2. представлены предшественниками гема - порфиринами;
3. представлены продуктами распада гема - желчными пигментами (билирубин желчи, уробилин мочи, стертобилин кала);
4. образуются из аминокислоты (ТИР) в пигментных клетках - меланоцитах. Это меланин. Он находится в коже, волосах, радужной оболочке глаз.
Т.о., большая часть пигментов человека - это гемохромагенные пигменты, которые образуются либо при синтезе, либо при распаде гема.
Биосинтез гема
Биосинтез гема идет в большинстве тканей, за исключением эритроцитов, которые не имеют митохондрий. В организме человека гем синтезируется из глицина и сукцинил-КоА, образованного в результате метаболических реакции ЦТК.
Для активации глицина необходим витамин В6. В процессе первой метаболической реакции синтеза гема образуется -аминолевулиновая кислота (АЛК). Скорость синтеза гема контролируется ферментом - синтаза. Наиболее активно эта реакция идет в печени.
[рисуется в столбик. Первая реакция идет в митохондриях: глицин + сукцинил-КоА(синтаза) аминолевулиновая кислота (АЛК). Следующие реакции в цитозоле: АЛК + АЛК порфобилиноген (монопиррол) + 3 порфобилиногена уропорфобилиноген (или тетрапиррол) (над стрелкой: декарбоксилаза; под: -СО2) копропорфобилиноген. Далее реакции до образования гема идут опять в митохондриях: копропорфобилиноген (над стрелкой: декарбоксилаза; под: -СО2) протопорфобилиноген (над стрелкой оксидаза; под: +О2) протопорфирин (над: синтаза; под: +Fе2+) гем Нb(над: +белок) Последняя реакция соединения гема с белком идет в цитозоле.]
После образования АЛК в митохондриях, в цитозоле происходит конденсация двух молекул АЛК с образованием порфобилиногена (монопиррола). Следующим этапом синтеза является реакция конденсации 4-х молекул порфобилиногена с образованием уропорфириногена (тетрапиррола).
В природе встречаются порфирины типов 1 и 3. В организме человека более широко представлены и биологически более важные изомеры 3 типа. В процессе декарбоксилирования уропорфобилиноген превращается в копропорфобилиноген, который из цитозоля поступает в митохондрии, где превращается в протопорфирин. Реакция окисления идет в присутствии кислорода при участии оксидаз. Заключительной стадией синтеза гема является включение 2-х валентного железа в протопорфирин. Эта реакция синтезируется гем-синтазой и завершает в митохондриях образование гема.
При нарушении синтеза гема в организме человека главным образом в печени могут развиваться порфирии - группа заболевании возникшие в результате блокирования отдельных стадий синтеза гема и сопровождающиеся увеличенным содержанием порфиринов в организме.
Причинами порфирий могут быть:
1. наследственные болезни, когда из-за дефицита митохондрий и ЦПМ ферментов синтеза гема, нарушается пигментный обмен;
2. приобретенные (токсические), которые вызываются действием ряда токсических соединений. Например: гексохлорбензол, соли тяжелых металлов, алкоголь. Эти соединения могут быть ингибированны ферментами в системе синтеза гема.
Порфирии могут сопровождаться поражением кожи под влиянием УФЛ, сопровождаясь фотодерматозами. Моча таких больных - розовая или красная.
Фотодерматозы - проявления кожной порфирии, т.е. увеличения светочувствительности кожи.
Распад гема
Большая часть гемхромагенных пигментов в организме человека образуется при распаде гема. Главным источником гема является гемоглобин. В эритроцитах содержание гемоглобина составляет 80%, время жизни эритроцита 110-120 дней. В течение суток в организме взрослого человека массой 70 кг распадается около 6г гемоглобина. Распад эритроцитов происходит в клетках мононуклеарных фагоцитов. Наибольшее число таких клеток в селезенке, печени, костном мозге.
Первая реакция распада гемоглобина - это гидролиз его белковой части.
Катаболизм гема, освобождение от белковой части происходит в микросомальной фракции при участии сложной гем-оксигеназной ферментативной системы, требующей наличие НАДФН2 и кислорода. При поступлении гема в гемаксиназную систему микросом ионы железа окисляются в ферри форму, т.е. гем превращается в гемин.
гем (Fe2+) (над: оксигеназа) гемин(Fe3+) (это ферри форма) (над: редуктаза; под: НАДФH2НАДФ) гемин (Fe2+) (ферро форма) (над: редуктаза, +О2; под: НАДФН2НАДФ)оксигемин (Fe3+) (над: редуктаза, +О2; под: -СО, -Fe3+)биливердин ( над: НАДФН2НАДФ) билирубин (над: +альбумин) билирубин-альбумин (неконъюгированный билирубин - НБ).
Как видно из схемы, в процессе реакций катаболизма гема, гемин восстанавливается с помощью редуктаз (НАДФН2) в ферро-форму (Fe2+).
При участии НАДФН2, кислород проходит последующее превращение с раскрытием тетрапирольного кольца гема, с выделением окиси углерода (СО) и освобождением ферри-иона (Fe3+).
Образуется ациклическое соединение биливердин, у которого редуктаза восстанавливает метиловый мостик между 3 и 4 пирролами, образуется желтый, токсический для клеток, пигмент - билирубин.
За сутки у взрослого человека массой 70 кг образуется 250-350 мг билирубина. Химические превращения гема в билирубин в клетках МФ можно наблюдать внутри организма в гематоме, где пурпурный цвет, обусловленный гемом, медленно переходит в желтый цвет, обусловленный билирубином.
Образованный в клетках билирубин является токсическим веществом, удаляется из них и поступает в кровь, взаимодействуя с транспортными белками - альбуминами. Образованное комплексное соединение билирубин-альбумин называется неконъюгированный билирубин - НБ.
НБ имеет свойства:
1. токсичен;
2. гидрофобен;
3. адсорбирован на альбумине;
4. не проходит через почечный эпителий;
5. не дает прямой реакции с диазо-реактивом Эрлиха.
НБ с помощью альбумина поступает для детоксикации в печень, где в гепатоцитах, в реакции конъюгации с глюкуроновой кислотой, при участии ТФ образуются:
- билирубин-моноглюкурониды (20%);
- билирубин-диглюкурониды (80%).
Эти билирубины носят название конъюгированного билирубина - КБ.
КБ имеет свойства:
1. не токсичен;
2. гидрофилен;
3. не связан с белками;
4. легко проникает через почечный барьер;
5. дает прямую реакцию с диазо-реактивом Эрлиха.
Этот билирубин (КБ) может проникать в кровяные капилляры. В плазме крови на его долю приходиться 25%, от общего билирубина, который в норме составляет 8-20 мкмоль/л.
Далее из печени КБ в составе желчи поступает в клетки, где под влиянием ферментов микрофлоры он гидролизуется. Отщепившаяся глюкуроновая кислота всасывается в слизистую кишечника и через воротную вену вновь поступает в печень, где может использоваться для детоксикации.
Билирубин под влиянием ферментов кишечной микрофлоры многократно восстанавливается, превращается в мезобилиноген, часть которого может всасываться слизистой и через систему воротной вены поступать в печень, где разрушается до моно-, дипирролов, которые из организма удаляются в составе желчи с каловыми массами.
Незначительная часть мезобилиногена с током крови поступает в почки, где превращается в другой пигмент - уробилиноген, который, окисляясь, образует пигмент мочи - уробилин.
В моче здорового взрослого человека массой 70 кг уробилин присутствует в следовых количествах.
За сутки (суточный диурез в норме равен 1,2-1,5 л) выделяет 1-4 мг уробилина.
Большая часть мезобилиногена в толстом отделе кишечника под влиянием ферментов кишечной микрофлоры, восстанавливаясь, превращается в стеркобилиноген - основной пигмент кала, который, окисляясь, превращается в стеркобилин. За сутки с калом выводиться примерно 280-300 мг стеркобилина.
Патология пигментного обмена
Как правило, связана с нарушением процессов катаболизма гема и выражается гипербилирубинемией и проявляется в желтушечности кожи и видимых слизистых оболочек. Накапливаясь в ЦНС, билирубин вызывает интоксикацию. При гипербилирубинхмиях меняется соотношение НБ и КБ.
Выделяют следующие желтухи:
1. Механическая (обтурационная), которая связана с нарушением оттока желчи в клетках по причинам болезни печени, желчного пузыря, при закупорки желчевыводящих путей в случае глистной инвазии, при сдавлении опухолью из вне. В процессе застоя желчи растягиваются желчные капилляры, увеличивается их проницаемость.
КБ поступает в кровь, развивается гипербилирубиннемия, за счет КБ.
В крови резко увеличивается активность ферментов: щелочной фосфатазы, гамма-глутамилтрансминазы (ГГТ).
В моче резко увеличивается содержание билирубина, уменьшается уробилина. Количество стеркобилина в кале резко уменьшается, кал становиться ахоличным, т.е. обесцвечивается.
2. Паренхиматозная (острые гепатиты). Повреждение гепатоцитов при острых гепатитах (инфекционные заболевания, вирус гепатита, отравление), при этом уменьшается активность глюкоуронил-ТФ, что ведет к нарушению образования КБ. Токсическое воздействие на биомембрану ведет к увеличению проницаемости мембран гепатоцитов и переводу в кровь НБ и КБ. Развивается смешенная гипербилирубинемия.
В крови резко увеличивается активность ферментов: ЛДГ, АлАТ, АсАТ.
В моче, в больших количествах обнаруживается КБ - гипербилирунурия, уробилин, содержание стеркобилина в кале уменьшается.
3. Гемолитическая. Гемолиз эритроцитов может быть при гемолитических болезнях новорожденных, при переливании несовместимой группы крови, при дефиците ферментативных систем эритроцита, при гемоглобинозах (нарушение структуры гема, гемоглобина).
В крови наблюдается гипербилирубиннемия за счет НБ. Резко уменьшается количество эритроцитов и содержание гемоглобина.
В моче билирубин отсутствует, резко увеличивается содержание уробилина, содержание стеркобилина в кале увеличивается.
Моча таких больных интенсивно оранжевая, кал темный.
4. Физиологическая желтуха новорожденных. Обычно развивается на 3-4 сутки после рождения и держится в среднем 7-8 дней. Встречается у 80% новорожденных и связана с тем, что при рождении в крови содержится много эритроцитов, скорость распада которых высокая, а детоксикация билирубина в печени в первые дни после рождения развита слабо по причине низкой активности генов, ответственных за синтез глюкуронил-ТФ.
У недоношенных детей желтуха выражена сильнее и держится 4-5 недель. Если содержание билирубина в крови высокое и держится долго, то страдает, прежде всего, ЦНС. В этом случае необходимо проводить переливание крови, вводить барбитураты, которые индуцируют метаболизм билирубина в печени, т.е. конъюгацию с глюкуроновой кислотой. Проводимая светотерапия ускоряет выведение билирубина из организма.
5. Наследственная желтуха. Связана с врожденной недостаточностью (дефицитом) глюкуронил-ТФ. В крови у таких больных очень большое содержание билирубина за счет НБ. В желчи КБ нет. В отличие от гемолитической желтухи, количество эритроцитов и содержание гемоглобина в норме.
Биохимия крови
Типы изменения биохимического состава крови
I. Абсолютные и относительные.
Абсолютные обусловлены нарушением синтеза, распада, выведения того или иного соединения.
Относительные обусловлены изменением объема циркулирующей крови (ОЦК). Когда ОЦК увеличивается (за счет воды), концентрация растворенных в ней соединений снижается. Если же ОЦК увеличивается (обезвоживание), то наблюдается сгущение крови и повышение концентрации веществ.
II. Качественные и количественные.
Качественные изменения: появление патологических компонентов (патологические белки - парапротеины) или отсутствие нормальных компонентов (афибриногенемия - отсутствие фибриногена, анальфалипопротеинемия - отсутствие б-ЛП).
Количественные - повышение или снижение показателя. Название образуется из приставки гипер- или гипо- соответственно, названия этого компонента и концовки -емия.
Белковый состав крови
Функции белков крови:
1. поддерживают онкотическое давление (в основном за счет альбуминов);
2. определяют вязкость плазмы крови (в основном за счет альбуминов);
3. определяют устойчивость форменных элементов в кровотоке (предупреждают склеивание клеток крови между собой);
4. участвуют в поддержании КЩС (кислотно-щелочного равновесия), образуя белковую буферную систему;
5. транспортируют метаболиты, биорегуляторы, микроэлементы, ксенобиотики (в основном за счет альбуминов). Напр., тироксинсвязывающий белок транспортирует гормон тироксин (Т4);
6. участвуют в регуляции гемостаза, являясь компонентами свертывающей и противосвертывающей систем;
7. участвуют в реакциях иммунитета (г-глобулины, комплемент);
8. являются резервом аминокислот.
Общий белок
В норме общий белок крови 65-85 г/л.
Общий белок - это сумма всех белковых веществ крови.
> Гипопротеинемия - снижение альбуминов. Причины:
1. дефицит аминокислот в организме (из-за нарушения поступления, низкобелковой диете, нарушении переваривания и всасывания);
2. усиление распада белков (голодание, повышение потребности в энергии и строительном материале при беременности и травме);
3. выведение белков из кровеносного русла: выход в ткани (экссудация, транссудация) либо из организма - выход в мочу при нарушении фильтрации почками;