к.б.н., доцент Карнаухова И.В. кафедра биологической химии ОрГМУ
Белково -пептидные гормоны (гормоны гипофиза и гипоталамуса; гормоны паращитовидных желез и др.) Производные аминокислот - адреналин - тироксин 3. Стероидные гормоны (гормоны половых желез, глюкокортикоиды и др.) Гидрофильные Гидрофобные
Дистантность действия: гормоны регулируют обмен и функции клеток-мишеней на расстоянии от места их выработки Строгая специфичность биологического действия - гормон действует только на определенные клетки и ткани, которые имеют рецепторы к данному гормону Обладают высокой биологической активностью - действуют на клетки в очень низких концентрациях (10 -6 - 10 -11 моль/л) Имеют короткий период жизни гормона - гидрофильные гормоны имеют период полураспада сек. или мин., а гидрофобные – часы, сутки Транспорт гормонов по кровеносному руслу может осуществляться самостоятельно (гидрофильные гормоны) или с помощью транспортных белков (гидрофобные гормоны
Мембранно-внутриклеточный характерен для гидрофильных гормонов Цитозольный механизм действия характерен для гормонов, способных проникать через плазматическую мембрану – стероидных гормонов, тиреоидных гормонов
Циклические нуклеотиды (цАМФ и очень редко – цГМФ) Посредники липидной природы (инозитолтрифосфат-ИФ3, ДАГ) Ионы кальция ( Ca 2+ ) Простагландины Оксид азота (II) - NO Оксид углерода ( IV ) – CO 2 Фосфатидная кислота
Вода! У тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя не опишешь, тобою наслаждаешься, не понимая, что? ты такое. Ты не просто необходима для жизни, ты и есть жизнь. Ты — величайшее в мире богатство, но и самое непрочное — ты, столь чистая в недрах земли. Ты не терпишь примесей, не выносишь ничего чужеродного, ты — божество, которое так легко спугнуть... Но ты даешь нам бесконечно простое счастье. Антуан де Сент-Экзюпери
Водно-электролитный обмен – это обмен воды и основных электролитов : Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl –, HCO 3 –, HPO 4 2–
Функции воды Является растворителем полярных и нейтральных молекул и диспергирует соединения, содержащие гидрофобные группы; Участвует в биохимических реакциях (гидролиза, гидратации и дегидратации, окисления, синтеза); Транспортирует к тканям и клеткам питательные вещества и удаляет продукты метаболизма; Терморегуляторная (путем испарения воды); Механическая роль (скольжение трущихся поверхностей суставов и т. д.); Участвует в формировании внутриклеточных гелей и фазовых преходах гель-золь.
Осмотическое давление (определяется содержанием всех осмотически активных веществ в плазме крови, прежде всего Na+ ) ОЦК – объем циркулирующей крови (зависит от объема внеклеточной и внутриклеточной жидкости) Изменение этих показателей запускает механизмы тонкой регуляции водно-солевого баланса, приводящие их к норме
Основными регуляторами водно-электролитного обмена являются: Вазопрессин Альдостерон РААС (ренин- ангиотензин - альдостероновая система) ПНУФ (предсердный натрийуретический фактор, он же НУП – натрийуретический пептид)
Состоит из 9 аминокислот: Cys -Tyr- Phe - Gln - Asn - Cys -Pro-( Arg или Lys)- Gly Синтезируется в виде прогормона в гипоталамусе, поступает в заднюю долю гипофиза, где расщепляется с образованием свободного гормона Сигнал выброса: гиповолемия, повышение осмотического давления крови, стресс, боль, прием некоторых лекарственных препаратов, и др. Органы-мишени : почки, печень, сосудистая стенка. Механизм действия : мембранно-внутриклеточный посредники: – цАМФ (через V2-рецепторы) - почки, – метаболиты фосфолипидов( через V1-рецепторы) - сосуды
Снижение ОЦК → раздражение барорецепторов → выброс вазопрессина → Вазопресссин действует на клетки почечных канальцев через V2 - рецепторы и ч/з цАМФ активирует протеинкиназу А → П ротеинкиназа А фосфорилирует белки и ферменты клетки, при этом происходит экспрессия генов, отвечающих за синтез белка аквапорина – 2 → Аквапорин - 2 встраивается в мембраны клеток почечных канальцев и образует каналы для воды, по которым вода возвращается в кровеносное русло.
Рецепторы V1 располагаются в стенке сосудов Действуя на эти рецепторы вазопрессин через посредников - метаболитов фосфолипидов, вызывает выход кальция из ЭПС в цитозоль. Это приводит к мышечному сокращению, спазму сосудов и повышению артериального давления.
Ca 2+ Ca 2+ Ca 2+
Сигнал выброса: - низкая концентрацией Na + ( гипонатриемия )и высокая концентрация К + ( гиперкалиемия ) в плазме крови; - действие ренин- ангиотензиновой системы Органы-мишени : почки Механизм действия : прямой - комплекс гормон-рецептор взаимодействует с определённым участком ДНК - изменяет скорость транскрипции и трансляции специфических белков, участвующих в реабсорбции ионов натрия в канальцах нефронов результат: задержка Na + Cl - в организме и возрастание экскреции калия.
Механизм действия : Вслед за натрием в кровь возвращаются пассивно ионы хлора. В результате осмотическое давление в системе восстанавливается, и концентрация ионов натрия увеличивается в плазме крови, а, значит и в первичной моче. В ответ на реабсорбцию натрия в просвет почечных канальцев активно экскретируются ионы калия и протоны. Такое перераспределение ионов осуществляет фермент К+, Nа+-АТФ-аза, синтез которой возрастает под влиянием альдостерона. Кроме этого альдостерон стимулирует окислительные процессы в почках, повышает потребление кислорода, увеличивает процессы окислительного фосфорилирования, синтез АТФ.
Ренин регулирует начальный, ограничивающий скорость, этап РААС путём отщепления N-концевого сегмента ангиотензиногена для формирования биологически инертного декапептида ангиотензина 1 или Ang-(1-10). Первичный источник ангиотензиногена — печень. Неактивный декапептид Ang 1 гидролизуется в клетках эндотелия лёгочных капилляров ангиотензинпревращающим ферментом (АПФ), который отщепляет С-концевой дипептид и, таким образом, формируется октапептид Ang 2 [Ang-(1-8)], биологически активный, мощный вазоконстриктор. АПФ представляет собой экзопептидазу и секретируется главным образом лёгочным и почечным эндотелием, нейроэпителиальными клетками. Ферментативная активность АПФ заключается в повышении вазоконстрикции и снижении вазодилятации.
Сигнал выброса: повышение артериального и осмотического давления Органы-мишени : почки периферические артерии Механизм действия : мембранно-внутриклеточный Посредник : цГМФ цГМФ активирует протеинкиназу G. Протеинкиназа фосфорилирует белки и ферменты. В результате снижается синтез и секреция ренина и альдостерона. Все это приводит к увеличению экскреции натрия и воды с мочой. Одновременно ПНУФ снижает артериальное давление за счет расширения кровеносных сосудов.
ПНУФ
Первый тип активируется предсердным натрийуретическим гормоном (ПНФ) в клетках почечных собирательных трубочек и гладкомышечных клетках кровеносных сосудов. Образующийся цГМФ активирует ПК G, что приводит к фосфорилированию легкой цепи миозина, расслаблению гладких мышц сосудов и их расширению. Второй тип – растворимый фермент, который активируется оксидом азота (NO). В клетках-мишенях NO стимулирует образование цГМФ, который вызывает в сердце снижение силы сердечных сокращений, стимулируя ионные насосы, удаляющие кальций из цитозоля. Такое индуцированное оксидом азота расслабление сердечной мышцы лежит в основе механизма действия таблеток нитроглицерина и других его аналогогов.
Гуанилатциклазные рецепторы Гуанилатциклазные рецепторы представляют собой отдельные белки с рецепторной функцией и ферментативной активностью. - вторичный мессенджер - cGMP. Два класса GC -R : Связанный с мембраной GC- R является рецептором предсердного натрийуретического фактора ( ANF /ПНУФ)). связывание ANF с внеклеточным доменом стимулирует активность внутриклеточного доменаGC -R. GC -R генерирует cGMP / цГМФ, который активирует протеинкиназу G (PKG) для опосредования эффектов (расслабление гладкой мускулатуры сосудов, что приводит к расширению сосудов, а в почках - к выведению натрия и воды). Цитоплазматический GC-R NO (оксид азота) является стимулятором цитоплазматической Гуанилатциклазы, и увеличивает концентрацию цГМФ. NO - уникальный внутриклеточный мессенджер - растворимый в мембране (рецептор или G-белок не требуются). NO синтезируется из аргинина NO-синтазой в эндотелиальных клетках и диффундирует в клетки гладких мышц, где увеличивается цГМФ. цГМФ через PKG расслабляет гладкую мускулатуру, вызывая расширение сосудов. Активность NO-синтазы стимулируется Ca-CAM. Агенты, которые повышают цитоплазматическую концентрацию кальция, увеличивают активность синтазы NO.
Структурная - являются компонентом костной ткани Входят в состав нуклеиновых кислот Используются для синтеза макроэргов Входят в состав фосфолипидов клеточных мембран Участвуют в регуляции активности ферментов: реакции фосфорилирования и дефосфорилирования Входят в состав вторичных посредников: цАМФ, цГМФ, ИФ3, фосфатидной кислоты Выполняют буферную функцию
Состоит из 84 аминокислот: Синтезируется в ПЩЖ Сигнал выброса: снижение концентрации кальция в крови Органы-мишени : костная ткань, почки Механизм действия : мембранно-внутриклеточный посредник – цАМФ Влияние паратгормона на остеокласты способствует секреции этими клетками ферментов – коллагеназы и щелочной фосфатазы, стимулирующих разрушение костной ткани и выход Са 2+ из костной ткани. В проксимальных канальцах почек паратгормон угнетает реабсорбцию фосфатов, что ведет к фосфатурии и гипофосфатемии, но увеличивает реабсорбцию кальция, т. е. уменьшает его экскрецию. Кроме того, в почках паратгормон повышает активность α - 1-гидроксилазы. Этот фермент участвует в синтезе активных форм витамина D.
Органы-мишени : костная ткань, почки, кишечник Механизм действия : прямой Метаболические эффекты : Основная функция кальцитриола заключается в регуляции роста скелета, а не в поддержании уровня кальция в крови. Кальцитриол создает равновесие между процессами синтеза и резорбции костной ткани. Итогом действия кальцитриола является гиперкальциемия и гиперфосфатемия.
В костях стимулирует образование остеокластов, повышает активность протеолитических ферментов, увеличивает резорбцию костной ткани. Итогом будет увеличение выхода в кровь кальция – гиперкальциемия. В новых очагах остеогенеза кальцитриол увеличивает захват кальция молодыми костными клетками, растет синтез коллагена, повышается синтез кальций-связывающих белков. Одновременно возрастает процесс минерализации костной ткани. В желудочно-кишечном тракте кальцитриол увеличивает всасывание кальция за счет увеличения синтеза кальций-связывающих белков (калбандинов), повышает всасывание фосфора. В почках кальцитриол увеличивает реабсорцию кальция за счет повышения синтеза кальций-связывающих белков и реабсорцию фосфора.
Состоит из 32 аминокислот: Синтезируется в ЩЖ, ПЩЖ, в тимусе Сигнал выброса: гиперкальциемия Органы-мишени : костная ткань, почки, кишечник Механизм действия : мембранно-внутриклеточный посредник – цАМФ Метаболические эффекты : В костной ткани тормозит резорбцию костной ткани, способствует отложению кальция в костях, ингибирует остеокласты, уменьшает выход кальция из костной ткани. В почках повышает экскрецию кальция и тормозит выработку кальцитриола. В кишечнике уменьшает всасывание кальция.
Регуляция фосфорно-кальциевого обмена
Регуляция фосфорно-кальциевого обмена
Регуляция фосфорно-кальциевого обмена
Рахит (от греч. ῥάχις — позвоночник) — заболевание детей грудного и раннего возраста с расстройством костеобразования и недостаточностью минерализации костей, ведущим патогенетическим звеном которого является дефицит витамина D и его активных метаболитов в период наиболее интенсивного роста организма
Основным симптомом дефицита витамина D у детей является рахит, а у взрослых - остеомаляция. Рахит характеризуется нарушением минерализация во время развития костей, в результате чего кости становятся «мягкими». Рахит возникает в результате дефицита или нарушения метаболизма витамина D, фосфора или кальция. Остеомаляция определяется как размягчение костной ткани, вызванное дефицитом фосфора и кальция, или из-за чрезмерной резорбции кальция из кости. Мышечная слабость и боль в костях - основные симптомы, связанные с остеомаляцией. Лечение для остеомаляции включает в себя пополнение низкого уровня витамина D и кальция
