Бх крови. Биохимия крови
 Скачать 1.53 Mb.
|
Биохимия кровиВнутренняя среда организма формируется совокупностью биологических жидкостей (кровь, лимфа, тканевая жидкость), омывающих клетки и структуры тканей. Эти жидкости функционально тесно взаимосвязаны, они постоянно обмениваются между собой клетками и молекулами. Химический состав плазмыФункции кровиДыхательная -транспорт кислорода от легких к тканям и CO2 от тканей к легким Выделительная - транспорт конечных продуктов метаболизма к органам выделения (почкам, легким, коже, потовым железам, кишечнику) для удаления. Защитная (иммунитет, гемостаз и др.) Транспортная Трофическая - транспорт субстратов (поступающих с пищей и метаболитов), обеспечивающих основные жизненные потребности клетки Регуляторная (КОС, водно-электролитный баланс, t°, метаболизма – транспорт БАВ и др.). Химический состав кровиБольшую часть этих функций выполняют компоненты плазмы крови.
Сухой остаток на 6,6-8,5% состоит из белков плазмы крови и 1,5-3,5% - органических метаболитов (углеводы, липиды, азотосодержащие продукты) и электролитов (Na+, K+, Ca2+ , Cl-, HCO3- и др.). Водный и электролитный состав плазмы очень похож на состав др. внеклеточных биологических жидкостей. Лабораторный мониторинг уровней Na+, K+, Са2+, Cl-, HCO3- и рН крови важны для оценки состояния метаболизма. Характеристика белков плазмы кровисодержатся в плазме крови синтезируются в печени или РЭС (реже в специализированных тканях) проявляют основную функцию в пределах сосудистой системы секретируются в кровь, а не попадают в результате повреждения тканей находятся в плазме в концентрации большей, чем в других биологических жидкостях проявляют генетический полиморфизм, имеют вариантные формы, не связанные с тканевым происхождением не являются продуктами катаболизма в плазме, но могут быть продуктами ограниченного протеолиза имеют большее время биологического полураспада в плазме, чем время транспорта по крови. Состав белков плазмы кровиВ плазме обнаружено более 100 разных белков соответствующих этим критериям, содержание которых колеблется в широких пределах Изучение их функций, содержания, состава при патологии — одна из важных задач клинической биохимии. Уровень 10 белков составляющих 90 %, и называемых главными достигает высоких значений (альбумин – 40 г/л). Остальные 10 % минорные, следовые белки. приходится свыше 100 различных белков, содержание которых может быть в пределах 50 – 200 мкг/л. Это Электрофорез белков плазмыБелковые фракцииФункциональная классификация белков плазмыТранспортная а. специф. Б. неспециф Резервная 50% альбумина Регуляторная колл-осм давление (1гр альбумина связывает 17 мл воды) Защитная а. гемостаз б. Ig, лизоцим и др, в. связывание и транс токсинов Остаточный азотВсе азотсодержащие вещества плазмы образуют общий пул азота, состоящий из:
Азота небелкового (остаточного) (ОА), представленного конечными продуктами обмена АК, ФЛ, АО, Амины и др. азотсодержащих в-в, которые остаются после осаждения белков Состав ОАМочевина - 50% (главный компонент) АК - 25% ( 10% ГЛУ и ГЛН) Ураты - 8% Креатинин - 2.5% NH3 и индикан - 0.5% билирубин, нуклеотиды, биогенные амины, метаболиты АК, АО, холин, олигопептиды и др Ds значение ОАУровень ОА зависит от: Интенсивности катаболизма
Распад тканей (tbc, c-r, etc ) Гнойно-воспалит процессы О радиационные травмы и др. Питания Кол-во белка, НК и др. Экскреторной функции почек ОПН, ХПН, др поражения почек Нарушение кровообращения почек ОА крови Экскреция с мочой Обмен в-в Диета Азотемия - повышение уровня ОА в крови
Внепочечная азотемия возникает при снижения почечного кровотока из-за недостаточности кровообращения, снижения АД (шок, коллапс, большая кровопотеря) Комбинированная Общие понятия КОСКОС – система гомеостаза рН внутри- и внеклеточной среды организма. Единицы измерения :рН = -lg [H+], сдвиг рН: на 1ед соответствует 10 кратному изменению [H+]
рН внутри клеток рНi 6.9 – 7.0 рН вне клеток рНО =7.40±0.04 [H+] 40 ±0.5 нМ/л Кислоты – доноры H+ Основания – акцепторы H+ Щелочи - доноры ОН - Буфер система состоит из слабой кислоты и ее соли, образованной сильным основанием, стабилизирует рН, рН – производное метаболизмаЗа сутки организм hs образует 50-100 мМ [Н+] на 15-20л ВКЖ. Весь метаболизм представлен преимущественно обменом кислот (Г6Ф, ЖК, АК и др.): Распад 100г Б дает 30 мМ Н2SO4 и 100 мМ Н2РО4- Распад 100 г Л дает 17 мМ Н2РО4- постоянно образуется ПВК, лактат, ацетат и др. накопление оснований идет значительно меньше: ОН-, NH3, основных АК, креатинина и др, которые вместе с буферами стабилизируют рН Стабильный рН - необходимое условие метаболизмаИзменение рН приводит к изменению: заряда и функции белков (ферментов, каналов, рецепторов и др.), что обуславливает: рН зависимость всех б/х реакций и многих физиологических процессов в организме Наличие мощной гомеостатической системы стабилизации рН Оптимум рН разных ферментовПринципы организации КОС
любые изменения должны поддерживать эту константу Электронейтральность – (по 155 мМ- катионов и анионов) Постоянство рН Диаграмма ГэмблаМеханизмы регуляции КОСФизико-хим – действует в автоматическом режиме и представлен:
активность буферных систем (см типы, мех-мы действия БС Физиологические – функция экскреторных органов (выделение или задержка Н+ или др. иона ) – легкие, почки, ЖКТ и др. Классификация нарушений КОСрНО =7.40±0.04 рН = 7.35 и ниже – ацидоз рН = 7.45 и выше – алкалоз По этиологии: Респираторный (дыхательный, газовый) Метаболический Выделительный Смешанный По степени компенсации: Компенсированный Декомпенсированный (выраженное истощение буферных систем и сдвиг значений рН) Механизм развития респираторных нарушений КОСацидоз СО2 + Н2О Н2СО3 Н++ НСО3- Алкалоз Причины: изменение частоты дыхания (гипо- или гипервентиляция) Межорганное взаимодействие в регуляции рНЕсли этих респираторных механизмов недостаточно, то активируются др.экскреторные системы. В печени снижение рН ингибирует биосинтез мочевины. NH3 + HCO3- --- мочевина В почках – ацидо- и аммониогенез – подкисление мочи и одновременно «подщелачивание» крови (за счет поступления НСО3- в плазму). Детоксикация NH3 происходит путем аммониогенеза Эритропоэтин (Эпо)Эпо – цитокин, специфический регулятор эритропоэза в костном мозге Эпо человека – гликопротеид, состоит из 193 АК (ММ -21,28 kDa), синтезируется почками и печенью, скорость его секреции в кровоток возрастает при гипоксии. Эпо взаимодействует в костном мозге с клетками-мишенями при участии рецептора со свойствами тирозинкиназы способствуя их пролиферации и дифференцировке. Тип вторичного посредника и специфичные гены к настоящему времени точно не установлены. Действие Эпо усиливается другими факторами (ИЛ-3 и ИПФР). Рекомбинантный Эпо используется в лечении анемий. Э общий обзор
Ежедневно обновлняется 1 % популяции Э кровеносного русла (200 млрд клеток или 2 млн/сек). «Старые» Э разрушаются клетками РЭС (селезенка, костный мозг и печень). Образующиеся при распаде гема желчные пигменты выделяются, а Fe и АК глобина используются повторно. Увеличение кол-ва Э в крови называют полицетемией, снижение – анемией. Цитоскелет ЭБелки цитоскелета Эα-спектрин Спектрин Анкирин Полоса 3 Полоса 4.1 Полоса 4.2 Полоса 4.9 Актин Белки Э1. Часть белков Э явл общими для мембран и цитоскелета: Спектрин Анкирин Актин Фракция 4.1 и 7 2. ДФГА – 3ФГА ДГ- мембранный белок 3. Поверхностные белки в основном гликопротеиды Структура цитоскелета Э
Ферменты - 3ФГА ДГ, структурные белки (спектрин или актин) и Hb. анкирин 3 обеспечивает, связь спектрина с цитозольном концом белка полосы 3 с бислоем ФЛ актиновые филаменты взаимодействуют с несколькими молекулами спектрина , формируя единую молекулярную сеть в мембране эритроцита. Метаболизм глюкозы в ЭГликолиз (90-95%) – образование АТФ ПФП (10-5%) - образование NADPH (АОЗ) Особенностью обмена в Э является боковой путь, ответвляющийся на уровне 1.3-ди ФГК (шунт Раппопорта). Особенности метаболизма Э (шунт Раппопорта)Мет Hb редуктазная система ЭHb(Fe2+) Met-Hb(Fe3+) 2 G-SH G-S-S-G NAD(P)H + H+ NAD(P)+ Мет Hb редуктаза GSH-редуктаза ПФП, изоцитратДГ, МДГ Спонтанно, нитриты, нитраты, сульфаниламиды и др. Синтез порфобилиногена и гемаПервая реакция б/с гема происходит в Мх и происходит путем конденсации гли и сукцинил-КоА при участии пиридоксаль-фосфат содержащего фермента – синтазы d-аминолевулиновой кислоты (дАЛК).
Из Мх дАЛК транспортируется в цитозол, где дАЛК дегидратаза (синтаза порфобилиногена) димеризует 2 молекулы дАЛК с образованием пиррольного кольца порфобилиногена Синтез порфобилиногена и гема (прод)Затем следует этап конденсации (голова-хвост) 4 молекул порфобилиногена с образованием линейного тетрапиррола – гидроксиметилбилана при участии фермента порфобилиноген деаминаза (уропорфирин I синтаза) Гидроксиметилбилан превращается в Уропорфириноген III и далее в гем (фермент уропорфириноген синтаза) Б/с гемаБ/с гема (прод)Протопорфирин и PbSH-содержащие ферменты - Феррохелатаза, синтаза дАЛК и дАЛК дегидратаза высокочувствительны к действию тяжелых металлов Характерный признак для интоксикации Pb - возрастание в крови содержания дАЛК Экспрессии субъединиц глобинаСтруктура HbКривая диссоциации HbО2Распад гема
Глобин деградирует обычным путем и АК реутилизируются. Гем окисляется в ЭПС гем оксигеназой с разрывом цикла и образованием линейного тетрапиррола – биливердина, выделения Fe3+ и СО . Стадия окисления The oxidation step requires heme as a substrate, and any hemin (Fe3+) is reduced to heme (Fe2+) prior to oxidation by heme oxygenase. The oxidation occurs on a specific carbon producing the linear tetrapyrrole biliverdin, ferric iron (Fe3+), and carbon monoxide (CO). CO выделяется легкими и его количество является показателем активности гем оксигеназы l. Образование билирубинаСледующий этап СН2 мост (между кольцами III и IV) биливердина восстанавливается биливердин редуктазой до билирубина, с соответствующим изменением цвета
Билирубин гидрофобен поэтому транспортируется в виде комплекса с альбумином в печень, где подвергается дальнейшей деградации путем коньюгации с глюкуронидами. Деградация гемаM= Метил, P=Пропионил V=Винил Билирубин-диглюкуронидВ гепатоцитах УДФ-глюкуронил трансфераза присоединяет 2 остатка ГК к билирубину с образованием гидрофильного билирубина-диглюкуронида, что облегчает его экскрецию. Билирубин и его метаболиты называются желчными пигментами. Клинические аспекты метаболизма гемапредставлены в виде:
Врожденные и приобретенные нарушения метаболизма и экскреции билирубина – гипербилирубинемии (желтухи). ЖелтухиГипербилирубинемия проявляется в виде желтух – желтой пигментации кожи и слизистых. В норме в кишечнике билирубин при участии бактерий превращается в уробилиноген (мезобилиноген), который выделяется с фекалиями. Bilirubin and its catabolic products are collectively known as the bile pigments. Нейтрофилы (гранулоциты) –полиморфноядерные лейкоциты:обладают выраженной способностью к фагоцитозу, Хорошо развитый, подвижный цитоскелет, Активное Мх и Мс - окисление Систему продукции NADPH (ПФП и др.) Систему генерации АФК Богаты гранулами (определяющие название), в состав которых входят гидролазы - протеазы: эластаза, коллагеназа или катепсин G и гликозидазы: лизоцим (мураминидаза), лизирующие бактерии Гранулы содержащие кислоты 4O2 4O2 - 2O2 2O2 2- H+ 2H2O2 2H2O + O2 (pH↓) Цитоплазма 4e- Вакуоль 4K+ и/или 4H+ (pHнейтр) (pH↑) NADPH оксидаза Компенсаторный обмен Плазмалемма Мембрана Протонирование Структура тромбоцитаТромбоцит имеет Мх (ЦТК, β-окисление ЖК, ДЦ) Депо гликогена Субмембранные сократительные филаменты Гранулы содержащие АДФ, Са2+, серотонин Гранулы содержащие ФР, фибриноген, фибронектин, фактор V Ионные каналы |