Биохимия крови - 1

Внутренняя среда организма формируется совокупностью биологических жидкостей (кровь, лимфа, тканевая жидкость), омывающих клетки и структуры тканей. Эти жидкости функционально тесно взаимосвязаны, они постоянно обмениваются между собой клетками и молекулами.

Химический состав плазмы

Функции крови Дыхательная -транспорт кислорода от легких к тканям и CO 2 от тканей к легким Выделительная - транспорт конечных продуктов метаболизма к органам выделения (почкам, легким, коже, потовым железам, кишечнику) для удаления. Защитная (иммунитет, гемостаз и др.) Транспортная 1. Трофическая - транспорт субстратов (поступающих с пищей и метаболитов), обеспечивающих основные жизненные потребности клетки 2. Регуляторная (КОС, водно-электролитный баланс, t°, метаболизма – транспорт БАВ и др.).

Химический состав крови Большую часть этих функций выполняют компоненты плазмы крови. Плазма крови состоит на 90-93% из воды и 10-7%. сухого остатка – белки, углеводы, липиды,, органич. метаболиты и электролиты Сухой остаток на 6,6-8,5% состоит из белков плазмы крови и 1,5-3,5% - органических метаболитов (углеводы, липиды, азотосодержащие продукты) и электролитов (Na +, K +, Ca 2+, Cl -, HCO 3- и др.). Водный и электролитный состав плазмы очень похож на состав др. внеклеточных биологических жидкостей. Лабораторный мониторинг уровней Na+, K+, Са2+, Cl-, HCO3- и рН крови важны для оценки состояния метаболизма.

Характеристика белков плазмы крови 1. содержатся в плазме крови 2. синтезируются в печени или РЭС (реже в специализированных тканях) 3. проявляют основную функцию в пределах сосудистой системы 4. секретируются в кровь, а не попадают в результате повреждения тканей 5. находятся в плазме в концентрации большей, чем в других биологических жидкостях 6. проявляют генетический полиморфизм, имеют вариантные формы, не связанные с тканевым происхождением 7. не являются продуктами катаболизма в плазме, но могут быть продуктами ограниченного протеолиза 8. имеют большее время биологического полураспада в плазме, чем время транспорта по крови.

Состав белков плазмы крови В плазме обнаружено более 100 разных белков соответствующих этим критериям, содержание которых колеблется в широких пределах Изучение их функций, содержания, состава при патологии одна из важных задач клинической биохимии. Уровень ~10 белков составляющих 90 %, и называемых главными достигает высоких значений (альбумин – 40 г/л). Остальные 10 % минорные, следовые белки. приходится свыше 100 различных белков, содержание которых может быть в пределах 50 – 200 мкг/л. Это

Функциональная классификация Б плазмы Транспортные - специфический (трансферин, транскортин) - неспецифический – альбумин (ЖК, токсины и др.) Регуляторные (альбумин) - КОС (буферные свойства) - онкотическое давление (1 гр альбумин связывает 17 мл воды) - метаболизма и функций (связывание БАВ) Резервные (альбумин) - резерв АК 50% общего кол-ва альбумина - резерв воды, электролитов, БАВ и др. Защитные - гемостаз - антиинфекционная защита (Ig, комплемент, лизоцим, интерферон) - детоксикация - связывание и транспорт токсинов (альбумин)

Электрофорез белков плазмы

Остаточный азот Все азотсодержащие вещества плазмы образуют общий пул азота, состоящий из: Азота белкового – осаждаемого кислотами Азота небелкового (остаточного) (ОА), представленного конечными продуктами обмена АК, ФЛ, Азот. Осн, Амины и др. азотсодержащих в-в, которые остаются после осаждения белков

Состав ОА Мочевина - 50% (главный компонент) АК - 25% (~ 10% ГЛУ и ГЛН) Ураты - 8% Креатинин - 2.5% NH 3 и индикан - 0.5% билирубин, нуклеотиды, биогенные амины, метаболиты АК, АО, холин, олигопептиды и др

Ds значение ОА Уровень ОА зависит от: Интенсивности катаболизма Травмы (ожоги, краш-синдром) Распад тканей (tbc, c-r, etc ) Гнойно-воспалит процессы О радиационные травмы и др. Питания Кол-во белка, НК и др. Экскреторной функции почек ОПН, ХПН, др поражения почек Нарушение кровообращения почек ОА крови Экскреция с мочой Обмен в-в Диета

Азотемия - повышение уровня ОА в крови Ретенционная – задержка компонентов ОА в организме из-за нарушения экскреторной функции почек Почечная азот мочевины составляет 90% ОА крови (норма 50%) (ОПН, ХПН – отравления, травмы, гломерулонефриты, пиелонефриты и др поражения почек) Внепочечная азотемия возникает при снижения почечного кровотока из-за недостаточности кровообращения, снижения АД (шок, коллапс, большая кровопотеря) Продукционная – увеличение продукции ОА за счет катаболизма Комбинированная

Общие понятия КОС КОС – система гомеостаза рН внутри- и внеклеточной среды организма. Единицы измерения :рН = -lg [H+], сдвиг рН: на 1ед соответствует 10 кратному изменению [H + ] на 2ед соответствует 100 кратному изменению [H + ] рН внутри клеток рН i ~ 6.9 – 7.0 рН вне клеток рН О =7.40±0.04 [H + ] ~ 40 ±0.5 нМ/л Кислоты – доноры H + Основания – акцепторы H + Щелочи - доноры ОН - Буфер система состоит из слабой кислоты и ее соли, образованной сильным основанием, стабилизирует рН,

рН – производное метаболизма 1. За сутки организм hs образует мМ [Н + ] на 15-20л ВКЖ. 2. Весь метаболизм представлен преимущественно обменом кислот (Г6Ф, ЖК, АК и др.): Распад 100г Б дает ~ 30 мМ Н 2 SO 4 и 100 мМ Н 2 РО 4 - Распад 100 г Л дает ~ 17 мМ Н 2 РО 4 - постоянно образуется ПВК, лактат, ацетат и др. накопление оснований идет значительно меньше: ОН -, NH 3, основные АК, креатинин и др, которые вместе с буферами стабилизируют рН

Стабильный рН - необходимое условие метаболизма Изменение рН приводит к изменению: заряда и функции белков (ферментов, каналов, рецепторов и др.), что обуславливает: рН зависимость всех б/х реакций и многих физиологических процессов в организме Наличие мощной гомеостатической системы стабилизации рН

Оптимум рН разных ферментов

Изоосмолярность – осм. давление МКЖ 310 осМ/л - const любые изменения должны поддерживать эту константу Электронейтральность – равное кол-во катионов и анионов (по 155 мМ/л) Постоянство рН Принципы организации КОС

Механизмы регуляции КОС 1. Физико-химические – действуют в автоматическом режиме и представлены: разбавлением т.е. выходом Н + или др. иона из одного компартмента в др. (из клетки в МКЖ или наоборот) активность буферных систем (см типы, мех-мы действия БС 2. Физиологические – функция экскреторных органов (выделение или задержка Н + или др. иона ) – легкие, почки, ЖКТ и др.

Классификация нарушений КОС рН О =7.40±0.04 рН = 7.35 и ниже – ацидоз рН = 7.45 и выше – алкалоз По этиологии: 1. Респираторный (дыхательный, газовый) 2. Метаболический 3. Выделительный 4. Смешанный По степени компенсации: 1. Компенсированный 2. Декомпенсированный (выраженное истощение буферных систем и сдвиг значений рН)

Механизм развития респираторных нарушений КОС ацидоз СО 2 + Н 2 О Н 2 СО 3 Н + + НСО 3 - алкалоз Причины: изменение частоты дыхания (гипо- или гипервентиляция)

Эритроциты у взрослых образуются (эритропоэз) преимущественно в костном мозге при активном участии специфического регулятора - эритропоэтина. Эритропоэтин (Эпо) человека – гликопротеин, состоящий из 166 аминокислот (ММ ). Его количество в плазме определяется с использованием радиоиммунолических методов (РИА). Эпо синтезируется главным образом почками и скорость его секреции в кровоток увеличивается при гипоксических состояниях. В костном мозге. он взаимодействует с клетками предшественниками при участии специфического рецептора со свойствами тирозинкиназы. Тип вторичного посредника и специфичные гены к настоящему времени точно не установлены. Клетками мишенями Эпо являются КОЕ-ГЭММ и КОЕ-Э способствуя их пролиферации и дифференцировке. Действие Эпо усиливается другими факторами (например, интерлейкином-3 и инсулиноподобным фактором роста). Получение рекомбинантного Эпо позволило использовать его в лечении анемий.

В процессе дифференцировки клетка приобретает способность синтезировать свой главный белок – гемоглобин, постепенно теряет ядро и другие органоиды и превращается в эритроцит, который чаще называют форменным элементом крови, чем клеткой. От более старых эритроцитов, которые уже находились в циркулирующей крови, молодые эритроциты можно отличить по выявляемой при помощи некоторых красителей сеточки, которая состоит из рибосомальной РНК( используемой для синтеза гемоглобина) и других органелл, которые могут функционировать некоторое время (48 часов) после поступления эритроцитов в сосудистую сеть. Такие эритроциты называют ретикулоцитами и их количество в крови составляющее в норме около 1% эритроцитов служит индикатором эритропоэза. Потеря митохондрий приводит к утрате способности использовать процессы, протекающие в них и эритроциты используют пути метаболизма, протекающие в цитозоле (гликолиз, пентозофосфатный путь и др).

В норме у взрослых мужчина миллионов эритроцитов /мкл крови, а у женщин миллионов /мкл. Общее количество эритроцитов в кровотоке около 2.5 x Нормальный уровень Hb для мужчин г/л ( 14 –18 г на 100мл, 8, ммоль/л в пересчете на ММ мономера), и для женщин г/л. Значение гематокрита (объем упакованных эритроцитов) для мужчин и женщин % и.37-47% соответственно. Продолжительность жизни нормального эритроцита суток. Около 1 % популяции эритроцитов кровеносного русла (200 миллиардов клеток или 2 миллиона в секунду) заменяются ежедневно. Продолжительность жизни красной клетки крови резко сокращается при гемолитических анемиях. В этих состояниях число ретикулоцитов заметно увеличивается, поскольку костный мозг пытается компенсировать потери, увеличивая количество новых, молодых эритроцитов кровотоке. «Стареющие» эритроциты захватываются клетками ретикулоэндотелиальной системы ( селезенка, костный мозг и печень) и разрушаются. Образующиеся при распаде порфириновых колец желчные пигменты выделяются, а железо и аминокислоты глобина используются повторно. Повышение эритроцитов в крови называют полицетемией, снижение – анемией.

Особенности метаболизма эритроцита

Глюкоза в эритроцитах используется в основном в гликолизе и пентозофосфатном пути. Глюкоза основной источник энергии в эритроцитах. После поступления в клетку и фосфорилирования в глюкозу –6-фосфат при помощи гексокиназы около 5-10% глюкозы идет на образование НАДФН+ Н+ в пентозофосфатном пути и 90-95% окисляется по гликолитическому пути с образованием АТФ. Особенностью обмена в эритроцитах является боковой путь, ответвляющийся на уровне 1.3- дифосфоглицерата. Глюкоза в эритроцитах используется в основном в гликолизе и пентозофосфатном пути. Глюкоза основной источник энергии в эритроцитах. После поступления в клетку и фосфорилирования в глюкозу –6-фосфат при помощи гексокиназы около 5-10% глюкозы идет на образование НАДФН+ Н+ в пентозофосфатном пути и 90-95% окисляется по гликолитическому пути с образованием АТФ. Особенностью обмена в эритроцитах является боковой путь, ответвляющийся на уровне 1.3-дифосфоглицерата