Материал: Біологічна та біоорганічна хімія_Мардашко О.О._ изд. 2008-342 с._ОНМедУ-2012

Іншою надродиною цитокінів є родина хемокінів. Хемокіни — це сполуки, що залучають нейтрофіли та інші лейкоцити у ділянку запалення чи імунної реакції.

В- і Т-лімфоцити

Попередниками лімфоцитів є ембріональні стовбурові клітини кісткового мозку, які утворюються на ранніх етапах внутрішньоутробного розвитку. На відміну від інших імунокомпетентних клітин, лімфоцити у відповідь на антигенне подразнення здатні до розмноження й диференціювання. У кровотоку перебуває 1–2 % всіх лімфоцитів організму.

Решта лімфоцитів здебільшого містяться у лімфоїдних органах.

Т-лімфоцити відповідають за клітинний імунітет, В-лімфоцити — за гуморальний (рис. 17. 11).

Т-клітини пам’яті

IgG

Плазматичні IgA Гуморальний В-лімфоцити клітини IgM імунітет

IgD

IgE

В-клітини пам’яті

Рис. 17.11. Розвиток системи, що виконує реакції набутого імунітету

Морфологічно Т- і В-лімфоцити розрізнити неможливо, індентифікувати їх можна за допомогою маркерів, розміщених на клітинній мембрані.

Представники В-клітин диференціюються у плазматичні клітини та В-клітини пам’яті. Розрізняють головні види Т-лімфоцитів: цитотоксичні Т-клітини (Т-кілери), Т-клітини хелпери, Т-клітини супресори, Т-клітини пам’яті. Крім того, є два підтипи клітин хелперів: Т-хелпери першого типу (Тн1) виділяють ІЛ-2 та γ -інтерфе- рон (γ -ІФ) і пов’язані переважно з клітинним імунітетом; Т-хелпери другого типу (Тн2) виділяють ІЛ-4 та ІЛ-5 і взаємодіють переважно з В-кліти- нами щодо гуморального імунітету.

Цитотоксичні Т-клітини (Т-кілери) руйнують трансплантовані й інші сторонні клітини, причому їхній розвиток регульований Т-хелперами.

Більшість цитотоксичних Т-клітин мають на поверхні глікопротеїн СД8, а Т-клітини хелпери

— глікопротеїн СД4 (від англ. Clusters of differentiation — CD — кластери диференціювання). Ці білки можуть діяти і як корецептори.

Після контакту з антигеном невелика кількість активованих В- і Т-клітин залишаються у вигляді В- і Т-клітин пам’яті. Ці клітини швидко перетворюються на ефекторні клітини під час повторного контакту з тим самим антигеном. Здатність розвивати прискорену імунну відповідь у разі повторного контакту з антигеном — ще одна важлива риса набутого імунітету.

Він може зберігатися протягом тривалого часу в лімфоїдній тканині, де розвивалась імунна реакція, і ще довше — у плазмі крові.

Розпізнавання та презентування антигену

У разі першого потрапляння антигену в організм він може зв’язуватися безпосередньо з відповідними рецепторами на В-клітинах. Однак повна гуморальна відповідь потребує взаємодії В-клітин із Т-клітинами хелперами.

В-клітини та макрофаги можуть виконувати функцію антигенпрезентувальних клітин. У цих клітинах поліпептидні продукти розпаду антигену приєднуються до білкових продуктів генів основного комплексу гістосумісності (від англ. major histocompatibility complex — МНС) і лока-

лізовані на поверхні клітин. Сполуки, кодовані генами МНС, називають лейкоцитарними антигенами людини (від англ. human leukocyte antigens — HLA). Гени МНС поділяють на два класи залежно від поширення та функції.

Рецептори Т-клітин розпізнають МНС білки та фрагменти антигенів, з якими вони зв’язуються.

Білки СД8 на поверхні Т-кілерів посилюють приєднання МНС-І білків, а білки СД4 на поверхні Т-хелперів — приєднання МНС-ІІ білків до рецепторів Т-клітини, а також прискорюють розвиток лімфоцитів (див. табл. 17.3).

Активовані СД8 цитотоксичні Т-клітини знищують клітини-мішені безпосередньо, тоді як активовані СД4 Т-клітини хелпери виділяють цитокіни для активування інших лімфоцитів.

В-клітини можуть безпосередньо зв’язуватися з антигеном, однак для розвитку повного активування й утворення антитіл вони повинні взаємодіяти з Т-клітинами хелперами. Активовані В-клітини проліферують і перетворюються на В-клітини пам’яті й плазматичні клітини, що виділяють велику кількість антитіл у крові. Антитіла (імуноглобуліни) циркулюють у складі глобулінової фракції плазми.

Імуноглобуліни

За хімічною будовою імуноглобуліни — глікопротеїни, що складаються з двох важких Н-ланцюгів (від англ. heavy — важкий) і двох легких L-ланцюгів (від англ. light — легкий), з’єднаних між собою дисульфідними містками. У кожному ланцюзі є окремі ділянки (домени):

а) константні (С-домени) — характеризуються сталим складом у різних класах імуноглобулінів, розташовані з С-кінця; б) варіабельні (V-домени) — розташовані з N-кінця, характеризуються гіперваріабельністю амінокислотного складу і формують активний центр імуноглобуліну, комплементарний тому чи іншому антигену. Розрізняють 5 типів Н- ланцюгів (α , γ , µ, δ , ε ) і 2 типи L-ланцюгів (χ , λ ). Залежно від типу Н-ланцюга, розрізняють 5 класів імуноглобулінів (IgA, IgD, IgE, IgG, IgM); IgD і IgE

є мінорними у сироватці крові (рис. 17.12).

Рис. 17.12. Будова молекули імуноглобуліну

IgA становлять 10–15 % від усіх імуноглобулінів сироватки крові й містяться у найбільшій кількості у секретах слизових оболонок. Синтезуються плазматичними клітинами, але остаточне складання відбувається у залозистих клітинах епітелію дихальної та травної системи. IgA є антитілами біологічних рідин, вони перешкоджають прикріпленню мікроорганізмів до клітин епітелію і проникненню їх через слизові оболонки. При запальних захворюваннях на слизових оболонках підвищується кількість IgА.

IgЕ міститься у крові у дуже малих кількостях, нагромаджується в тканинах слизових оболонок

ішкіри, прикріплюючись до мембран тучних клітин, базофілів, еозинофілів. При з’єднанні IgЕ з АТ ці клітини руйнуються, вивільнюються БАР

ірозвивається гіперчутливість негайного типу із залученням IgG, комплементу, формених елементів. IgЕ відіграє роль другої лінії захисту слизових після IgА. Підвищення у крові рівня IgЕ може спостерігатися при вірусному гепатиті, алергічних захворюваннях.

IgD виконує роль рецепторів В-лімфоцитів. Взаємодія специфічних антигенів із рецепторами на поверхні В-лімфоцитів спричинює передачу цих сигналів в клітину і включення механізмів, що забезпечують розмноження даного клону лімфоцитів.

Система комплементу

Комплемент — ферментна система, що лізує чужорідні клітини після їхньої взаємодії зі специфічними антитілами (рис. 17.13).

С3b C5b C6...C9

Пропердиновий

механізм

Класичний шлях починається з розпізнавання (фактор С1q) і зв’язування компонента С1 з антитілом, у результаті чого активується фактор С1r, що перетворює фактор С1s на активну серинову протеазу, яка послідовно активує фактори С4 і С2, що утворюють С3-конвертазу.

С3-конвертаза відщеплює від компонента С3 активну С5-конвертазу, що активує систему термінальних компонентів комплементу (С5–С9), які викликають руйнування ліпідно-білкового бішару чужорідних клітин.

Пропердиновий шлях активації комплементу не потребує участі імуноглобулінів і функціонує на ранніх етапах зараження до нагромадження антитіл. На першому етапі бактеріальні антигени взаємодіють із білком пропердином, що активує білок D, який є сериновою протеазою і перетворює неактивний білок В на активний. Останній впливає на компонент С3 комплементу й відщеплює від нього С5-конвертазу. Наступні етапи активації комплементу повторюють класичний шлях активації.

Синдром набутого імунодефіциту (СНІД)

Синдром набутого імунодефіциту (СНІД) унікальний тим, що ВІЛ (вірус імунодефіциту людини — ретровірус, що спричинює захворювання) приєднується до СД4, зумовлюючи значне зменшення кількості СД4 Т-клітин хелперів. Втрата лімфоцитів хелперів призводить, відповідно, до порушення проліферації СД8 і В-клітин із втратою імунної функції та до загибелі від інфекції, зумовленої непатогенною флорою, або розвитку злоякісних пухлин.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1.Біохімічні та фізіологічні функції крові в організмі людини. Дихальна функція еритроцитів.

2.Гемоглобін: механізми участі в транспорті кисню та діоксиду карбону. Варіанти та патологічні форми гемоглобінів людини.

3.Буферні системи крові. Порушення кислот-

но-основного балансу в організмі (метаболічний та респіраторний ацидоз, алкалоз).

4.Біохімічний склад крові людини. Білки плазми крові та їх клініко-біохімічна характеристика.

5.Ліпопротеїни плазми крові: ліпідний та білковий (апопротеїни) склад. Гіперліпопроїнемії.

6.Ферменти плазми крові; значення в ензимодіагностиці захворювань органів і тканин.

7.Калікреїн-кінінова система крові та тканин. Лікарські засоби — антагоністи кініноутворення.

8.Небілкові органічні сполуки плазми крові. Неорганічні компоненти плазми.

9.Біохімічні та функціональні характеристики системи гемостазу.

10.Згортальна система крові; характеристика окремих факторів; механізми функціонування каскадної системи згортання крові.

11.Роль вітаміну К в реакціях коагуляції. Лікарські засоби — агоністи й антагоністи вітаміну К.

12.Антизгортальна система крові; характеристика антикоагулянтів. Спадкові порушення процесу згортання крові.

13.Фібринолітична система крові. Лікарські засоби, що впливають на процеси фібринолізу.

14.Імуноглобуліни; біохімічна характеристика окремих класів імуноглобулінів людини.

15.Медіатори та гормони імунної системи: інтерлейкіни; інтерферони; білково-пептидні фактори регуляції росту та проліферації клітин.

16.Система комплементу; біохімічні компоненти системи комплементу людини; класичний та альтернативний шляхи активації.

17.Біохімічні механізми імунодефіцитних станів: первинні (спадкові) та вторинні імунодефіцити.

18.Метаболізм порфіринів: будова гему; схема реакцій біосинтезу протопорфірину IX та гему.

19.Спадкові порушення біосинтезу порфіринів, типи порфірій.

20.Катаболізм гемоглобіну та гему (схема); утворення і будова жовчних пігментів.

21.Патобіохімія та види жовтяниць. Біохімічна діагностика жовтяниць.

18.1. БІОХІМІЧНІ ФУНКЦІЇ ПЕЧІНКИ. МЕТАБОЛІЗМ ПОРФІРИНІВ: ОБМІН ЖОВЧНИХ ПІГМЕНТІВ, БІОХІМІЯ ЖОВТЯНИЦЬ

Печінка — найбільший орган в організмі людини і тварин, у дорослої людини вона важить 1,5 кг. Хоча печінка становить 2–3 % маси тіла,

на неї припадає від 20 до 30 % споживаного організмом кисню.

Гепатоцити

Печінка складається приблизно з 3000 млрд клітин, 80 % з яких — це гепатоцити. Клітини печінки займають центральне місце в реакціях проміжного метаболізму.

Гепатоцит характеризується розвиненою системою ендоплазматичного ретикулума (від лат. reticulum — сіточка) (ЕР). Це комплекс окремих порожнин, утворених за рахунок укладання клітинної мембрани всередину клітини і пов’язаних з ядерною мембраною.

Ендоплазматичний ретикулум дає простір перебігу реакцій синтезу білків, фосфоліпідів, триацилгліцеролу, холестеролу або для зберігання і пересування отриманих сполук; ЕР із рибосомами на його поверхні називається шорстким ЕР,

абез рибосом — гладким.

Згладким ретикулумом пов’язана функція детоксикації метаболітів організму і чужорідних сполук.

Гепатоцити контактують із синусоїдами і жовчними канальцями. Синусоїди — це видозмінені капіляри, по яких циркулює змішана кров: венозна з портальної вени й артеріальна з печінкової артерії. Венозна кров із речовинами, що всмокталися в кишечнику, і артеріальна, насичена киснем із печінкової артерії, надходять у вузькі синусоїди і омивають клітини печінки. Клітини вилучають частину речовин, піддають їх метаболічним перетворенням і виділяють продукти перетворень у синусоїди або жовчні канальці. Вони збираються в дрібні жовчні протоки, а потім — у головну жовчну протоку. Кров із синусоїд збирається в центральну вену часточки, далі — в сублобулярну і, нарешті, в печінкові

вени.

Функції печінки

Метаболічна. Продукти розщеплення поживних речовин надходять у печінку з травного тракту через портальну вену. У печінці перебігають процеси обміну білків і амінокислот, ліпідів, вуглеводів, біологічно активних речовин (гормонів, біогенних амінів і вітамінів, мікроелементів), регуляція водного обміну. У ній синтезується багато речовин, необхідних для функціонування інших органів.

Депонуюча. У печінці відбувається нагромадження вуглеводів (глікогену), білків, жирів, гормонів, вітамінів, мінеральних речовин. Із печінки в організм постійно надходять сполуки, необхідні для синтезу складних макромолекул.

Бар’єрна. У печінці здійснюється знешкодження (мікросомальне окиснення) чужорідних і токсичних сполук, що надійшли з їжею або утворилися в кишечнику, а також токсичних речовин екзогенного походження.

Екскреторна. Різні речовини ендо- й екзогенного походження з печінки надходять у жовчні протоки і виводяться з жовчю (близько 40 сполук) або потрапляють у кров, а звідти виводяться нирками.

Гомеостатична. Печінка виконує важливі функції по підтримці постійного складу крові (гомеостазу), забезпечує синтез, нагромадження і виділення в кров різних метаболітів, а також поглинання, трансформацію й екскрецію багатьох компонентів плазми крові.

Роль печінки в метаболізмі вуглеводів, ліпідів і білків

Печінка стоїть на шляху руху речовин із травного тракту в загальний кровотік. Це дозволяє їй регулювати концентрацію в крові багатьох метаболітів, у першу чергу глюкози, ліпідів і амінокислот. Печінка поглинає велику кількість глюкози, перетворюючи її на глікоген (запаси енергетичного матеріалу). Печінка підтримує рівень глюкози в крові, розщеплює глікоген і здійснює глюконеогенез. Для синтезу глюкози печінка використовує переважно лактат і α - аланін м’язової тканини, а також гліцерол жирової тканини. При недостатньому енергозабезпеченні (голодування, цукровий діабет, інтенсивні енерговитрати, не поповнювані за рахунок надходження вуглеводів ззовні) у печінці швидшають процеси розпаду жирних кислот, що супроводжуються інтенсифікацією кетогенезу (утворення ацетоацетату, β -гідроксибутирату, ацетону). Якщо ж енергозабезпечення організму достатнє, у цьому випадку жирні кислоти використовуються в синтезі триацилгліцеролів і фосфоліпідів, транспортних форм ліпідів. Свої енергетичні потреби печінка забезпечує переважно за рахунок α -кетокислот, що утворюються при дезамінуванні та трансамінуванні — інтенсивно перебігаючих процесах.

Вуглеводи. Печінка виконує важливу роль у підтримці фізіологічної концентрації глюкози в крові. Із загальної кількості глюкози, що надходить з їжею, печінкові клітини засвоюють велику її частину.

При незбалансованому харчуванні ці співвідношення змінюються (наприклад, при переважанні в дієті вуглеводів збільшується частка, що витрачається на синтез глікогену). При фізіологічній гіпоглікемії (велика перерва між їжею або інтенсивна м’язова робота) печінка здійснює внесок у відновлення нормального рівня глюкози за рахунок прискорення процесу розпаду глікогену (мобілізація глікогену) під дією глюкозо-6-фос- фатази. Якщо запас глікогену вичерпаний, глюкоза може синтезуватися в процесі глюконеогенезу з лактату, гліцеролу або вуглецевих скелетів майже всіх амінокислот, за винятком лейцину. Надмірне надходження глюкози з їжею збільшує в гепатоциті інтенсивність усіх шляхів її перетворення. Розпад жирних кислот і мобілізація ліпідів сповільнюється. Основна роль печінки — розщеплення глюкози — зводиться, перш за все, до нагромадження метаболітів-поперед- ників, необхідних для біосинтезу жирних кислот і гліцеролу, отримання резервного полісахариду глікогену і, меншою мірою, до окиснення її до СО2 і Н2О.