsobené tým, že pečeňové bunky majú jedinečný súbor enzýmov, ktoré katalyzujú špecifické reakcie metabolizmu bielkovín.

31.4.1. Spôsoby využitia aminokyselín v pečeni. Po požití bielkovinových potravín sa cez portálnu žilu dostáva do pečeňových buniek veľké množstvo aminokyselín. Tieto zlúčeniny môžu pred vstupom do celkového obehu podstúpiť množstvo transformácií v pečeni. Tieto reakcie zahŕňajú (obrázok 10):

a) použitie aminokyselín na syntézu bielkovín;

b) transaminácia - cesta syntézy neesenciálnych aminokyselín; tiež uskutočňuje vzťah metabolizmu aminokyselín s glukoneogenézou a všeobecnou cestou katabolizmu;

c) deaminácia - tvorba α-ketokyselín a amoniaku;

d) syntéza močoviny – spôsob neutralizácie amoniaku (pozri schému v časti „Výmena bielkovín“);

e) syntéza nebielkovinových látok obsahujúcich dusík (cholín, kreatín, nikotínamid, nukleotidy atď.).

Obrázok 10. Výmena aminokyselín v pečeni (schéma).

31.4.2. Biosyntéza bielkovín. Mnohé plazmatické proteíny sa syntetizujú v pečeňových bunkách: albumíny(asi 12 g denne), najviac α- a β-globulíny, vrátane transportných proteínov (feritín, ceruloplazmín, transkortín, proteín viažuci retinol atď.). Mnoho faktorov zrážanlivosti (fibrinogén, protrombín, prokonvertín, proakcelerín atď.) sú tiež syntetizované v pečeni.

94. Kompartmentalizácia metabolických procesov v pečeni. Regulácia smeru toku metabolitov cez membrány intracelulárnych (subcelulárnych) štruktúr. Význam v integrácii metabolizmu.

Bunka je komplexný funkčný systém, ktorý reguluje podporu jej života. Diverzitu bunkových funkcií zabezpečuje priestorová a časová (predovšetkým v závislosti od rytmu výživy) regulácia určitých metabolických dráh. Priestorová regulácia je spojená s prísnou lokalizáciou určitých enzýmov v rôznych

Tabuľka 2-3. Typy metabolických dráh

organely. Takže v jadre sú enzýmy spojené so syntézou molekúl DNA a RNA, v cytoplazme - enzýmy glykolýzy, v lyzozómoch - hydrolytické enzýmy, v mitochondriálnej matrici - enzýmy TCA, vo vnútornej membráne mitochondrií - enzýmy elektrónu dopravný reťazec atď. (Obrázok 2-29). Takáto subcelulárna lokalizácia enzýmov prispieva k usporiadanosti biochemických procesov a zvyšuje rýchlosť metabolizmu.

95. Úloha pečene pri neutralizácii xenobiotík. Mechanizmy neutralizácie látok v pečeni. Etapy (fázy) chemickej modifikácie. Úloha konjugačných reakcií pri detoxikácii metabolických produktov a liečiv (príklady). Metabolizmus liekov u malých detí.

Hlavným predstaviteľom nešpecifických krvných transportných systémov je sérum bielka. Tento proteín dokáže viazať takmer všetky exogénne a endogénne látky s nízkou molekulovou hmotnosťou, čo je do značnej miery spôsobené jeho schopnosťou ľahko meniť konformáciu svojej molekuly a veľkým počtom hydrofóbnych oblastí v molekule.

Na krvný albumín sa nekovalentnými väzbami viažu rôzne látky: vodíkové, iónové, hydrofóbne. Súčasne rôzne skupiny látok interagujú s určitými skupinami albumínu, čo spôsobuje charakteristické zmeny v konformácii jeho molekuly. Existuje názor, že látky, ktoré sú silne spojené s krvnými bielkovinami, sa zvyčajne vylučujú pečeňou spolu so žlčou a látky, ktoré tvoria slabé komplexy s bielkovinami, sa vylučujú obličkami spolu s močom.

Väzba liečiv na krvné bielkoviny znižuje rýchlosť ich využitia v tkanivách a vytvára ich určitú rezervu v krvnom obehu. Je zaujímavé poznamenať, že u pacientov s hypoalbuminémiou sú nežiaduce reakcie častejšie pri podávaní liekov v dôsledku narušenia ich transportu do cieľových buniek.

33.4.3. vnútrobunkové transportné systémy. V cytoplazme pečeňových buniek a iných orgánov sa nachádzajú nosné proteíny, ktoré boli predtým označované ako Y- a Z proteíny alebo ligandíny. Teraz sa zistilo, že tieto proteíny sú rôzne izoenzýmy glutatión-S-transferázy. Tieto proteíny viažu veľké množstvo rôznych zlúčenín: bilirubín, mastné kyseliny, tyroxín, steroidy, karcinogény, antibiotiká (benzylpenicilín, cefazolín, chloramfenikol, gentamicín). Je známe, že tieto transferázy hrajú úlohu pri transporte týchto látok z krvnej plazmy cez hepatocyty do pečene.

5. Fázy metabolizmu xenobiotík.

Metabolizmus xenobiotík zahŕňa dve fázy (fázy):

1) modifikačná fáza- proces zmeny štruktúry xenobiotika, v dôsledku ktorého sa uvoľňujú alebo objavujú nové polárne skupiny (hydroxyl, karboxylamin). K tomu dochádza v dôsledku oxidačných, redukčných a hydrolytických reakcií. Výsledné produkty sa stávajú hydrofilnejšie ako východiskové materiály.

2) fáza konjugácie- proces naviazania rôznych biomolekúl na molekulu modifikovaného xenobiotika pomocou kovalentných väzieb. To uľahčuje vylučovanie xenobiotík z tela.

96. Monooxygenázový oxidačný reťazec v membránach endoplazmatického retikula pečeňových buniek, zložky, sled reakcií, úloha v metabolizme xenobiotík a prírodných zlúčenín. Cytochróm P 450. Induktory a inhibítory mikrozomálnych monooxygenáz.

Hlavným typom reakcií tejto fázy biotransformácie je mikrozomálna oxidácia. Vyskytuje sa za účasti enzýmov monooxygenázového elektrónového transportného reťazca. Tieto enzýmy sú zabudované v membránach endoplazmatického retikula hepatocytov (obrázok 1).

Zdrojom elektrónov a protónov v tomto reťazci je NADPH + H +, ktorý vzniká pri reakciách pentózofosfátovej dráhy oxidácie glukózy. Intermediárny akceptor H+ a e- je flavoproteín obsahujúci koenzým FAD. Posledný článok v reťazci mikrozomálnej oxidácie - cytochróm P-450.

Cytochróm P-450 je komplexný proteín, chromoproteín, obsahujúci hem ako protetickú skupinu. Cytochróm P-450 dostal svoje meno vďaka tomu, že tvorí silný komplex s oxidom uhoľnatým CO, ktorý má absorpčné maximum pri 450 nm. Cytochróm P-450 má nízku substrátovú špecifickosť. Môže interagovať s veľkým počtom substrátov. Spoločnou vlastnosťou všetkých týchto substrátov je nepolarita.

Cytochróm P-450 aktivuje molekulárny kyslík a oxidovaný substrát, mení ich elektrónovú štruktúru a uľahčuje proces hydroxylácie. Mechanizmus hydroxylácie substrátu zahŕňajúci cytochróm P-450 je znázornený na obrázku 2.

Obrázok 2. Mechanizmus hydroxylácie substrátu za účasti cytochrómu P-450.

V tomto mechanizme možno podmienečne rozlíšiť 5 hlavných etáp:

1. Oxidovaná látka (S) tvorí komplex s oxidovanou formou cytochrómu P-450;

2. Tento komplex je redukovaný elektrónom s NADPH;

3. Redukovaný komplex sa spája s molekulou O2;

4. O 2 v komplexe pridáva ešte jeden elektrón s NADPH;

5. Komplex sa rozkladá za vzniku molekuly H2O, oxidovanej formy cytochrómu P-450 a hydroxylovaného substrátu (S-OH).

Na rozdiel od mitochondriálneho dýchacieho reťazca prenos elektrónov v reťazci monooxygenázy neuchováva energiu vo forme ATP. Preto je mikrozomálna oxidácia voľná oxidácia.

Vo väčšine prípadov hydroxylácia cudzorodých látok znižuje ich toxicitu. V niektorých prípadoch však môžu vzniknúť produkty s cytotoxickými, mutagénnymi a karcinogénnymi vlastnosťami.

97. Úloha obličiek pri udržiavaní homeostázy tela. Mechanizmy ultrafiltrácie, tubulárnej reabsorpcie a sekrécie. Hormóny, ktoré ovplyvňujú diurézu. Fyziologická proteinúria a kreatinuria u detí .

Hlavnou funkciou obličiek je udržiavať stálosť vnútorného prostredia ľudského tela. Bohaté prekrvenie (za 5 minút všetka krv cirkulujúca v cievach prejde obličkami) určuje účinnú reguláciu zloženia krvi obličkami. Vďaka tomu sa zachováva aj zloženie vnútrobunkovej tekutiny. Za účasti obličiek sa vykonávajú:

• odstraňovanie (vylučovanie) konečných produktov metabolizmu. Obličky sa podieľajú na vylučovaní látok z tela, ktoré ak sa nahromadia, brzdia enzymatickú aktivitu. Obličky odstraňujú z tela aj vo vode rozpustné cudzie látky alebo ich metabolity.
• regulácia iónového zloženia telesných tekutín. Minerálne katióny a anióny prítomné v telesných tekutinách sa podieľajú na mnohých fyziologických a biochemických procesoch. Ak sa koncentrácia iónov neudrží v relatívne úzkych medziach, tieto procesy budú narušené.
• regulácia obsahu vody v telesných tekutinách (osmoregulácia). To má veľký význam pre udržanie osmotického tlaku a objemu tekutín na stabilnej úrovni.
• regulácia koncentrácie vodíkových iónov (pH) v telesných tekutinách. pH moču môže kolísať v širokom rozmedzí, čo zabezpečuje stálosť pH iných biologických tekutín. To určuje optimálne fungovanie enzýmov a možnosť reakcií nimi katalyzovaných.
• regulácia krvného tlaku. Obličky syntetizujú a uvoľňujú do krvi enzým renín, ktorý sa podieľa na tvorbe angiotenzínu, silného vazokonstrikčného faktora.
• regulácia hladiny glukózy v krvi. V kortikálnej vrstve obličiek nastáva glukoneogenéza - syntéza glukózy z neuhľohydrátových zlúčenín. Úloha tohto procesu sa výrazne zvyšuje pri dlhotrvajúcom hladovaní a iných extrémnych účinkoch.
• Aktivácia vitamínu D. Biologicky aktívny metabolit vitamínu D, kalcitriol, sa tvorí v obličkách.
• regulácia erytropoézy. Obličky syntetizujú erytropoetín, ktorý zvyšuje počet červených krviniek v krvi.

34.2. Mechanizmy ultrafiltračných procesov, tubulárna reabsorpcia a sekrécia v obličkách.

1. ultrafiltrácia cez kapiláry glomerulu;
2. selektívna reabsorpcia tekutiny v proximálnom tubule, Henleovej slučke, distálnom tubule a zbernom kanáliku;
3. selektívna sekrécia do lumen proximálnych a distálnych tubulov, často spojená s reabsorpciou.

34.2.2. Ultrafiltrácia. V dôsledku ultrafiltrácie vyskytujúcej sa v glomeruloch sú z krvi odstránené všetky látky s molekulovou hmotnosťou menšou ako 68 000 Da a vzniká kvapalina, nazývaná glomerulárny filtrát. Látky sa filtrujú z krvi v glomerulárnych kapilárach cez póry s priemerom asi 5 nm. Rýchlosť ultrafiltrácie je celkom stabilná a je približne 125 ml ultrafiltrátu za minútu. Chemické zloženie glomerulárneho filtrátu je podobné krvnej plazme. Obsahuje glukózu, aminokyseliny, vitamíny rozpustné vo vode, niektoré hormóny, močovinu, kyselinu močovú, kreatín, kreatinín, elektrolyty a vodu. Proteíny s molekulovou hmotnosťou viac ako 68 000 Da prakticky chýbajú. Ultrafiltrácia je pasívny a neselektívny proces, pretože spolu s „odpadovými“ látkami potrebnými pre život sa z krvi odstraňujú aj látky. Ultrafiltrácia závisí len od veľkosti molekúl.

34.2.3. tubulárna reabsorpcia. Reabsorpcia alebo spätná absorpcia látok, ktoré môže telo využiť, nastáva v tubuloch. V proximálnych stočených tubuloch sa viac ako 80 % látok absorbuje späť, vrátane všetkej glukózy, takmer všetkých aminokyselín, vitamínov a hormónov, asi 85 % chloridu sodného a vody. Mechanizmus absorpcie možno opísať pomocou príkladu glukózy.

Za účasti Na +, K + -ATPázy, umiestnenej na bazolaterálnej membráne tubulárnych buniek, sa ióny Na + prenášajú z buniek do medzibunkového priestoru a odtiaľ do krvi a vylučujú sa z nefrónu. V dôsledku toho sa medzi glomerulárnym filtrátom a obsahom tubulárnych buniek vytvorí koncentračný gradient Na+. Uľahčenou difúziou preniká do buniek Na+ z filtrátu a súčasne s katiónmi sa do buniek dostáva glukóza (proti koncentračnému gradientu!). Koncentrácia glukózy v bunkách tubulov obličiek je teda vyššia ako v extracelulárnej tekutine a nosné proteíny uskutočňujú uľahčenú difúziu monosacharidu do medzibunkového priestoru, odkiaľ vstupuje do krvi.

Obrázok 34.2. Mechanizmus reabsorpcie glukózy v proximálnych tubuloch obličiek.

Vysokomolekulárne zlúčeniny - proteíny s molekulovou hmotnosťou nižšou ako 68 000, ako aj exogénne látky (napríklad röntgenkontrastné prípravky), ktoré vstupujú do lumenu tubulu počas ultrafiltrácie, sa extrahujú z filtrátu pinocytózou vyskytujúcou sa na báze mikroklkov. Sú vo vnútri pinocytových vezikúl, ku ktorým sú pripojené primárne lyzozómy. Hydrolytické enzýmy lyzozómov štiepia proteíny na aminokyseliny, ktoré sú buď využívané samotnými tubulárnymi bunkami, alebo prechádzajú difúziou do peritubulárnych kapilár.

34.2.4. tubulárna sekrécia. Nefrón má niekoľko špecializovaných systémov, ktoré vylučujú látky do lumen tubulu ich transportom z krvnej plazmy. Najviac študované sú tie systémy, ktoré sú zodpovedné za sekréciu K +, H +, NH4 +, organických kyselín a organických zásad.

Sekrécia K + v distálnych tubuloch - aktívny proces spojený s reabsorpciou iónov Na +. Tento proces zabraňuje zadržiavaniu K+ v tele a rozvoju hyperkaliémie. Mechanizmy sekrécie protónov a amónnych iónov sú spojené najmä s úlohou obličiek v regulácii acidobázického stavu. Systém podieľajúci sa na vylučovaní organických kyselín súvisí s vylučovaním liečiv a iných cudzorodých látok z tela. Je to zrejme spôsobené funkciou pečene, ktorá zabezpečuje modifikáciu týchto molekúl a ich konjugáciu s kyselinou glukurónovou alebo sulfátom. Dva typy takto vytvorených konjugátov sú aktívne transportované systémom, ktorý rozpoznáva a vylučuje organické kyseliny. Pretože konjugované molekuly majú vysokú polaritu, po prenesení do lumen nefrónu už nemôžu difundovať späť a sú vylučované močom.

34.3. Hormonálne mechanizmy regulácie funkcie obličiek

34.3.1. Pri regulácii tvorby moču v reakcii na osmotické a iné signály sa podieľajú:

a) antidiuretický hormón;

b) systém renín-angiotenzín-aldosterón;

c) systém predsieňových natriuretických faktorov (atriopeptidový systém).

34.3.2. Antidiuretický hormón (ADH, vazopresín). ADH sa syntetizuje prevažne v hypotalame ako prekurzorový proteín, hromadí sa v nervových zakončeniach zadnej hypofýzy, z ktorej sa hormón vylučuje do krvného obehu.

Signálom pre sekréciu ADH je zvýšenie osmotického tlaku krvi. Môže k tomu dôjsť pri nedostatočnom príjme vody, nadmernom potení alebo po požití veľkého množstva soli. Cieľovými bunkami pre ADH sú renálne tubulárne bunky, bunky hladkého svalstva ciev a pečeňové bunky.

Účinok ADH na obličky spočíva v zadržiavaní vody v tele stimuláciou jej reabsorpcie v distálnych tubuloch a zberných kanálikoch. Interakcia hormónu s receptorom aktivuje adenylátcyklázu a stimuluje tvorbu cAMP. Pôsobením cAMP-dependentnej proteínkinázy sa fosforylujú proteíny membrány smerujúcej k lúmenu tubulu. To dáva membráne schopnosť transportovať vodu bez iónov do buniek. Voda vstupuje pozdĺž koncentračného gradientu, pretože tubulárny moč je vo vzťahu k obsahu bunky hypotonický.

Po užití veľkého množstva vody sa osmotický tlak krvi zníži a syntéza ADH sa zastaví. Steny distálnych tubulov sa stávajú nepriepustnými pre vodu, znižuje sa reabsorpcia vody a v dôsledku toho sa vylučuje veľký objem hypotonického moču.

Ochorenie spôsobené nedostatkom ADH je tzv diabetes insipidus. Môže sa vyvinúť s neurotropnými vírusovými infekciami, traumatickými poraneniami mozgu, nádormi hypotalamu. Hlavným príznakom tohto ochorenia je prudké zvýšenie diurézy (až na 10 a viac litrov za deň) so zníženou (1,001-1,005) relatívnou hustotou moču.

34.3.3. Renín-angiotenzín-aldosterón. Udržiavanie stabilnej koncentrácie sodíkových iónov v krvi a objemu cirkulujúcej krvi reguluje systém renín-angiotenzín-aldosterón, ktorý ovplyvňuje aj reabsorpciu vody. Zníženie objemu krvi spôsobené stratou sodíka stimuluje skupinu buniek umiestnených v stenách aferentných arteriol - juxtaglomerulárny aparát (JGA). Zahŕňa špecializované receptorové a sekrečné bunky. Aktivácia JGA vedie k uvoľneniu proteolytického enzýmu renínu z jeho sekrečných buniek. Renín sa tiež uvoľňuje z buniek v reakcii na pokles krvného tlaku.

Renín pôsobí na angiotenzinogén (proteín α2-globulínovej frakcie) a štiepi ho za vzniku dekapeptidu angiotenzínu I. Potom ďalší proteolytický enzým odštiepi dva terminálne aminokyselinové zvyšky z angiotenzínu I za vzniku angiotenzínu II. Tento oktapeptid je jedným z najaktívnejších prostriedkov na zúženie krvných ciev, vrátane arteriol. V dôsledku toho sa zvyšuje krvný tlak, znižuje sa prietok krvi obličkami a glomerulárna filtrácia.

Okrem toho angiotenzín II stimuluje sekréciu hormónu aldosterónu bunkami kôry nadobličiek. Aldosterón je priamo pôsobiaci hormón, ktorý pôsobí na distálny stočený tubul nefrónu. Tento hormón indukuje syntézu v cieľových bunkách:

a) proteíny zapojené do transportu Na+ cez luminálny povrch bunkovej membrány;

b) Nie + ,K+ -ATPáza, ktorá sa integruje do kontraluminálnej membrány a podieľa sa na transporte Na+ z tubulárnych buniek do krvi;

c) mitochondriálne enzýmy, napríklad citrátsyntáza;

d) enzýmy podieľajúce sa na tvorbe membránových fosfolipidov, čo uľahčuje transport Na + do tubulárnych buniek.

Aldosterón teda zvyšuje rýchlosť reabsorpcie Na + z renálnych tubulov (na + ióny pasívne nasledujú ióny Cl -) a v konečnom dôsledku osmotickú reabsorpciu vody, stimuluje aktívny prechod K + z krvnej plazmy do moču.

34.3.4. atriálne natriuretické faktory. Svalové bunky predsiení syntetizujú a vylučujú do krvi peptidové hormóny, ktoré regulujú diurézu, vylučovanie elektrolytov močom a vaskulárny tonus. Tieto hormóny sa nazývajú atriopeptidy (od slova átrium – predsieň).

Cicavčie atriopeptidy, bez ohľadu na veľkosť molekuly, majú spoločnú charakteristickú štruktúru. Vo všetkých týchto peptidoch tvorí disulfidová väzba medzi dvoma cysteínovými zvyškami 17-člennú kruhovú štruktúru. Táto kruhová štruktúra je nevyhnutná pre prejav biologickej aktivity: redukcia disulfidovej skupiny vedie k strate aktívnych vlastností. Z cysteínových zvyškov sa odchyľujú dva peptidové reťazce, ktoré predstavujú N- a C-koncové oblasti molekuly. Počet aminokyselinových zvyškov v týchto oblastiach sa navzájom líši atriopeptidmi.

Obrázok 34.3. Schéma štruktúry α-natriuretického peptidu.

Špecifické receptorové proteíny pre atriopeptidy sa nachádzajú na plazmatickej membráne pečene, obličiek a nadobličiek, na vaskulárnom endoteli. Interakcia atriopeptidov s receptormi je sprevádzaná aktiváciou membránovo viazanej guanylátcyklázy, ktorá premieňa GTP na cyklický guanozínmonofosfát (cGMP).

V obličkách sa vplyvom atriopeptidov zvyšuje glomerulárna filtrácia a diuréza, zvyšuje sa vylučovanie Na + močom. Súčasne klesá krvný tlak, znižuje sa tonus orgánov hladkého svalstva a je inhibovaná sekrécia aldosterónu.

V norme sa teda oba regulačné systémy – atriopeptidový a renín-angiotenzín – vzájomne vyrovnávajú. S porušením tejto rovnováhy sú spojené najťažšie patologické stavy - arteriálna hypertenzia v dôsledku stenózy renálnych artérií, srdcové zlyhanie.

V posledných rokoch sa objavuje čoraz viac správ o užívaní atriopeptidových hormónov pri srdcovom zlyhávaní, už v raných štádiách ktorého dochádza k poklesu tvorby tohto hormónu.

98. Najdôležitejšie biopolyméry spojivového tkaniva a medzibunkovej hmoty (kolagén, elastín, proteoglykány), zloženie, priestorová štruktúra, biosyntéza, funkcie.

Hlavnými zložkami extracelulárnej matrice sú štruktúrne proteíny kolagén a elastín, glykozaminoglykány, proteoglykány, ako aj nekolagénové štruktúrne proteíny (fibronektín, laminín, tenascín, osteonektín atď.). Kolagény sú rodinou príbuzných fibrilárnych proteínov vylučovaných bunkami spojivového tkaniva. Kolagény sú najbežnejšie bielkoviny nielen v medzibunkovom matrixe, ale aj v tele ako celku, tvoria asi 1/4 všetkých bielkovín v ľudskom tele. Molekuly kolagénu sa skladajú z troch polypeptidových reťazcov nazývaných a-reťazce. Identifikovalo sa viac ako 20 a-reťazcov, z ktorých väčšina má vo svojom zložení 1000 aminokyselinových zvyškov, ale reťazce sa trochu líšia v sekvencii aminokyselín. Kolagén môže obsahovať tri rovnaké alebo rôzne reťazce. Primárna štruktúra kolagénových a-reťazcov je nezvyčajná, pretože každá tretia aminokyselina v polypeptidovom reťazci je reprezentovaná glycínom, asi 1/4 aminokyselinových zvyškov je prolín alebo 4-hydroxyprolín, asi 11 % je alanín. Primárna štruktúra α-reťazca kolagénu obsahuje aj nezvyčajnú aminokyselinu – hydroxylyzín. Špirálovité polypeptidové reťazce, ktoré sa navzájom prepletajú, tvoria trojvláknovú pravotočivú superzávitnicovú molekulu – tropokolagén. Syntéza a zrenie: hydroxylácia prolínu a lyzínu za vzniku hydroxyprolínu (Hyp) a hydroxylyzínu (Hyl); glykozylácia hydroxylyzínu; čiastočná proteolýza – štiepenie „signálneho“ peptidu, ako aj N- a C-koncových propeptidov; vytvorenie trojitej špirály. Kolagény sú hlavnými štrukturálnymi zložkami orgánov a tkanív, ktoré sú vystavené mechanickému namáhaniu (kosti, šľachy, chrupavky, medzistavcové platničky, krvné cievy) a podieľajú sa aj na tvorbe strómy parenchýmových orgánov.

Elastín má vlastnosti podobné gume. Elastínové vlákna obsiahnuté v pľúcnych tkanivách, v stenách ciev, v elastických väzivách sa môžu natiahnuť na niekoľkonásobok svojej normálnej dĺžky, ale po odstránení záťaže sa vrátia do zloženej konformácie. Elastín obsahuje asi 800 aminokyselinových zvyškov, medzi ktorými prevládajú aminokyseliny s nepolárnymi radikálmi, ako je glycín, valín, alanín. Elastín obsahuje pomerne veľa prolínu a lyzínu, ale len málo hydroxyprolínu; hydroxylyzín úplne chýba. Proteoglykány sú makromolekulárne zlúčeniny pozostávajúce z proteínu (5-10%) a glykozaminoglykánov (90-95%). Tvoria hlavnú látku medzibunkovej hmoty spojivového tkaniva a môžu tvoriť až 30 % sušiny tkaniva. Hlavný proteoglykán matrice chrupavky sa nazýva agrecan. Ide o veľmi veľkú molekulu, v ktorej je na jeden polypeptidový reťazec pripojených až 100 reťazcov chondroitín sulfátov a asi 30 reťazcov keratán sulfátov (kef). V tkanive chrupavky sa molekuly agrecanu zhromažďujú do agregátov s kyselinou haalurónovou a malým väzbovým proteínom.

Malé proteoglykány sú proteoglykány s nízkou molekulovou hmotnosťou. Nachádzajú sa v chrupavkách, šľachách, väzivách, meniskoch, koži a iných typoch spojivového tkaniva. Tieto proteoglykány majú malý jadrový proteín, ku ktorému sú pripojené jeden alebo dva glykozaminoglykánové reťazce. Najviac študované sú dekorín, biglykán, fibromodulín, lumikán, perlekan. Môžu sa viazať na iné zložky spojivového tkaniva a ovplyvňovať ich štruktúru a funkciu. Napríklad dekorín a fibromodulín sa pripájajú na kolagénové fibrily typu II a obmedzujú ich priemer. Proteoglykány bazálnej membrány sú vysoko heterogénne. Sú to prevažne proteoglykány obsahujúce heparansulfát (SHPG).

99. Vlastnosti metabolizmu v kostrových svaloch a myokarde: charakteristika hlavných proteínov, molekulárne mechanizmy svalovej kontrakcie, zásobovanie svalovou kontrakciou energiou.

Svalové tkanivo tvorí 40-42% telesnej hmotnosti. Hlavnou dynamickou funkciou svalov je zabezpečiť pohyblivosť kontrakciou a následnou relaxáciou. Pri kontrakcii svalov sa vykonáva práca súvisiaca s premenou chemickej energie na mechanickú energiu.

Existujú tri typy svalového tkaniva: kostrové, srdcové a hladké svalové tkanivo.

Existuje aj delenie na hladké a priečne pruhované (priečne pruhované) svaly. Medzi priečne pruhované svaly patria okrem kostrových aj svaly jazyka a hornej tretiny pažeráka, vonkajšie svaly očnej buľvy a niektoré ďalšie. Morfologicky patrí myokard k priečne pruhovaným svalom, ale v mnohých iných smeroch zaujíma medzipolohu medzi hladkými a priečne pruhovanými svalmi.

MORFOLOGICKÁ ORGANIZÁCIA PRUHOVANÉHO SVALU

Priečne pruhovaný sval pozostáva z mnohých predĺžených vlákien alebo svalových buniek. Motorické nervy vstupujú do svalového vlákna na rôznych miestach a prenášajú doň elektrický impulz, čo spôsobuje kontrakciu. Svalové vlákno sa zvyčajne považuje za obrovskú viacjadrovú bunku pokrytú elastickou membránou – sarkolemou (obr. 20.1). Priemer funkčne zrelého priečne pruhovaného svalového vlákna je zvyčajne medzi 10 a 100 μm a dĺžka vlákna často zodpovedá dĺžke svalu.

V každom svalovom vlákne v polotekutej sarkoplazme sa po dĺžke vlákna nachádza veľa vláknitých útvarov - myofibril (zvyčajne s hrúbkou menšou ako 1 mikrón), ktoré majú podobne ako celé vlákno ako celok priečne ryhovanie, často vo forme zväzkov. Priečna striácia vlákna, ktorá závisí od optickej heterogenity proteínových látok lokalizovaných vo všetkých myofibrilách na rovnakej úrovni, sa ľahko zistí pri skúmaní vlákien kostrového svalstva v polarizačnom alebo fázovo kontrastnom mikroskope.

Svalové tkanivo dospelých zvierat a ľudí obsahuje 72 až 80 % vody. Asi 20-28% svalovej hmoty pripadá na sušinu, hlavne bielkoviny. Okrem bielkovín obsahuje zloženie suchého zvyšku glykogén a iné sacharidy, rôzne lipidy, extrakčné látky obsahujúce dusík, soli organických a anorganických kyselín a iné chemické zlúčeniny.

Opakujúcim sa prvkom priečne pruhovanej myofibrily je sarkoméra, časť myofibrily, ktorej hranice tvoria úzke Z-čiary. Každá myofibrila pozostáva z niekoľkých stoviek sarkomérov. Priemerná dĺžka sarkoméry je 2,5-3,0 μm. V strede sarkoméry sa nachádza zóna s dĺžkou 1,5-1,6 μm, ktorá je vo fázovo kontrastnom mikroskope tmavá. V polarizovanom svetle dáva silný dvojlom. Táto zóna sa zvyčajne nazýva disk A (anizotropný disk). V strede disku A je čiara M, ktorú možno pozorovať iba elektrónovým mikroskopom. Strednú časť disku A zaberá zóna H so slabším dvojlomom. Nakoniec existujú izotropné disky alebo I disky s veľmi nízkym dvojlomom. Vo fázovo kontrastnom mikroskope sa javia ľahšie ako disky A. Dĺžka diskov I je asi 1 µm. Každá z nich je rozdelená na dve rovnaké polovice Z-membránou alebo Z-líniou.

Proteíny, ktoré tvoria sarkoplazmu, sú proteíny, ktoré sú rozpustné v soľných médiách s nízkou iónovou silou. Predtým akceptované delenie sarkoplazmatických proteínov na myogén, globulín X, myoalbumín a pigmentové proteíny do značnej miery stratilo zmysel, keďže existencia globulínu X a myogénu ako individuálnych proteínov je v súčasnosti popieraná. Zistilo sa, že globulín X je zmesou rôznych proteínových látok s vlastnosťami globulínov. Pojem "myogén" je tiež súhrnný pojem. Najmä zloženie proteínov myogénnej skupiny zahŕňa množstvo proteínov vybavených enzymatickou aktivitou: napríklad enzýmy glykolýzy. Sarkoplazmatické proteíny zahŕňajú aj respiračný pigment myoglobín a rôzne enzýmové proteíny lokalizované hlavne v mitochondriách a katalyzujúce procesy tkanivového dýchania, oxidatívnu fosforyláciu, ako aj mnohé aspekty metabolizmu dusíka a lipidov. Nedávno bola objavená skupina sarkoplazmatických proteínov, paravalbumínov, ktoré sú schopné viazať ióny Ca2+. Ich fyziologická úloha je stále nejasná.

Skupina myofibrilárnych proteínov zahŕňa myozín, aktín a aktomyozín - proteíny rozpustné v soľných médiách s vysokou iónovou silou a takzvané regulačné proteíny: tropomyozín, troponín, α- a β-aktinín, ktoré tvoria jeden komplex s aktomyozínom v sval. Uvedené myofibrilárne proteíny úzko súvisia s kontraktilnou funkciou svalov.

Zvážte, k čomu vedú predstavy o mechanizme striedania svalovej kontrakcie a relaxácie. V súčasnosti sa uznáva, že biochemický cyklus svalovej kontrakcie pozostáva z 5 fáz (obr. 20.8):

1) myozínová "hlava" môže hydrolyzovať ATP na ADP a H3PO4 (Pi), ale nezabezpečuje uvoľňovanie produktov hydrolýzy. Preto je tento proces svojou povahou viac stechiometrický ako katalytický (pozri obr.);

3) táto interakcia zabezpečuje uvoľnenie ADP a H3PO4 z komplexu aktín-myozín. Aktomyozínová väzba má najnižšiu energiu pod uhlom 45°, preto sa uhol myozínu s osou fibríl mení z 90° na 45° (približne) a aktín postupuje (o 10-15 nm) smerom k stredu sarkoméry. (pozri obr.);

4) nová molekula ATP sa viaže na komplex myozín-F-aktín

5) komplex myozín-ATP má nízku afinitu k aktínu, a preto dochádza k oddeleniu „hlavy“ myozínu (ATP) od F-aktínu. Posledným štádiom je vlastne relaxácia, ktorá jednoznačne závisí od väzby ATP na komplex aktín-myozín (pozri obr. 20.8, e). Potom sa cyklus obnoví.

100. Vlastnosti metabolizmu v nervovom tkanive. Biologicky aktívne molekuly nervového tkaniva.

Vlastnosti metabolizmu v nervovom tkanive: veľa lipidov, málo sacharidov, žiadna rezerva, vysoká výmena dikarboxylových kyselín, glukóza je hlavným zdrojom energie, málo glykogénu, takže mozog je závislý od prísunu glukózy z krvi, intenzívny respiračný metabolizmus, kyslík sa používa neustále a hladina sa nemení, metabolické procesy sú izolované v dôsledku hematoencefalickej bariéry, vysokej citlivosti na hypoxiu a hypoglykémiu. neurošpecifické proteíny (NSP) - biologicky aktívne molekuly špecifické pre nervové tkanivá a vykonávajúce funkcie charakteristické pre nervový systém. Myelínový základný proteín. Enoláza špecifická pre neurón. Proteín S-100 atď.

101. Vzťah medzi metabolizmom aminokyselín, tukov a sacharidov. Schéma premeny glukózy a aminokyselín na tuky. Schéma syntézy glukózy z aminokyselín. Schéma tvorby uhlíkového skeletu aminokyselín zo sacharidov a glycerolu.

V pečeni dochádza k najdôležitejšej premene mastných kyselín, z ktorých sa syntetizujú tuky charakteristické pre tento druh zvierat. Pôsobením enzýmu lipázy sa tuky štiepia na mastné kyseliny a glycerol. Ďalší osud glycerolu je podobný osudu glukózy. Jeho premena začína za účasti ATP a končí rozkladom na kyselinu mliečnu, po ktorej nasleduje oxidácia na oxid uhličitý a vodu. Niekedy, ak je to potrebné, pečeň dokáže syntetizovať glykogén z kyseliny mliečnej.Pečeň tiež syntetizuje tuky a fosfatidy, ktoré sa dostávajú do krvného obehu a sú transportované do celého tela. Hrá významnú úlohu pri syntéze cholesterolu a jeho esterov. Pri oxidácii cholesterolu v pečeni vznikajú žlčové kyseliny, ktoré sa vylučujú žlčou a podieľajú sa na tráviacom procese.

102. Diagnostická hodnota stanovenia metabolitov v krvi a moči.

Glukóza sa normálne nachádza v moči zdravého človeka v extrémne malých dávkach, približne 0,03-0,05 g/l. Patologická glykozúria: renálny diabetes, diabetes mellitus, akútna pankreatitída, hypertyreóza, steroidný diabetes, dumping syndróm, infarkt myokardu, popáleniny, tubulointersticiálne poškodenie obličiek, Cushingov syndróm. Proteín by nemal byť prítomný v moči zdravého človeka. Patologická proteinúria: pri ochoreniach močových ciest (zápalová exsudácia), pri patológii obličiek (poškodenie glomerulov), cukrovke, rôznych infekčných ochoreniach, intoxikáciách a pod. Bežne sa obsah močoviny pohybuje od 333 do 587 mmol/deň ( od 20 do 35 g / deň). Pri prekročení močoviny sa diagnostikuje horúčka, hyperfunkcia štítnej žľazy, zhubná anémia, po niektorých liekoch. Zníženie močoviny sa pozoruje pri toxémii, žltačke, cirhóze pečene, ochorení obličiek, počas tehotenstva, so zlyhaním obličiek, počas diéty s nízkym obsahom bielkovín. Analýza moču na kyselinu močovú sa predpisuje pri podozrení na nedostatok kyseliny listovej, diagnostike porúch metabolizmu purínov, krvných ochoreniach, diagnostike endokrinných ochorení a pod. Pri znížených hodnotách kyseliny močovej v teste moču, zvyšujúcej sa svalovej atrofii, xantinúrii, intoxikácii olovom, užívanie jodidu draselného, ​​chinínu, atropínu s nedostatkom kyseliny listovej. Zvýšené hodnoty kyseliny močovej sa pozorujú pri epilapsii, vírusovej hepatitíde, cystinóze, Lesch-Niganovom syndróme, lobárnej pneumónii, kosáčikovitej anémii, Wilsonovej-Konovalovovej chorobe, pravej lycytémii. Analýza kreatinínu v moči u dospelých sa pohybuje od 5,3 u žien a od 7,1 u mužov po 15,9 a 17,7 mmol/deň. Tento ukazovateľ sa využíva pri hodnotení funkcie obličiek, predpisuje sa aj pri tehotenstve, cukrovke, ochoreniach žliaz s vnútornou sekréciou, chudnutí a akútnych a chronických ochoreniach obličiek. K zvýšeným hodnotám oproti norme dochádza pri fyzickej námahe, cukrovke, bielkovinovej diéte, anémii, zvýšenom metabolizme, infekciách, tehotenstve, popáleninách, hypotyreóze, otrave oxidom uhoľnatým a pod. Znížené hodnoty kreatinínu pri vegetariánskej strave, leukémia, ochrnutie, svalová dystrofia, rôzne druhy zápalových ochorení svalov a pod. Rozbor na fosfor sa predpisuje pri ochoreniach kostrového systému, obličiek, prištítnych teliesok, imobilizácii a liečbe vitamínom D. Pri prekročení hladiny nad normu leukémia je diagnostikovaná predispozícia k tvorbe močových kameňov, rachitída, poškodenie renálnych tubulov, nerenálna acidóza, hyperparatyreóza, familiárna hypofosfatémia. Pri poklese hladiny diagnostikujú: rôzne infekčné ochorenia (napr. tuberkulóza), paratyreoidektómiu, kostné metastázy, akromegáliu, hypoparatyreózu, akútnu žltú atrofiu atď. Analýza je predpísaná pre patológiu kardiovaskulárneho systému, neurologickú patológiu a zlyhanie obličiek. Pri zvýšení obsahu horčíka od normy určujú: alkoholizmus, Bartterov syndróm, Addisonovu chorobu, skoré štádiá chronického ochorenia obličiek a pod.Pokles: nedostatočný obsah horčíka v potrave, pankreatitída, akútne alebo chronické hnačky, dehydratácia, malabsorpčný syndróm , atď. Analýza vápnika sa predpisuje na hodnotenie prištítnych teliesok, diagnostiku rachitídy, osteoporózy, chorôb kostí, štítnej žľazy a hypofýzy. Normálna aktivita je 10-1240 U/L. Analýza je predpísaná pre vírusové infekcie, lézie pankreasu a príušných žliaz, dekompenzovaný diabetes.

Štandardný biochemický krvný test.

Glukóza môže byť znížená pri niektorých endokrinných ochoreniach, zhoršenej funkcii pečene. Pri diabete mellitus sa pozoruje zvýšenie obsahu glukózy. Bilirubín môže určiť, ako funguje pečeň. Zvýšenie hladiny celkového bilirubínu je príznakom žltačky, hepatitídy, upchatia žlčových ciest. Ak sa obsah viazaného bilirubínu zvýši, potom je s najväčšou pravdepodobnosťou chorá pečeň. Úroveň celkového proteínu klesá s ochoreniami pečene, obličiek, predĺženými zápalovými procesmi, hladovaním. Zvýšenie obsahu celkových bielkovín možno pozorovať pri niektorých ochoreniach krvi, ochoreniach a stavoch sprevádzaných dehydratáciou. Pokles hladiny albumínu môže naznačovať ochorenia pečene, obličiek alebo čriev. Zvyčajne sa toto číslo znižuje pri diabetes mellitus, ťažkých alergiách, popáleninách a zápalových procesoch. Zvýšený albumín je signálom porúch imunitného systému alebo metabolizmu. Zvýšenie hladiny γ-globulínov naznačuje prítomnosť infekcie a zápalu v tele. Zníženie môže naznačovať imunodeficienciu. Zvýšenie obsahu α1-globulínov sa pozoruje pri akútnych zápalových procesoch. Hladina α2-globulínov sa môže zvýšiť pri zápalových a neoplastických procesoch, ochoreniach obličiek a znížiť pri pankreatitíde a diabetes mellitus. Zmena množstva β-globulínov sa zvyčajne pozoruje pri poruchách metabolizmu tukov. C-reaktívny proteín pri zápalových procesoch, infekciách, nádoroch sa jeho obsah zvyšuje. Definícia tohto ukazovateľa má veľký význam pri reumatizme a reumatoidnej artritíde. Zvýšenie hladiny cholesterolu signalizuje rozvoj aterosklerózy, ischemickej choroby srdca, cievnych chorôb a mŕtvice. Hladiny cholesterolu stúpajú aj pri cukrovke, chronickom ochorení obličiek a zníženej funkcii štítnej žľazy. Cholesterol sa znižuje ako normálne so zvýšením funkcie štítnej žľazy, chronickým srdcovým zlyhaním, akútnymi infekčnými ochoreniami, tuberkulózou, akútnou pankreatitídou a ochoreniami pečene, niektorými typmi anémie a vyčerpaním. Ak je obsah β-lipoproteínov nižší ako normálne, znamená to poruchu funkcie pečene. Zvýšená hladina tohto indikátora naznačuje aterosklerózu, poruchu metabolizmu tukov a diabetes mellitus. Triglyceridy stúpajú s ochorením obličiek, zníženou funkciou štítnej žľazy. Prudké zvýšenie tohto indikátora naznačuje zápal pankreasu. Zvýšenie močoviny naznačuje ochorenie obličiek. Zvýšenie hladiny kreatinínu naznačuje porušenie obličiek, cukrovku, ochorenia kostrových svalov. Hladina kyseliny močovej v krvi sa môže zvýšiť pri dne, leukémii, akútnych infekciách, ochoreniach pečene, nefrolitiáze, diabetes mellitus, chronickom ekzéme, psoriáze.Zmena hladiny amylázy naznačuje patológiu pankreasu. Zvýšenie alkalickej fosfatázy naznačuje ochorenia pečene a žlčových ciest. Zvýšenie takých ukazovateľov ako ALT, AST, γ-GT naznačuje porušenie funkcie pečene. Zmena koncentrácie fosforu a vápnika v krvi naznačuje narušenie metabolizmu minerálov, ku ktorému dochádza pri ochoreniach obličiek, krivici a niektorých hormonálnych poruchách.