биохимия. Значение изучаемой темы
 Скачать 1.04 Mb.
|
Тема № 7. Азотистые вещества крови. Пигментный обмен. Желтухи. Определение билирубина Значение изучаемой темы: Данная тема включает обмен разных веществ, но всех их объединяет то, что они в своем составе содержат азот. Нуклеиновые кислоты – это носители генетической информации обо всех белках, работающих в организме. Нарушения в обмене нуклеиновых кислот и их функционировании приводят к серьезным последствиям, которые выражаются в виде первичных энзимопатий, а также таких болезней как подагра и других. Одним из конечных продуктов распада гемоглобина является билирубин, при накоплении которого в организме возникают желтухи. Азотистые вещества крови, в частности ее белки, имеют большое значение для жизнедеятельности. Таким образом, знание данной темы имеет большое значение в плане подготовки врача. 1. Основные понятия и положения темы1.1. Переваривание нуклеопротеиновНуклеиновый компонент отделяется от белка в кислой среде желудка. В кишечнике РНК и ДНК гидролизуются под действием панкреатических ферментов - рибонуклеазы (РНК-азы) и дезоксирибонуклеазы (ДНК-азы). Продукты гидролиза полинуклеотидов - мононуклеотиды под действием нуклеотидаз и нуклеозидаз расщепляются на азотистые основания, пентозы (рибоза или дезоксирибоза) и фосфорную кислоту, которые всасываются. 1.2. Обмен нуклеотидовКатаболизм пуриновых нуклеотидовКатаболизм пуриновых нуклеотидов включает реакции гидролитического отщепления фосфатного остатка, рибозного остатка и аминогруппы. В результате этих реакций из АМФ образуется гипоксантин, из ГМФ - ксантин; которые под действием ксантиноксидазы превращаются в мочевую кислоту. Образование мочевой кислоты происходит главным образом в печени. Мочевая кислота - основной продукт катаболизма пуриновых нуклеотидов у человека. В организме ежесуточно образуется 0,5 - 1 г мочевой кислоты, которая выводится через почки. Мочевая кислота плохо растворима в воде и жидких средах организма. В норме ее концентрация на пределе растворимости и составляет 0,1 – 0,4 ммоль/л. Если концентрация мочевой кислоты становится выше нормальной, происходит отложение ее солей (уратов) в суставах и почках. Повышение концентрации мочевой кислоты в крови называется гиперурикемией. Хроническое повышение уровня мочевой кислоты приводит к развитию подагры. Классическая подагра обусловлена тремя факторами - увеличенным синтезом мочевой кислоты, снижением содержания в плазме уратсвязывающего белка и замедленным выведением с мочой. Клинические проявления подагры:
Для лечения подагры применяют аллопуринол – аналог гипоксантина. Аллопуринол является конкурентным ингибитором ксантиноксидазы. Его прием снижает содержание в крови мочевой кислоты. Биосинтез пуриновых нуклеотидовСинтез пуриновых нуклеотидов происходит двумя путями: 1. de novo, то есть из низкомолекулярных веществ. Для синтеза пурина необходимы: углекислый газ, глицин, формилтетрагидрофолат (активная форма фолиевой кислоты), глутамин, аспартат. Сборка пуринового азотистого основания происходит на 5-фосфорибозил-1-пирофосфате, кото-рый образуется из рибозо-5-фосфата при участии АТФ. В результате синтезируется инозиновая кислота, из которой далее – АМФ и ГМФ. Образования нуклеозиддифосфатов или нуклеозидтрифосфатов происходит под действием киназ с затратой АТФ. 2. Синтез пуриновых нуклеотидов с использованием готовых азотистых оснований. Требует мало энергии. Однако большого значения не имеет. Если этот путь заторможен, тогда возникает болезнь Леша-Нихана. При этой болезни у детей наблюдаются симптомы подагры, церебральные параличи, нарушение интеллекта, попытки наносить себе раны. Дезоксирибонуклеотиды – предшественники ДНК – образуются из рибонуклеотидов при участии тиоредоксинредуктазы, белка - тиоредоксина и НАДФН. Катаболизм пиримидиновых нуклеотидовПревращения пиримидиновых оснований в результате дезаминиро-вания и декарбоксилирования идет до -аланина, углекислого газа, аммиака и -аминоизомасляной кислоты. -аланин используется для синтеза дипептидов мышц - карнозина и ансерина - или выделяется с мочой, а также окисляется как обычный аланин. Биосинтез пиримидиновых нуклеотидовПиримидиновое основание синтезируется из карбамоилфосфата и аспарагиновой кислоты. Первоначальным соединением является дигидрооротовая кислота, из которой в дальнейшем образуются оротовая, оротидиловая и уридиловая кислоты (УМФ). Другие пиримидиновые нуклеотиды образуются из УМФ. Синтез УМФ регулируется по механизму отрицательной обратной связи: УТФ является аллостерическим ингибитором первого фермента этой метаболической цепи - карбамоилфосфатсинтетазы. Этот механизм предотвращает избыточный синтез не только УМФ, но и всех других пиримидиновых нуклеотидов. Оротацидурией называется состояние, связанное с выделением с мочой больших количеств оротовой кислоты (до 1,5г, что в 1000 раз превышает норму). Болезнь связана с недостаточностью фермента, катализирующего синтез УМФ. В результате возникает недостаточность пиримидиновых нуклеотидов, необходимых для синтеза нуклеиновых кислот, а оротовая кислота накапливается. При отсутствии лечения наследственная оротацидурия приводит к развитию необратимого резкого отставания умственного и физического развития. Для лечения этого заболевания применяют уридин, что обеспечивает образование УМФ и, следовательно, других нуклеотидов. 1.3. Строение гемоглобинаГемоглобин относится к хромопротеидам. Состоит из белка глобина и простетической группы, представленной 4-мя гемами. Глобин – тетрамер, образованный двумя - и двумя -полипептидными цепями. Гем содержит 4 пиррольных кольца, соединенных метиновыми мостиками, 4 метильных группы, 2 винильных радикала, 2 остатка пропионовой кислоты и двухвалентное железо, которое присоединено к азотам пиррольных колец. Гем присоединяется к гистидиновому остатку глобина. Гемоглобин выполняет транспортную функцию, переносит газы. Распад гемоглобинаЗа сутки в организме человека распадается около 9г гемпротеидов, главным образом в результате распада гемоглобина эритроцитов. Эритроциты живут 100-120 дней, распад их происходит либо в кровеносном русле, либо в селезенке. Гемоглобин, освобождающийся из эритроцитов в крови, связывается гаптоглобином и в виде комплекса гемоглобин-гаптоглобин попадает в клетки системы мононуклеарных фагоцитов, главным образом селезенки. Гемоглобин окисляется в метгемоглобин (Fe3+). Гаптоглобин при этом отщепляется и переходит в кровь, а гемоглобин подвергается распаду. Под действием гемоксигеназы происходит окислительное расщепление метинового мостика гема, кольцевая структура гема разрывается и образуется вердоглобин. Вердоглобин теряет: - железо, которое связывается белком-переносчиком трансферрином и доставляется с кровью в костный мозг; - глобин, который гидролизуется катепсинами селезенки до аминокислот. Таким образом, вердоглобин превращается в биливердин (пигмент зеленого цвета), при восстановлении которого образуется билирубин - пигмент красно-желтого цвета. Это свободный билирубин (непрямой, неконъюгированный). Свободный билирубин - токсичен и плохо растворим в воде, не проникает через почечный барьер. Непрямым билирубин называется потому, что с реактивом Эрлиха он дает непрямую реакцию (после предварительной обработки крови сыворотки спиртом). Свободный билирубин, поступая в кровь, связывается белком плазмы альбумином и с током крови поступает в клетки печени, где он легко проникает через мембрану клеток, освобождаясь от альбумина. В печени билирубин под действием фермента УДФ-глюкуронилтрансферазы связывается с глюкуроновой кислотой, при этом образуются билирубинглюкурониды или связанный (конъюгированный, прямой билирубин). Связанный билирубин – нетоксичен, растворим в воде, проникает через почечный барьер. Прямой билирубин с реактивом Эрлиха дает прямую реакцию. Билирубинглюкурониды могут диффундировать в кровеносные капилляры в незначительных количествах, поэтому в плазме на их долю приходится 25% от общего билирубина, а на долю свободного - 75%. В желчных протоках происходит отщепление остатков глюкуроновой кислоты от связанного билирубина и в таком виде он поступает в кишечник, где подвергается многократному восстановлению под действием ферментов микрофлоры. В тонком кишечнике билирубин превращается в мезобилирубин, затем мезобилиноген (или уробилиноген), который всасывается в тонком кишечнике и через воротную вену поступает в печень, где уробилиноген необратимо разрушается до моно- и дипирролов. В толстом кишечнике мезобилиноген восстанавливается анаэробными бактериями до стеркобилиногена. Большая часть стеркобилиногена выделяется с фекалиями и быстро окисляется кислородом воздуха до стеркобилина, определяя цвет фекалий. Небольшие количества стеркобилиногена всасываются в прямой кишке и через систему геморроидальных вен, минуя печень, поступают с током крови в почки, которые выводят его с мочой. Стеркобилиноген мочи окисляется в стеркобилин, частично определяя нормальный соломенно-желтый цвет мочи. В норме содержание общего билирубина в сыворотке крови составляет 8-20,5 мкмоль/л (из них 75% свободного). Стеркобилиноген выделяется у человека в основном с калом (примерно 300 мг в сутки) и в незначительных количествах с мочой (около 1-4 мг в сутки). У новорожденных, не имеющих кишечной микрофлоры, выделяющийся билирубин окисляется до биливердина, окрашивающего кал в зеленоватый цвет. Нарушения пигментного обменаВ организме под влиянием различных факторов может нарушаться образование, превращение и выведение билирубина. Повышение содержания билирубина в крови ведет к отложению его в тканях, в том числе в коже и слизистых, и вызывает их окрашивание в желто-коричневый цвет. Эти состояния называют желтухами. Различают:
Кроме того, выделяют физиологическую желтуху новорожденных и гемолитическую болезнь новорожденных. Гемолитическая (надпеченочная) желтуха - возникает при массивном внутрисосудистом или тканевом распаде эритроцитов (переливание несовместимой по группе и резус-фактору крови и т.д.). Большое количество свободного билирубина, поступающего из клеток ретикулоэндотелиальной системы в кровоток, не успевает обезвреживаться в печени, поэтому в крови сохраняется высокий уровень этого билирубина. Фекалии из-за избытка выделяемого стеркобилина интенсивно окрашиваются, в моче содержится много стеркобилина, окрашивающего мочу в интенсивный оранжево-желтый цвет. Паренхиматозная (печеночная) желтуха возникает вследствие повреждения клеток печени (вирусами, токсическими гепатотропными соединениями, при циррозах), приводящего к снижению образования связанного билирубина. Однако, в результате повреждения паренхимы печени желчь, а вместе с ней и связанный билирубин, поступает не только в желчные капилляры, но и в кровь. Таким образом, в крови при печеночной желтухе увеличивается содержание как связанного, так и свободного билирубина. Фекалии из-за небольшого количества выделяющегося стеркобилина слабо окрашены, в моче содержится уробилин, так как поврежденная ткань печени не способна окислить всосавшийся мезобилиноген. Моча приобретает цвет «крепко заваренного чая» из-за появления в моче связанного билирубина. Механическая (подпеченочная) желтуха возникает при нарушении оттока желчи в кишечник (желчнокаменная болезнь, опухоль головки поджелудочной железы). Из-за переполнения желчных путей происходит выход связанного билирубина из клеток печени обратно в кровь. В крови резко повышается содержание связанного билирубина, который, как хорошо растворимое соединение, выделяется в больших количествах с мочой, в результате моча приобретает цвет «крепко заваренного чая». Кал, в котором отсутствуют желчные пигменты, приобретает серовато-белый, глинистый цвет. В моче уробилиногенов и стеркобилиногенов нет. Физиологическая желтуха новорожденных. У плода и у новорожденного количество эритроцитов и содержание гемоглобина в эритроцитах в расчете на единицу массы тела больше, чем у взрослых. В течение нескольких недель после рождения количество гемоглобина в крови новорожденного приближается к величине, характерной для взрослых. В этот период относительная скорость распада эритроцитов больше, чем в последующее время. В то же время имеется возрастной недостаток фермента конъюгации билирубина – глюкуронилтрансферазы, что приводит к повышению свободного билирубина в крови. Физиологическая желтуха новорожденных обычно проходит через 2 недели по мере увеличения количества глюкуронилтрансферазы. У недоношенных детей она продолжается дольше. Иногда у детей появляются судороги или необратимые расстройства нервной системы. Чтобы повысить активность глюкуронилтрансферазы, иногда прибегают к введению фенобарбитала, который увеличивает количество фермента и уменьшает проявления желтухи. Гемолитическая болезнь новорожденных развивается при резус-конфликте или при несовместимости по группе крови матери и плода. Гемолитическая болезнь новорожденных наблюдается у резус-отрицательных матерей, беременных резус-положительным плодом. Резус-фактор плода, попадая в кровь матери, способствует выработке антител на него. Антитела, попадая в кровь плода, взаимодействуют с резус-фактором, вызывая разрушение эритроцитов. Максимальный синтез и выброс антител происходит перед родами и в момент родов. При повторных беременностях резус-положительным плодом гемолиз эритроцитов может начаться уже внутриутробно. Длительное повышение свободного билирубина в крови оказывает токсическое влияние на развивающийся мозг. В тяжелых случаях гемолитической болезни новорожденных прибегают к заменному переливанию крови. Биосинтез гемоглобинаСинтез белковой части (глобина) происходит обычным путем на рибосомах. Для образования гема требуются: железо, глицин, сукцинил-КоА, витамины В6, В12 и В9 (фолиевая кислота). Гем является регулятором синтеза полипептидных цепей глобина. При низком содержании гема в ретикулоцитах активизируется ингибитор инициации синтеза белка и образование глобина замедляется. Накопление гема сопровождается торможением ингибитора и активацией синтеза белка. Белки плазмы кровиБелки являются важной составной частью крови и выполняют следующие функции: 1) определяют онкотическое давление; 2) обеспечивают вязкость крови; 3) обеспечивают свертываемость крови; 4) участвуют в регуляции кислотно-основного равновесия; 5) выполняют транспортную функцию (переносят липиды, НЭЖК, металлы, билирубин, гемоглобин, гормоны, лекарственные вещества); 6) обеспечивают иммунитет (антитела, интерферон и др.); 7) питательная функция (белки являются резервом аминокислот). Белки плазмы обычно делят на альбумины, глобулины и фибриноген. Из 9-10% сухого остатка плазмы крови на долю белков приходится примерно 7,4%. Концентрация белков в плазме крови составляет 63-85г/л. Из них на долю альбуминов приходится 57%, 1-глобулинов - 5%, 2 - глобулинов - 9%, -глобулинов - 13%, -глобулинов - 16%. АльбуминыАльбумины являются самыми легкими белками плазмы крови ( Мол. масса 70000). Это простые, высокогидрофильные белки. Образуются в гепатоцитах печени. Выполняют следующие функции:
Снижение содержания альбуминов в плазме крови приводит к гипопро-теинемии, так как на долю альбуминов приходится больше половины всех белков плазмы. Причины гипоальбуминемии:
Снижение концентрации альбуминов до 30 г/л вызывает отеки. ГлобулиныЭто целая группа белков, которые могут быть разделены электрофоретически на подгруппы. и -глобулины вырабатываются в ретикулоэндотелиальной системе, в том числе купферовскими клетками печени. -глобулины состоят из глико- и липопротеидов. - глобулины участ-вуют в транспорте различных веществ. Они имеют самую высокую электро-форетическую подвижность. Относительное содержание -глобулинов обычно увеличивается при острых инфекционных или воспалительных заболеваниях, связанных с раздражением ретикулоэндотелиальной системы (РЭС). -глобулины состоят из глико-, липо- и металлопротеидов. Они выполняют транспортную и другие функции. -глобулины представлены разнообразными белками с самой низкой электрофоретической подвижностью. К этой группе относятся большинство защитных веществ крови, многие из которых обладают ферментативной активностью. -глобулины синтезируются плазматическими клетками. С глобулинами обычно связана гиперпротеинемия. Уровень -глобулинов увеличи-вается при хронических заболеваниях. Существуют заболевания, при которых имеется недостаток -глобулинов. Это состояние называется агаммаглобулинемия. Врожденная агаммаглобулинемия связана с генетическим дефектом, при котором нарушается синтез -глобулинов, при этом обычно наблюдается отсутствие плазматических клеток. Диспротеинемия - это такое состояние, когда изменяется процентное соотношение отдельных белковых фракций, а общее содержание белка при этом не изменяется. Парапротеинемия - это состояние, когда в сыворотке крови появляются патологические белки. Она связана с инфекционным или токсическим раздражением ретикулоэндотелиальной системы. Белки - ферменты1. Собственные ферменты плазмы крови, которые участвуют в свертывании крови, растворении внутрисосудистых сгустков и т.д. Эти ферменты синтезируются в печени. 2. Клеточные ферменты освобождаются из клеток крови и клеток других тканей в результате естественного распада (лизиса). Активность этих ферментов может быть показателем некоторых патологических состояний. Например, при остром панкреатите возрастает активность -амилазы, липазы, трипсина и других ферментов; при раке простаты - активность кислой фосфатазы; при заболеваниях костной ткани - активность щелочной фосфатазы; при инфаркте миокарда - активность ЛДГ1 и ЛДГ2, креатинкиназы, аспартатаминотрансферазы; при гепатите - активность аланинаминотрансферазы, аргиназы, ЛДГ3 и ЛДГ4 и других печеночных ферментов. Белки - переносчики.Трансферрин является -глобулином. Может взаимодействовать с Сu2+ и Zn2+ , но главным образом связывает и переносит Fe3+ в различные ткани (особенно в ткани РЭС). Участвует, таким образом, в регуляции концентрации свободного железа в плазме, предотвращая избыточное накопление железа в тканях и потерю его с мочой. Значительное накопление трансферрина наблюдается в плазме беременных женщин и пациентов с недостатком железа. Гаптоглобин является 2-глобулином, выполняет следующие функции:
- транспортирует витамин В12;
- является естественным ингибитором катепсина В. Церулоплазмин является 2-глобулином, выполняет следующие функции: - является переносчиком и регулятором концентрации ионов меди в организме, особенно в печени. При его недостатке концентрация меди возрастает и она откладывается в органах, в частности, в печени и гипота-ламических ядрах мозга, что вызывает неврологические расстройства (подергивание, тремор, потеря ориентации). Недостаток церулоплазмина вызывает болезнь Коновалова-Вильсона. Такое же состояние возникает и при потере способности церулоплазмина связывать медь; - является антиоксидантом; - обладает ферроксидазной и полиаминоксидазной активностями. Белки - ингибиторы ферментовОни ингибируют действие протеолитических ферментов (протеиназ). В настоящее время хорошо изучены: 1-антитрипсин, 2-макроглобулин, интер--трипсиновый ингибитор. Они ингибируют многие ферменты свертывания крови, а также трипсин и химотрипсин. Считают, что 1- антитрипсин может играть защитную роль, ингибируя протеиназы, поступающие в кровь в результате лизиса клеток; он также подавляет подвижность сперматозоидов в половых путях, эластазу нейтрофилов. Недостаток этого ингибитора приводит к развитию воспаления в зоне очага. Белки острой фазыЭто группа белков плазмы, содержание которых увеличивается в ответ на повреждение ткани, воспаление, опухолевый процесс. Эти белки синтези-руются в печени и являются гликопротеинами. К белкам острой фазы относятся:
Остаточный (небелковый) азот Это азот вещетв, остающихся в плазме после осаждения белков. Компонентами остаточного азота являются: мочевина – 50%, аминокислоты – 25%, мочевая кислота – 4%, креатин – 5% креатинин – 2,5% и другие азотсодержащие вещества. Повышение остаточного азота в крови называется гиперазотемией. Гиперазотемия бывает продукционная и ретенционная. Продукционная гиперазотемия возникает при избыточном поступлении азотсодержащих продуктов в кровь (при обширных воспалениях, деструкции тканей, ожогах, кишечной непроходимости и т.д.). При этом возрастают немочевинные фракции остаточного азота. Ретенционная гиперазотемия бывает в результате недостаточного выделения компонентов остаточного азота с мочой при нормальном их поступлении в кровь. Различают почечную и внепочечную ретенционную гиперазотемию. Почечная азотемия возникает вследствие ослабления экскреторной функции почек, в основном, за счет мочевины при нефритах, туберкулезе почек и др. Внепочечная азотемия возникает при тяжелой сердечнососудистой недостаточности, гипотонии, шоке, наличии препятствий оттоку мочи. Нормальное содержание билирубина в сыворотке: общий – 1,7-20,5 ммоль/л, связанный – 0,86-4,3 мкмоль/л, свободный – 1,7-17,1 мкмоль/л. Диагностическое значение определения билирубина сыворотки крови Причины, вызывающие гипербилирубинемию, различны. Желтуха появляется, когда уровень билирубина в крови превышает 43 мкмоль/л. Заболевания, вызывающие повышение связанного билирубина: вирусный гепатит, цирроз печени, опухоль печени и метастазы, жировая дистрофия. Заболевания, вызывающие повышение несвязанного билирубина: гемолитическая анемия, пернициозная анемия, желтуха новорожденных. б) Ситуационные задачи 1. У новорожденного через 3 дня после рождения появилась желтуха. Общий билирубин крови в крови - 30 мкмоль/л, непрямой - 27 мкмоль/л. Через 2 недели желтуха исчезла. Назовите вид желтухи? 2. Заполните в тетради следующую таблицу:
Примечание: В пустых графах поставьте обозначения: Н - норма, - повышено, - понижено, «+» - определяется, «0» - не определяется. 3. У больного 43 лет, через 2 дня после подъема температуры до 38оС появилось желтушное окрашивание кожи и слизистых, моча потемнела, кал обесцветился. В крови уровень общего билирубина - 40 мкмоль/л, прямого 15 мкмоль/л. В моче обнаруживается уробилин и билирубин. Какой вид желтухи вы предполагаете? 4. Больной жалуется на сильные боли в правом подреберье. Отмечается желтушность кожи и слизистых, зуд кожных покровов. Моча темная, кал обесцвеченный. В крови уровень общего билирубина 55 мкмоль/л, прямого - 40 мкмоль/л. В моче определяется билирубин. Вид желтухи? Активность каких ферментов поможет в диагностике заболевания? 5. У больного после переливания крови появилось желтушное окрашивание кожи и слизистых. Какой вид желтухи можно предположить? Как изменятся показатели пигментного обмена в крови и моче? 6. У новорожденного сразу после рождения обнаружилась желтуха. Общий билирубин в крови - 60 мкмоль/л, непрямой - 53 мкмоль/л. Какой вид желтухи можно предположить? | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||