Биохимия обмена веществ
Тема: Простогландины и лейкотриены, их структура, функции,
Иологическая роль.
I Научно-методическое обоснование темы:
Эйкозаноиды – это группа сигнальных молекул местного действия, которые синтезируются практически во всех дифференцированных клеток из полиненасышенных жирных кислот (ПНЖК) с 20-ти углеродными атомами. Обладают коротким полупериодом жизни и действуют по аутокринному и паракринному механизму действия. ПНЖК включаются в состав фосфолипидов клеточных мембран, а далее под действием фосфолипазы А2 и фосфолипазы С, которые активируются при поступлении сигнала на рецептор мембраны, высвобождается и идет на синтез эйкозаноидов.
В разных тканях арахидоновая и другие эйкозановые кислоты могут использоваться по трем основным направлениям:
1. Циклооксигеназный путь ведет и образованию тромбоксанов и тромбоксанов;
2. Липооксигеназа превращает арахидоновая кислота лейкотриены, липоксины и гидроксиэйкозатетраенофты (ГЭТЕ);
3. Система окисления с участием Р450 ответственная за систез эпоксидов;
Классификация эйкозаноидов:
1. простагландины;
2. тромбоксаны;
3. лейкотриены и ряд других веществ, - высокоактивные регуляторы клеточных функций.
Функции эйкозаноидов:
1. регулируют тонус ГМК (влияние на АД);
2. регулируют состояние бронхов, кишечника, матки;
3. регулируют секрецию воды и натрия почками;
4. оказывают влияние на образование тромбов;
5. участвуют в развитии воспалительного процесса, происходящего после повреждения тканей или инфекции;
6. обуславливают развитие таких признаков воспаления, как боль, отёк, лихорадка;
Избыточная секреция эйкозаноидов приводит к ряду заболеваний, например бронхиальной астме и аллергическим реакциям.
А. Субстраты для синтеза эйкозаноидов
Главный субстрат для синтеза эйкозаноидов у человека - арахидоновая кислота (20:4, ω-6), в меньшем количестве используются эйкозапентаеновая (20:5, ω-3) и эйкозатриеновая (20:3, ω-6) жирные кислоты. Полиеновые кислоты (ПНЖК) с 20 атомами углерода поступают в организм человека с пищей или образуются из незаменимых (эссенциальных) жирных кислот с 18 атомами углерода, также поступающими с пищей (рис. 1).
Эйкозаноиды действуют на клетки мишени через специфические мембранные рецепторы. Их присоединению к рецептору и включению аденилатциклазы или инозитолфосфатную систему, систему передачи сигнала, вызывают повышение внутриклеточной концентрации– цАМФ, цГМФ, ИФ3,Са2+.
Рис.1.Синтез ПНЖК с 20 углеродными атомами в организме человека.
Простагландины впервые были выделены из предстательной железы, откуда и получили свое название. Позже было показано, что и другие ткани организма синтезируют простагландины и другие эйкозаноиды.
Рис. 8-49. Липоксигеназный путь синтеза эикозаноидов.
Рис. 6. Строение и синтез липоксина А4. |
Эйкозаноиды - гормоны местного действия по ряду признаков:
· образуются в различных тканях и органах, а не только в эндокринных железах;
· действуют по аутокринному или паракринному механизмам;
· концентрация эйкозаноидов в крови меньше, чем необходимо, чтобы вызвать ответ в клетках-мишенях.
Только при некоторых патологических состояниях эйкозаноиды могут оказывать системное действие, если их концентрация в крови увеличивается до количеств, когда они могут оказать действие на ГМК всего органа, например кишечника, лёгких, кровеносных сосудов.
Таблица 1. Характеристика биологического действия основных типов эйкозаноидов
Эйкозаноид | Основное место синтеза | Основное биологическое действие |
PG E2 | Большинство тканей, особенно почки | Расслабляет гладкую мускулатуру, расширяет сосуды, инициирует родовую активность, подавляет миграцию лимфоцитов, пролиферацию Т-клеток. |
PG F2α | Большинство тканей | Сокращает гладкую мускулатуру, суживает сосуды, бронхи, стимулирует сокращения матки. |
PG D3 | Клетки гладкой мускулатуры | Вызывает расширение сосудов, снижает агрегацию тромбоцитов и лейкоцитов. |
PG I2 | Сердце, клетки эндотелия сосудов | Уменьшает агрегацию тромбоцитов, расширяет сосуды. В клетках-мишенях увеличивает образование цАМФ. |
TX A2 | Тромбоциты | Стимулирует агрегацию тромбоцитов, суживает сосуды и бронхи, в клетках уменьшает образование цАМФ. |
TX A3 | Тромбоциты | Обладает функциями, одинаковыми с ТХ А2, но значительно менее эффективен. |
LT B4 | Клетки белой крови, клетки эпителия | Стимулирует хемотаксис и агрегацию лейкоцитов, освобождение лизосомальных ферментов лейкоцитов. Увеличивает проницаемость сосудов. |
Группа лейкотриенов | Клетки белой крови, альвеолярные | Стимулируют расширение сосудов, увеличивают их проницаемость. Вызывают сокращение бронхов. |
LTC4→ | макрофаги | Основные компоненты «медленно реагирующей |
LT D4→ | субстанции» анафилаксии. | |
LTE4→ | ||
LXA4 | Лейкоциты | Активирует хемотаксис и стимулирует образование супероксид аниона в лейкоцитах. |
При разрушении клеток эндотелия (например, в результате образования атеросклеротической бляшки) синтез PGI2 снижается. Тромбоциты контактируют с повреждённой стенкой сосуда, в результате чего активируется фосфолипаза А2. Это приводит к увеличению секреции ТХ А2, стимулирующего агрегацию тромбоцитов и образование тромба в области повреждения сосуда (рис. 8), что часто приводит к развитию инфаркта.
При изучении факторов риска инфаркта миокарда было показано, что люди, потребляющие большое количество рыбьего жира, значительно меньше подвержены этому заболеванию, так как у них реже образуются тромбы в сосудах сердца. Оказалось, что на семейства эйкозаиоидов, синтезируемых в организме, влияет состав жирных кислот пищи (см. выше табл. 8-3). Если с пищей поступает больше эйкозапентаеновой кислоты (20:5, ю-3), в большом количестве содержащейся в рыбьем жире, то эта кислота включается преимущественно в фосфо-липиды мембран (вместо арахидоновой) и после действия фосфодипазы А2 служит основным субстратом для синтеза эйкозаноидов. Это имеет существенное влияние на свёртывание крови. При обычной диете с преобладанием арахидоновой кислоты (20:4, ω-6) над эйкозапентаеновой действие ТХ А2 уравновешено действием PG I2 (рис. 9.) и другими простагландинами. В случае диеты с преобладанием ω-3 кислот в клетках эндотелия образуются более сильные ингибиторы тромбообразования (PG I3, PG E3, PG D3), что снижает риск образования тромба и развития инфаркта миокарда.
Инактивация эйкозаноидов
Все типы эйкозаноидов быстро инактивируются. Т1/2 эйкозаноидов составляет от нескольких секунд до нескольких минут. Простагландины инактивируются путём окисления гидроксильной группы в положении 15, важнейшей для их активности, до кетогруппы. Двойная связь в положении 13 восстанавливается. Затем происходит β-окисление боковой цепи, а после него - ω-окисление. Конечные продукты (дикарбоновые кислоты) выделяются с мочой. Активный ТХ A2 быстро превращается в биологически неактивный IX В2 путём разрыва кислородного мостика между 9-м и 11-м атомами углерода с образованием гидроксильных групп.
Рис. 7. Роль простациклинов в регуляции тонуса клеток гладкой мускулатуры стенок сосудов и агрегации тромбоцитов. В норме клетки эндотелия продуцируют PG I2, который вызывает релаксацию ГМК и ингибирует агрегацию тромбоцитов. Тромбоциты в неактивном состоянии не продуцируют тромбоксаны. NO (оксид азота) - вазодилататор. |
Рис. 8. Нарушение синтеза эйкозаноидов в области повреждения эндотелия. В области повреждения стенки сосуда преобладает действие TX А2, стимулирующего агрегацию тромбоцитов и сокращение стенок сосуда. В результате на повреждённом участке образуется тромб, происходит резкое сужение просвета сосуда. В миокарде это может привести к развитию инфаркта миокарда. |
Таблицы названия
VI Перечень вопросов для проверки исходного уровня знаний:
1. Какие жирные кислоты бывают в природе;
2. Что мы называем ненасыщенными жирными кислотами, что насыщенными, а что полиненасыщенными (ПНЖК)?
3. Из каких жирных кислот осуществляется синтез эйкозаноидов: простогландинов, лейкотриенов и др.
4. Как выглядит структура жирных кислот;
5. В каких процессах участвуют жирные кислоты;
6. в состав, каких компонентов входят жирные кислоты в организме;
7. что значит эссенциальные жирные кислоты, что мы к ним относим?
VII Перечень вопросов для проверки конечного уровня знаний:
1. Определение эйкозаноидов;
2. В каких процессах участвуют эйкозаноиды;
3. Субстраты для ситеза эйкозаноидов;
4. Классификация эйкозаноидов;
5. Простогландины – особенности;
6. Тромбоксаны. Характеристика;
7. Циклооксигеназный путь синтеза (ЦОГ) простогландинов;
8. Липооксигеназный путь синтеза;
9. Механизм действия эйкозаноидов, основные эффекты;
10. Роль эйкозаноидов в развитии воспаления;
11. Роль эйкозаноидов в процессе тромбообразования;
12. Инактивация эйкозаноидов;
13. ЛС- ингибиторы синтеза эйкозаноидов;
14. Механизм действия НПВС и СПВС;
15. Использование производных эйкозаноидов в качестве ЛС.
VIII Хронокарта учебного занятия:
1. Общий бюджет времени: 3 (125);
2. Перекличка 5 минут;
3. Разбор основных вопросов темы 60 минут;
4. Тестовый опрос 20 минут;
5. Проведение лабораторной работы;
6. Оформление протоколов 10 минут
IX Самостоятельная работа студентов:
Вопросы для самостоятельного обучения:
Составление тестов и кроссвордов по данной теме.
X Список используемой литературы:
Обязательная:
1. Е.С. Северин «Биохимия», Москва 2004,С.417-428;
2. Е.С. Северин «Биохимия с упражнениями и задачами», Москва 2008;
Дополнительная:
1. Конспект лекций;
2. Интернет ресурсы.
Биохимия обмена веществ
Тема: Простогландины и лейкотриены, их структура, функции,
Иологическая роль.
I Научно-методическое обоснование темы:
Эйкозаноиды – это группа сигнальных молекул местного действия, которые синтезируются практически во всех дифференцированных клеток из полиненасышенных жирных кислот (ПНЖК) с 20-ти углеродными атомами. Обладают коротким полупериодом жизни и действуют по аутокринному и паракринному механизму действия. ПНЖК включаются в состав фосфолипидов клеточных мембран, а далее под действием фосфолипазы А2 и фосфолипазы С, которые активируются при поступлении сигнала на рецептор мембраны, высвобождается и идет на синтез эйкозаноидов.
В разных тканях арахидоновая и другие эйкозановые кислоты могут использоваться по трем основным направлениям:
1. Циклооксигеназный путь ведет и образованию тромбоксанов и тромбоксанов;
2. Липооксигеназа превращает арахидоновая кислота лейкотриены, липоксины и гидроксиэйкозатетраенофты (ГЭТЕ);
3. Система окисления с участием Р450 ответственная за систез эпоксидов;
Классификация эйкозаноидов:
1. простагландины;
2. тромбоксаны;
3. лейкотриены и ряд других веществ, - высокоактивные регуляторы клеточных функций.
Функции эйкозаноидов:
1. регулируют тонус ГМК (влияние на АД);
2. регулируют состояние бронхов, кишечника, матки;
3. регулируют секрецию воды и натрия почками;
4. оказывают влияние на образование тромбов;
5. участвуют в развитии воспалительного процесса, происходящего после повреждения тканей или инфекции;
6. обуславливают развитие таких признаков воспаления, как боль, отёк, лихорадка;
Избыточная секреция эйкозаноидов приводит к ряду заболеваний, например бронхиальной астме и аллергическим реакциям.
Дата: 2019-03-05, просмотров: 277.