ТЕМА 2.13. ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ЭРИТРОЦИТОВ И ОБМЕНА ГЕМОГЛОБИНА. ПАТОБИОХИМИЯ ЖЕЛТУХ
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

 

Актуальность темы

Продолжительность жизни эритроцитов составляет 110-120 дней. После этого происходит их разрушение и освобождение гемоглобина (Нв). В печени, селезенке, костном мозгу гемоглобин распадается с образованием билирубина. Дальнейшая судьба желчных пигментов (билирубина) связана с их превращениями в печени и в кишечнике.

Количественный и качественный анализ желчных пигментов в крови, моче, кале представляет большой клинический интерес. Определение в клинике содержания общего билирубина и его фракций, а также уробилиногеновых тел имеет важное значение при дифференциальной диагностике желтух различной этиологии.

Только зная биохимические пути распада гемоглобина, можно понять характерные изменения лабораторных показателей пигментного обмена при различных желтухах, и , следовательно, правильно поставить диагноз.

Знание механизма образования желчных пигментов позволит студентам успешно овладеть материалом из курса биохимии: «Моча», «Печень», а также материалом других медико-биологических и клинических дисциплин.

Цели обучения

Общая цель

Уметь интерпретировать результаты количественного определения билирубина и продуктов его распада в крови и моче в норме и при патологических состояниях для оценки нарушения обмена желчных пигментов при различных формах желтух.

Конкретные цели:                    Цели исходного уровня:

                                                      Уметь:

 

1. Анализировать белки эритроцитов для диагностики гемоглобинопатий. 1. Интерпретировать функции эритроцитов (кафедра нормальной физиологии)
2. Анализировать характерные изменения лабораторных показателей пигментного обмена мочи, крови для определения вида желтухи. 2.Интерпретировать строение гемоглобина (кафедра фармацевтической и медицинской химии)
3. Интерпретировать роль печени в пигментном обмене. 3. Интерпретировать реакции осаждения белков, используя различные осадители (кафедра фармацевтической и медицинской химии)

Определение и обеспечение исходного уровня знаний-умений

Задания для проверки исходного уровня

1. В схеме метаболизма эритроцитов ( схема 1) укажите:

А. Ферменты, обозначенные цифрами 1, 2 и т. д. (варианты ответов: 6-фосфофруктокиназа, гексокиназа, пируваткиназа, альдолаза, глутатионпероксидаза, глутатионредуктаза, триозофосфатизомераза, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, дифосфоглицератмутаза, 1-фосфоглюконатдегидрогеназа, фосфогексоизомераза, фосфоглицераткиназа, глицеральдегидфосфатдегидрогеназа, каталаза, супероксиддисмутаза, лактатдегидрогеназа, метгемоглобинредуктаза).

Б. Коферменты, обозначенные буквами А, Б (варианты ответов:НАД, НАДФ).

B.Реакции, обеспечивающие эритроциты АТФ.

Г. Процесс, обеспечивающий эритроциты восстановленным НАДФ (НАДФН).

Д. Ферменты антиоксидантной защиты.

Е. Аллостерический регулятор, снижающий сродство гемоглобина к кислороду.

Схема 1

 

2.  .Недостаточность каких ферментов эритроцитов сопровождается гемолизом?

A.. Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы

Б. Пируваткиназы

B.Пируватдегидрогеназы

Г. Изоцитратдегидрогеназы

Д. Аргиназы

3. В результате пищевого отравления ядовитыми грибами у пациента начался распад эритроцитов и гемоглобина. Выбрать из предложенных формул цикл, лежащий в основе простетической группы гемоглобина:

А. Пиримидин

В. Пиррол

С. Тиазол

D. Пурин

Е. Фенантрен

Эталоны ответов:

1 – метгемоглобинредуктаза;

2 – супероксиддисмутаза;

3 – глутатионредуктаза;

4 – глутатионпероксидаза;

5 – каталаза;

6 – гексокиназа;

7 – глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа;

8 – 1-фосфоглюконатдегидрогеназа;

9 – фосфогексоизомераза;

10 – 6-фосфофруктокиназа;

11 – альдолаза;

12 – триозофосфатизомераза;

13 – глицеральдегидфосфатдегидрогеназа;

14 – фосфоглицераткиназа;

15 – пируваткиназа;

16 – лактатдегидрогеназа;

17 – дифосфоглицератмутаза.

1Б: А-НАДФ, Б-НАД;

1 В: фосфоглицераткиназная (14) и пируваткиназная (15) реакции;

1 Г: пентозофосфатный путь;

1 Д: супероксиддисмутаза, каталаза, глутатион–пероксидаза, глутатинредуктаза;

Е: 2,3-дифосфоглицерат.

2 – А, Б.

3 – В.

 

Информацию для восполненияисходного уровня м ожно найти в следующей литературе:

1. Биоорганическая химия : учеб.пособие / уклад. А. Г. Матвиенко ; Донецкий мед.ун-т. - Донецк, 2013. - 205 с.

2. Биоорганическая химия [Электронный ресурс] : учеб.пособие / А. Г. Матвиенко [и др.]; Донецкий мед. ун-т. Каф.фарм. и мед. химии. - Донецк, 2013. - 1 электрон.опт. диск (CD-R) : цв. 12 см. : ил.

3. Биоорганическая химия [Электронный ресурс] : учебник / Н. А. Тюкавкина, Ю. И. Бауков, С. Э. Зурабян. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2015. – http://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785970431887.html

4. Сапин, М. Р. Анатомия и физиология человека с возрастными особенностями организма : учебник. - М. : Академия, 2009. - 384 с.

5. Гайворонский, И. В. Анатомия и физиология человека [Текст] : учебник / И. В. Гайворонский,

6. Г.И. Ничипорук, А. И. Гайворонский. - 4-е изд., стер. - М.: Академия, 2008. - 496 с.

Самусев, Р. П. Атлас анатомии и физиологии человека : учеб. пособие / Р. П. Самусев,

Н. Н. Сентябрев. - 2-е изд., перераб. - М.:Мир и образование,2015.-768с.




Содержание обучения соответственно целям

Теоретические вопросы

1. Биологическая роль эритроцитов и особенности обмена веществ в эритроцитах

2. Гемоглобин: строение, функции и физиологические разновидности. Производные гемоглобина: оксигемоглобин, дезоксигемоглобин, карбгемоглобин, карбоксигемоглобин и метгемоглобин. Гликозилированный гемоглобин

3. Талассемии и гемоглобинопатии. Примеры аномальных гемоглобинов

4. Биосинтез гемоглобина: уравнения первых двух реакций в формульном виде с указанием соответствующих ферментов и схема дальнейших этапов синтеза. Регуляция синтеза гемоглобина

5. Эритропоэтическая и печеночная порфирии

6. Катаболизм гема и образование желчных пигментов: схема с указанием ферментов

7. Причины и сравнительная биохимическая характеристика гемолитической, паренхиматозной и обтурационной желтух. Физиологическая желтуха новорожденных

8. Принцип метода определения билирубина в сыворотке крови. Лабораторная работа “Определение концентрации билирубина в сыворотке крови”

Основные термины и их определения

Особенности эритроцитов: Самая большая группа кровяных клеток; В 1мм3 крови – у мужчин – 5 млн., у женщин – 4,5 млн. эритроцитов; Имеют форму двояковогнутого диска; Живут около 120 дней; Образуются из стволовых клеток в костном мозге; Разрушаются в селезенке и печени; Не имеют ядра и не способны делиться; Поверхностная мембрана легко пропускает газы, воду, анионы, ионы водорода, глюкозу; Наличие специализированной ферментативной системы защиты; Содержат гемоглобин –дыхательный пигмент красного цвета

Гем - молекула, имеющая структуру циклического тетрапиррола, где 4 пиррольных кольца соединены метиновыми мостиками (—СН=) и содержат 4 метильные (—СН3), 2 винильные (—СН=СН2) и 2 пропионатные боковые цепи. Эта органическая часть гема называется протопорфирином. Возможны 15 вариантов расположения боковых цепей, но в составе гемопротеинов присутствует только один изомер, называемый протопорфирин IX. В геме 4 атома азота пиррольных колец протопорфирина IX связаны четырьмя координационными связями с Fe2+, находящимся в центре молекулы. Порфин - циклическая структура, состоящая из четырёх пиррольных колец, связанных между собой метиновыми мостиками. Протопорфирин IX имеет четыре метильных, два винильных радикала и два остатка пропионовой кислоты. При окислении железа гем превращается в гематин (Fe3+).

Гемоглобины человека:

Гемоглобины, синтезирующиеся в период внутриутробного развития плода:

НbЕ – эмбриональный,синтезируется у зародыша через несколько недель после оплодотворения - (2α2ε)

HbF - фетальный, обеспечивает дальнейшее внутриутробное развитие плода, синтезируется с 12-14 недели в печени и костном мозге плода до периода его рождения - (2α2γ).

Гемоглобины взрослого человека

В эритроцитах взрослого человека Hb составляет 90% от всех белков данной клетки.

HbА(от англ. adult – взрослый) - основной Hb взрослого организма, составляет около 98% от общего количества гемоглобина, состоит из 2α2b .

Hb A2 около 2,5% от общего Hb. Он состоит из 2α2δ -цепей.

HbА1с - Hb А, модифицированный ковалентным присоединением к нему глюкозы (гликозилированный гемоглобин).

Гемоглобинозы - представляют собой группу наследственных заболеваний, связанных с нарушением строения или продукции гемоглобина: Талассемии – нарушение синтеза α или β цепей и Гемоглобинопатии – замена аминокислот в одной из цепей.

Серповидно-клеточная анемия - тяжёлое наследственное заболевание, обусловленное точечной мутацией гена (замена одного нуклеотида), кодирующего структуру β-цепи гемоглобина. Присутствие в эритроцитах Н bS. В β-цепи в 6 положении вместо Глу (гидрофильная) – Вал (гидрофобная) - способствует возникновению нового центра связывания - снижение растворимости Hb (эритроциты в принимают форму серпа).

Важная особенность анаэробного гликолиза в эритроцитах по сравнению с другими клетками - присутствие в них фермента бисфосфоглицератмутазы, катализирует образование 2,3-бисфосфоглицерата из 1,3-бисфосфоглицерата. Образующийся только в эритроцитах 2,3-бисфосфоглицерат служит важным аллостерическим регулятором связывания кислорода с гемоглобином, выступая регулятором транспорта кислорода в эритроцитах.

Производные гемоглобина: оксигемоглобин (НbО2, Hb(Fe2+)), карбгемоглобин (НbСО2), карбоксигемоглобин (НbСО) - в 300 раз прочнее связь - блокирует около 1% гемсодержащих белков, нитрозилгемоглобин (Hb(Fe2+)NO), метгемоглобин (MetHb, Hb(Fe3+), Нb-ОН).

Гем синтезируется во всех тканях, но с наибольшей скоростью в костном мозге и печени. В костном мозге гем необходим для синтеза гемоглобина в ретикулоцитах, в гепатоцитах - для образования цитохрома Р450. Первая реакция синтеза гема - образование 5-аминолевулиновой кислоты из глицина и сукцинил-КоА идёт в матриксе митохондрий, где в ЦТК образуется один из субстратов этой реакции - сукцинил-КоА. Эту реакцию катализирует пиридоксальзависимый фермент – аминолевулинатсинтаза. Нарушение синтеза гема приводит к порфириям (печеночные и эритропоэтические) - наследственные и приобретённые нарушения синтеза гема, сопровождающиеся повышением содержания порфириногенов, а также продуктов их окисления в тканях и крови и появлением их в моче, ("порфирин" в переводе с греч. означает пурпурный). При тяжёлых формах порфирии наблюдают нейропсихические расстройства, нарушения функций РЭС, повреждения кожи. Порфириногены на свету легко превращаются в порфирины. Последние проявляют интенсивную красную флуоресценцию в ультрафиолетовых лучах. В коже на солнце в результате взаимодействия с порфиринами кислород переходит в синглетное состояние. Синглетный кислород вызывает ускорение ПОЛ клеточных мембран и разрушение клеток, поэтому порфирии часто сопровождаются фотосенсибилизацией и изъязвлением открытых участков кожи.

Главными органами, в которых происходят разрушение эритроцитов и распад гемоглобина, являются печень, селезенка и костный мозг (в клетках РЭС).

Билирубин – красно-желтый желчный пигмент, не прямой, неконьюгированный, токсичный, плохо растворим, гидрофобный.

Норма крови: билирубин (общий) 3,4-22,2 мкмоль/л, 75% от общего количества билирубина находится в неконъюгированной форме (непрямой билирубин). В клинике конъюгированный билирубин называют прямым, потому что он водорастворим и может быстро взаимодействовать с диазореагентом, образуя соединение розового цвета, - это и есть прямая реакция Ван дер Берга. Неконъюгированный билирубин гидрофобен, поэтому в плазме крови содержится в комплексе с альбумином и не реагирует с диазореактивом до тех пор, пока не добавлен органический растворитель, например этанол, который осаждает альбумин.

Причины гипербилирубинемии (повышение уровня билирубина в крови): увеличение образования билирубина, превышающее способность печени экскретировать его; повреждение печени, приводящее к нарушению секреции билирубина в жёлчь в нормальных количествах; закупорка желчевыводящих протоков печени.

При концентрации билирубина > 50 мкмоль/л - он диффундирует в ткани, окрашивая их в жёлтый цвет.

Виды желтух: Гемолитическая (надпечёночная) желтуха - результат интенсивного гемолиза эритроцитов. Основная причина - наследственные или приобретённые гемолитические анемии (сепсис, лучевая болезнь, дефицит глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы эритроцитов, талассемия, переливание несовместимых групп крови, отравление сульфаниламидами).

Паренхиматозная (печёночная) желтуха- повреждение гепатоцитов и жёлчных капилляров, например, при острых вирусных инфекциях, хроническом и токсических гепатитах. Основная причина - поражение и некроз части печёночных клеток.

Механическая, обтурационная (подпечёночная) желтуха -нарушение желчеотделения в двенадцатиперстную кишку. Основная причина - закупорка жёлчных протоков (желчнокаменная болезнь, опухолью поджелудочной железы, жёлчного пузыря, печени, двенадцатиперстной кишки, хроническим воспалением поджелудочной железы) или послеоперационным сужением общего жёлчного протока.

 Желтуха новорождённых - частая разновидность гемолитической желтухи новорождённых - физиологическая желтуха. Основная причина - ускоренный гемолиз и недостаточность функции белков и ферментов печени, ответственных за поглощение, конъюгацию и секрецию прямого билирубина. Осложнение желтухи - билирубиновая энцефалопатия (концентрация неконъюгированного билирубина превышает 340 мкмоль/л) – поражение мозга.

 

Дата: 2018-12-21, просмотров: 445.