Биохимия крови, нервной ткани и головного мозга

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Углеводы

Основным компонентом выступает гликоген, содержание которого в 2,5 раз больше, чем в печени, что связано с наличием гемоглобина, способного связывать и депонировать значительное количество кислорода, которое расходуется по мере необходимости.

Высокое содержание АТФ и ГТФ, особенно АТФ, что дает возможность работать мышце за счет этих запасов.

Возможные пути ресинтеза АТФ в работающей мышце:

1) тканевое дыхание и окислительное фосфорилирование

2) гликолиз и гликогенолиз

3) фосфокреатинкиназные реакции АТФ + креатинфосфат АТФ+ креатин

4) аденилатиназная (монокиназная) реакция 2АДФ АТФ +АМФ

В процессе работы мышцы в первую очередь используются углеводы, которые окисляются в реакциях гликолиза и цикле Кребса.

В виду дефицита кислорода при мышечной деятельности отмечается накопление молочной кислоты и в ряде случаев в большом количестве. Часть ее используется для синтеза гликогена в печени, в мышечной ткани. Однако ее неполная утилизация является одной из причин развития утомления.

2. Биохимические изменения при утомлении

Отмечается изменение баланса богатых энергией фосфорных соединений вследствие преобладания распада АТФ над ее ресингезом. Отношение АТФ к АДФ уменьшается в том числе и в нервной ткани, что приводит к снижению ее специфической функциональной активности и развитии в ней защитного охранительного торможения, направленное на усиление процессов восстановления, в частности ресинтеза АТФ.

Утомление сопровождается так же уменьшением содержания АТФ и креатинфосфата, а так же АТФ - азной активности миозина, ферментов аэробного окисления и особенно дыхания и фосфорилирования.

Происходит накопление молочной кислоты и снижение энергетических запасов мышцы (в первую очередь гликогена) Биохимические изменения при патологии в скелетных мышцах.

Общим для большинства заболеваний мышц (прогрессирующая мышечной дистрофия, атрофия, полимиозит, поражения при авитаминозе) является: резкое снижение содержания монофибриллярных белков, возрастает содержание белков стромы и некоторых саркоплазматических белков.

Наблюдается снижение содержания АТФ и креатинфосфата, а так же АТФ - азной активности миозина.

Уменьшение имидозол - содержащих дипептидов (карнозина и ансерина) вследствие усиления их распада.

Отмечается снижение фосфотидилхолина, фосфатидилэтаноламина и повышение сфингомиелина и лизофосфатидилхолина.

Структура и функция миокарда. Миокард желудочков состоит из взаимосвязанных волокон длинной от 30 до 60, шириной от 10 до 20 мк. Хотя волокна сердечной мышцы функционально идентичны волокнам скелетных мышц, они меньше последних. И те и другие состоят из нескольких тысяч поперечно исчерченных нитей, или пучков (миофибриллы), которые простираются на всю длину волокон. Миофибриллы состоят из тысячи саркомеров, образованных сократительными белками актином и миозином, организованными в виде микрофиламентов. В мышце сердца на саркомеры приходится около 50% массы сердечных клеток (почти 90% в скелетной мышце). Если учесть роль, которую играет сердце, то можно понять, почему 25 - 30% сердечной клетки приходится на митохондрии. Они расположены вблизи от сократительных нитей, что облегчает перенос АТФ от места его образования в митохондриях к месту потребления во время сокращения. Энергетический обмен в сердечной мышце протекает почти в исключительно аэробных условиях, анаэробный путь реализуется лишь частично при экстремальной кислородной недостаточности.

Регуляция метаболизма сердечной мышцы в покое и при нагрузке.

Сердечные мышцы, как и красная скелетная обладает высокой активностью реакцией цитратного цикла и окисления жирных кислот и малой активностью гликолитического пути. В сердечно мышце содержатся большие количества креатинкиназы, которая играет решающую роль в переносе АТФ от места ее образования в митохондриях к миофибриллам; 45% фермента локализовано на внутренней стороне наружной мембраны митохондрий. Встречаются все три формы изоферментов значительной мышечной массой. Определяется так же молочная, пировиноградная кислоты, и другие продукты метаболизма углеводов.

3. Липиды

Триацилглицерины расположены между мышечными волокнами, выполняющими защитную функцию. Присутствие их необязательно, но значительное количество нежелательно, т.к. оказывает отрицательное влияние на работу мышц.

Жирные кислоты содержатся в небольшом количестве, что необходимо для работы сердечной мышцы, где используется как основной источник энергии.

Фосфолипиды и холестерин - обязательные компоненты в сердечной мышце, где их количество в 2 раза больше, чем в скелетной, а в гладкой мышце больше холестерина и меньше фосфолипидов.

Минеральные вещества.

Из минеральных веществ находится № (во внеклеточном пространстве) и К (во внутриклеточном), участвуя в создании градиента концентрации на мембране. Са⁺и М§²⁺ являются кофакторами в ферментативном процессе, ионы железа входят в состав миоглобина, а фосфор входит в состав нуклеозидфосфатов и креатинфосфата. Из микроэлементов содержатся А1, Си, 2п, РЬ и др.

4. Особенности обмена в мышечной ткани

В условиях покоя обмен протекает на довольно незначительном уровне, но при усилении мышечной активности возрастает в десятки раз. При этом создаются неблагоприятные условия для работы мышц. Наблюдаются с давление и изгибы сосудов, что вызывает затруднение поступления кислорода и приводит к нарастанию гипоксии.

В мышцах в процессе эволюции развились приспособительные механизмы.

1. Даже в условиях покоя реакции гликолиза и гликогенолиза протекают на достаточно высоком уровне, и вследствие этого при нарастании мышечной активности не требует дополнительного времени для подключения гликолитгаческих процессов с целью получения энергии.

Креатинкиназы: 40% общей активности приходится на ММ форму. 50% которой связано с миофибриллами, МВ и ВВ - изоферменты находятся в растворимой форме и при повреждении клеток выходят наружу. Сердечная мышца, в отличие от скелетной, использует для получения энергии наряду с глюкозой большее количество жирных кислот, а так же лактаты кетоновые тела. Скелетная мышца свои энергетические потребности удовлетворяет в состоянии покоя на 95% за счет окисления глюкозы, а оставшуюся часть - за счет окисления жирных кислот. В сердечной мышце при интенсивной нагрузке растет доля окисления лактата, в то время как доля остальных субстратов снижается. Скелетная мышца и в этих условиях получает энергию за счет глюкозы и жирных кислот, хотя доля окисляемых жирных кислот значительно увеличивается.

АТФ сердечной мышце является непосредственным энергетическим субстратом, обеспечивающем сокращения. Между синтезом АТФ и потреблением сердечной мышцей кислорода существует тесна корреляционная связь: увеличение скорости потребления кислорода сопровождается увеличением скорости синтеза АТФ. Рефосфорилирование образующегося на миофибрилле АДФ происходит здесь же креатинфосфатом с помощью креатинкиназы. Рефосфорилирование креатина протекает с помощью АТФ, образующейся в митохондриях.

Значительное влияние на метаболизм сердечной мышце цАМФ как вторичный передатчик гормонального влияния катехоламинов. Он так же непосредственно влияет на механизм сокращения через активировани протеинкиназ с перераспределением Са²⁺ между фибриллами и саркоплазматическим ретикуломом. Путем активирования фосфорилазы из гликогена освобождается глюкоза, что особенно важно для поддержания пула субстратов при инфаркте миокарда

Влияние гипоксии на обмен веществ в сердечной мышце.

В анаэробных условиях выявлено снижение сократимости миокарда уже через 5 минут от начала анаэробиоза. Отмеченный рост активности фосфофруктокиназы максимально индуцировал глюкоза, что приводило к накоплению молочной кислоты (накопление вместо расходования!). Акгавацивация фосфорилазы увеличивала расход гликогена как субстрата энергетики и его запасы уже через 7 минут составили около 1/3 от исходного уровня. Однако, как выяснилось, при полной аноксии гликолиз может покрыть только 15 -- 20% потребности сердца в энергии. Результат этого - снижение АТФ на 50%, а креатинфосфата на 1/3 уже через 5 минут от начала аноксии. Морфологический анализ миокардиоцитов показал набухание митохондрий, расширение креатинфосфата до полного разрыва митохондриальной мембраны до полного выхода всего содержимого.

В условиях клиники полная ишемия сердечной мышцы наблюдается при тромбозе и эмболии коронарного сосуда. Результат - инфаркт миокарда. Нарушение кровоснабжения приводит к кислородной недостаточности и к прекращению доставки окисляемых субстратов. Создаются условия для накопления молочной кислоты, поскольку она не утилизируется сердечной мышцей. В первые минуты после закупорки сосудов быстро интенсифицируется гликолиз, образуется молочная кислота, (следствие активации гликогенолиза под влиянием катехоламинов). В зоне инфаркта примерно через 30 минут от наступления ишемии после наступления ацидоза гликолиз постепенно нормализуется. Переключение гликолиза на анаэробный сопровождается уменьшением синтеза АТФ и фосфокреатина. Ишемизированная мышца теряет способность к сокращению из - за дефицита энергии. Снижение сократимости связано с выходом Са²⁺ из мест их связывания из - за повышенного содержания молочной кислоты и ацидоза. Вне зоны инфаркта так же уменьшается количество АТФ, что приводит к функциональному снижению способности сердца. Сниженное содержание АТФ в сердечной мышце сохраняется более 10 дней от начала инфаркта.

До 2 суток от начала инфаркта наблюдается снижение белков и нуклеиновых кислот в миокарде. Период рубцевания сопровождается активацией синтеза ДНК, инактивацией гликолитических ферментов с одновременной активацией глюкозо - 6 фосфатдегидрогеназы и глюкозой - 6 фосфоглюконатдегидрогеназы, возрастает активность окислительной ветви пентозо-фосфатного пути и образования восстановленного НАДФ (источник водорода для синтетических реакций). В ткани подвергшейся инфаркту, возвращение метаболизма к нормальному протекает очень медленно.

Биохимические аспекты диагностики инфаркта миокарда.

Ферментами, исследование которых имеет наибольшую диагностическую ценность при инфаркте миокарда, являются АСТ, ЛДГ и КК. Выбор исследования зависит от времени после возникновения инфаркта миокарда.

В течение по меньшей мере 4 ч после инфаркта содержание всех ферментов может быть в норме. В первые 4 ч после того момента, когда больной ощутил боль в груди, нет смысла брать кровь для исследования ферментов.

Изменение активности ферментов плазмы крови при инфаркте миокарда.

Фермент	Повышение активности (Час)	Мах Активность (час)	Активность в норме (сутки)
Суммарная КК	4-8	24-48	3-5
АСТ	6-8	24-48	4-6
лдг	12-24	48-72	10-12

5. Биохимия крови

Биохимические функции крови. Важнейшие азотистые и безазотистые компоненты крови Кровь-это жидкая ткань организма, выполняющая важные биологические функции. Общий объем крови взрослого человека составляет 5-6 литров. При определенном состоянии наблюдается увеличение общего объема циркулирующей крови - общая гиперволемия, или ее снижение - общая гиповолемия. Возможна также общая гипер- и гиповолемия отдельных органов.

Кровь состоит из жидкой части-плазмы (без форменных элементов), а плазма, лишенная белка фибриногена называется сыворотка. Сыворотка, составляющая от общего объема 55%. К форменным элементам (клеткам), относятся эритроциты, лейкоциты, нейтрофилы, эозинофилы и т.д.

6. Физико-химические свойства крови

Плотность крови (удельный вес) составляет 1,050-1,0060 г/мл и зависит от присутствующих в крови форменных элементов - белков и липидов. Кровь - это коллоидно-полимерный раствор, в котором вода является растворителем, соли и низкомолекулярные органические соединения растворенными веществами, а белки и их комплексы - коллоидной частью, образуя в целом коллоидно-полимерный раствор.

Вокруг клеток крови располагается двойной слой электрического заряда, при этом на мембране прочно связан слой отрицательных зарядов, а вокруг диффузно расположен слой положительных зарядов.

В следствие наличия двойного слоя электрических зарядов возникает электрокинетический потенциал, который предупреждает их агрегацию.

Электропроводимость-кровь проводит электрический ток. Это зависит от электролитов, белков и форменных элементов крови. Ионная сила раствора - величина, характеризующая взаимодействием ионов, находящихся в растворе, между собой.

Рн крови в норме составляет 7,36-7,40 для артериальной крови и на 0,02 меньше для венозной.

Величина рН является устойчивой и даже незначительные изменения существенно сказываются на протекании химических процессов. Допустимый предел колебания 0,05-0,1, а изменение на 2 уже несовместимо с жизнью.

При определенных условиях возможен сдвиг рН в кислую сторону- ацидоз, а в щелочную -- алкалоз.

В зависимости от характера изменения выделяют 2 формы:

1 компенсированный ацидоз и алкалоз, при котором изменяется буферная емкость крови без изменений величины рН. 2)некомпенсированный ацидоз и алкалоз - расходуются буферные системы крови, что приводит к сдвигу рН.

В зависимости от причин, приводящих к развитию ацидоза и алкалоза различают:

1- метаболический - вследствие накопления в крови кислот или щелочных продуктов, образующихся в процессе обмена.

2- газовый - вследствие изменения содержания угольной кислоты вещества изменяют содержание угольной кислоты.

К буферным системам крови относят:

1- плазменная - гидрокарбонатная (самая значимая); фосфатная и белковая

2- эритроцитарная (гемоглобиновая, гидрокарбонатная, фосфатная)- самая значимая -- гемоглобиновая.

7. Осмотическое давление крови

В норме- 7,6 ~ 7,8 атм.; 0,55 -- 0,56 -- по криоскопической величине и зависит от количества молекул, ионов и колоидных частиц, находящихся в единице объема.

Та часть осматического давления, которая определяется белками, называется коллоидно - осматическим, или онкотическим давлением крови.

Вязкость- кровь вязкая жидкость, в 4-5 раз больше воды и зависит от присутствия белков и форменных элементов крови.

8. Биохимические функции крови

Благодаря работе сердца кровь циркулирует по замкнутой системе кровеносных сосудов и осуществляет транспорт химических веществ.

Она переносит кислород от легких к тканям и углекислый газ от тканей к легким в составе гемоглобина эритроцитов(дыхательная функция),доставляет продукты переваривания пищи из кишечника в ткани, уносит конечные продукты обмена из ткани в выделительные органы.

Кровь участвует в регуляции обмена веществ, доставляя сигналы в молекулы от органов внутренней секреции к тканям- мишеням.

Защитная функция крови представлена двумя группами компонентов: в ней содержатся клетки лейкоциты и гуморальный (антигенный) элемент иммунного реагирования, который защищает организм от любых чужеродных молекул. Вторичные «спасают» кровь от свертывания.

Кровь поддерживает коллоидно-осмотическое давление и водный обмен организма и выполняет терморегуляторную функцию, поддерживая постоянную температуру тела в разных его частях.

9. Химический состав крови

Химический состав растворимых в плазме крови веществ относительно постоянен, т. к. существует нервный и гуморальный механизм, поддерживающий гомеостаз (постоянство внутренней среды)

Растворимых веществ в плазме составляет 10% массы крови, из них на долю белков приходится около7%,на долю неорганических соединений 0,9% остаточная часть образует небелковые органические соединения.

Кровь связана со всеми тканями организма, поэтому возникающий патологический процесс в каком-либо органе приводит к изменению биохимических показателей крови. Эта информация может быть ценной при постановке диагноза и оценки эффективности лечения.

10. Плазма крови

В физиологических условиях содержание общего белка крови 65- 85г/л.

При определенных состояниях возможны следующие отклонения от нормы:

Гиперпротеинемия - повышенное кол-во белков крови и по своему характеру оно может быть 2-х видов:

Абсолютная - наблюдается активация собственно белкового синтеза, и встречается в случаях воздействия определенных факторов на ретикуло-эндотелиальниную систему (селезенка, красный костный мозг, лимфоузлы), где активно протекает биосинтез белка. Например, при ряде инфекционных заболеваний стимулируется иммунный ответ и возрастает содержание иммуноглобулинов (гамма глобулинов), являющихся составной частью суммарного белка крови.

Относительная - наблюдается при значительной потере жидкости организмом(состояние дегидротации) и в следствии этого возрастает вязкость крови и увеличивается содержание химических веществ в единице объема крови, в том числе и белков. Имеет место при частом жидком стуле (диарея, неукротимой рвоте, ожоги. Гипопротеинемия - снижение содержания белка в крови. Характерно при заболевании печени, когда нарушена ее белоксинтезирующая функция, пищеварительного тракта (нарушаются механизмы транспорта и всасывания слизистой кишечника), заболевания почек (если процесс сопровождается протеинурией).

Гипопротеинемия имеет место и при недостаточности белкового питания, голодании, длительных воспалительных процессах.

Диспротеинемия - изменяется содержание отдельных белковых фракций, но при этом количество общего суммарного белка в крови может быть в пределах нормы.

Пареиротеинемия - в крови обнаруживаются белки, которые в норме обычным методом не определяются, но обнаруживаются только при патологических состояниях. В связи с этим белки крови можно разделить на 2 группы - физиологические и патологические.

Характеристики отдельных физиологических белков крови.

Альбу минсывороточный белок - в количественном отношении наибольшая и самая однородная фракция белков.

Обладает относительно большой поверхностью, избытком кислых аминокислот, и в следствии этого, большим отрицательным зарядом.

Благодаря этому альбумины адсорбируют на своей поверхности и транспортируют многие вещества как эндогенного, так и экзогенного происхождения (жирные кислоты, билирубин, лизолецитин, стероидные гормоны), а так же воду, различные лекарственные вещества, и даже ртуть, которая связывается 8Н-группами.

При электрофорезе, проводимым обычным методом, альбумин движется как единое целое, но при использовании более тонких методов, удается выделить несколько минорных фракций (возможно, это обычные молекулы альбумина, на которых адсорбированы транспортные вещества - лиганды).

Основная физиологическая функция альбумина - это поддержание коллоидно-осматического давления крови (плазмы). Кроме этого он служит резервом аминокислот. Период существования альбумина в кровотоке - 17-27 дней. Вырабатывается он в печени. Описано не менее 8 генетически обусловленных вариантов этого белка.

Повышение содержания альбумина бывает сравнительно редко, его причина - общее повышение содержания сывороточных белков в результате дегидратации.

Уменьшение содержания альбумина в крови может быть следствием изменения общей гемодинамики, а так же больших потерь белка, нарушении его синтеза, увеличении распада. Потеря белков может быть причиной протеинурии, диареи, кровотечений (в т.ч. и внутренних).

Нарушение синтеза альбумина может быть чаще при хронических заболеваниях печени, особенно при циррозе, так же при нефритах, недостаточности питания, кахексиях.

Интенсификация распада белка может быть причиной гипоальбуминемии при лихорадках, травмах, больших оперативных вмешательствах, тиреотоксиказе. Особое место занимают случаи уменьшения альбуминов в результате изменения гемодинамики, при сердечной декомпенсации, болезнях печени, беременности.

Сравнительно редко встречается генетический дефект, при котором в крови отсутствует альбумин - (анальбуминемия). При недостаточности или полном его отсутствии отмечается потеря способности связывать воду, которая выходит во внесосудистое пространство результате чего развиваются отеки, а в дальнейшем нарушается транспорт различных соединений, например, свободных жирных кислот, и др.

Отсутствие альбумина не приводит к развитию какого-либо конкретного заболевания, оно является признаком какого-либо функционального расстройства.

Глобулины - содержатся в норме 25-35г/л.с молекулярной массой более, чем у альбуминов. В отличии от альбуминов они нерастворима в чистой воде, но растворима в слабо солевые растворах. Слабо гидратированные белки осаждаются при концентрации сульфата аммония 50%.

При электрофорезе глобулины делятся на альфа (1,2), бэтга (1,2) и гамма глобулины.

Выполняют транспортную функцию (особенно металлы и гормоны), участвующие в подержании онкотического давления и величине Рн крови, а так же защитную, т.к. гамма- глобулины (иммуноглобулины), участвующих в разных формированиях иммунного ответа.

Увеличение содержания альфа-глобулинов отличен при активной фазеревматизма, туберкулезе, хроническом гепатите, застойнической желтухе, циррозе.

Увеличенное содержание гамма-глобулинов имеет место при хрничческом заболеваниях.

При ревматоидном артрите увеличение содержания гамма-глобулинов характеризуется преимущественным Н§ М, а при остром гепатите - Н§ О.

Фибриноген - в норме содержится 2-7гр. на литр, синтезируется в печени и участвует в процессах свертывания крови. Гаптоглообинсод в норме 0,228--1,9 гр. на литр.

Макроглобулин - самый крупный из плазматических, который так же называют кристаллизующимся альфа 2-гликопротеидом, термолабильным, серомукоидом, или просто альфа-2-глобулином. Его относительная молекулярная масса не более 650 Да. Он содержит 8-10 % углеводов и состоит из 10 одинаковых субъединиц, связанных сульфгидрильными группами.

В отличие от других белков плазмы крови он синтезируется вне печени.

Основная физиологическая функция альфа-2-глобулинов - регулировать активность тромбина, плазмина и кининогена; одновременно он способен подавлять активность других протеиназ. Его количество возрастает при хронических и хроническо-рецидивирующих процессах: поражениях паренхимы печени, аутоиммунных заболеваниях.

Грансфоррин (сидорофеллин, металлосеромукоид бетга-1- глобулинов). Белок красноватого цвета, переносит железо трехвалентное в депо (печень, селезенку), а оттуда к рецепторам, расположенным на поверхности гемосинтезирующих клеток. В норме трансферрин лишь на одну треть насыщен железом уменьшение этой величины - об интенсивности распада гемоглобина.

СНИЖЕНИЕ содержания трансферрина в плазме крови бывает при острых воспалениях, в том числе при гепатите и нефротическом синдроме, а так же при опухолях.

ПОВЫШЕНИЕ содержания отмечается очень редко - при процессах, связанных с усилением распада эритроцитов.

Гемопексинг (бетта-1 -гаптоглобулин, цитохромфеллин)

В отличие от гаптоглобина связывает не сами белки, а их геминовые простетические группы, благодаря чему может образовать комплексы с широкой группой железосодержащих веществ ( гемоглобин ,миоглобин, каталаза и др.) и тем самым препятствует потере железа через почечный фильтр.

УМЕНЬШЕНИЕ содержания в крови наблюдается при гемолизе, заболевании печени и почек.

УВЕЛИЧЕНИЕ - при воспалении.

Эритропоэтин синтезируется в почках и стимулирует процесс эритропоэза. Количественно возрастает при гипоксии и снижается при заболеваниях почек.

Проттердин - от лат. Высокомолекулярный белок - 1,2 млн.

Содержание проттердина в сыворотке крови около 0,3% от общего количества белков. Способен лизировать целиком ряд микробов, особенно граммотрицательные бактерии а также, простейшие и даже отдельные клетки организма. Действие особенно выражено в сочетании с комплементами и особенно с комплементом С₃. Содержание этих белков (активное состояние) в норме составляет 4-8 цел. ед.на литр. Отмечается некоторый парралеризм между активностью проттердиновой системы и устойчивостью организма к инфекциям.

Характеристика некоторых патологических белков крови. С-реактивный. В крови здорового человека либо совсем отсутствует, либо его очень мало. Он появляется при бактериальных, или вирусных инфекциях, в активной стадии ревматизма, после инфаркта миокарда.

Этот белок, известный с 1941 года названный из-за способности преципитировать в присутствии ионов кальция С- полисахарид пневмококка.

В физиологических условиях его концентрация в плазме крови очень мала (менее 0,001 грам на литр). Во время воспаления содержание быстро увеличивается (в 20 раз и более с максимумом через 50 часов).

Как и другие реактанты быстрой фазы он синтезируется гепатоцитами. Индуктором его синтеза является интерлитин-1.

Биологическая функция С-реактивного белка.

1. Способен активировать систему комплемента.

2. Тормозит агрегацию тромбоцитов, что вызывает нарушение реакции сгустка. Это, в частности, может явиться толчком к геморрогическим высыпаниям у больных с острым воспалением (например, у больных с острым ревматизмом).

3. Активирует фагоцитоз.

Криоглобулин. В сыворотке крови здоровых людей отсутствует и появляется при некоторых патологических состояниях. Отличительные свойства этого белка является способность выпадать в -- или желатинироваться при температуре ниже 37 градусов.

Криоглобулин можно обнаружить в сыворотке крови при миеломе, лейкозах, лимфосаркоме, циррозе печени, ревматизме. У больных, в крови которых содержится при сильном местном охлаждении может развиться(в результате желти низации плазмы) тромбозы, вызываются некроттизации.

Интерферон-спецефический белоок, синтезированный в клетках организма в результате воздействия вирусов.

Этот белок обладает способностью угнетать размножение вирусов в организме, при этом наблюдается торможение не только вирусов, инициирующих синтез интерферона, но и других вирусов.

11. Небелковые азот содержащие вещества плазмы крови

К важнейшим небелковым азотсодержащим веществам можно отнести:

Мочевина - конечный продукт белкового обмена. В норме содержание мочевины 3-7 ммоль/литр. Повышение содержания мочевины наблюдается при заболеваниях почек, когда нарушены их выделительная функция, при дегидратации организма (относительная форма) и при значительном белковом питании. Снижение содержания мочевины имеет место при заболеваниях печени, когда нарушена ее моче вино образовательные функции, но в этом случае возрастает количество аммиака.

Мочевая кислота - конечный продукт обмена пуринов, в норме ее количество 0,1 -- 0,4 ммоль/литр. Повышение содержания (гиперурикемия) по своему характеру может быть: первичная -- возникает вследствие нарушения обмена собственно пуринов и вторичная -- является сопутствующей основного заболевания или является следствием введения фармпрепаратов, а так же характерно для подагры.

Креатин и креатинин I-- содержание в крови небольшое и увеличение наблюдается при заболевании мышечной ткани и особенно в следствии дистрофических процессов.

Билирубин -- относится к числу желчных пигментов, образуется при распаде гемоглобина в клетках РЭС. В норме количество общего билирубина составляет 8-20 микромоль/литр. Определение общего билирубина и его фракций (свободного и связанного) приводят с целью дифференциальной диагностики различных видов желтуха.

Аминокислоты -- в крови их содержание небольшое, так как они быстро утилизируются тканями на синтез белка.

Однако отмечается большее содержание аспарагиновой и особенно глутаминовой аминокислот, что связано с их участием в связывании и обезвреживании аммиака.

Остаточный азот - азот небелковых азотсодержащих веществ, т.е. остающийся в фильтрате после осаждения белков. В норме его содержание 19,5 - 30 ммоль/литр и он включает в себя азот мочевины (50% от общего количества небелкового азота), аминокислот (25%), мочевой кислоты (4%), креатина (5%), аммиак, нуклеотиды, глутатион, билирубин, холин, гистамин и др. Таким образом, в состав остаточного азота крови входят главным образом азот конечных продуктов обмена простых и сложных белков. Увеличение остаточного азота (азотемия) наблюдается при нефритах, нефрозах, массивных кровотечениях, сердечной недостаточности, ожогах, обширных травмах, кишечной непроходимости.

Полипептиды - источникам полипептидов в крови выступает образующийся при распаде тканевых белков под действием катепсинов, а так же поступающие из пищеварительного тракта при всасывании.

Ряд полипептидов выполняет важные биологические функции и получили название кининов крови.

Важнейшими кининами плазмы крови является брадикинин, каллидин, метионил элизил - брадикинин. Фактически они образуют кининовую систему, обеспечивающую регуляцию местного и общего кровотока и проницаемость сосудистой стенки. В плазме крови содержание кининов обычно очень мало (например, брадикардина 1-8 нмоль/л). Субстрат, из которого освобождаются кинины, получил название кининогена. В плазме крови существует несколько кининогенов (не менее трех).

Кининогены - это белки, связанные в плазме крови с альфа - глобулиновой фракцией. Местом синтеза кининогенов является печень.

Образование (отщепление) кининов из кининогенов происходит при участии специфических ферментов -- кининогеназ, которые получили название калликреинов.

биохимический мышца кровь мозг

12. Безазотистые органические компоненты крови

К безазотистым веществам крови относится:

Глюкоза - основной представитель веществ плазмы крови. В норме содержание глюкозы в крови 2,8 - 4,0 ммоль/литр.(ортотолуидиновый метод), 3,0 - 5,8 ммоль/литр (глюкооксидазный метод). Повышение содержания глюкозы в крови (гипергликемия). По своему характеру может быть физиологической (пищевая, алиментарная или эмоциональная стрессовая) или патологической (при сахарном диабете, гипертиреозе и др.). Снижение содержания глюкозы (гипогликемия) может быть так же физиологической (при беременности, лактации) или патологической (гипотиреоз, болезнь Адиссона).

Молочная кислота - конечный продукт анаэробного гликолиза, в норме содержание составляет 0,5 - 2,0 ммоль/литр и ее содержание значительно возрастает при физической нагрузке, а так же при всех состояниях, сопровождающихся развитием гипоксии.

Холестерин. Повышение количества холестерина (гиперхолестеринемия имеет место при атеросклерозе и сахарном диабете.)

Липиды. Содержание общих, суммарных липидов в норме 4 - 8 г/литр. Повышение количества липидов (гиперлипемия) может быть физиологической (на высоте пищеварения) и паталогической (при различных типах ГЛП - гиперлипопротеинемии).

Ацетоновые (кетоновые) тела в норме 0,1 - 0,6 ммоль/литр, и увеличение содержания наблюдается при сахарном диабете и при голодании.

В норме содержание холестерина от4 до 8 ммоль/литр (по данным Воза нормальные величины составляют 4 -- 6 ммоль/литр

13. Биохимия нервной ткани

Химические основы жизнедеятельности нервной ткани имеют, с одной стороны, общие черты, присущие клеткам любой ткани, с другой - специфической особенности, определяемые характером функций, выполняемых нервной системой в целостном организме. Эти особенности проявляются как в химическом составе, так и в метаболизме нервной ткани.

Нервная ткань состоит из трех типов клеточных элементов: нейронов (нервных клеток), нейроглии -- системы клеток, непосредственно окружающих нервные клетки в головном и спинном мозге; мезенхимных элементов, включающих микроглию.

Основная масса головного мозга - это первые 2 типа клеточных элементов. Нейроны сосредоточены в сером веществе (60 - 65% от вещества головного мозга), тогда как белое вещество ЦНС и периферические нервы состоят главным образом из элементов нейроглии и их производных - миелина. В цитоплазме нейрона сосредоточены главным образом липидные компоненты клетки одной из особенностей митохондрий, изолированных из нервных клеток является то, что они содержат меньше ферментов, участвующих в процессах окисления жирных кислот и аминокислот, чем митохондрии из других тканей. В ЦНС обнаруживаются постоянно и выполняют те же функции, что и лизосомы других органов и тканей.

14. Химический состав головного мозга

Серое вещество головного мозга представлено в основном телами нейронов, а белое - аксонами. В связи с этим. отделы головного мозга значительно отличаются по своему химическому составу. Эти отличия носят прежде всего количественный характер. Содержание воды в сером веществе головного мозга значительно больше, чем в белом. В сером веществе белки составляют половину веществ, а в белом - одну треть. На долю липидов в белом веществе приходится более половины сухого остатка, в сером - 30%.

Белки головного мозга.

На долю белков приходится 40% сухой массы головного мозга.

Все белки нервной ткани можно разделить на 2 основные группы: растворимые в воде и солевых растворах и нерастворимые. Серое вещество богаче белками растворимыми, а белое - нерастворимыми.

В нервной ткани содержатся как простые, так и сложные белки.

К простым белкам относятся:

Нейроальбумины - в свободном состоянии встречаются редко, является основным белковым компонентом фосфопротеинов. на их долю приходится 90% от массы растворимых белков.

Нейроглобулины - количество в головном мозге относительно невелико, в среднем около 5% по отношению ко всем растворимым белкам, и они легко соединяются с липидами, нуклеиновыми кислотами, углеводами.

Гистоны - делят на 5 основных фракций в зависимости от содержания в них лизина, аргинина и шцина. При электрофорезе Рн=10,5 -- 12,0 они движутся к катоду и получили название катионных белков нервной ткани.

Нейросклеропротеиды структурноопорные белки. К ним относятся нейроколлаген, нейроэластин и нейростроминг. Они составляют примерно 8 -- 10% от всех простых белков нервной ткани и локализованы в основном в белом веществе головного мозга и периферической нервной системе.

К сложным белкам относятся:

Нуклеопротеиды -- белки, которые принадлежат либо к дезоксирибонуклеопротеидам ДНП, либо к рибонуклеопротеидам РНП.

Липопротеиды хорошо растворимы в воде, их основная масса представлена простыми белками, к которым присоединяется липидные части, представленные фосфолипидами и холестерином.

Протеолипиды - основная часть липидная, связанная с белковыми группами, представленные либо одной полипептидной цепью из 5 аминокислот, либо смесью нескольких цепей. Нерастворимы в воде, но растворимы в органических растворителей, трудно поддаются действию протеолитических ферментов. Фосфопротеиды -- сложные белки, простетическая группа представлена фосфорной кислотой, соединенной с остатком серина. Содержание фосфолипидов в головном мозге более высокое, чем в других органах и тканях и обнаружены в мембранах морфологических структур нервной ткани, для них характерна быстрая обновляемость.

Гликопротеиды - Представляют собой гетерогенную фракцию белков. По количеству белков и углеводов, входящих в входящих в их состав их можно разделить на 2 основные группы.

Углеводы - 5 - 40%, остальная часть представляет собой альбумины, или глобулины.

Содержание углеводов 40 - 85%,помимо белка может содержать и липидные комплексы, образуется глико - липопротеидный комплекс.

16. Специфичные белки нервной ткани

Белок Мура обладает кислыми свойствами вследствие содержания в большом количестве аспарагиновой и особенно глутаминовой аминокислот. Около 85 - 90% данного белка находится в нейроглии и 10 - 15% в нейронах, т.е. это нейроглиальный белок, его концентрация возрастает при обучении и возможно принимает участие в формировании и хранении памяти.

Белок 14 -- 3 -- 2 так же относится к кислым белкам, и в отличии белка -100 он локализован в основном в нейронах, в нейроглиальных клетках его содержание невелико. Роль данного белка пока не ясна.

17. Ферменты

В мозговой ткани содержится большое количество ферментов, которые катализируют обмен углеводов, липидов и белков. В чистом кристаллическом виде выделены: ацетилхолинэстераза, креатинкиназа.

Значительное количество ферментов в мозговой ткани находится в нескольких молекулярных формах (изоферменты): лактатдегидрогеназа, альдолаза, креатинкиназа, гексокиназа, глутоматдегидрогеназа, холинэстераза, моноаминооксидаза, и др.

Среди химических компонентов головного мозга особое место занимают липиды, высокое содержание и специфическая природа которых придают мозговой ткани характерные особенности.

В группу липидов головного мозга входят фосфолипиды, холестерин, сфингомиелины, цереброзиды, ганглиозиды, и очень небольшое количество нейтрального жира.

В сером веществе головного мозга фосфолиицды составляют более 60% от всех липидов, а в белом веществе 20% . Напротив, в белом веществе содержится холестерин сфигмомиелинов и серебро больше, чем в белом веществе.

В мозговой ткани имеются гликоген и глюкоза. Однако, по сравнению с другими тканями ткани мозга углеводами.

В мозговой ткани имеются так же промежуточные продукты обмена углеводов, гексозо - и триозофосфаты, молочная, пировиноградная и другие кислоты.

Нуклеотиды и креатинфосфат.

Из свободных нуклеотидов в мозговой ткани больше приходится на долю адениловых нуклеотидов и меньше производных гуаниновых нуклеотидов.

Распределение основных макроэргических соединений примерно одинаково во всех отделах головного мозга.

Содержание циклических нуклеотидов (цАМФ, цГМФ) в головном мозге значительно выше, чем во многих других тканях, наибольшее содержание цАМФ. Для мозга характерно так же высокая активность ферментов метаболизма циклических нуклеотидов. Считается, что циклические нуклеотиды участвуют в синтетическом процессе.

Минеральные вещества

Иа К Си Ре Са М§ Мп распределены в головном мозге относительно равномерно между серым и белым веществами. Содержание же фосфора в белом веществе выше, чем в сером. Количественное соотношение неорганических анионов и катионов в мозговой ткани свидетельствует о дефиците анионов. Считают, что дефицит анионов покрывается за счет липидов.

18. Особенности метаболизма нервной ткани

Газообмен.

На долю головного мозга приходится 2 - 3% от массы тела. В то же время потребление кислорода головным мозгом в состоянии физиологического покоя составляет 20 - 25% от общего потребления его всем организмом.

Газообмен мозга значительно выше, чем газообмен других тканей, в частности он превышает газообмен мышечной ткани в 20 раз. Интенсивность дыхания для различных областей головного мозга неодинаково. Так, дыхание белого вещества в 2 раза ниже, чем серого. Особенно интенсивно расходуют кислород клетки коры полушарий головного мозга и мозжечка. Поглощение кислорода головным мозгом значительно уменьшается при наркозе. Напротив, интенсивность дыхания головного мозга увеличивается при возрастании функциональной активности.

19. Обмен глюкозы и гликогена в головном мозге

Основным субстратом дыхания мозговой ткани является глюкоза. Об этом свидетельствует дыхательный коэффициент ткани головного мозга, который близок к единице = С02/02=0,99+- 0,33.

Показано, что более 85% утилизированной глюкозы окисляется до углекислого газа и воды при участии цикла трикарбоновых кислот.

В физиологических условиях роль пентозофосфатного пути окисления глюкозы в мозговой ткани невелика. Однако этот путь окисления глюкозы присущ всем клеткам головного мозга. Образующийся при этом НАДФН₂ используется на синтез жирных кислот и стероидов.

Между глюкозой и гликогеном мозговой ткани имеется тесная связь, выражающаяся в том, что при недостаточном поступлении глюкозы из крови гликоген головного мозга является источником глюкозы, а глюкоза при ее избытке является исходным материалом для синтеза гликогена. Распад гликогена мозговой ткани идет путем фосфоролиза с участием системы ЦАМФ. Однако, в целом же использование гликогена в мозге не играет существенной роли в энергетическом отношении, т.к. содержание гликогена в головном мозге невелико.

Обмен белков и аминокислот. Аминокислотный состав мозга отличается определенной специфичностью. Так, концентрация свободной глутаминовой кислоты в мозге выше, чем в любом органе. Обнаруживается ряд свободных аминокислот, которые лишь в незначительном количестве находятся в других тканях. Сюда относятся: гамма - аминомасляная кислота, ацетиласпарагиновая кислота и цистотианин. Последний обнаруживается только в мозге человека, где он образуется в результате взаимодействия сирина и гомоцистеина.

Белки в головном мозге находятся в состоянии активного обновления, однако, в разных отделах головного мозга скорость синтеза и распада белковых молекул неодинакова. Белки серого вещества больших полушарий и белки мозжечка отличается особенно большой скоростью обновления. Белки белого вещества головного мозга имеют меньшую скорость синтеза и распада белковых молекул.

При различных функциональных состояниях ЦНС отмечается изменение в интенсивности обновления белков. Так, при действии на организм возбуждающих агентов в мозге усиливается интенсивность обмена белков. Напротив, под влиянием наркоза скорость распада и синтеза белков снижается.

При возбуждении центральной нервной системы отмечается повышение содержания аммиака в нервной ткани. Это явление имеет место, как при раздражении периферических нервов, так и головного мозга. Считают, что образование аммиака при возбуждении в первую очередь происходит за счет дезаминирования адениловой кислоты.

Аммиак очень ядовитое вещество, особенно для нервной системы. Особую роль в устранении аммиака играет глутаминовая кислота. Она способна связывать аммиак с образованием глутамина - безвредного для нервной ткани вещества. Длина реакции аминирования протекает при участии фермента глутаминсинтетазы и требует затрат энергии АТФ. Определенную роль в связывании аммиака играет реакция восстановительного аминирования.

Обмен липидов.

Липиды составляют около половины сухой массы головного мозга. Из фосфолипидов серого вещества головного мозга наиболее интенсивно обновляется фосфотидилхолин и особенно фосфотидилинозит.

Обмен липидов миелиновых оболочек протекает с небольшой скоростью. Холестерин, цереброзиды и сфигмомиелин обновляются очень медленно.

Обмен лабильных фосфатов (макроэргов) в ткани мозга Интенсивность обновления богатых энергией фосфорных соединений в головном мозге очень велика. Этим можно объяснить тот факт, что содержание АТФ и креатинфоосфата в мозговой ткани характеризуется значительным постоянством. При прекращении доступа кислорода мозг может функционировать немногим более минуты за счет резерва лабильных фосов. При кислородном голодании мозг может недолго получать энергию за счет гликолиза.

Возбуждение и наркоз быстро сказываются на обмене фосфатов. В состоянии наркоза наблюдается угнетение дыхания, уровень АТФ и креатинфосфата повышается, а уровень неорганических фосфатов снижается. Следовательно, содержание потребленных мозгом соединений богато энергией. Напротив, при раздражении интенсивность дыхания усиливается в 2 -- 4 раза, уровень АТФ и креатинфосфата снижается, а количество неорганического фосфата увеличивается. Эти изменения наступают независимо от того, каким образом произошло стимулирование нервных процессов.

20. Роль медиаторов в передаче нервных импульсов

Медиаторы - посредник, синоптический передатчик нервного импульса с нервных окончаний на клетку периферических органов или на нервные клетки.

Чаще всего медиаторы - низкомолекулярные вещества, выполняющие в организме и другие функции.

К медиаторам относятся ацетилхолин, катехоламин (норадреналин), пептиды, некоторые аминокислоты.

Ацетилхолин -- образуется при участии холина и ацетил-КоА в присутствии фермента холинацетил трансферазы. Медиатор осуществляет передачу нервного импульса с двигательных нервных окончаний на мышцу. Распад ацетилхолина происходит под действием холиндиэстеразы, что и прекращает эффект действия ацетилхолина.

ГАМК - образуется из глютаминовой кислоты путем декарбоксилирования. Является медиатором процесса торможения ЦНС.

В большем количестве содержится в сером веществе головного мозга. В спинном мозге и периферической нервной системе её значительно меньше.

Гистамин - образуется из гистидина путем декарбоксилирования. Участвует в передаче нервного импульса в центральной и периферической нервной системе. В ЦНС проводит импульс от стволовой части мозга к гипофизу и эпифизу.

Адренергическая и холинергическая системы головного мозга тесно взаимодействуют с другими системами мозга, в частности с серотонической системой. В основном серотонин содержащие нейроны сосредоточены в ядрах мозгового ствола. Нейромедиаторная роль серотонина осуществляется в результате взаимодействия серотонина со специфическими серотонинергическими рецепторами.

Исследования, проведенные с ингибитором синтеза серотонина дают основание считать, что серотонин влияет на процессы сна. Выявлено также, что торможение кортикостероидами секреторной активности гипофиза оказывается менее эффективным при низком содержании серотонина.

Фармакологи выяснили, что известный галлюциноген - диэтиламин лизергиновой кислоты (ЛСД) не только сходен по химическому строению с серотонином, но и нейтрализует некоторые его фармакологические эффекты (блокируя рецепторы серотонина). Поэтому было высказано предположение, что нарушение обмена серотонина может быть причиной возникновения особых психических заболеваний. Считают, что такие антипсихотические средства, как аминазин (хлорпромазин) и галопервдол, усиливая синтез катехоламинов, способны блокировать дофаминовые рецепторы в мозге.

Рядом исследований было показано значение нейропептидов в развитии организма и формировании его психической сферы. В частности к ним относятся: лейцин-энкефалин и метионин-энкифалин, обладающие способностью связываться с опиоидными рецепторами и действовать подобно морфину. В гипофизе были обнаружены и другие эндогенные опиаты - альфа-, бета-, гамма-эндорфины, являющиеся пептидами, все эти вещества с опиатоподобным действием, включая ранее открытые энкефалины, получили общее групповое название - эндорфины или эндогенные морфины. Эндорфины являются продуктами ограниченного протеолиза гормонов гипофиза, т.е. имеют гормональное происхождение.

Заложены основы нового направления исследования высшей нервной деятельности - рецепторология мозга.

показано активное участие нейропептидов в регуляции болевой чувствительности, причем найдены существенные различия их действия в зависимости от этиологии болевого синдрома.

Недостаточность регуляции эндорфинов может лежать в основе повышения болевой чувствительности и повышением ноцицептивных рефлексов.

Отмечено что подавление выброса в кровь эндорфинов обусловлен терапевтический эффект применения кортикостероидов при шоке.

у фрагментов АКТГ, вазопрессина и окситацина выявлено стимулирующее влияние на память, внимание, обучаемость. Данные нейропептиды модулируют долговременную и кратковременную память, облегчают извлечение, улучшают консолидацию следы памяти, сохранность навыка при обучении. Положительное влияние при нарушении процесса внимания, в виде усиления концентрации и увеличении объема было отмечено у фрагментов кортикотропина АКТГ 4.10.

Клиническое применение нейропептидов при анамнестических нарушениях различают нозологическую принадлежность -- церебральный атеросклероз, черепно-мозговая травма, ишемия, неврастения, показано их положительное влияние.

Следует отметить, важность психотропных свойств нейропептидов, могущих служить основой для создания новых групп препаратов сильной антидепресеивной активностью, а так же новых седативных средств и транквилизаторов.

21. Спинномозговая жидкость

Общий объем спинномозговой жидкости (ликвора) в норме у взрослого человека составляет около 125 мл, который каждые 3-4 часа обновляется. Ликвор рассматривают иногда как первичный транссудат или ультрафильтрата плазмы. Состав спинномозговой жидкости существенно отличается от состава плазмы крови, что и позволяет приписывать сосудистому эндотелию в нервной системе главную роль в осуществлении барьерной функции. Вода в ликворе составляет 99%, не долю плотного остатка приходится около 1%.

Размещено на Allbest.ru

...