Биохимия крови

• Название: Биохимия крови
• Дата: 05.12.2018
• Размер: 51.5 Kb.
• Имя файла: 20Biokhimia_krovi_2018.doc
• Тип: Документы; #58934

Биохимия крови

Кровь представляет собой жидкую подвижную ткань, перемещающуюся по кровеносным сосудам. Среди функций крови, обусловленных ее движением по сосудам, выделяют:

1.Дыхательную функцию: перенос кислорода из легких в ткани и СО₂ из тканей в легкие

2.Трофическую функцию: перенос продуктов пищеварения от кишечника к разным органам

3.Выделительную функцию: перенос мочевины из печени в почки и т.д.

4.Регуляторную функцию: перенос гормонов и других регуляторных веществ к органам-мишеням.

С движением крови связаны и другие ее функции: защитная, выполняемая антителами и фагоцитирующими лейкоцитами крови; участие в регуляции водно-солевого и кислотно-щелочного баланса.

Общее количество крови в организме взрослого человека составляет 7% от массы тела, т.е. у человека, массой 70 кг, содержится 5 л крови. Кровь, лишенная форменных элементов (эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов) называется плазмой крови. Плазма, лишенная фибриногена, называется сывороткой крови.

Состав плазмы крови отражает состояние метаболизма в тканях организма, поскольку изменения концентрации метаболитов в клетках отражаются на концентрации этих метаболитов в крови. Состав плазмы крови изменяется также при нарушении проницаемости клеточных мембран. По этой причине, а также ввиду простоты получения крови для анализа анализ крови широко применяется для диагностики заболеваний и контроля эффективности лечения.

1. Эритроциты и гемоглобин

Эритроциты – основные (в количественном отношении) форменные элементы крови. В 1 мм³ содержится 4-5 млн. эритроцитов. Примерно 95% массы сухого вещества эритроцитов приходится на гемоглобин, благодаря которому эритроцит выполняет свою функцию транспорта кислорода. Содержание гемоглобина в крови составляет 100-140 г/л.

В процессе развития эритроцитов из стволовых клеток на стадии развития ретикулоцитов утрачиваются ядро и хроматин. Ретикулоцит содержит много глобиновой мРНК и активно синтезирует гемоглобин. При превращении ретикулоцита в эритроцит РНК и рибосомы разрушаются. Утрачиваются также митохондрии и лизосомы. В результате зрелый эритроцит отличается упрощенным метаболизмом, предназначенным главным образом для сохранения структуры мембраны и предотвращения окисления гемоглобина.

Поскольку эритроциты не имеют митохондрий, АТФ, необходимая для функционирования транспортных АТФаз и поддержания разности концентраций веществ в плазме и эритроцитах, образуется путем гликолиза. Восстановленные никотинамидные коферменты, участвующие в защитных восстановительных системах, образуются в гликолизе (НАДН·Н⁺) и пентозофосфатном пути окисления глюкозы (НАДФН·Н⁺).

Концентрация О₂ в эритроцитах больше, чем в клетках других тканей. Кроме того, эритроциты непосредственно контактируют с окислителями, поступающими из желудочно-кишечного тракта. Кислород и другие окислители окисляют гемоглобин в метгемоглобин, в котором железо трехвалентно. Метгемоглобин не присоединяет кислород и поэтому не может обеспечить дыхание тканей. Образование метгемоглобина происходит постоянно: ежедневно до 1% всего гемоглобина превращается в метгемоглобин.

Hb(Fe²⁺) + O₂  MetHb(Fe³⁺) + O₂^-

Метгемоглобин снова восстанавливается в гемоглобин специальным ферментом – метгемоглобинредуктазой, использующей НАДН·Н⁺:

MetHb(Fe³⁺) + НАДН·Н⁺  Hb(Fe²⁺) + НАД⁺

Однако, если в организм попадает большое количество окисляющих веществ (например, нитрита, анилина, нитробензола и др.), то системы обезвреживания не справляются и наступает метгемоглобинемия. При семейной метгемоглобинемии, когда вследствие наследственного дефекта снижена активность метгемоглобинредуктазы в эритроцитах, концентрация метгемоглобина в крови может достигать 40% от всего гемоглобина, что приводит к резкому нарушению снабжения тканей кислородом.

Окисление гемоглобина в метгемоглобин кислородом приводит к образованию супероксидного иона (см. выше).

Под действии супероксиддисмутазы (СОД) супероксид превращается в пероксид водорода:

O₂^- + O₂^- + 2Н⁺  Н₂О₂ + О₂

Последний разрушается каталазой, а также глутатионпероксидазой, использующей восстановленный глутатион (G-SH):

2 G-SH + H₂O₂  G-S-S-G + 2 H₂O

Регенерация восстановленного глутатиона происходит под действием глутатионредуктазы, а донором водорода служит НАДФН·Н⁺, поставляемый пентозофосфатным путем:

G-S-S-G + НАДФН·Н⁺  2 G-SH + НАДФ⁺

Примерно у 5% людей снижена активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в эритроцитах – первого фермента ПФП окисления глюкозы. Такие люди гораздо более чувствительны к окислителям: в частности, при лечении противомалярийным препаратом примахином у них возникает гемолиз.

1.1. Другие производные гемоглобина

Монооксид углерода СО (угарный газ) связывается с гемоглобином с образованием карбоксигемоглобина (HbCO):

Hb + CO  HbCO

Сродство гемоглогина к СО в 200 с лишним раз больше, чем к О₂, поэтому даже при низкой концентрации СО значительная часть гемоглобина превращается в карбоксигемоглобин и выключается из транспорта кислорода. Если же в тетрамерной молекуле гемоглобина одни протомеры оказываются занятыми СО, а другие – кислородом, то в таких молекулах кислород удерживается прочнее, чем в молекулах, не содержащих СО, и отдача кислорода затруднена.

2. Особенности метаболизма фагоцитирующих клеток

В фагоцитозе участвует 2 типа лейкоцитов – нейтрофилы и моноциты.

3. Транспорт диоксида углерода

Углекислый газ, поступающий из межклеточной жидкости в кровь, в эритроцитах под действием карбангидразы превращается в Н₂СО₃. Далее Н₂СО₃ диссоциирует с образованием протона и иона НСО₃^-. Протон присоединяется к гемоглобину и способствует отдаче О₂ гемоглобином. После этих изменений в капиллярах тканей эритроцит попадает в капилляры легких и здесь происходят обратные процессы (тем, что протекают в тканях). Гемоглобин насыщается кислородом. Присоединение кислорода увеличивает кислотность (степень диссоциации некоторых кислотных групп белковой части) гемоглобина. Освобождающиеся протоны нейтрализуют НСО₃^-, угольная кислота расщепляется карбангидразой, образующийся СО₂ диффундирует в альвеолярный воздух. Таким образом, СО₂ вытесняет О₂ из гемоглобина в тканях и, наоборот, в легких О₂ вытесняет СО₂ из крови в альвеолярный воздух. Это явление известно под именем эффекта Бора (К.Бор, датский физиолог, отец знаменитого Н.Бора). Эффект Бора обеспечивает перенос 80% СО₂ из тканей в легкие. остальная часть транспортируется в форме карбгемоглобина – соединения СО₂ с N-концевыми аминокислотами гемоглобина, а также в форме растворенного в плазме СО₂.

4. Плазма крови

Плазма крови представляет собой 10% водный раствор органических и минеральных веществ. Концентрация белков составляет около 7%, минеральных солей – около 1%, остальная часть приходится на различные небелковые органические соединения.

Белки плазмы крови методом электрофореза разделяются на 5 фракций: альбумины, ₁-глобулины, ₂-глобулины, -глобулины и -глобулины. Каждая из этих фракций представляет собой смесь разных белков. Наиболее однородна альбуминовая фракция плазмы крови: она почти целиком представлена одним белком – альбумином крови. Фракция -глобулинов содержит главным образом антитела (иммуноглобулины). Большинство белков, постоянно содержащихся в плазме, синтезируется в печени.

На долю альбумина приходится более половины всех белков плазмы крови: его концентрация в плазме равна 40-50 г/л. Важная функция альбумина заключается в создании осмотического давления. Молекула альбумина содержит много дикарбоновых аминокислот, вследствие чего его изоэлектрическая точка = 4,7. В крови, которая имеет рН 7,4, отрицательный заряд альбумина удерживает много положительно заряженных ионов, главным образом Na⁺, и таким образом создается значительная часть осмотического давления крови.

При увеличении проницаемости капилляров альбумин в большом количестве выходит в межклеточную жидкость. За ним уходит вода. Если процесс имеет острый характер, т.е. наступает быстро, то объем крови резко уменьшается, кровяное давление падает. Клинически это проявляется как шок. Шок является частым осложнением тяжелых травм и ожогов.

При нарушениях кровообращения также увеличивается выход альбумина в межклеточное пространство вследствие замедления тока крови. Но поскольку в этих случаях события развиваются медленно, уменьшение объема крови компенсируется действием ренин-ангиотензин-альдостероновой системы восстановления объема крови. Включение этой системы вызывает, в частности, жажду. Однако потребляемая вода вновь уходит из крови в межклеточное пространство, что приводит к возникновению отеков.

Способность альбумина к неспецифическому связыванию лежит в основе транспортной и защитной функции альбуминов. Альбумин связывает и транспортирует с кровью жирные кислоты, билирубин, гормоны (альдостерон, Т₄), лекарства (пенициллин), токсины.

Содержание ряда белков в плазме крови может резко увеличиваться при острых воспалительных процессах и некоторых других патологических состояниях, таких как ожоги, инфаркт миокарда. К их числу относятся преимущественно белки, входящие в состав ₁- и ₂-глобулинов. Такие белки называют белками острой фазы, т.к. они принимают участие в развитии воспалительной реакции организма. С наличием белков острой фазы связано повышение скорости оседания эритроцитов (СОЭ) и повышение вязкости крови, характерных для воспалительной реакции. Основным индуктором синтеза большинства белков острой фазы в гепатоцитах является полипептид интерлейкин-1, освобождающийся из мононуклеарных фагоцитов. К белкам острой фазы относят С-реактивный белок (СРБ), называемый так, потому что он взаимодействует с С-полисахаридом пневмококков, α₁-антитрипсин, гаптоглобин, кислый гликопротеин, фибриноген и др. Известно, что С-реактивный белок, соединяясь с фосфолипидами поврежденных тканей, становится активатором системы комплемента. α₁-антитрипсин может инактивировать некоторые протеазы, обеспечивая минимальное повреждение тканей хозяина. Гаптоглобин связывает гемоглобин, высвобождаемый при локальном гемолизе во время воспалительной реакции.