Факторы, влияющие на обмен кальция и фосфора

На обменкальция и фосфора влияют гормоны ПАРАТГОРМОН, СЕРОТОНИН и активная форма витамина D₃.

Особое место среди нарушений обмена кальция и фосфора занимают остеопороз, некоторые формы рахита, некоторые заболевания почек.

За сутки из кишечника всасывается примерно 1 грамм кальция и только 1/3 от этого количества усваивается тканями организма. Столько же - 1грамм кальция - ежесуточно теряется с мочой и калом. В межклеточных жидкостях содержится тоже в среднем 1 грамм кальция. Значит, за одни сутки полностью обновляется весь внеклеточный кальций организма. У взрослого здорового человека в возрасте до 40 лет все процессы минерализации и резорбции костной ткани находятся в равновесии. У детей до окончательного окостенения наблюдается положительный кальциевый баланс. После 40-летнего возраста - отрицательный баланс кальция.

Паратгормон влияет на процессы созревания активного витамина D₃ в почках. Активный витамин D₃ (1,25-диоксивитамин D₃) увеличивает всасывание кальция в кишечнике и повышает усвоение кальция костной тканью, усиливает действие паратгормона в костной ткани и почках.

РЕГУЛЯЦИЯ СИНТЕЗА И СЕКРЕЦИИ ПАРАТГОРМОНА И КАЛЬЦИТОНИНА.

Главным регулятором синтеза и секреции этих гормонов является внеклеточный кальций. Если уменьшается его концентрация во внеклеточной жидкости, это приводит к увеличению секреции кальцитонина и уменьшению секреции паратгормона и наоборот. На выработку паратгормона также влияют катехоламины, которые усиливают его секрецию.

КОРТИКОСТЕРОИДЫ (кортизол) тормозят всасывание кальция в кишечнике, увеличивают синтез и секрецию паратгормона.

Повышение содержания фосфатов в крови, приводя к одновременному снижению уровня кальция, также усиливает секрецию паратгормона.

Суммарной эффект паратгормона - резорбция костной ткани. Разрушению подвергается не только минеральный компонент, но и компоненты органического матрикса. Это подтверждается повышенным содержанием оксипролина (показатель ускорения разрушения коллагеновых белков) в моче при гиперсекреции паращитовидной железы. Значит, паратгормон в физиологических условиях способствует обновлению костной ткани, то есть происходит стимуляция остеокластов и одновременно усиливается пролиферация остеобластов. При действии паратгормона в костной ткани происходит закисление (снижение pH среды), так как в межклеточное пространство выделяются лактат и цитрат и повышается активность различных гидролитических ферментов, в том числе и лизосомальных протеиназ.

Кроме повышения концентрации кальция и понижения концентрации фосфатов в крови при гиперпаратиреозе может развиваться образование камней в почках - нефрокальциноз. Причина этого - постоянно повышенная концентрация кальция в крови и моче.

Вторичный гиперпаратиреоз при заболеваниях почек возникает при нарушении созревания активной формы витамина D₃. Результат: снижение концентрации кальция в крови, что приводит к увеличению выработки паратгормона.

Гипопаратиреоз. Снижение уровня паратгормона в крови (может возникнуть при повреждении или удалении паращитовидных желез) приводит к снижению концентрации кальция и повышению концентрации фосфора в крови. В результате могут развиваться судороги, паралич дыхательной мускулатуры, ларингоспазм, что приводит к смерти больного.

КАЛЬЦИТОНИН

Пептидный гормон, состоит из 30 аминокислот. Клетки-мишени для этого гормона находится в костной ткани. Гормон обладает мембранным механизмом действия (действует через аденилатциклазную систему). Под действием кальцитонина происходит усиление перехода фосфатов в периостальную жидкость, в результате разрушения фосфорных эфиров различных органических соединений в клетках костной ткани. Выход фосфатов в межклеточное вещество способствует задержке кальция в костной ткани.

Таким образом, кальцитонин ингибирует процессы резорбции кости.

 

112. Важнейшее значение печени в обмене в-в определяется тем, что она явл-ся большой промежуточной станцией м-у портальным и общим кругом кровообращения. Большая часть всасывающихся из кишечника в-в проходит ч-з печень. Печень функционирует как первичный регулятор содержания в крови в-в поступающих в организм с пищей. Важнейшая ф-я печени это поддержание гомеостаза. Печень т.ж. выполняет экскреторную ф-ю связанную с ее детоксикациоонной ф-й.

Чужеродные в-ва в печени превращаются в менее токсичные или индеферентные. Происходит это путем окисления, восстановления, метилирования, ацетилирования, и конъюгации с теми или иными в-вами. Окисление, восстановление и гидролиз чужеродных соединений в основном осуществляют микросомальные ф-ы. в печени широко представлены «защитные синтезы», например, мочевины, она безвреживает аммиак. В результате гниения в кишечнике образуются фенол, крезол,скатол, индол, которые всасываются и с током крови поступают в печень, где они вступают в парные соединения с серной и глюкуроновой к-ми и обезвреживаются.

Нитробензол в печени обезвреживается путем восстановления до парааминофенола. Ароматические углеводы обеззараживаются путем окисления. Печень т.ж. участвует в инактивировании многих гормонов.

113.Гемоглобин (Hb) имеет молекулярную массу 80000 Да. Это сложный белок с четвертичной структурой: состоит из нескольких субъединиц. У Hb 4 субъединицы. Каждая субъединица состоит из небелковой части - гема и белка глобина (всего 4 гема и 4 глобина в молекуле гемоглобина).

Гем имеет тетрапиррольную структуру, т.е. состоит из 4-х замещенных пиррольных колец, соединенных между собой с помощью метиновых мостиков. Эта структура называется порфирином (без железа). Протопорфирин, в который включено железо, называется ГЕМ.

Железо в Hb имеет степень окисления “+2” и координационное число 6. Двумя ковалентными связями Fe связано с азотами пиррольных колец. Две координационные связи идут на связь с остатками гистидина в молекулах глобина. Белковая часть Hb состоит из 4-х попарно одинаковых протопорфириновых циклов.

РАСПАД ГЕМОГЛОБИНА

Происходит в мононуклеарных фагоцитах (в селезенке и печени). Сначала происходит разрыв связи между I-м и II-м кольцами. Фермент - НАДзависимая оксигеназа. После ее действия образуется пигмент зеленого цвета - вердоглобин. В его составе сохраняется и железо и белок. В дальнейшем вердоглобин распадается на составные части: белок, железо и пигмент-биливердин. Железо образует комплекс с белком трансферрином, и этот комплекс поступает в ткани, где оно снова может быть использовано для синтезов или депонироваться в виде комплекса с белком ферритином.

114, 116.ГЕМОЛИТИЧЕСКАЯ ЖЕЛТУХА Наблюдается при усилении распада эритроцитов. Билирубина образуется больше, чем в норме и скорость экскреции тоже увеличивается. Непрямой билирубин повышается в крови. В моче билирубина нет, а содержание стеркобилина в кале и в моче повышено.

 

115.ПЕЧЕНОЧНОКЛЕТОЧНАЯ ЖЕЛТУХА (паренхиматозная). Наблюдается при повреждении гепатоцитов (например, при вирусном гепатите). Билирубин не обезвреживается. Желчные пигменты поступают не только в кишечник, но и в кровь. Т.е. в крови повышается содержание не только прямого, но и непрямого билирубина. Наблюдается билирубинурия. В моче обнаруживают мезобилиноген.

 

117.ОБТУРАЦИОННАЯ ЖЕЛТУХА (механическая) Наблюдается при закупорке желчных протоков (например, при желчнокаменной болезни). Желчь продолжает вырабатываться, но поступает не только в желчные протоки, а также в кровь. В крови повышается уровень билирубина, в основном - прямого билирубина. Наблюдается билирубинурия. Содержание стеркобилина в моче и в кале снижено (кал становится светлым, а моча темнеет за счет прямого билирубина).

 

118. Роль печени в углеводном обмене заключается прежде всего в обеспечении постоянства концентрации глюкозы в крови. Это достигается регуляцией соотношения м-у синтезом и распадом гликогена, депо которого является печень. Синтез гликогена в печени и его регуляция в основном аналогичны тем процессам, которые протекают в других органах и тканях. Синтез гликогена из глюкозы обеспечивает в норме временный резерв углеводов, необходимый для постоянства концентрации глюкозы в крови, в тех случаях, когда ее содержание значительно уменьшается.

Говоря об утилизации глюкозы печенью, необходимо подчеркнуть важную роль ф-та глюкокиназы в этом процессе. Она катализирует фосфорилирование глюкозы с образованием глюкозо-6-фосфата. При этом активность глюкокиназы в печени почти в 10 раз превышает активность гексокиназы. Важное различие м-у этими двумя ф-ми, заключается в том, что глюкокиназа в противоположность гексокиназе имеет большое значение Кт для глюкозы и не ингибируется глюкозо-6-фосфатом.

После приема пищи уровень глюкозы в воротной вене сильно возрастает; в тех же пределах увеличивается и внутрипеченочная концентрация сахара. Повышение уровня гл-ы в печени вызывает существенное увеличение активности глюкокиназы и автоматически увеличивает уровень поглощения глюкозы печенью (образовавшийся глюкозо-6-фосфат либо затрачивается на синтез гликогена, или ращепляется).

В печени происходит как утилизация, так и синтез глюкозы из гликогена, распад которого происходит фосфоролитическим путем.

ГЛИКОНЕОГЕНЕЗ - это образование углеводов (например, глюкозы или гликогена из веществ, имеющих неуглеводное происхождение.

Некоторые промежуточные метаболиты ГБФ-пути могут образоваться из веществ других классов (не из углеводов): например, из аминокислот, липидов.

Далее из пирувата синтезируется глюкоза (в печени) или гликоген (в печени и в мышцах). Для обходных реакций необратимых стадий 1-го этапа ГБФ-пути существуют специальные ферменты: для 1-й - глюкозо-6-фосфатаза (только в печени!), для 3-й - фруктозо-1,6-бисфосфатаза, и для 10-й реакции - пируваткарбоксилаза. Ключевым ферментом глюконеогенеза из пирувата является пируваткарбоксилаза. В состав его кофермента входит витамин H - биотин.Этот фермент обычно малоактивен, но он сильно активируется даже при небольшом накоплении АцКоА в цитоплазме. Тогда обходной обратный путь 10-й стадии и весь процесс синтеза углеводов из ПВК может протекать быстрее, чем их распад.

 

119. Ферментативные системы печени способны катализировать подавляющее большинство р-й метаболизма липидов. Совокупность таких реакций лежит в основе таких процессов, как синтез ВЖК, триглицеридов, фосфолипидов, холистерина и его эфиров, а т.ж. липолиз триглециридов, окисление ж.к., образование кетоновых тел.

Ко-А-производные ж.к. с длинной цепью взаимодействуют с глицерол-3-фосфатом с образованием фосфатидной к-ты, котрая за тем гидролизуется до диглицерида. Путем присоединения к образовавшемуся диглицериду еще одной молекулы Ко-А-производного ж.к. образуется триглицерид. Синтезированные в печени триглицериды либо остаются в печени, либо секретируются в кровь в форме липопротеидов. Секреция происходит с задержкой, которая соответствует времени, необходимому для образования липопротеидов. При высоком содержании ж.к. в плазме их поглощение печенью возрастает, усиливается синтез триглицеридов и окисление ж.к., что может привести к повышенному образованию кетоновых тел.

Роль печени в обмене холестерина. Часть холестерина поступает в организм с пищей, но основная часть синтезируется в печени из ацетил-КоА. Биосинтез холестерина в печени подавляется экзогенным холестерином, т.е. получаемым с пищей. Биосинтез холестерина регулируется по принципу обратной связи. Часть синтезированного в печени холестерина выделяется из организма совместно с желчью, другая часть превращается в желчные к-ты. Часть его используется в других органах для синтеза стероидов. В печени холестерин может взаимодействовать с ж.к. с образованием эфиров.

Синтезированные в печени эфиры поступают в кровь, в которой т.ж. содержится определенное кол-во холестерина. При паринкиматозных поражениях печени активность ее клеток снижается, в результате чего снижается и содержание холестерина и его эфиров в плазме.

 

120. Печень играет центральную роль в обмене белков. Она выполняет следующие ф-и: синтез специфических белков плазмы; образование мочевины и мочевой к-ты; синтез холина и креатина; переаминирование и дезаминирование а.к., что очень важно для взаимных превращений а.к. и гликонеогенеза и образования кетоновых тел. Все альбумины плазмы синтезируются гепатоцитами, только у-глобулины продуцируются ретикулоэндотелиальной сис-ой к которой относятся купферовские клетки печени (звездчатые). В печени синтезируется протромбин, фибриноген, проконвертин, проакцелерин.

При поражении печени нарушается пр-сс дезаминирования а.к., что приводит к увеличению их концентрации в крови и моче и это приводит к аминоацидурии.

 

121. Главной функцией дыхательной системы является осуществление газообмена, а неизбежный контакт дыхательной системы с патогенами обуславливает потребность в защитных механизмах. Именно эти 2 фактора определяют ее биохимию. Анатомически, гистологически и биохимически в дыхательной системе выделяют дыхательные пути (обеспечивают проведение, согревание, увлажнение и очистку вдыхаемого воздуха) и респираторный отдел легких (осуществляет газообмен).

Дыхательные пути

Внутренняя поверхность дыхательных путей покрыта тонким слоем слизи. Слизь имеет в своем составе растворенные в воде ионы Na⁺, Cl^–, K⁺, Ca²⁺, муцины, сульфатированные протеогликаны, сурфактант, лизоцим, лактоферрин и секреторный IgA. Разные компоненты слизи синтезируются в разных отделах дыхательных путей и даже в респираторном отделе легких (вода, ионы, сурфактант), источником муцинов являются подслизистые железы.

Клиренс ингалируемых частиц

На клиренс ингалируемых частиц влияют: 1) реология слизи; 2) адгезивность слизи; и 3) биение рестичек реснитчатого эпителия.

Реология слизи

Реологические свойства (текучесть) слизи определяются соотношением между сульфатированных протеогликанов и концентрацией ионов Ca²⁺. Увеличение [Ca²⁺] в слизи нарушает текучесть слизи. Синтез сульфатируемых протеогликанов регулируется витамином A, поэтому дефицит этого витамина приводит к нарушению клиренса слизи, размножению бактерий и воспалению.

Адгезивность слизи

Адгезивность слизи прямо пропорциональна содержанию Cl^– и сурфактанта.

Поверхностный эпителий тонко регулирует реологические и адгезивные свойство слизи благодаря избирательной реабсорбции ионов, секрецией сурфактанта и паракринной регуляции подслизистых желез.

Биение ресничек

Слизь постоянно перемешивается благодаря биению ресничек реснитчатого эпителия.

Дыхательные пути следует рассматривать как реабсорбирующий участок (с максимумом реабсорбции в носоглотке), а респираторный отдел легких—как секретирующий. Поэтому направленный ток жидкости из нижних отделов в верхние обусловлен исключительно распределением секретирующих и реабсорбирующих элементов.

Подслизистые железы (3)

Подслизистые железы обнаруживаются в дыхательных путях содержащих хрящ. Они содержат клетки 4 типов: сероциты, мукоциты, поверхностные эпителиоциты и камбиальные клетки.

Серозные клетки

Фундальная часть железы представлена серозными клетками секретирующими ионы Cl^– и Na⁺, воду, лизоцим, лактоферрин и секреторный IgA. Фаза секреция начинается с открытия Cl^–-канала дефектного при муковисцидозе (CFTR). Поступающий в просвет железы ионы Cl^– обеспечивают трансэпителиальную разность потенциалов для парацеллюлярного транспорта ионов Na⁺. Вода поступает в просвет железы трансцеллюлярно.

Серозные клетки синтезируют и секретируют сульфатированные протеогликаны. Степень сульфатирования регулирется витамином A и CFTR.

Серозные клетки секретируют фермент лизоцим, расщепляющий клеточную стенку бактерий, и гликопротеин лактоферрин, связывающий ионы железа. Ионы железа появляются в слизи при разрушении эпителиоцитов и бактерий, а поскольку свободное железо цитотоксично, то лактоферрин необходим для его нейтрализации.

Мукоциты

Мукоциты синтезируют муциты конденсированные с ионами Ca²⁺. Секреция муцинов регулируется CFTR.

Таким образом, Cl^-канал CFTR сочетает в себе свойства анионного канала и внутриклеточного регулятора. CFTR активируется в ответ на внутриклеточный синтез цАМФ и повышение [Ca²⁺]i.

Поверхностные эпителиоциты

Фенотипически сходны с альвеоцитами II типа. Поверхностные эпителиоциты экспрессируют ENaC, 3Na⁺/2K⁺-АТФазу и ферменты синтеза сурфактанта. Поверхностный эпителий регулирует ионный состав слизи, паракринно регулирует секрецию подслизистыми железами и выполняет иммуномодулирующую функцию.

4. Неспецифические элементы противовирусной защиты (4)

Помимо бактерий, против которых направлены выше перечисленные факторы защиты, дыхательная система вообще и эпителий дыхательных путей в частности из-за своего стратегического положения постоянно контактирует с вирусами. Поэтому эволюцией выработались универсальные механизмы противовирусной защиты, к которым относятся система цитокинов RANTES и интерферона-.

RANTES

RANTES (дословный перевод с англ.—цитокин синтезируемый номальными T-лимфоцитами) секретируется многими эпителиоцитами (в том числе и поверхностным эпителием бронхов) при инфицировании вирусом. В норме эпителиоцит постоянно синтезирует РНКаза-чувствительную мРНК RANTES, поэтому синтеза белка RANTES не происходит. При инфицировании эпителиоцита вирусные белки блокируют РНКазы и мРНК RANTES транслируется в секретируемый белок RANTES, привлекающий Т-лимфоциты. Таким образом, регулируемый на посттранскрипционном уровне белок RANTES сообщает иммунной системе о внедрении вируса еще до начала его репликации. Синтез и секрецию RANTES блокируют глюкокортикоиды.

2. Интерферон- (IFN)

Гликопротеин IFN секретируется многими иммуноцитами, а также эпителием бронхов, инфицированным вирусом. Синтез IFN регулируется на уровне транскрипции, а его секреция начинается одновременно с началом репликации вируса. IFN индуцирует синтез и экспрессию на клеточной мембране соседних неинфицированных эпителиоцитов молекул клеточной адгезии (ICAM-1), синтез iNOS, а также множества интерлейкинов (IL-1, IL-10 и др.) и белков теплового шока. Эта реакция обеспечивает защиту неифицированных эпителиоцитов и привлечение Т-лимфоцитов.

Некоторые штаммы парамиксовирусов для обхождения системы IFN синтезируют белки сходные с IFN. Такой вирусный белок (при соответствующей генетической предрасположенности у человека) чрезмерно активирует сигнальный каскад IFN, вызывая дисадаптацию эпителиоцитов и неправильную дифференцировку стволовых эпителиальных клеток с формированием провоспалительного фенотипа, при котором доля реабсорбирующих/иммуномодулирующих поверхностных эпителиоцитов снижается, а доля секретирующих/провоспалительных слизистных и серозных клеток—возрастает. Такое перепрограммирование фенотипа эпителия способно вызвать гиперреактивность бронхов и бронхиальную астму.

 

Газообмен

Газообмен происходит в альвеолах легких и представляет собой диффузию CO₂ из эритроцитов в альвеолы и O₂ из альвеол в кровь. Скорость диффузии газов определяется их парциальным давлением (pCO₂ и pO₂).

Основной транспортной формой углекислого газа в крови является карбанион (HCO₃^–), образуемый при спонтанной диссоциации угольной кислоты: H₂CO₃«H⁺+HCO₃^–.

Поэтому для осуществления газообмена эссенциальна эритроцитарная карбоангидраза, катализирующая обратимую реакцию: H₂CO₃ «CO₂ + H₂O.

Направление реакции зависит от pCO₂. Поэтому в периферических тканях, где высоко pCO₂, реакция направлена в сторону синтеза H₂CO₃, а в легких из-за удаления CO₂ при выдохе реакция направлена на образование CO₂ и H₂O.

Диффузия CO₂ через мембраны альвеоцитов, эндотелиоцитов и эритроцитов осуществляется водные каналы—аквапорины (AQP1), поэтому для осуществления газообмена необходим постоянный ток жидкости через эти клетки (1). Наличие каналов для CO₂ объясняет огромную проницаемость альвеоцитов для этого газа (она в 25 раз выше, чем для O₂). Кроме того, CO₂ (и O₂) также диффундируют через фосфолипидные мембраны клеток.

В альвеолах различают альвеоциты I и II типов, а также альвеолярные макрофаги. Общей биохимической особенностью альвеоцитов и альвеолярных макрофагов является высокая экспрессия антиоксидантных ферментов—СОД, каталазы и глутатионпероксидазы.

Альвеоциты I типа

Альвеоциты I типа имеют уплощенную форму и покрывают 95% площади альвеол. Альвеоциты I типа осуществляют газообмен, нетребующий затрат энергии, поэтому источником АТФ для этих клеток является анаэробный гликолиз. Альвеоциты I типа экспрессируют AQP1, облегчающий диффузию CO₂. Плотные межклеточные соединения между альвеоцитами I типа регулируют перенос ионов Na⁺ и Cl^–. Вслед за ионами трансцеллюлярно диффундирует вода.

Альвеолярный клиренс

Исходя из вышеописанных свойств клеток альвеол движение ионов и воды (альвеолярный клиренс) можно представить следующим образом: 1) альвеолы состоят из секретирующих (альвеоциты I типа) и реабсорбирующих клеток (альвеоциты II типа); 2) секретируемая жидкость направляется от альвеоцитов I типа к альвеоцитам II типа, поэтому ингалируемые частицы пыли и бактерии попадая на этот поток жидкости перемещаются в направлении альвеоцитов II типа (альвеолярный "сток"), где 3) нейтрализуются и фагоцитируются макрофагами. Избыток жидкости поступает в бронхиолы.

Альвеолярные макрофаги

Альвеолярные макрофаги способны к свободному перемещению по альвеолам, но в основном концентрируются возле альвеоцитов II типа. Альвеолярные макрофаги экспрессируют индуцибельную NO-синтазу (iNOS). Синтез iNOS активируют IL-1, IL-10, клеточная стенка бактерий и их ДНК. iNOS продуцирует цитотоксичный NO, нейтрализующий бактерии, вирусы и опухолевые клетки.

 

II. Газообмен

Газообмен происходит в альвеолах легких и представляет собой диффузию CO₂ из эритроцитов в альвеолы и O₂ из альвеол в кровь. Скорость диффузии газов определяется их парциальным давлением (pCO₂ и pO₂).

Основной транспортной формой углекислого газа в крови является карбанион (HCO₃^–), образуемый при спонтанной диссоциации угольной кислоты: H₂CO₃«H⁺+HCO₃^–.

Поэтому для осуществления газообмена эссенциальна эритроцитарная карбоангидраза, катализирующая обратимую реакцию: H₂CO₃ «CO₂ + H₂O.

Направление реакции зависит от pCO₂. Поэтому в периферических тканях, где высоко pCO₂, реакция направлена в сторону синтеза H₂CO₃, а в легких из-за удаления CO₂ при выдохе реакция направлена на образование CO₂ и H₂O.

Диффузия CO₂ через мембраны альвеоцитов, эндотелиоцитов и эритроцитов осуществляется водные каналы—аквапорины (AQP1), поэтому для осуществления газообмена необходим постоянный ток жидкости через эти клетки (1). Наличие каналов для CO₂ объясняет огромную проницаемость альвеоцитов для этого газа (она в 25 раз выше, чем для O₂). Кроме того, CO₂ (и O₂) также диффундируют через фосфолипидные мембраны клеток.

III. Альвеолы (2)

В альвеолах различают альвеоциты I и II типов, а также альвеолярные макрофаги. Общей биохимической особенностью альвеоцитов и альвеолярных макрофагов является высокая экспрессия антиоксидантных ферментов—СОД, каталазы и глутатионпероксидазы.

Альвеоциты II типа

Главной функцией альвеоцитов II типа является реабсорбция ионов Na⁺. Эта работа требует больших затрат энергии, поэтому эти клетки получают энергию в процессе аэробного гликолиза. Вслед на ионами Na⁺ парацеллюлярно транспортируются ионы Cl^–, а трансцеллюлярно—вода. Альвеоциты II типа имеют кубическую форму и апикальную щеточную каемку. В щеточной каемке экспрессируется эпителиальный Na⁺-канал (ENaC), а в базолатеральной мембране—3Na⁺/2K⁺-АТФаза. Кроме того, альвеоциты II типа синтезируют и секретируют сурфактант.

ENaC

ENaC—Na⁺-канал состоит из субъединиц ,  и . Субъединицы  и  синтезируются конститутивно, а синтез -субъединицы регулируется на уровне транскрипции. ENaC обеспечивает пассивное проведение ионов Na⁺ в альвеоцит по градиенту концентрации.

2. 3Na⁺/2K⁺-АТФаза

3Na⁺/2K⁺-АТФаза осуществляет энергозависимый удаление Na⁺ через базолатеральную мембрану против градиента концентрации из цитоплазмы в интерстиций. 3Na⁺/2K⁺-АТФаза состоит из  и  субъединиц. -Субъединица конститутивна, а -субъединица—регулируется на уровне транскрипции.

Скорость транспорта ионов через альвеоциты II типа определяется количеством ENaC и активностью 3Na⁺/2K⁺-АТФазы. Регуляция осуществляется на транскрипционном и посттранскрипционном уровне. Основными регуляторами транспорта ионов являются: адреналин, кортизол, альдостерон, гипоксия в лице O₂^·– и предсердный (атриальный) натрийуретический пептид (ANP).

Адреналин

Адреналин через -адренорецепторы (с цАМФ в качестве второго посредника) обеспечивает быструю интернализацию ENaC в апикальную мембрану и 3Na⁺/2K⁺-АТФазы в базолатеральную мембрану, тем самым быстро увеличивая реабсорбцию Na⁺. Этот феномен может быть важным компонентом патогенеза отека легких.

Кортизол и альдостерон

Кортизол через рецепторы глюкокортикоидов и альдостерон через рецепторы минералокортикоидов регулируют скорость транскрипции мРНК -субъединицы ENaC и -субъединицы 3Na⁺/2K⁺-АТФазы.

ANP

ANP синтезируется и секретируется при расряжении кардиомиоцитов левого предсердия (перегрузка сердца объемом или давлением). Через свой рецептор ANP увеличивает производство цГМФ и ингибирует интернализацию ENaC и 3Na⁺/2K⁺-АТФазы. Поэтому ANP может быть важным фактором патогенеза отека легких и "застойной превмонии" при болезнях сердца и сосудов.

Супероксид и гипоксия

Поскольку альвеоциты II типа содержат митохондрии, то в ответ на гипоксию в клетках продуцируется O₂^·–, который через активацию фактора транскрипции NFB ингибирует транскрипцию мРНК -субъединицы ENaC и -субъединицы 3Na⁺/2K⁺-АТФазы. Таким образом, O₂^· является функциональным антагонистом кортизола и альдостерона.

Сурфактант

Альвеоциты II типа синтезируют и секретируют поверхностно-активный фосфолипид сурфактант. Молекулы сурфактанта содержат неполярную "головку" и полярные "хвосты". "Головки" молекулы сурфактанта направлены в сторону клеток, а "хвосты"—в просвет альвеолы. Сурфактант разрушает ассоциаты воды, снижая ее поверхностное натяжение и препятствуя спадению стенок альвеол. Синтез сурфактанта индуцируется кортизолом.

Синтез сурфактанта, субъединиц ENaC и 3Na⁺/2K⁺-АТФазы начинаются с 28 недели беременности, поэтому преждевременные роды для новорожденного грозят развитием синдрома дыхательной недостаточности.

Альвеолярные макрофаги

Альвеолярные макрофаги способны к свободному перемещению по альвеолам, но в основном концентрируются возле альвеоцитов II типа. Альвеолярные макрофаги экспрессируют индуцибельную NO-синтазу (iNOS). Синтез iNOS активируют IL-1, IL-10, клеточная стенка бактерий и их ДНК. iNOS продуцирует цитотоксичный NO, нейтрализующий бактерии, вирусы и опухолевые клетки.

Альвеолярный клиренс

Исходя из вышеописанных свойств клеток альвеол движение ионов (альвеолярный клиренс) можно представить следующим образом: 1) альвеолы состоят из секретирующих (альвеоциты I типа) и реабсорбирующих клеток (альвеоциты II типа); 2) секретируемая жидкость направляется от альвеоцитов I типа к альвеоцитам II типа, поэтому ингалируемые частицы пыли и бактерии попадая на этот поток жидкости перемещаются в направлении альвеоцитов II типа (альвеолярный "сток"), где 3) нейтрализуются и фагоцитируются макрофагами. Избыток жидкости поступает в бронхиолы.

 

Клиренс ингалируемых частиц

На клиренс ингалируемых частиц влияют: 1) реология слизи; 2) адгезивность слизи; и 3) биение рестичек реснитчатого эпителия.

Реология слизи

Реологические свойства (текучесть) слизи определяются соотношением между сульфатированных протеогликанов и концентрацией ионов Ca²⁺. Увеличение [Ca²⁺] в слизи нарушает текучесть слизи. Синтез сульфатируемых протеогликанов регулируется витамином A, поэтому дефицит этого витамина приводит к нарушению клиренса слизи, размножению бактерий и воспалению.

Адгезивность слизи

Адгезивность слизи прямо пропорциональна содержанию Cl^– и сурфактанта.

Поверхностный эпителий тонко регулирует реологические и адгезивные свойство слизи благодаря избирательной реабсорбции ионов, секрецией сурфактанта и паракринной регуляции подслизистых желез.

 

125. Почка - парный орган, основной структурной единицей почек является нефрон. За 1 минуту в почках фильтруется 1000 - 1300 мл крови. Благодаря хорошему кровоснабжению, почки находятся в постоянном взаимодействии с другими тканями и органами и способны влиять на состояние внутренней среды всего организма.

ФУНКЦИИ ПОЧЕК:

1. ЭКСКРЕТОРНАЯ. Почками выводятся из организма:

а) конечные продукты катаболизма (например, такие продукты азотистого обмена, как мочевина, мочевая кислота, креатинин, а также продукты обезвреживания токсичных веществ).

б) избыток веществ, всосавшихся в кишечнике или образовавшихся в процессе катаболизма: вода, органические кислоты, витамины, гормоны и другие.

в) ксенобиотики - чужеродные вещества (лекарственные препараты, никотин).

2. ГОМЕОСТАТИЧЕСКАЯ. Почками регулируются:водный гомеостаз, солевой гомеостаз, кислотно-основное состояние

3. МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ.

а) участие в углеводном, белковом, жировом обменах

б) синтез в почках некоторых биологически активных веществ: ренина, активной формы витамина D₃, эритропоэтина, простагландинов, кининов. Эти вещества оказывают влияние на процессы регуляции АД, свертывания крови, на фосфорно-кальциевый обмен, на созревание эритроцитов и на другие процессы.

ЭТАПЫ МОЧЕОБРАЗОВАНИЯ

Из компонентов плазмы крови почки образуют мочу и эффективно могут регулировать ее состав.

1. УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИЯ

2. РЕАБСОРБЦИЯ

3. СЕКРЕЦИЯ

В процессе ультрафильтрации происходит образовние первичной мочи.

Кровь, двигаясь по сосудам почки, фильтруется в полости клубочка через поры соединительнотканной капсулы - особого фильтра, который состоит из 3-х слоев. 1-й слой - эндотелий кровеносных капилляров, который имеет поры большого размера. Через эти крупные поры проходят все компоненты крови, кроме форменных элементов и высокомолекулярных белков. 2-й слой - базальная мембрана, которая построена из коллагеновых нитей (фибрилл), образующих молекулярное “сито”. Диаметр пор - 4нм. Базальная мембрана не пропускает белки с молекулярной массой выше, чем 50кДа. 3-й слой - эпителиальные клетки капсулы, мембраны которых заряжены отрицательно, что не дает возможности отрицательно заряженным альбуминам плазмы крови проникать в первичную мочу. Форма трехслойных пор сложная и не соответствует форме белковых молекул плазмы крови. Это несоответствие предотвращает проникновение нормальных белковых молекул в первичную мочу. Если же структура, форма, заряд молекулы белка изменены по сравнению с нормальной белковой молекулой, то такой аномальный белок може пройти через фильтр и попасть в мочу. Это один из механизмов очистки плазмы крови от дефектных белков и восстановления ее нормального состава.

Таким образом, ультрафильтрат (первичная моча) в норме почти не содержит белков и пептидов (всего 3-4 г/л). Зато состав низкомолекулярных небелковых компонентов, содержание различных ионов в первичная моча такие же, как и в плазме крови. Поэтому первичную мочу иногда называют “безбелковым фильтратом плазмы крови”.

Количество образующегося ультрафильтрата зависит от величины движущей силы ультрафильтрации - гидростатического давления крови в сосудах клубочка (в норме оно составляет приблизительно 70 мм.рт.ст.).

Движущей силе ультрафильтрации противодействует онкотическое давление белков плазмы крови (около 25 мм.рт.ст.) и гидростатическое давление ультрафильтрата в полости капсулы (около 15 мм.рт.ст.).

Таким образом, движущая сила ультрафильтрации составляет:

70 - (25+15) = 30 (мм рт.ст.),и называется эффективным фильтрационным давлением.

Энергия АТФ в процессе ультрафильтрации не затрачивается.

Понятно, что понижение артериального давления и/или увеличение гидростатического давления в полости капсулы может приводить к замедлению, а при значительных изменениях и к полному прекращению образования первичной мочи (анурия).

В результате процесса ультрафильтрации образуется первичная моча. В сутки через почки человека проходит приблизительно 1500л крови, при этом образуется около 180 литров первичной мочи (125мл за 1 минуту).

Фильтрационную способность почек оценивают путем вычисления фильтрационного клиренса (коэффициента очищения) - для этого в кровь вводят определенные вещества, которые только фильтруются, но не реабсорбируются и не секретируются (полисахарид инулин, маннитол, креатинин).

Фильтрационныйклиренс - это такой объем плазмы крови, который полностью очищается от нереабсорбируемого вещества за 1 минуту.Единицы измерения клиренса - мл (плазмы крови)/мин. У здорового человека ФК составляет около 125 мл/мин или 180 литров в сутки, т.е. это количество первичной мочи, образующейся в сутки.

Первичная моча, содержащая все низкомолекулярные компоненты крови и небольшое количество низкомолекулярных белков, подвергается реабсорбции в проксимальном канальце.

 

126. Почка - парный орган, основной структурной единицей почек является нефрон. За 1 минуту в почках фильтруется 1000 - 1300 мл крови. Благодаря хорошему кровоснабжению, почки находятся в постоянном взаимодействии с другими тканями и органами и способны влиять на состояние внутренней среды всего организма.

ФУНКЦИИ ПОЧЕК:

1. ЭКСКРЕТОРНАЯ. Почками выводятся из организма:

а) конечные продукты катаболизма (например, такие продукты азотистого обмена, как мочевина, мочевая кислота, креатинин, а также продукты обезвреживания токсичных веществ).

б) избыток веществ, всосавшихся в кишечнике или образовавшихся в процессе катаболизма: вода, органические кислоты, витамины, гормоны и другие.

в) ксенобиотики - чужеродные вещества (лекарственные препараты, никотин).

2. ГОМЕОСТАТИЧЕСКАЯ. Почками регулируются:водный гомеостаз, солевой гомеостаз, кислотно-основное состояние

3. МЕТАБОЛИЧЕСКАЯ.

а) участие в углеводном, белковом, жировом обменах

б) синтез в почках некоторых биологически активных веществ: ренина, активной формы витамина D₃, эритропоэтина, простагландинов, кининов. Эти вещества оказывают влияние на процессы регуляции АД, свертывания