Биохимия задачи к экзамену(Спецкурс). Декстран и леван. (рис. 12. 35). б) анаэробный гликолиз (рис 23, правая схема, нужно указать все ферменты)
 Скачать 7.08 Mb.
|
|
Неспецифические факторы защиты полости рта от кариесогенных и других бактерий обусловлены:
б) В слюне присутствуют представители 5 классов иммуноглобулинов: IgA, IgD, IgE, IgG и IgM, но особые защитные свойства проявляет sIgA. 1. Секреторный компонент (SC) – гликопротеин синтезируется клетками железистого эпителия и экспонируется на поверхности базолатеральной мембраны. Он выполняет функцию рецептора, который специфически взаимодействует с димером (IgA)2-J. 2. Образованный комплекс путем эндоцитоза поступает в клетку и перемещается к апикальной части мембраны. Во время экзоцитоза от SC-рецептора под действием протеолитических ферментов отщепляется трансмембранная часть. 3. В секрет поступает иммуноглобулин, состоящий из 2 мономеров IgA, объединенных J-цепью и содержащий укороченный по сравнению с рецептором SC-гликопротеин. Формирование такой сложной структуры повышает устойчивость sIgA к протеолизу ферментами смешанной слюны и воздействию денатурирующих факторов, таких, как температура, изменение рН и др. Секреторные иммуноглобулины:
Для исследования особенностей костного метаболизма в период роста очень важным является определение биохимических маркеров костного ремоделирования. К ним относятся: количество экскретируемых с мочой пиридинолина, дезоксипиридинолина и оксипролина; содержание в сыворотке крови С- и N- концевых фрагментов проколлагена; концентрация в сыворотке крови остеокальцина, остеопротегерина. Дайте характеристику каждому из маркеров костного ремоделирования, ответив на следующие вопросы: а) какое строение имеют химические маркеры, в состав какого вещества костной ткани они входят?б) на какой стадии ремоделирования повышается их содержание или активность в сыворотке крови или моче?в) какую роль играет остеокальцин и остеопротегерин в ремоделировании костной ткани? Ответ подтвердите соответствующими схемами. а) Основными биохимическими показателями, используемыми в клинической практике в качестве критерия резорбции костной ткани, служит определение содержания гидроксипролина мочи (но так как они содержится в коллагене неминерализованных тканей, то не может служить специфическим тестом для оценки резорбции кости), продуктов деградации коллагена пиридинолина, дезоксипиридинолина. Пиридинолин и дезоксипиридинолин устойчивы к деградации, высвобождаются во время резорбции кости в свободной форме. Маркерами формирования костной ткани являются остеокальцин, С- и N- концевые пептиды коллагена I типа. Остеокальцин Является низкомолекулярным белком, состоящим из 49 аминокислотных остатков, из которых несколько (3-5) представлены γ-карбоксиглутаминовой кислотой. Модифицированные остатки повышают способность остеокальцина связывать ионизированный кальций и кальций ГАП. Взаимодействие с кальцием повышает вероятность связывания белка с фосфолипидами мембран всех подвижных клеток кости. Активированные остеокласты секретируют ферменты, участвующие в резорбции кости и замедляющие процесс минерализации. Присоединяя кальций, остеокальцин снижает концентрацию этих ионов в межклеточном матриксе. Остеокальцин конкурирует с остеонектином за Са2+ и снижает ↓минерализацию кости (так как замедляется образование центров кристаллизации). Синтез и секрецию стимулирует кальцитриол. Содержание остеокальцина ограничено в местах минерализации и повышено в растущих тканях кости. ↑ОК → ↓минерализация ↓ОК → ↑ минерализация Остеокальцин синтезируется остеобластами и включается во внеклеточное пространство кости, однако часть остеокальцина попадает в кровоток. Гормоны, ингибирующие активность остеокластов, снижают его содержание в костной ткани и крови. Определение уровня остеокальцина в сыворотке крови позволяет установить риск развития остеопороза у женщин; проводить мониторинг костного метаболизма во время менопаузы и после неё, а также во время гормональной заместительной терапии; выявлять пациентов с дефицитом гормона роста, гипо- и гипертироидизмом, хроническими заболеваниями почек; контролировать эффективность лечения преднизолоном больных, страдающих гиперкортицизмом и лечения рахита у детей раннего возраста. Содержание остеокальцина в крови детей, больных рахитом, находится в обратной зависимости от концентрации паратгормона. С- и N- концевые пептиды коллагена I типа. Первичный остеопороз сопровождается отчетливым повышением уровня C-концевого пептида, при высокой скорости ремоделирования повышается уровень N-пептида. Остеопротегерин (OPG) или остеокласт-ингибирующий фактор является основным регулятором активности остеокластов. Снижение продукции остеопротегерина остеобластами при нормальной продукции белка RANKL, т.е. дисбаланс системы RANKL/OPG, наблюдается при серьёзных нарушениях ремоделирования кости. В стоматологическую клинику обратился пациент с жалобами на сухость в полости рта и множественные поражения зубов кариесом. В ходе сбора анамнеза было установлено, что больной страдает от аллергии и принимает антигистаминные препараты. Врач объяснил пациенту, что сухость в полости рта обусловлена приемом вышеуказанных препаратов, так как они, блокируя рецепторы гладкомышечных клеток слюнных желез, нарушают их сокращение и изменяют количество секрета. Почему прием лекарств, вызывающих ксеростомию, приводит к поражению зубов кариесом? Для ответа на вопрос: а) укажите функции гистамина, напишите схему его синтеза и инактивации (используйте материалы раздела «Обмен аминокислот», тему «Обмен отдельных аминокислот»); б) укажите участие ЦНС в регуляции секреции слюны, представьте соответствующую схему; в) объясните последствия ксеростомии у больного; г) назовите белки слюны, формирующие защитную систему полости рта, и опишите механизм их действия. а) функции гистамина:
Синтез Инактивация   б) рис. 12.4  в) При снижении секреции слюны, наблюдается снижение реминерализующей функции слюны и усиление деминерализации эмали, как следствие – развитие кариеса. Г) Защитные системы полости рта подразделяются на неспецифические и специфические. Неспецифические факторы защиты полости рта от кариесогенных и других бактерий обусловлены:
НЕСПЕЦИФИЧЕСКИЕ Лизоцим – мурамидаза является гликозидазой, механизм бактериостатического действия которой заключается в расщеплении гликозидной связи между остатками N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурановой кислоты в полисахаридных цепях муреина. Муреин является гетерополисахаридом в составе гликопротеина клеточной стенки бактерий. Нарушение его структуры приводит к изменению проницаемости мембраны, лизису и фагоцитозу поврежденных клеток. Заживление ран слизистых оболочек ротовой полости, имеющих контакт с большим количеством различных микроорганизмов, в том числе и патогенных, зависит от активности лизоцима слюны. У человека лизоцим , помимо слюны, обнаружен в слезах, молоке, на слизистой оболочке носа. Самый богатый источник лизоцима – белок куриного яйца. Пероксидаза (лактопероксидаза). В ротовой жидкости присутствует небольшое количество пероксида водорода (Н2О2), который вырабатывают в основном аэробные бактерии. Н2О2 неферментативно разрушается с образованием супероксидного аниона. Образованный О2- атакует и вызывает гибель анаэробных микроорганизмов, которые не имеют ферментативной защиты от супероксидных анионов. Пероксидаза слюны также способствует образованию активных форм кислорода, которые, повреждая мембраны микроорганизмов, ингибируют их рост. Это способствует восстановлению расновесия между аэробами и анаэробами в ротовой полости. Такой путь образования активного кислорода оказывает в десятки раз более мощное антибактериальное действие, чем неферментативное разрушение пероксида. Лактоферрин – железосвязывающий и антибактериальный белок. Снижает содержание железа в слюне, а значит и поступление его в бактериальную клетку. Это приводит к замедлению образования гемсодержащих ферментов, участвующих в энергетическом обмене бактерий. Недостаток АТФ тормозит развитие и колонизацию патогенной микрофлоры. Кроме того, лактоферрин способен напрямую взаимодействовать с липополисахаридом мембраны Escherichiacoli и вызывать гибель микроорганизмов. Лактоферрин играет большую роль в иммунитете полости рта новорожденных. Они получают этот белок с грудным молоком матери в сочетании с секреторными иммуноглобулинами. Особые защитные свойства проявляет sIgA. Формирование сложной структуры повышает устойчивость sIgA в протеолизу ферментами смешанной слюны и воздействию денатурирующих факторов, таких как температура, изменение рН и др. Секреторные иммуноглобулины:
СПЕЦИФИЧЕСКИЕ Специфические слюнные белки, характеризуются преобладанием одной или нескольких аминокислот. К ним относятся белки, богатые пролином (PRP), статхерины, гистатины и цистатины. Белки, богатые пролином. Секреты околоушных и поднижнечелюстных желез содержат несколько видов белков, богатых пролином, которые составляют 70% всех белков секрета и подразделяются на кислые, основные и гликозилированные. Содержание в этих протеинах аминокислоты пролина варьирует от 20 до 40%. Кислые белки, присоединяя ионы кальция, приобретают способность с помощью С-концевых доменов связывать многочисленные микроорганизмы полости рта, особенно Actinomycesviscosus, образовывать микробные колонии зубного налёта, адсорбируясь на поверхности эмали зубов. Основные белки, богатые пролином, могут взаимодействовать с мембраной стрептококков, нарушать её проницаемость и вызывать гибель микроорганизмов. Статхерины – фосфопротеины, богатые тирозином, присутствуют в секрете околоушных желез. Взаимодействуя с гидроксиапатитами эмали, статхерины образуют димеры, изменяют свою конформацию и приобретают способность связывать микроорганизмы. Цистатины, одна из изоформ цистатинов ингибирует лизосомные ферменты – цистеиновые и сериновые протеазы, специфически связываясь в их активном центре. Гистатины – их бактерицидное свойство основано на способности образовывать в клеточной мембране бактерий спиралевидную структуру, это увеличивает её проницаемость и вызывает гибель микроорганизмов. Наиболее активно эта защитная функция проявляется у гистатинов в отношении С.Albicans. Гистатины инактивируют протеазы, секретируемые микроорганизмами ротовой полости. В качестве консервантов косметических средств применяют природные белки лактопероксидазу, лактоферрин и лизоцим. Объясните механизм их действия в качестве консервантов. Для этого: а) укажите, в каком секрете присутствуют эти белки; б) опишите строение каждого из названных белков и поясните механизм антибактериальной активности. Лизоцим – мурамидаза является гликозидазой, механизм бактериостатического действия которой заключается в расщеплении гликозидной связи между остатками N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурановой кислоты в полисахаридных цепях муреина. Муреин является гетерополисахаридом в составе гликопротеина клеточной стенки бактерий. Нарушение его структуры приводит к изменению проницаемости мембраны, лизису и фагоцитозу поврежденных клеток. Заживление ран слизистых оболочек ротовой полости, имеющих контакт с большим количеством различных микроорганизмов, в том числе и патогенных, зависит от активности лизоцима слюны. У человека лизоцим , помимо слюны, обнаружен в слезах, молоке, на слизистой оболочке носа. Самый богатый источник лизоцима – белок куриного яйца. Пероксидаза (лактопероксидаза). В ротовой жидкости присутствует небольшое количество пероксида водорода (Н2О2), который вырабатывают в основном аэробные бактерии. Н2О2 неферментативно разрушается с образованием супероксидного аниона. Образованный О2- атакует и вызывает гибель анаэробных микроорганизмов, которые не имеют ферментативной защиты от супероксидных анионов. Пероксидаза слюны также способствует образованию активных форм кислорода, которые, повреждая мембраны микроорганизмов, ингибируют их рост. Это способствует восстановлению расновесия между аэробами и анаэробами в ротовой полости. Такой путь образования активного кислорода оказывает в десятки раз более мощное антибактериальное действие, чем неферментативное разрушение пероксида. Лактоферрин – железосвязывающий и антибактериальный белок. Снижает содержание железа в слюне, а значит и поступление его в бактериальную клетку. Это приводит к замедлению образования гемсодержащих ферментов, участвующих в энергетическом обмене бактерий. Недостаток АТФ тормозит развитие и колонизацию патогенной микрофлоры. Кроме того, лактоферрин способен напрямую взаимодействовать с липополисахаридом мембраны Escherichiacoli и вызывать гибель микроорганизмов. Лактоферрин играет большую роль в иммунитете полости рта новорожденных. Они получают этот белок с грудным молоком матери в сочетании с секреторными иммуноглобулинами. У взрослых людей ген остеопротегерина эксперессирован во многих тканях, например в сердце, легких, почках, костях, печени, плаценте, мозге. Однако, у женщин при возрастном остеопорозе снижается синтез и секреция этого гликопротеина. Какую роль играет этот белок в метаболизме костной ткани? Для ответа на вопрос: а) опишите регуляцию синтеза и секреции этого белка клетками костной ткани; б) представьте схему, объясняющую роль белка в регуляции ремоделирования; в) объясните причины снижения синтеза и секреции остеопротегерина при данных формах остеопороза. А) Остеопротегерин - остеокласт-ингибирующий фактор - является структурным аналогом рецептораrankl на мембране остеокласта. Остеопротегерин, связывая RANKL, снижает его активирующее действие на преостеокласты (рис.11.39). Б)  В) С возрастом ↓уровень эстрогенов в крови, ↓синтез OPG, а с наступлением менопаузы вообще прекращается. Активированные остеокласты резорбируют больший объем кости, а остеобласты не успевают устранять следы разрушения и развивается остеопороз. ________________________________________________________________________ У детей, проживающих в районах, где в питьевой воде содержится более 2 мг/л фтора, наблюдается флюороз. Почему избыток фтора вызывает флюороз? При ответе: а) укажите, где в основном содержится фтор в организме; б) напишите схему реакции образования фторсодержащих апатитов; в) объясните влияние фтора на структуру эмали у детей этих районов. а) в поверхностном слое эмали – 5 г/кг. б) Ca10 (PO4)6(OH)2 + F- → Ca10 (PO4)6 F(OH) + OH- Ca10 (PO4)6 F(OH) + F- → Ca10 (PO4)6 F2 + OH- С образованием новых фтористых соединений меняется кристаллическая решетка, повышается её плотность, уменьшается пространство между кристаллами, снижается проницаемость эмали. Повышается устойчивость эмали к кариесу и неблагоприятным воздействиям, например снижению рН слюны. В эмали содержится около 0,66% фторапатитов. Количество их уменьшается в направлении от поверхности эмали к эмалево-дентинной границе. В более глубоких слоях эмали содержание фтора в апатитах снижается, но возрастает количество карбонатапатитов. в) поступление в эмаль высоких концентраций фтора приводит к образованию фторида кальция (CaF2), практически нерастворимого вещества, которое быстро исчезает с поверхности зубов при pH>7,0. Вместе с фтором эмаль теряет ионы кальция. Избыточное содержание F- в воде и почве сопровождается разрушением апатитов зубов и вызывает флюороз. |