Биохимия эритроцита

Содержание

Слайд 2

АКТУАЛЬНОСТЬ Кровь транспортирует из легких в ткани около 600л О2 в

АКТУАЛЬНОСТЬ

Кровь транспортирует из легких в ткани около 600л О2 в сутки.

Весь О2 транспорти-руется в ткани гемоглобином эритроцитов.
От гемоглобина зависит количество получаемого тканями О2 и интенсивность метаболизма.
Цель лекции: сформировать представление о строении, функции, синтезе и катаболизме гемоглобина.
Слайд 3

ПЛАН ЛЕКЦИИ 1. Биохимия эритроцита 2. Синтез гема 3. Гемоглобинопатии. Талассемии 4. Распад гемоглобина 5. Желтухи

ПЛАН ЛЕКЦИИ

1. Биохимия эритроцита
2. Синтез гема
3. Гемоглобинопатии. Талассемии
4. Распад гемоглобина
5. Желтухи

Слайд 4

ЭРИТРОЦИТЫ Эритроциты (erythrosytus) это форменные элементы крови. Функция эритроцитов: 1. Регуляция

ЭРИТРОЦИТЫ

Эритроциты (erythrosytus) это форменные элементы крови.
Функция эритроцитов:
1. Регуляция в

крови кислотно-основного состояния,
2. Транспорт по организму О2 и СО2.
Эти функции реализуются с участием гемоглобина.
3. Транспорт на мембране аминокислот, антител, токсинов, лекарственных веществ.
Слайд 5

ЭРИТРОЦИТ

ЭРИТРОЦИТ

Слайд 6

Плазмолемма эритроцитов Плазмолемма эритроцитов имеет толщину около 20 нм. Она состоит

Плазмолемма эритроцитов
Плазмолемма эритроцитов имеет толщину около 20 нм.
Она состоит из

примерно равного количества липидов и белков, а также небольшого количества углеводов.
Слайд 7

Липиды Бислой плазмолеммы образован: глицерофосфолипидами, сфингофосфолипидами, гликолипидами, холестерином. Внешний слой содержит

Липиды

Бислой плазмолеммы образован:
глицерофосфолипидами,
сфингофосфолипидами,
гликолипидами,
холестерином.
Внешний слой содержит гликолипиды (около

5%) и холин (фосфатидилхолин, сфингомиелин).
Внутренний - фосфатидилсерин и
фосфатидилэтаноламин.
Слайд 8

Белки В плазмолемме эритроцита идентифицировано 15 главных белков. Более 60% всех

Белки

В плазмолемме эритроцита идентифицировано 15 главных белков.
Более 60% всех мембранных

белков приходится на:
- спектрин,
- белок полосы 3,
- гликофорин.
Слайд 9

СПЕКТРИН Спектрин - основной белок цитоскелета эритроцитов. Имеет вид фибриллы, состоящей

СПЕКТРИН

Спектрин - основной белок цитоскелета эритроцитов.
Имеет

вид фибриллы, состоящей из двух антипараллельно перекрученных друг с другом цепей α-спектрина и β-спектрина.
Слайд 10

БЕЛОК ПОЛОСЫ 3 Трансмембранный гликопротеид, его полипептидная цепь много раз пересекает

БЕЛОК ПОЛОСЫ 3


Трансмембранный гликопротеид, его полипептидная цепь много

раз пересекает бислой липидов.
Является компонентом цитоскелета ,
Является анионным каналом - трансмембранный антипорт для ионов НСО3- и Сl-.
Слайд 11

ГЛИКОФОРИН трансмембранный гликопротеин, пронизывающий плазмолемму в виде одиночной спирали. Гликофорины формируют цитоскелет, Выполняют рецепторные функции.

ГЛИКОФОРИН


трансмембранный гликопротеин, пронизывающий плазмолемму в виде одиночной спирали.

Гликофорины формируют цитоскелет,
Выполняют рецепторные функции.
Слайд 12

БЕЛКИ ЭРИТРОЦИТА

БЕЛКИ ЭРИТРОЦИТА

Слайд 13

Цитоплазма эритроцитов содержится около 60% воды и 40% сухого остатка. 95%

Цитоплазма эритроцитов

содержится около 60% воды и 40% сухого остатка.
95%

сухого остатка составляет гемоглобин
5% сухого остатка приходятся на органические и неорганические вещества.
В цитоплазме эритроцитов присутствуют ферменты гликолиза, ПФЦ, АОЗ и метгемоглобинредуктазной системы, карбоангидраза.
Слайд 14

Особенность обмена нуклеотидов в эритроцитах Из ФРПФ (из рибозо-5ф) и аденина

Особенность обмена нуклеотидов в эритроцитах

Из ФРПФ (из рибозо-5ф) и аденина синтезируется

АМФ.
В реакциях гликолиза АДФ фосфорилируется в АТФ.
3. Образующаяся АТФ используется для работы АТФаз:
- Na+,K+-АТФ-аза обеспечивает поддержание градиента концентраций Na+ и К+ по обе стороны мембраны.
- Са2+-АТФ-аза — выводит из эритроцитов ионы кальция и поддерживающий градиент его концентрации по обе стороны мембраны.
- для работы цитоскелета и синтеза некоторых веществ.
Слайд 15

Особенность углеводного обмена в эритроцитах 1. В зрелых Эр углеводы не

Особенность углеводного обмена в эритроцитах

1. В зрелых Эр углеводы не синтезируются.
2.

Катаболизм углеводов происходит на 90%
в анаэробном гликолизе и на 10% в ПФЦ, основной субстрат – глюкоза.
В процессе гликолиза восстанавливается НАДН2 (регенерации гемоглобина из метгемоглобина).
В окислительной стадии ПФЦ восстанавливается НАДФН2 (функционирование антиоксидантной системы)
Конечный продукт анаэробного гликолиза - лактат выходит в кровь и захватывается печенью
для глюконеогенеза.
Слайд 16

2,3- Дифосфоглицерат (2,3-ДФГ) Синтезируется из промежуточного продукта гликолиза – 1,3-дифосфоглицерата 2,3-

2,3- Дифосфоглицерат (2,3-ДФГ)

Синтезируется из промежуточного продукта гликолиза – 1,3-дифосфоглицерата
2,3- ДФГ -

снижает сродство гемоглобина к кислороду и увеличивает отдачу его в ткани.
Сродство гемоглобина к О2 снижается:
при увеличении синтеза 2,3- ДФГ,
увеличении концентрации СО2 и Н+ →
увеличивается транспорт О2 в ткани
Слайд 17

Обезвреживание активных форм кислорода в эритроцитах Источники активных форм кислорода (АФК):

Обезвреживание активных форм кислорода в эритроцитах

Источники активных форм кислорода (АФК):
1. Ηb

(Fe2+) → Мet Нb (Fe3+)+e-
2. e- + О2 → О∙2
различные окислители - нитраты, сульфаниламиды и т.д
Антиоксидантная защита ЭР:
Глутатион (синтезируется в ЭР) и НАДФН2 (восстанавливается в ПФЦ)
Слайд 18

ГЕМ - это порфирин, в центре которого находиться Fe2+. Fe2+ включается

ГЕМ

- это порфирин, в центре которого находиться Fe2+. Fe2+ включается в

молекулу порфирина с помощью 2 ковалентных и 2 координационных связей.
В основе порфиринов находится порфин - конденсированная система из 4 пирролов, соединенных между собой метиленовыми мостиками (-СН=).
При окислении железа, гем превращается в гематин (Fe3+).
Слайд 19

Строение гема

Строение гема

Слайд 20

СИНТЕЗ ГЕМА Для синтеза гема требуются: глицин, сукцинил-КоА. Синтез гема протекает

СИНТЕЗ ГЕМА

Для синтеза гема требуются: глицин, сукцинил-КоА. Синтез гема протекает в

митохондриях и в цитозоле.
Первая реакция синтеза с участием
δ-аминолевулинат-синтазы
происходит в митохондриях.
Кофермент – пиридоксальфосфат
2. Вторая реакция: при участии аминолевулинатдегидратазы образуется
ПОРФОБИЛИНОГЕН
Слайд 21

Слайд 22

СИНТЕЗ ГЕМА 3. Третья реакция: конденсация 4-х молекул порфобилиногена в тетрапиррол

СИНТЕЗ ГЕМА

3. Третья реакция: конденсация 4-х молекул
порфобилиногена в

тетрапиррол
Различают два вида тетрапирролов - уропорфириноген типа I, уропорфириноген типа III.
В их синтезе принимает участие уропорфириноген I-синтаза,
в образования уропорфириногена III дополнительно принимает участие фермент уропорфириноген III-косинтаза.
Слайд 23

СИНТЕЗ ГЕМА 4. Уропорфириногены превращаются в соответствующие копропорфириногены. Копропорфириноген III →

СИНТЕЗ ГЕМА

4. Уропорфириногены превращаются в соответствующие копропорфириногены.
Копропорфириноген III

→ окисляется в протопорфириноген IX → протопорфирин IX → связывает Fe2+ →
ГЕМ
фермент феррохелатаза (гемсинтаза).
Слайд 24

Слайд 25

Регуляция синтеза гема 1. Скорость синтеза глобиновых цепей зависит от наличия

Регуляция синтеза гема
1. Скорость синтеза глобиновых цепей зависит от наличия гема,

он ускоряет биосинтез "своих" белков.
2. Основным регуляторным ферментом синтеза гема является
δ-аминолевулинат-синтаза
Слайд 26

Нарушения синтеза гема. Порфирии Порфирии - гетерогенная группа заболеваний, вызванная нарушениями

Нарушения синтеза гема. Порфирии
Порфирии - гетерогенная группа заболеваний, вызванная нарушениями

синтеза гема вследствие дефицита одного или нескольких ферментов.
Слайд 27

Классификации порфирий Порфирии делят по причинам на: Наследственные: Возникают при дефекте

Классификации порфирий

Порфирии делят по причинам на:
Наследственные: Возникают при дефекте гена

фермента, участвующего в синтезе гема;
Приобретенные. Возникают при ингибирующем влиянии токсических соединений на ферменты синтеза гема (гексохлорбензол, соли тяжелых металлов - свинец)
Слайд 28

СТРОЕНИЕ ГЕМОГЛОБИНА Нb состоит из 4-х гемсодержащих белковых субъединиц (протомеров) соединенных

СТРОЕНИЕ ГЕМОГЛОБИНА

Нb состоит из 4-х гемсодержащих белковых субъединиц (протомеров) соединенных гидрофобными,

ионными, водородными связями по принципу комплементарности. 
Протомеры представлены различными типами полипептидных цепей: α, β ,γ , δ , ξ .
В состав молекулы гемоглобина входят по две цепи двух разных типов.
Слайд 29

Строение гемоглобина А

Строение гемоглобина А

Слайд 30

Функции гемоглобина 1. Обеспечивают перенос кислорода от легких к тканям; 2.

Функции гемоглобина
1. Обеспечивают перенос кислорода от легких к тканям;
2. Участвует в

переносе углекислого газа и протонов от тканей к легким;
3. Регулирует КОС крови.
Слайд 31

Производные гемоглобина Оксигемоглобин HbО2 (Fe2+) – соединение молекулярного кислорода с гемоглобином.

Производные гемоглобина

Оксигемоглобин HbО2 (Fe2+) – соединение молекулярного кислорода с гемоглобином.
Карбоксигемоглобин

HbСО (Fe2+). Связь гема с СО в двести раз прочнее, чем с О2.
Метгемоглобин HbОН (Fe3+). Образуется при воздействии на гемоглобин окислителей (оксидов азота, метиленового синего, хлоратов).
Слайд 32

Производные гемоглобина Цианметгемоглобин HbСN (Fe3+). Образуется при присоединении СN- к метгемоглобину.

Производные гемоглобина

Цианметгемоглобин HbСN (Fe3+). Образуется при присоединении СN- к метгемоглобину.
Карбгемоглобин

HbСО2 (Fe2+) – соединение гемоглобина с СО2. СО2 присоединяется к NН2 – группам глобина: HbNH2 + CO2= HbNHCOO- + H+ (карбаматы).
Дезоксигемоглобин Hb (Fe2+). Форма гемоглобина не связанная с кислородом.
Слайд 33

Виды гемоглобинов Нормальные виды гемоглобина: HbР – примитивный гемоглобин (у эмбриона

Виды гемоглобинов

Нормальные виды гемоглобина:
HbР – примитивный гемоглобин (у эмбриона 7-12 нед.),
HbF

– фетальный гемоглобин (2α- и 2γ-цепи) у эмбриона с 3мес.,
HbA – гемоглобин взрослых (2α- и 2β-цепи) - 98%, у плода с 3 мес., к рождению - 80% всего гемоглобина,
HbA2 – гемоглобин взрослых (2α- и 2δ-цепи) - 2%,
HbO2 – оксигемоглобин, 94-98% от всего гемоглобина,
HbCO2 – карбгемоглобин, 15-20% от всего гемоглобина.
Слайд 34

Патологические виды гемоглобина HbS – гемоглобин серповидно-клеточной анемии (в β-цепях глу

Патологические виды гемоглобина

HbS – гемоглобин серповидно-клеточной анемии (в β-цепях глу заменен

вал)
MetHb – метгемоглобин, форма гемоглобина, включающая трехвалентный ион железа
HbCO – карбоксигемоглобин, образуется при наличии СО (угарный газ) во вдыхаемом воздухе.
HbA1С – гликозилированный гемоглобин. Концентрация его нарастает при хронической гипергликемии
Слайд 35

Болезни гемоглобинов - ГЕМОГЛОБИНОЗЫ Описано более 200 гемоглобинозов РАЗЛИЧАЮТ: Гемоглобинопатии -

Болезни гемоглобинов - ГЕМОГЛОБИНОЗЫ

Описано более 200 гемоглобинозов
РАЗЛИЧАЮТ:
Гемоглобинопатии - возникают в результате

точечных мутаций в структурных генах.
В крови появляется аномальный гемоглобин.
Талассемия – генетическое заболевание, обусловленное отсутствием или снижением синтеза одной из α, β, γ, δ цепей гемоглобина.
Слайд 36

Гемоглобинозы Характерно: 1. Нарушаются пропорции в составе гемоглобина крови. 2. Эритроциты

Гемоглобинозы

Характерно:
1. Нарушаются пропорции в составе гемоглобина крови.
2. Эритроциты теряют нормальную

форму (мишеневидные, каплевидные) и быстро подвергаются распаду (в селезёнке) Развивается гемолитическая анемия.
Слайд 37

РАСПАД ГЕМА За сутки у человека распадается около 9 г гемопротеинов,

РАСПАД ГЕМА

За сутки у человека распадается около 9 г гемопротеинов,

в основном это гемоглобин эритроцитов.
Эритроциты живут 90-120 дней, после чего лизируются в кровеносном русле или в селезенке.
Слайд 38

4 основные этапа распада гема: I этап - внутри эритроцита старый

4 основные этапа распада гема:

I этап - внутри эритроцита старый гемоглобин

подвергается частичной денатурации.
II этап - катаболизм гема, освобождённого из любых гемовых белков, осуществляется в микросомальной фракции ретикуло–эндотелиальных клеток системой гемоксигеназы.
III этап - превращения билирубина в печени: поглощение билирубина паренхиматозными клетками печени, коньюгация и секреция билирубина в желчь
IV этап - метаболизм билирубина в кишечнике.
Слайд 39

1-й этап - внутриэртроцитарный Образование гемоглобин-гаптоглобинового комплекса: Гемоглобин при разрушении эритроцитов

1-й этап - внутриэртроцитарный

Образование гемоглобин-гаптоглобинового комплекса:
Гемоглобин при разрушении эритроцитов

в кровеносном русле образует комплекс с белком-переносчиком гаптоглобином, который захватывается клетками ретикуло-эндотелиальной системы (РЭС) (селезенка, печень и костный мозг).
Слайд 40

2-й этап - эритрофагальный Весь эритроцит фагоцитируется эритрофагами - клетками ретикуло-эндотелиальной

2-й этап - эритрофагальный

Весь эритроцит фагоцитируется эритрофагами - клетками ретикуло-эндотелиальной системы

(РЭС) селезенки, печени и костного мозга.
Слайд 41

ОБРАЗОВАНИЕ ГЕМБИЛИРУБИНА В РЭС

ОБРАЗОВАНИЕ ГЕМБИЛИРУБИНА В РЭС

Слайд 42

СВОЙСТВА ГЕМБИЛИРУБИНА Не растворим в воде (растворим в жирах), Токсичен для

СВОЙСТВА ГЕМБИЛИРУБИНА

Не растворим в воде (растворим в жирах),
Токсичен для нейронов,
Дает непрямую

реакцию с диазореактивом,
Связывается с альбуминами плазмы.
Синонимы:
- гембилирубин,
- непрямой билирубин,
- свободный билирубин,
- неконьюгированный билирубин.
Слайд 43

3-й этап – гепато-целлюлярный

3-й этап – гепато-целлюлярный

Слайд 44

СВОЙСТВА ХОЛЕБИЛИРУБИНА Растворим в воде, Малотоксичен для нейронов, Дает прямую реакцию

СВОЙСТВА ХОЛЕБИЛИРУБИНА

Растворим в воде,
Малотоксичен для нейронов,
Дает прямую реакцию с диазореактивом,
Связан с

глюкуроновой кислотой.
Синонимы:
- холебилирубин,
- прямой билирубин,
- связанный билирубин,
- коньюгированный билирубин.
Слайд 45

ОБЩИЙ БИЛИРУБИН КРОВИ В крови в норме одновременно присутствуют две формы

ОБЩИЙ БИЛИРУБИН КРОВИ

В крови в норме одновременно присутствуют две формы билирубина:


- гембилирубин (свободный), попадающий сюда из клеток РЭС (около 80% общего билирубина),
- холебилирубин (связанный), попадающий из желчных протоков (до 20% общего билирубина).
- норма: общий билирубин – 4,7-20,5 мкМ/л
гембилирубин – 3,2-15,4 мкМ/л
холебилирубин – 1,0-5,1 мкМ/л
Слайд 46

4-й этап - энтенральный В кишечнике при участии бактериальной β-глюкуронидазы холебилирубин

4-й этап - энтенральный

В кишечнике при участии бактериальной
β-глюкуронидазы холебилирубин

превращаются в гембилирубин.
Гембилирубин восстанавливается под действием микрофлоры до
мезобилиногена (уробилиногена)

10% всасывается 90% в толстый
в кровоток кишечник
Слайд 47

4-й этап - энтенральный Всосавшийся (10%) в кровоток мезобилиноген попадает в

4-й этап - энтенральный
Всосавшийся (10%) в кровоток мезобилиноген попадает в печень,

где окисляется до ди- и трипирролов.
В норме мезобилиногена (уробилиногена)
в крови и моче нет, он полностью окисляется в гепатоцитах до ди-, трипирролов и выводится с мочой.
Слайд 48

4-й этап - энтенральный В толстом кишечнике: мезобилиноген восстанавливается до стеркобилиногена

4-й этап - энтенральный

В толстом кишечнике:
мезобилиноген восстанавливается до стеркобилиногена и

выделяется из организма, окрашивая кал.
Часть стеркобилиногена попадает в большой круг кровообращения и выделяется с мочой. На воздухе стеркобилиноген превращаются, соответственно, в стеркобилин (в кале) и уробилин (в моче).
Слайд 49

КАТАБОЛИЗМ ГЕМОГЛОБИНА

КАТАБОЛИЗМ ГЕМОГЛОБИНА

Слайд 50

ГИПЕРБИЛИРУБИНЕМИЯ Увеличение образования билирубина (гемолитическая желтуха) Поражение печени - угнетение конъюгационных

ГИПЕРБИЛИРУБИНЕМИЯ

Увеличение образования билирубина
(гемолитическая желтуха)
Поражение печени - угнетение конъюгационных или выделительных

механизмов печени
(паренхиматозная желтуха)
3. Нарушение нормального пассажа желчи
(механическая желтуха)
Слайд 51

ГЕМОЛИТИЧЕСКАЯ ЖЕЛТУХА Гемолитическая или надпеченочная желтуха – причина - внутрисосудистый гемолиз.

ГЕМОЛИТИЧЕСКАЯ ЖЕЛТУХА

Гемолитическая или надпеченочная желтуха – причина - внутрисосудистый гемолиз.


Кровь: увеличение гембилирубина,
холебилирубин в норме,
Кал: увеличение стеркобилина,
Моча: увеличение уробилина, пирролов.
Гембилирубин отсутствует
Слайд 52

ПАРЕНХИМАТОЗНАЯ ЖЕЛТУХА Перенхиматозная или печеночная желтуха – причина – патология печени

ПАРЕНХИМАТОЗНАЯ ЖЕЛТУХА

Перенхиматозная или печеночная желтуха – причина – патология печени
Кровь: увеличение

холебилирубина,
увеличение гембилирубина,
Кал: снижение или норма стеркобилина,
Моча: появление холебилирубина,
появление мезобилиногена
Слайд 53

ОБТУРАЦИОННАЯ ЖЕЛТУХА Обтурационная или подпеченочная желтуха – причина – патология желчных

ОБТУРАЦИОННАЯ ЖЕЛТУХА

Обтурационная или подпеченочная желтуха – причина – патология желчных путей
Кровь:

резкое увеличение холебилирубина,
увеличение гембилирубина,
Кал: снижение стеркобилина (обесцвечен),
Моча: появление холебилирубина,
нет мезобилиногена,
нет пирролов.
Слайд 54

Физиологическая (транзиторная) желтуха новорожденных Причины относительное снижение активности УДФ-глюкуронилтрансферазы в первые

Физиологическая (транзиторная) желтуха новорожденных

Причины
относительное снижение активности УДФ-глюкуронилтрансферазы в первые дни жизни,

связанное с повышенным распадом фетального гемоглобина,
абсолютное снижение активности УДФ-глюкуронилтрансферазы в первые дни жизни,
дефицит лигандина,
слабая активность желчевыводящих путей.
Слайд 55

Гемолитическая болезнь новорожденного Причины: Несовместимость крови матери и плода по группе

Гемолитическая болезнь новорожденного

Причины: Несовместимость крови матери и плода по группе или

по резус-фактору. Накопление гембилирубина в подкожном жире → желтушность кожи.
Накопление гембилирубина в сером веществе мозга и ядрах ствола → развитие "ядерной желтухи» .
Лабораторная диагностика:
В крови выявляются выраженная анемия, ретикулоцитоз, эритро- и нормобластоз.
Гипербилирубинемия за счет гембилирубина (100 до 342 мкмоль/л), в дальнейшем увеличение холебилирубина. Уровень билирубина быстро нарастает и к 3-5 дню жизни достигает максимума.
Слайд 56

Наследственные формы паренхиматозной желтухи СИНДРОМЫ: Жильбера-Мейленграхта, Дубина-Джонсона, Криглера-Найяра.

Наследственные формы паренхиматозной желтухи
СИНДРОМЫ:
Жильбера-Мейленграхта,
Дубина-Джонсона,
Криглера-Найяра.

Слайд 57

Синдром Жильбера-Мейленграхта Причины: наследуется по аутосомно-доминантному типу низкая активность УДФ-глюкуронилтрансферазы. Нарушается

Синдром Жильбера-Мейленграхта

Причины:
наследуется по аутосомно-доминантному типу низкая активность УДФ-глюкуронилтрансферазы.
Нарушается элиминация

билирубина из плазмы крови,
Выявляется в юношеском возрасте. Наблюдается у 2-5% населения, мужчины страдают чаще женщин (соотношение 10:1).
Лабораторная диагностика:
Периодическое повышение содержание гембилирубина (свободного), связанное с провоцирующими факторами.
Слайд 58

Синдром Дубина-Джонсона Причины: Аутосомно-доминантная недостаточность выведения конъюгированного билирубина из гепатоцитов в

Синдром Дубина-Джонсона

Причины:
Аутосомно-доминантная недостаточность выведения конъюгированного билирубина из гепатоцитов в желчные

протоки.
Встречается чаще у мужчин, выявляется в молодом возрасте, реже после рождения.
Лабораторная диагностика:
Увеличение содержания гем- и холебилирубина в плазме. Характерны билирубинурия, понижение содержания уробилина в кале и моче.
Слайд 59

Синдром Криглера-Найяра Причины: Полное отсутствие активности УДФ-глюкуронилтрансферазы вследствие аутосомно-рецессивного генетического дефекта.

Синдром Криглера-Найяра

Причины:
Полное отсутствие активности УДФ-глюкуронилтрансферазы вследствие аутосомно-рецессивного генетического дефекта.
Лабораторная диагностика:
Гипербилирубинемия

появляется в первые дни (часы) после рождения. Характерна интенсивная желтуха. Непрерывное возрастание содержания гембилирубина в плазме до 200-800 мкмоль/л
(в 15-50 раз выше нормы). Отсутствие конъюгированного билирубина в желчи.