Биохимические маркёры метаболизма костной ткани

Биохимические маркеры дают информацию о патогенезе заболеваний скелета и о скорости ремоделирования. Они могут использоваться для контроля эффективности лечения в короткие сроки и идентифицировать больных с быстрой потерей костной массы. Биохимические маркеры измеряют усредненную скорость ремоделирования всего скелета, а не отдельных его областей. Различают биохимические маркеры формирования и резорбции кости, характеризующие функции остеобластов и остеокластов.

Образование	Резорбция
сыворотка: остеокальцин, общая и специфическая костная щелочная фосфатаза, проколлагеновые С- и N-пептиды	плазма: тартрат-резистентная кислая фосфатаза, пиридинолин и дезоксипиридинолин, продукты деградации коллагена I типа (N- и С-телопептиды); моча:пиридинолин и дезоксипиридинолин, продукты деградации коллагена I типа – N- и С-телопептиды, кальций и гидроксипролин натощак и гликозиды гидроксилизина

МАРКЕРЫ РЕЗОРБЦИИ КОСТИ

При всех заболеваниях скелета происходят нарушения процессов ремоделирования кости, что сопровождается возникновением отклонений в уровне биохимических маркеров. Поскольку для большинства заболеваний скелета характерно ускорение ремоделирования с усилением резорбции, то для контроля лечения используют, главным образом, маркеры резорбции костной ткани.
Основными биохимическими показателями, используемыми в клинической практике в качестве критерия резорбции кости служат пиридиновые связи коллагена, продукты деградации коллагена I-го типа – N- и С-телопептиды, тартрат-резистентная кислая фосфатаза.

Продукты деградации коллагена I типа – С-телопептиды (S-CTX, CrossLaps™)

Во время обновления костной ткани коллаген I-го типа, который составляет более 90% органического матрикса кости и синтезируется непосредственно в костях, деградирует, а небольшие пептидные фрагменты попадают в кровь или выделяются почками. Продукты деградации коллагена можно определять как в моче, так и в сыворотке с использованием тест-систем CrossLaps™ ELISA фирмы "Nordic Bioscience Diagnostics".

Доказано, что маркеры CrossLaps можно использовать при терапии препаратами, снижающими резорбцию костей, при лечении пациентов с нарушениями метаболизма костной ткани. Первичный остеопороз сопровождается отчетливым повышением карбокситерминального телопептида I типа коллагена. В основе постменопаузального остеопороза лежит дефицит эстрогенов, который первично влечет за собой активизацию процесса резорбции кости, с вторичным усилением процесса формирования кости вследствие спаренности обоих процессов. Потери костной массы возникают в результате преобладания резорбирующих кость процессов и могут быть как быстрыми, так и медленными в зависимости от степени усиления резорбции и степени нарушения соотношения между процессами ремоделирования кости. Поэтому для постменопаузального остеопороза характерно увеличение таких маркеров резорбции, как карбокситерминальный телопептид I типа коллагена. Было показано, что в период менопаузы маркеры резорбции CrossLaps увеличиваются в сыворотке почти в 2 раза. В основе заболевания Педжета лежит нарушение ремоделирования кости, поэтому маркеры обмена костной ткани реагируют на эти процессы. Для этой болезни нехарактерно повышение в сыворотке CrossLaps. В то же время экскреция с мочой CrossLaps существенно увеличена у больных по сравнению с группой здоровых людей.

Тартрат-резистентная кислая фосфатаза (TRACP 5B)

 

TRACP 5B – фермент, секретируемый остеокластами. Он попадает в повышенном количестве в кровоток при увеличении количества и возрастании активности остеокластов. Исследование этого маркера особенно полезно при мониторинге лечения остеопороза, болезни Педжета, онкологических заболеваний с метастазами в кость различными препаратами, подавляющими резорбцию костной ткани (бисфосфанатами, эстрогенами и другими). При рецидиве онкологических заболеваний (рака молочной железы) с метастазами в кость уровень TRACP 5B возрастает.

БиоХимМак предлагает тест-систему, позволяющую определять только активные формы TRACP молекул, секретируемые во внеклеточное пространство кости, и не детектирующую старые, инактивированные молекулы TRACP или их фрагменты, которые могли появиться во время сбора образца.

 

22. Обезвреживание аммиака. Источники аммиака в тканях. Реаминирование. Гипераммониемия. Биосинтез мочевины: локализация, последовательность реакций, суммарное уравнение. Нормальное содержание мочевины в сыворотке крови, моче, слюне. Влияние микрофлоры полости рта на обмен мочевины. Аммониогенез. Что важнее в клинике: определение остаточного азота или только мочевины.

Аммиак непрерывно образуется во всех органах и тканях организма. Наиболее активными его продуцентами в кровь являются органы с высоким обменом аминокислот и биогенных аминов – нервная ткань, печень, кишечник, мышцы.

Связывание аммиака

Так как аммиак является чрезвычайно токсичным соединением, то в тканях существуют несколько реакций связывания (обезвреживания) аммиака – синтез глутаминовой кислоты и глутамина, синтез аспарагина, синтез карбамоилфосфата:

• синтез глутаминовой кислоты (восстановительное аминирование) – взаимодействие α-кетоглутарата с аммиаком. Реакция по сути обратна реакции окислительного дезаминирования, однако в качестве кофермента используется НАДФН. Происходит практически во всех тканях, кроме мышечной, но имеет небольшое значение, т.к. для глутаматдегидрогеназы предпочтительным субстратом является глутаминовая кислота и равновесие реакции сдвинуто в сторону α-кетоглутарата,

Реакция синтеза глутаминовой кислоты

• синтез глутамина – взаимодействие глутамата с аммиаком. Является главным способом уборки аммиака, наиболее активно происходит в нервной и мышечной тканях, в почках, сетчатке глаза, печени. Реакция протекает в митохондриях.

Реакция синтеза глутамина

Образование большого количества глутамина обеспечивает высокие концентрации его в крови (0,5-0,7 ммоль/л).

Так как глутамин проникает через клеточные мембраны путем облегченной диффузии, то он легко попадает не только в гепатоциты, но и в другие клетки, где есть потребность в аминогруппах. Азот, переносимый глутамином, используется клетками для синтеза пуринового и пиримидинового колец, гуанозинмонофосфата (ГМФ), аспарагина, глюкозамино-6-фосфата (предшественник всех остальных аминосахаров).

• синтез аспарагина – взаимодействие аспартата с аммиаком. Является второстепенным способом уборки аммиака, энергетически невыгоден, т.к. при этом тратятся 2 макроэргические связи,

Реакция синтеза аспарагина

• синтез карбамоилфосфата в митохондриях печени – реакция является первой в процессе синтеза мочевины, средства для удаления аммиака из организма.

сновные источники аммиака

Основными источниками аммиака являются следующие реакции:

· неокислительное дезаминирование некоторых аминокислот (серина, треонина, гистидина) – в печени,

· окислительное дезаминирование глутаминовой кислоты во всех тканях (кроме мышечной), особенно в печени и почках,

· дезаминирование амидов глутаминовой и аспарагиновой кислот – в печени и почках,

· катаболизм биогенных аминов – во всех тканях, в наибольшей степени в нервной ткани,

· жизнедеятельность бактерий толстого кишечника,

· распад пуриновых и пиримидиновых оснований – во всех тканях.

Аммиак является токсичным соединением, находящимся в крови в относительно небольших концентрациях (11,0-32,0 мкмоль/л). Симптомы аммиачного отравления проявляются при превышении этих пределов всего в 2-3 раза. Предельно допустимый уровень аммиака в крови 60 мкмоль/л. При повышении концентрации аммиака (гипераммониемия) до предельных величин может наступить кома и смерть. При хронической гипераммониемии развивается умственная отсталость.Приобретенные формы

Приобретенная (вторичные) гипераммониемия развивается вследствие заболеваний печени и вирусных инфекций. В крайне тяжелых случаях она проявляется как тошнота, рвота, судороги, нечленораздельная речь, затуманивание зрения, тремор, нарушение координации движений.

Наследственные формы

Наследственные формы гипераммониемии вызваны генетическим дефектом любого из пяти ферментов синтеза мочевины. Соответственно ферменту заболевание делится на пять типов. Первичными признаками гипераммониемий являются сонливость, отказ от пищи, рвота, беспокойство, судороги, нарушение координации движений, тахипноэ, дыхательный алкалоз. Могут развиться печеночная недостаточность, легочные и внутричерепные кровоизлияния.

Наиболее частой является гипераммониемия типа II, связанная с недостатком орнитин-карбамоилтрансферазы. Заболевание рецессивно, сцеплено с Х-хромосомой. У матери также наблюдается гипераммониемия и отвращение к белковым продуктам. При полном дефекте фермента наследственные гипераммониемии имеют раннее начало (в период до 48 часов после рождения).

Лабораторным критерием заболевания является накопление глутамина (в 20 и более раз) и аммиака в крови, ликворе и моче.

Основа лечения гипераммониемий сводится к ограничению белка в диете, уже это позволяет предотвратить многие нарушения мозговой деятельности.

Мочевина. — главный конечный продукт азотистого обмена, 80—90% азотсодержа­щих шлаков, выводимых с мочой. За сутки из организма взрослого выводится ≈ 30 г мочевины (от 12 до 36 г), в пересчете на азот 6-18 г.

Содержание в норме:

• Сыворотка крови 2,5 – 8,30 ммоль/л

• Моча 330 – 580 ммоль/сутки

Аммониогенез

Аммониогенез - процесс образования в эпителии почечных канальцев аммиака из аминокислот (прежде всего глутаминовой) путем их дезаминирования. Аммиак секретируется в просвет канальца, где взаимодействует с ионами водорода с образованием и экскрецией ионов аммония.

Физиологическое значение аммониогенеза состоит в удалении при помощи этого механизма избытка кислот и тем самым поддержании кислотно-щелочного состояния, так как в виде свободных водородных ионов может быть выделена лишь небольшая часть кислот.

Интенсивность аммониогенеза оценивается по аммонийному коэффициенту, который рассчитывается как отношение экскреции аммония к общей экскреции водородных ионов и равняется у здоровых лиц 0,645 или как отношение экскреции аммония к экскреции титруемых кислот и составляет в норме 1:2,5.

При заболеваниях почек образование аммиака в канальцевых клетках нарушается и аммонийный коэффициент уменьшается.

Повышение аммонийного коэффициента может наблюдаться при снижении экскреции титруемых кислот, например, на фоне кортикостероидной терапии, в этом случае аммонийный коэффициент не является истинным показателем аммониогенеза

24. Белково-углеводные комплексы (БУК) внеклеточного матрикса БУК - особый вид соединений

БУК классифицируются по 2 критериям: (1) количеству (доле) углеводов в комплексе и (2) качественному моносахаридному составу. Различают протеогликаны (свыше 95% углеводов), мукопротеины (10-50% углеводов) и гликопротеины (менее 10% углеводов).

ГЛИКОПРОТЕИНЫ, соединения, в молекулах которых остатки олиго- или полисахаридов ковалентно связаны (О- или N-гликозидными связями) с полипептидными цепями белка. Гликопротеины широко распространены в природе. К ним относятся важные компоненты сыворотки крови (иммуноглобулины, трансферрины и др.), групповые вещества крови, определяющие групповую принадлежность крови человека и животных, антигены многих вирусов (гриппа, кори, энцефалита и др.), некоторые гормоны, лектины, ферменты.

В образовании О-гликозидной углевод-белковой связи участвуют гидроксиаминокислоты; известны комбинации галактоза (Gal) – гидроксилизин, галактоза или арабиноза – гидроксипролин, но чаще в узле углевод-белковой связи находятся серин или треонин. Известно присоединение остатков N-ацетилглюкозамина (GlcNAc), маннозы (Man) и галактозы к серину, фукозы (Fuс) к треонину, однако подавляющее большинство таких гликопротеинов содержит в узле углевод-белковой связи один и тот же дисахаридный фрагмент (так называемый «кор» или стержень), который состоит из остатков галактозы и N-ацетилгалактозамина (GalNAc) и имеет строение Galβl – 3GalNAcαl -(цифры обозначают номера атомов С в моносахаридах, участвующих в образовании гликозидных связей, греч. буквы – конфигурацию аномерного атома С). Кор связан с атомом О гидроксильной группы остатка серина или треонина (см., напр., ф-лу I). В состав углеводных цепей таких гликопротеинов входят также остатки N-ацетилглюкозамина, L-фукозы и(или) N-ацетилнейраминовой к-ты (NeuAc).