Схема процессов распада гемоглобина крови

ПЕЧЕНЬ Hb Вердоглобин Биливердин Билирубин Билирубин - глюкуронид

ПЛАЗМА Hb – гаптоглобин Hb – альбумин Билирубин - альбумин

ДРУГИЕ ОРГАНЫ Hb Вердоглобин Биливердин Билирубин

Почки

Мезобилирубин Стеркобилиноген Стеркобилин Мезобилин

Уробилиноген

Кал Моча

В РЭС клеток Fe (ΙΙ) в составе гемоглобина окисляется до Fe (ΙΙΙ), в результате чего гемоглобин превращается в метгемоглобин. Затем начинается разрушение тетрапиррольной структуры гемма. Образуется вердоглобин, из молекулы которого удаляется Fe³⁺ и образуется зеленый пигмент биливердин. Эту реакцию катализирует фермент гемоксигеназа.

Биливердин находится в желчи и в небольших количествах в тканях млекопитающих. В результате ферментативного восстановления (фермент биливердинредуктаза) биливердин превращается в билирубин – важнейший желчный пигмент человека. Билирубин образуется в печени, селезенке. Кровь, оттекающая из селезенки попадает в печень, в которой билирубин задерживается, и затем вместе с желчью изливается в желчный пузырь. Одновременно в печени задерживается и железо, которое в виде ферритина накапливается в печеночных клетках, играющих роль депо соединений железа. Изменение цвета синяков на теле – наглядное проявление реакций распада гемоглобина. Образовавшийся билирубин в клетках РЭС называется свободным, или непрямым, он плохо растворим в воде, очень токсичен. В плазме билирубин специфически связывается с альбумином. В комплексе с этим белком он переносится в печень, где переводится в более растворимое в воде состояние, альбумин освобождается, а билирубин взаимодействует в клетках печени с глюкуроновой кислотой (с одной молекулой, образуя моноглюкуронид, или с двумя молекулами, образуя диглюкуронид). В таком виде билирубин нетоксичен, водорастворим и называется связанным билирубином (прямым).

Определение «прямого» и «непрямого» билирубина имеет большое клиническое значение, так как позволяет диагностировать различные формы желтух.

В клетках печени накапливается связанный билирубин, который поступает в желчный пузырь и входит в состав желчных пигментов. С желчью связанный билирубин поступает в кишечник, где желчные пигменты подвергаются воздействию бактерий. Кишечная микрофлора восстанавливает освободившийся билирубин в бесцветное соединение уробилиноген (мезобилиноген). В подвздошной кишке и толстом кишечнике небольшая часть уробилиногена снова всасывается в кровь и попадает в печень, где подвергается разрушению. Большая часть уробилиногена под действием микрофлоры окисляется в кишечнике в окрашенное соединение стеркобилин и выделяется из кишечника с калом. Наибольшее количество уробилиногена всасывается через систему геморроидальных вен и попадает в систему большого круга кровообращения, минуя печень. В таком виде он выводится почками с мочой. На воздухе уробилиноген легко окисляется в уробилин. Выделение уробилиногена в повышенном количестве с мочой свидетельствует о недостаточности печени, т.е. теряется способность извлекать этот пигмент из крови воротной вены. Это наблюдается при паренхиматозных желтухах. Отсутствие уробилиногена в моче при наличии желчных пигментов указывает на прекращение поступления желчи в кишечник вследствие закупорки желчного протока. Таким образом, определение билирубина и уробилиногена в моче может представлять большой клинический интерес.

При некоторых заболеваниях происходит нарушение процессов распада гемоглобина. В результате в плазме крови и (или) в моче наблюдается изменения концентрации желчных пигментов. С мочой может выделяться и неразрушенный гемоглобин. Клинико – биохимическое доказательство таких изменений лежит в основе дифференциальной диагностики следующих патологических состояний:

- острого гемолиза

- гемолитической анемии

- механической закупорки желчевыводящих путей

- нарушений функции печени

- нарушений образования ферментов.

Среди нарушений обмена хромопротеидов наиболее часто встречаются желтухи. В их основе лежат нарушение образования, превращения и выделения билирубина, который в избыточном количестве накапливается в крови. Это приводит к отложению его в коже, слизистых оболочках, склере и т.д., которые приобретают желто-коричневую окраску.

Гемолитическая желтуха – возникает при повышенном гемолизе эритроцитов (токсикозы, ожоги, переливание несовместимой крови и т.д.). В плазме крови увеличивается концентрация свободного (непрямого) билирубина. Печень не в состоянии превратить такое большое количество билирубина в связанный (прямой). Свободный билирубин не может экскретироваться в кишечнике. Накопление в крови ведет к откладыванию его в коже, возникает желтуха. В кишечник поступает большое количество связанного билирубина, образуется большое количество уробилиногена (моча – оранжево – коричневая) и стеркобилиногена (кал – темно-коричневый), в крови связанный билирубин повышен незначительно.

Паренхиматозная желтуха – в основе лежит повреждение печеночных клеток (болезнь Боткина, цирроз, токсикозы и др.) Вследствие этого нарушается экскреция связанного билирубина в желчные капилляры, и он попадает в кровь, концентрация связанного билирубина увеличивается, кроме того, снижается способность гепатоцитов к образованию билирубин – глюкуронидов. Поэтому в крови незначительно увеличивается свободный билирубин. Развивается желтуха. Билирубин поступает в мочу, придавая ей зеленовато-бурый цвет. Сниженное поступление связанного билирубина в желчь приводит к уменьшению выработки стеркобилиногена, вплоть до полного прекращения, и кал почти бесцветный. В дожелтушный период пораженные гепатоциты не задерживают мезобилиноген, который попадает в общий кровоток и выводится с мочой, усиливая её окраску до оранжево-коричневого цвета (мезобилиногенурия) – это первый и важный признак начальной стадии заболевания.

Механическая (обтурационная) желтуха. Механическая закупорка желчных путей камнем, опухолью, воспалительный процесс (холангит) создает препятствие для поступления связанного билирубина в кишечник. Поэтому там не образуются уробилиноген, стеркобилин и стул не окрашен, серого цвета, мазеобразный из-за присутствия непереваренного жира (недостаток желчи). В печени активно идет образование связанного билирубина, который поступает в кровь, а оттуда в мочу, придавая ей зеленовато-бурый или темно-коричневый цвет.

Лекция № 8

ТЕМА «ЗНАЧЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ В МЕДИЦИНЕ»

Содержание темы:

1. Физико-химические свойства ферментов.

2. Изоферменты.

3. Классификация ферментов. Механизм ферментативного катализа.

4. Факторы, влияющие на скорость ферментативной реакции.

5. Требования к ферментам, используемые в клинико - биохимических исследованиях.

6. Роль витаминов в ферментативном катализе.

7. КДЗ исследования активности трансаминаз, ЛДГ, альфа-амилазы. Изоферменты. Катализируемая реакция, локализация в органах и тканях.

ФЕРМЕНТЫ (энзимы) –специфические белки, играющие роль биокатализаторов, т.е. ускорителей химических реакций.

Как белки ферменты имеют первичный, вторичный, третичный и четвертичный уровни организации молекул. Первичная структура в значительной степени характеризует индивидуальность фермента. Вторичная структура ферментов организована в виде α – спирали. Третичная структура имеет вид глобулы и участвует в формировании активного и других центров фермента. Многие ферменты имеют четвертичную структуру и представляют собой объединение нескольких субъединиц, каждая из которых характеризуется тремя уровнями организации молекул. Эти субъединицы могут различаться между собой как в количественном, так и в качественном отношении. Эти различия привели к появлению групп родственных ферментов – изоферментов. Почти все ферменты, функционируют внутри тех клеток, в которых синтезируются, за исключением ферментов органов пищеварения и отдельных энзимов плазмы крови. Биологическая роль ферментов в том, что они действуют в строго определенной последовательности, катализируют расщепление молекул питательных веществ, обеспечивают запасание и преобразование химической энергии, из простых молекул – предшественников строят макромолекулы, входящие в состав клетки.

Ферменты имеют ряд особенностей в отличие от других катализаторов:

1) они по химической природе белки, высокомолекулярные полимеры;

2) имеют высокую специфичность действия и низкий температурный оптимум (25˚ - 40˚ С);

3) «работают в физиологических условиях рН среды при нормальном атмосферном давлении;

4) структура катализатора в ходе реакции может изменяться и восстанавливаться по окончании реакции;

5) высокая скорость катализируемой реакции 10⁸ – 10¹¹ раз.

6) ферменты обладают специфичностью действия.

Активность ферментов меняется в зависимости от пола, возраста, физиологического состояния организма, что не свойственно неорганическим катализаторам.