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: 488.
