Липиды клеточных мембран
Фосфолипиды цитоплазматических мембран органов и тканей. Перекисное окисление липидов: процесс его активации, роль при развитии воспалительного процесса. Биохимические циклы окисления арахидоновой кислоты. Антиоксидантная система. Оценка липидного обмена.
| Рубрика | Медицина |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.11.2009 |
| Размер файла | 31,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Реферат на тему:
Липиды клеточных мембран
Клеточная мембрана является многокомпонентной системой, в которой структурная организация и функция тесно взаимосвязаны, а их изменения служат триггерным механизмом перехода клетки из одного метаболического состояния в другое. Важным структурным компонентом биомембран является холестерин. В клеточных и субклеточных мембранах холестерин распределен неравномерно. Более 90 % холестерина клетки содержится в плазматической мембране, в мембранах митохондрий холестерина нет. Содержание холестерина в наружном монослое клеточной мембраны гораздо выше, чем во внутреннем, т.е. холестерин преимущественно сосредоточен на границе с внешней средой. В клеточной мембране холестерин располагается вместе с фосфолипидами и отвечает за пространственную упаковку молекул фосфолипидов. Холестерин вынуждает остатки жирных кислот располагаться более плотно в пространстве и уменьшает их подвижность, снижает жидкостность и повышает микровязкость клеточных мембран (Бурлакова Е.Б., 1981; Антонов В.Ф., 1982; Соболева М.К., Шарапов В.И., 1993; Бергельсон Л.Д., 1996; Титов В.Н., 2000).
В эпителии эндокринных желез (надпочечники, яичники и семенники) и гепатоцитах холестерин необходим еще и для синтеза стероидных гормонов и желчных кислот. Эти клетки активно поглощают холестерин в виде эфиров холестерина.
Молекула холестерина уменьшает содержание воды в клеточной мембране, определяет проницаемость ее, создает микроокружение для встроенных в мембрану ферментов (Репин В.С., 1990; Атаджанов М.А.и соавт., 1995).
Структурная функция холестерина является наиболее ранней. Вторая функция холестерина связана с краткосрочной клеточной адаптацией, поддержанием постоянства внутренней среды путем изменения структуры и физико-химических свойств клеточных мембран.
Вторым важным структурным компонентом биомембран являются фосфолипиды, активно участвующие в формировании липидного бислоя, структурно-функциональная активность которого зависит от уровня фосфолипидов в нем (Панасенко О.М., Сергиенко В.И., 1993; Бергельсон Л.Д., 1996).
Состав фосфолипидов цитоплазматических мембран органов и тканей отличается большим разнообразием. В них входят фосфатидилхолин, фосфатидилсерин, фосфатидилэтаноламин, полиглицерофосфатиды, лизофосфатидилхолин (Овчинников Ю.А., 1987).
Из перечисленных моноглицерофосфатидов на фосфатидилхолин приходится 20-22 %, он является компонентом антиоксидантной системы (Мареева Т.Е., и соавт., 1990).
Соотношение остальных моноглицерофосфатидов во всех органах и тканях различно и зависит от функциональных особенностей каждого органа. В ткани легкого фосфатидилхолин образует основу сурфактанта. В ответ на стимуляцию внешних раздражителей гидролизуется фосфатидилхолин при участии фосфолипазы Д и образуется фосфатидная кислота, которая является вторичным мессенжером в регуляции активности протеинкиназ, G-белков, фосфатидилинозитол-киназ, аденилатциклаз и других сигнальных молекул Spiegel S. et al., 1996 .
Основная функция фосфатидилхолина и близкого к нему по структуре холинплазмологена связана с активностью фосфолипазы-А-2, при гидролизе которых образуется лизоформа фактора активации тромбоцитов (лизо-фат). Лизо-фат является высоко активным клеточным медиатором, регулирующим важные процессы в норме и при патологических состояниях, в которые вовлекаются тромбоциты, нейтрофилы, базофилы, лимфоциты, моноциты, клетки эндотелия, гепатоциты, пневмоциты, нервные клетки (Стукан И.В., Горелюк И.П., 1990; Зубарева Е.В., Сеферова Р.И., 1992; Терещенко И.П., Кашулина А.П., 1993; Музя Г.И. и соавт., 1994; Музя Г.И. и соавт., 1996; Проказова Л.В.и соавт., 1998).
Образующийся при гидролизе фосфолипидов диглицерин (глицерофосфат) является активатором фермента протеинкиназы, участвующей в клеточной проницаемости (Панасенко О.М.., Сергиенко В.И.1993; Кучкина Н.В.и соавт..1994; Куликов В.И., Музя Г.И., 1996).
Гидролиз полиглицерофосфатидов сопровождается высвобождением кардиолипина, участвующего в активации ферментов переноса электронов в дыхательной цепи (Krebs I.I., et al., 1979). По современным представлениям, передача регуляторного сигнала от плазмолеммы на генетический аппарат осуществляется через ряд сигнальных систем аденилатциклазную, МАР-киназную, фосфатидокислотную, фосфаинозитидную, липоксигеназную, супероксдсинтазную, NO -синтазную, а также через рецепторы, обладающие гистидин-киназной активностью Ладыженская Э.П., Проценко М.А., 2002.
Гидролиз фосфатидилинозита стимулирует проникновение кальция внутрь клеток и тоже активирует Са-зависимую протеинкиназу (Бабич Л.Г. и соавт., 1994).
Моноглицерофосфатиды, входящие в состав мембран клеток и субклеточных органелл, содержат в В-положении жирные полиненасыщенные кислоты, которые под действием физических, химических факторов внешней среды (выхлопные газы, питьевая вода, пестициды, гербициды, лекарственные препараты) подвергаются перекисному окислению (Панасенко О.М. и соавт., 1995).
Перекисное окисление липидов
Перекисное окисление липидов, "цепное окисление", или свободнорадикальное окисление, представляет собой цепные реакции, которые слабо выражены у здорового человека. Первые работы в России по цепным реакциям связаны с изучением метаболизма арахидоновой кислоты в биологических системах русским ученым Б.Н.Тарусовым в 60-е годы двадцатого столетия (Курашвили Л.В. и соавт., 2003).
Активация перекисного окисления липидов является физиологической реакцией, принимающей участие в механизмах неспецифической адаптации организма, и представляет собой неферментативные реакции прямого связывания кислорода с субстратом фосфолипидов, в первую очередь с полиеновыми кислотами, входящими в состав клеточных мембран.
Перекисное окисление липидов играет важную роль при развитии воспалительного процесса (Барабай В.А., 1989; Захарова Н.Б., Титова Г.П., 1992; Ершова Л.П., Кубаренко Г.Н., 1992; Долгушин И.И. и соавт. 2000).
Окислительный стресс является одним из универсальных механизмов повреждения клеточных мембран, сопровождающий многие заболевания и проявляющийся накоплением активных кислородсодержащих радикалов (О-2, НО2, RO2, НО и RO) или активных форм кислорода (АФК) (Пескин А.В., 1998; Кондрашова М.Н., 1999).
Патофизиологический аспект действия активных форм кислорода связан с активацией реакций свободнорадикального окисления, ведущих к повреждению клетки. Перекисное окисление липидов рассматривают как универсальный механизм повреждения клетки при воспалении, ишемии, аутоиммунных болезнях, токсическом действии кислорода, экологических факторов и «канцерогенов» (Логинов А.С., Матюшин Б.Н., 1991; Меньшикова Е.Б., Зенков Н.К., 1993; Скулачев В.П., 1998).
АФК опасны для клетки. Например, радикал гидроксила (ОН) способен быстро и необратимо окислять практически любое из веществ биологического происхождения, выводя тем самым это вещество из строя.
Клетка обладает мощной системой защиты от АФК, которая способна предотвращать образование АФК или обезвреживать их при избыточном накоплении в клетке. Повышаться уровень АФК может при различных патологических состояниях. В раскрытии интегральных механизмов ПОЛ и повреждении мембранных систем сыграли роль отечественные ученые Е.Б.Бурлакова (1981), Д.М.Антонов (1982), В.П.Скулачев (1998).
Механизм свободнорадикального окисления подчиняется общим законам цепного окисления. Начинается процесс чаще всего с высвобождения О.Н - радикала, способного отнимать атом Н+ у органических соединений с образованием перекиси водорода и свободного органического радикала (R.), т.е. радикала полиеновых жирных кислот, который взаимодействует с кислородом, образуя перекисные радикалы. Чередование двух последних реакций приводит к цепному перекисному окислению липидов.
Изменение состава жирных кислот в липидном бислое клеточных мембран может изменить агрегацию, диффузное перемещение сквозь клеточную мембрану, активность мембраносвязанных ферментов, экспрессию рецепторов, мембранную проницаемость и транспортные свойства (Serhan C.N., Haeg-gstrom J.Z., Leslie C.C., 1996; Fritsche K., Cassity N., 1996).
Первичный биохимический цикл окисления арахидоновой кислоты
Арахидоновая кислота, входящая в состав фосфолипидов клеточных мембран, является исходным субстратом в биосинтезе простаноидов - физиологически активных веществ, принимающих активное участие в регуляции многих функций организма (Когтева Г.С., Безуглов В.В., 1998).
Концентрация свободной арахидоновой кислоты в клетках находится под строгим контролем. Арахидоновая кислота содержится главным образом в эндогенных депо мембранных фосфолипидов. Источником арахидоновой кислоты могут быть плазменные ЛПНП (Salbach,P.B., et al., 1992).
Уровень свободной арахидоновой кислоты невелик и является одним из наиболее важных факторов регуляции физиологических и патологических процессов, а также обеспечения функционирования системы гемостаза.
Метаболизм арахидоновой кислоты обеспечивает биоэффекторные функции на уровне клеток и во всем организме в целом (Проказова Н.В., и соавт., 1998; Когтева Г.С., Безуглов В.В., 1998; Serhan, C.N., et al., 1996).
Ферментативное окисление арахидоновой кислоты в простаноиды осуществляется под действием двух последовательно работающих ферментов и проходит через образование промежуточного простагландина PgH2. При участии фермента циклооксигеназы образуются простаноиды, куда входят простагландины, простациклины и тромбоксаны.
К первичным продуктам перекисного окисления липидов относятся циклические эндоперекиси и алифатические моно- и гидроперекиси. К вторичным - ненасыщенные альдегиды (малоновый диальдегид).
Первый биохимический цикл окисления арахидоновой кислоты тромбоцитов и эндотелия сосудистой стенки направлен на образование тромбоксанов и простациклинов через циклические эндоперекиси.
Простациклин, он же простагландин (PgH2), cинтезируется неизмененной сосудистой стенкой в малых количествах. В тромбоцитарных агрегатах постоянно образуются эндоперекиси, которые быстро превращаются в простациклин клетками эндотелия сосудистой cтенки при участии фермента циклооксигеназы. Синтезируя простациклин, неизмененная сосудистая стенка активно препятствует формированию тромбоцитарного агрегата на своей поверхности. Превращения эндоперекисей связаны с местом их локализации (Петрухина Г.Н., Макаров В.А., 1998).
В местах повреждения на эндоперекиси действует фермент тромбоксансинтетаза, и они превращаются в тромбоксан А2. Тромбоксан А2 является мощным вазоконстриктором, агрегирующим тромбоциты агентом, а также обеспечивает почти немедленное высвобождение гранул тромбоцитов.
Вторичный биохимический цикл окисления арахидоновой кислоты
Ключевым ферментом этого цикла является липоксигеназа. В результате этого цикла образуются промежуточные продукты, так называемые алифатические эндоперекиси, из которых синтезируются лейкотриены и липоксины (Кучкин Н.В. и соавт., 1994).
Лейкотриены - это высокоактивные липидные биоэффекторы. По структуре и биологической активности они подразделяются на два класса. К первому классу относятся цистеинил лейкотриены. Они представлены лейкотриенами С-4 (LTC-4), Д-4 (LTD-4) и лейкотриеном Е-4 (LTE-4). Второй класс представлен лейкотриеном В-4 (LTB-4), который считается главным метаболитом арахидоновой кислоты. Оба класса лейкотриенов образуются в лейкоцитах при окислительном катаболизме арахидоновой кислоты при участии фермента 5 - липоксигеназы и вовлечены в регуляцию воспалительного процесса (Сала А. и соавт., 1998).
Лейкотриены открыты в 1979 г. P.Borjeа и В.Samuelsso, они обладают противовоспалительным действием, ответственны за хемотаксис и хемокинезис нейтрофилов, высвобождение лизосомальных ферментов и продуцирование антиоксидантов, принимают участие в механизмах развития многих заболеваний, особенно аллергических при участии IGE, белков системы компонентов комплемента, ионов кальция и нейтрофильной стимуляции.
Лейкотриены немедленно высвобождаются в окружающую среду и взаимодействуют с рецепторами клеток. Лейкотриены подразделяются на цистеиновые с гистаминоподобным действием и лейкотриены, взаимодействующие с иммунокомпетентными клетками (Т - хелперами и Т-супрессорами), регулирующие выработку интерферонов и ИЛ-1, ИЛ-2.
Депонировать эйкозаноиды клетки не могут. Это делает необходимым активный постоянный транспорт в клетки предшественников их синтеза.
Действие эйкозаноидов реализуется в микроокружении тех клеток, которые их синтезировали. Эйкозаноиды регулируют сосудистый тонус через ЕDRF (окись азота), влияя на состояние микроциркуляции, сокращение и расслабление гладких мышц, хемотаксис, миграцию нейтрофилов, процесс свертывания крови, нервную проводимость, стимулируют или подавляют освобождение гормонов, т.е. участвуют во многих физиологических функциях организма и во многих патофизиологических реакциях организма.
Липопероксиды нестойки и подвергаются дальнейшей деструкции в процессе перекисного окисления липидов, при этом накапливаются малоновый диальдегид и продукт его взаимодействия с аминосодержащими соединениями, так называемые флюоресцирующие шиффовы основания (шлаки), и компоненты полимеризации окисленных липидов - возрастные пигменты и липофусцины.
Малоновый диальдегид, гидроперекиси являются мутагенами и обладают выраженной цитотоксичностью, подавляют гликолиз и окислительное фосфорилирование, игибируют синтез белка, нуклеиновых кислот, нарушают секрецию триглицеридов гепатоцитами, вызывают конверсию микросомального цитохрома Р45О в нативную форму Р42О, ингибируют различные мембранные ферменты (2,6-фосфотазу в микросомах, аденилатциклазу и 5-нуклеотидазу в плазматических мембранах).
Простагландины, тромбоксаны, простациклины являются медиаторами биохимических процессов, а лейкотриены и липоксины - физиологическими эйкозоноидами. Все активные метаболиты арахидоновой кислоты и других полиеновых кислот, участвующих в физиологических и патологических процессах организма, называют оксилипинами (Климов А.Н., Никульчева Н.Г., 1984; Бурлакова Е.Б., 1981; Никитин Ю.П. и соавт., 1985; Сала А. и соавт., 1998).
Эйкозаноиды подразделяются на три группы: эйкозаноиды первой группы синтезированы из y-6-линолевой кислоты, второй группы из арахидоновой кислоты и третьей группы из 3-б - линоленовой кислоты, имеющих в своей структуре различное количество двойных связей, что определяет различия в их функциональной активности.
Клетки рыхлой соединительной ткани синтезируют разные эйкозаноиды. Так, тромбоциты синтезируют тромбоксаны, эндотелиальные клетки синтезируют простациклины. Тромбоксаны активируют адгезию (прилипание) тромбоцитов и тромбообразование, а простациклины, наоборот, ингибируют агрегацию тромбоцитов на сосудистой стенке.
Тромбоксаны и простациклины выступают как функциональные антагонисты. Простациклин третьей группы оказывает наибольшее антиагрегационное действие, а тромбоксан третьей группы слабо стимулирует агрегацию тромбоцитов. В тандеме (группе) проста-циклин-2/тромбоксан-2 их действие сбалансировано. В тандеме простациклин-1/тромбоксан-1 активность тромбоксана оказывается выше, чем простациклина.
Таким образом, при синтезе эйкозаноидов из 3-полиеновых кислот суммарное действие простаноидов препятствует тромбообразованию, а при синтезе из ?-6 - полиеновой кислоты - способствует образованию тромбов.
Активация перекисного окисления липидов является универсальным механизмом развития тканевой дистрофии, воспаления, в процессе которых переплетаются механизмы липидных взаимодействий процессы свертывания крови и фибринолиза.
Процессы перекисного окисления липидов лежат в основе механизмов сосудисто-тромбоцитарного гемостаза. Включение сосудисто-тромбоцитарного гемостаза возможно при нарушении целостности сосудистой стенки и нарушении морфологии и функции тромбоцитов.
На концах гликопротеидов клеточных мембран, мембранных рецепторах эндотелия и тромбоцитов, находятся сиаловые кислоты, несущие отрицательный заряд, способствующие электростатическому отталкиванию клеток друг от друга и от эндотелия сосудистой стенки. Активация перекисного окисления липидов включает основные механизмы сосудисто-тромбоцитарного гемостаза. Такие функции тромбоцитов как адгезия и агрегация также связаны с процессами перекисного окисления липидов, повышение адгезивности тромбоцитов и агрегационной способности свидетельствуют об активации окисления липидов.
Антиоксидантная система
К антиоксидантам относятся вещества, способные подавлять образование свободных радикалов в живых организмах и контролировать процессы перекисного окисления липидов (Меньшикова Е.Б., Зенков Н.К.,1993).
В организме человека антиокислительный потенциал реализуется различными антиоксидантными системами белковой и небелковой природы.
Антиоксиданты - это вещества, регулирующие процессы свободнорадикального окисления. Их можно подразделить на структурные и истинные антиоксиданты.
Структурные антиоксиданты просто затрудняют доступ компонентов окислительной реакции друг к другу, что гасит потенциал окислительной реакции. Такими антиоксидантами являются холестерин, б - токоферол, металлы с переменной валентностью (Fe, Сu).
Истинные антиоксиданты вступают в реакции с активными формами кислорода, при этом образуются продукты с меньшей реакционной способностью.
Антиоксиданты могут быть высокомолекулярными и низкомолекулярными.
Высокомолекулярные антиоксиданты - это в основном белки, которые связывают ионы металлов с переменной валентностью, например - железо, медь, селен, кобальт. К таким белкам относятся трансферрин, ферритин, транскобаломин, церулоплазмин.
Одним из основных ферментов сыворотки крови с антиоксидантной активностью является церулоплазмин. Церулоплазмин утилизирует токсические супероксидные анион-радикалы на клеточных мембранах. Особенно важную роль церулоплазмин играет для защиты мембран эритроцитов, нейтрализуя активные формы кислорода на ее поверхности, он предотвращает разрушение эритроцита.
Церулоплазмин осуществляет передачу ионов меди в клетки не печеночных органов, а также обеспечивает выведение меди из кровотока через желчь. За счет меди церулоплазмин осуществляет антиоксидантную активность (Пучкова Л.В.,1995).
Медь относится к группе жизненно необходимых микроэлементов, так как входит в активные центры нескольких десятков ферментов, которые участвуют в клеточном дыхании, формировании соединительной ткани, процессинге нейропептидов, в поддержании гомеостаза железа (Авцын А.П. и соавт., 1991).
Основными внутриклеточными ингибиторами свободно - радикального окисления являются ферменты пероксидаза, супероксиддисмутаза (СОД), каталаза, глутатионпероксидаза, которые катализируют реакции с активными формами кислорода с образованием неактивных соединений и тем самым участвуют в нейтрализации перекисей (Калмыкова Ю.А. и соавт., 1992; Шикунова Л.Г. и соавт. 1999).
Пероксидаза относится к ферментам, катализирующим окисление неорганических и органических соединений. Фермент обладает широкой субстратной специфичностью (аскорбиновая кислота, дигоксин, кверцетин), причины которой до сих пор не выяснены (Рогожин В.В., Верхотуров В.В.,1998) .
Фермент супероксиддисмутаза (СОД) при участии б - токоферола утилизирует кислород и защищает клетку от повреждения супероксидным радикалом. СОД - это катализатор дисмутации супероксидных анионов в перекись водорода и молекулярный кислород. Различают СОД-1 и СОД-2. СОД-1 содержит в своем активном центре микроэлементы медь и цинк и находится в цитоплазме клеток. СОД-2 в активном центре содержит марганец и находится в митохондриях (Карагезян К.Г. и сотр., 1998).
Ксантиноксидаза - фермент, окисляющий ксантин и гипоксантин молекулярным кислородом. При этом ксантиноксидаза превращает кислород в оксид кислорода и перекись водорода.
Глутатионпероксидаза расщепляет гидроперекиси, локализуется в митохондриях и цитозоле. В ее активном центре содержится микроэлемент селен.
Важная роль в метаболизме перекиси водорода отводится каталазе, содержащейся в клетках в довольно большой концентрации. Каталаза широко распространена в тканях, и особенно высокая ее активность отмечается в эритроцитах. В эритроцитах выделены три изофермента каталазы, два из которых связаны с мембраной эритроцита, а третий - с молекулой гемоглобина. Установлено (Сторожук П.К., Сторожук А.П., 1998), что ферменты СОД и каталаза регулируют кислородно-транспортную функцию гемоглобина за счет изменения своей активности и соотношения окисленных и восстановленных форм гемоглобина.
Перекись водорода - представляет собой маленькую нейтральную молекулу, которая подобно молекуле воды легко проникает через клеточную мембрану близлежащих клеток воспалительной зоны. Небольшие дозы перекиси водорода активируют активность антиоксидантной системы и предотвращают образование АФК, усиливают защитные силы организма (Скулачев В.П., 1994; Маеда Х., Акаике Т., 1998).
Суперпродукция перекиси водорода ксантиноксидазной реакцией может сама спровоцировать патологию, например, некроз ткани (Жданов Г.Г., Соколов И.М.,1996).
Кроме ферментных систем в клетках существуют низкомолекулярные соединения, которые могут перехватывать свободные радикалы и, таким образом, тормозить цепные реакции свободнорадикального окисления. Из этих соединений наибольшей специфичностью и активностью обладают липидные антиоксиданты - б-токоферол, каротиноиды, флавоноиды.
К низкомолекулярным антиоксидантам относятся также аскорбиновая кислота, дигоксин, аминокислоты, полиамины, глутатион, билирубин, мочевина, мочевая кислота, некоторые среднемолекулярные пептиды и другие (Реутов В.П., 1995; Болдырев А.А., 1995; Калуев А.В., 1998).
Из низкомолекулярных компонентов следует назвать карнизин, который представляет собой в"- аланин-L-гистидин (дипептид), относящийся к природным антиоксидантам. Значительные концентрации его содержатся в мышечной ткани и мозге. Биологические свойства его, как и СОД, витамина С и Е, пока полностью не расшифрованы. Ученых всего мира пока интересуют такие свойства карнизина, как антиоксидантное, иммуномодулирующее и нейропротекторное действие против свободных радикалов (Ванг А. и соавт., 2000; Болдырев А.А.,2000; Штуренберг Х.Дж.,2000.; Робертс П.Р., Залога Г.П., 2000.)
Уровень токоферолоподобных компонентов связан с концентрацией триглицеридов в обратно пропорциональной зависимости. б-токоферол относится к липидорастворимым антиоксидантам, 5О % б-токоферола находится во фракции ЛПВП и 2О % в ЛПНП. При активации перекисного окисления во фракции ЛПВП увеличивается количество свободного холестерина и снижается уровень полиеновых жирных кислот. Это приводит к изменению физико-химических свойств ЛПВП и ЛПНП, в результате чего меняется характер их взаимодействия с мембранами клеток периферической крови и эндотелием сосудистой стенки. Модификация липопротеидов ингибирует синтез простациклинов и фактора ЕDРF (NO-oкись азота) в эндотелии сосудистой стенки.
Витамин C относится к водорастворимым витаминам, принимает участие в системе электронного транспорта. Его действие осуществляется в цитоплазме или во внеклеточном пространстве. Функция витамина С связана со способностью металлов с переменной валентностью изменять ее. Витамин С защищает липопротеиды крови.
Витамины С, А, Д, F при окислении и аутоокислении образуют промежуточные продукты, которые, наоборот, усиливают процессы перекисного окисления липидов, ускоряют образование перекиси водорода и других продуктов перекисного окисления. Этим обьясняется гепатотоксический эффект витамина С. Витамин Е относится к липофильным витаминам, действует в синергизме с витамином С, является внутримембранным антиоксидантом.
Мочевина является продуктом утилизации аммиака. Образуется она преимущественно в печени в результате орнитинового цикла из аминокислот (аргиниа, орнитина, цитрулина) и гуанидиновых соединений. Мочевина легко связывается с биомолекулами, например, в эритроцитах с гемоглобином, в сыворотке крови с альбумином. Мочевина стабилизирует клеточные мембраны и меняет активность ферментов. В присутствии мочевины тормозится окисление железа кислородом. Мочевина подавляет способность образовывать малоновый диальдегид за счет связывания карбоксильных групп белков. Накопление мочевины в тканях можно рассматривать как реализацию ее защитных антиоксидантных функций.
Мочевая кислота это неферментативный антиоксидант. Она ингибирует образование перекисных радикалов и защищает липопротеиды сыворотки крови от окисления. Окислительно - восстановительные реакции мочевой кислоты возможны только при вступлении в процесс аскорбиновой кислоты. Повышение уровня уратов в крови связано с активацией механизмов защиты от активных форм кислорода эритроцитов, моноцитов и лимфоцитов.
Мочевая кислота и аскорбиновая кислота вступают в обменные реакции с активными формами кислорода и ингибируют процессы перекисного окисления липидов и восстанавливают гемоглобин с образованием уратов.
Основным источником мочевой кислоты в организме является ксантин. Ксантин образуется в организме животного и человека в результате распада макроэргических соединений (АТФ, АМФ, ГТФ и др.), распада ядросодержащих клеток. Ксантин является конечным продуктом обмена нуклеопротеидов и как субстрат ксантиноксидазной реакции, ответственной за реализацию механизмов образования свободных радикалов. Фермент ксантиноксидаза относится к НАД-зависимым дегидрогеназам, окисляет ксантин до уратов. Освобождающиеся дефосфорилированнные пурины хорошо растворимы в липидах и легко покидают ткань, попадая в кровеносное русло.
Катаболизм пуринов и выход мочевой кислоты из тканей в кровь можно рассматривать как адаптационную реакцию в результате стрессорного воздействия на организм. Однако при изменении кислородного режима эти системы могут стать синергистами кислородной токсичности, так как вклад в антиоксидантный механизм ткани не может компенсировать прирост кислорода в ксантиноксидазной и уратоксидазной реакциях.
Методологический подход к оценке липидного обмена
Незнание механизмов развития нарушений липидного обмена при различных экстремальных состояниях, несвоевременная коррекция этих отклонений связана с упрощенным подходом к данной проблеме - длительное время судили о липидном статусе по количеству в крови холестерина. В практической медицине даже сейчас часто обходятся одним общим холестерином, т.к. определение других показателей липидного статуса возможно только в специализированных учреждениях. И только с 1971 года, когда была принята классификация гиперхолестеринемии Фредриксона и его соавторов, в основу которой был положен характер фракционного распределения липопротеидов, стало возможным их типирование.
Типирование нарушений липидного статуса при различных состояниях стало обязательным и включает определение в сыворотке крови триглицеридов, холестерина. Более углубленный подход к изучению нарушений липидного обмена начался с 1970 года, когда А.Лабори, 1970; Eisenberg S., 1979; Е.И.Чазов, А.Н.Климов, 1980; Л.В.Курашвили, 1979, 1986, 1988, 1991 и др. провели фундаментальные исследования по этой проблеме и предложили диагностику дислипопротеидемий с оценкой уже количества холестерина и триглицеридов во фракции ЛПВП.
Липидные нарушения имеют гораздо более сложный характер, поэтому для их обоснования необходимо определять три показателя: это общий холестерин, холестерин ЛПВП и триглицериды. В дальнейшем, пользуясь формулой Фридвальда, необходимо рассчитать концентрацию холестерина фракции ЛПНП (ХС ЛПНП = общий ХЛ (ммоль/л)- ХЛ ЛПВП - 0,45 ТГ (ммоль/л) или ХЛ ЛПНП (мг/дл) = общий ХЛ-ХЛ ЛПВП (мг/дл) - 0,2 ТГ (мг/дл)).
Формула Фридвальда достаточно точна при уровне триглицеридов ниже 4 ммоль/л. На их содержание в крови оказывают большое влияние пищевые факторы, прием алкоголя. Поэтому при обнаружении уровня ТГ выше 1,72 ммоль/л, анализ следует повторить после нескольких недель соблюдения гиполипидемической диеты, при уменьшении массы тела, исключении алкоголя. При использовании для анализа плазмы крови (крови, взятой с ЭДТА) показатели липидов на 3% ниже, чем в сыворотке крови. Для определения уровня холестерина могут быть применены различные химические, ферментативные методы. В последние годы появились различные анализаторы, позволяющие определить уровень холестерина в образцах крови, взятой из пальца, методом "сухой химии".
Необходимым требованием для всех методов оценки уровня холестерина, триглицеридов является наличие внутрилабораторного контроля качества анализов. Точность определения резко повышается при участии лаборатории во внешнем контроле качества, например, Федеральной системы внешней оценки качества исследований. В связи с биологической и аналитической вариабельностью при изучении холестерина и триглицеридов целесообразно использовать метод параллельных проб.
Определение уровня триглицеридов, общего холестерина в крови и во фракции ЛПВП обязательно проводить только натощак, т.е. через 12 часов после последнего приема пищи, обычно утром.
Мы представляем диагностику нарушений липидного обмена следующим образом: использование скрининговых и основных тестов.
Скрининговые тесты - это визуальная оценка мутности сыворотки (плазмы) и концентрации - липопротеидов (по Бурнштейну и Самай). Если этими тестами выявляются отклонения в липидном обмене, то необходимо использовать основные количественные методы, позволяющие провести типирование. К ним относятся: определение количества триглицеридов, общего холестерина в крови, концентрацию холестерина во фракции ЛПВП. Дополнительно проводят электрофоретическое изучение распределения липидов по фракциям, что необходимо для обнаружения 3 типа дислипопротеидемий (Чазов Е.И., Климов А.Н., 1980).
Достижением последних 10 лет является изучение апопротеидов С и апо-Е.
На сегодняшний день для разрешения вопроса о предупреждении осложнений при различных экстремальных состояниях, связанных с нарушениями метаболизма липидов, необходима информация о качественном составе транспортных форм липопротеидов.
Анализируя данные литературы и на основании многолетних собственных экспериментов и клинических исследований, касающихся изучения структурной, энергетической, пластической и транспортной функции липидов, мы пришли к теоретическому заключению о влиянии нарушения липидного обмена на структуру механизмов адаптации. Предлагаемый нами способ диагностики нарушений липидного обмена поможет практическому здравоохранению в своевременной диагностике и коррекции возможных осложнений при экстремальных состояниях. Этому посвящена настоящая работа.
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
АСТ - аспартатаминотрансфераза
АЛТ - аланинаминотрансфераза
Апо-А-1 - апопротеид А-1
Апо-В48 - апопротеид В48
Апо-В100 - апопротеид В100
Апо-Е - апопротеид Е
АФК - активные формы кислорода
АХАТ - ацил - КоА - холестерин-трансфераза
БПЭХ - белок, переносящий эфиры холестерина
ЛПВП, б - ЛП - липопротеиды высокой плотности
ЛПНП, - ЛП - липопротеиды низкой плотности
КРИ - креатинин-ростовый индекс
ЛП - липопротеиды
ЛПОНП, Пре--ЛП - лиопротеиды очень низкой плотности
ЛППП - липопротеиды промежуточной плотности
ЛПЛ - липопротеидлипаза
ЛПК - локальный печеночный кровоток
ЛФК - лизофосфатидилхолин
ЛХАТ - лецитин-холестерин-ацилтрансфераза
Моно - ЭХ - моноеновые эфиры холестерина
НЭЖК - неэстерифицированные жирные кислоты
ПГФ - полиглицерофосфатиды
ПОЛ - перекисное окисление липидов
СМ - сфингомиелин
ТГ - триглицериды
ТХА-2 - тромбоксан А-2
TNF - тумор некротический фактор
ФЛ - фосфолипиды
ФС - фосфатидилсерин
ФХ - фосфатидилхолин
ФЭА - фосфатидилэтаноламин
ХЛ - холестерин
ХМ - хиломикроны
ЭС-поли-ЖК - эсcенциальные полиеновые жирные кислоты
EDRF - эндогенный фактор релаксации
FNO - фактор некроза опухолей
FAT - фактор активации тромбоцитов
NO - оксид азота
PG - простагландины
12-НЕРТЕ - гидроксиэйкозотетраеновая кислота
Литература
Бочков В.Н., Кузьменко Г.С., Резин К.Т., Ткачук В.А. Гормоноподобное действие липопротеидов плазмы крови на тромбоциты и гладкомышечные клетки. // Биохимия. 1994. Т. 59. вып. 7. С.-958-966.
Бочков В.Н., Сорокин Е.В., Бызова В.Б. Участвуют ли гликопротеиды IIa/IIIв в активации тромбоцитов человека липопротеидами низкой плотности ? // Биохимия. 1995. Т. 60. вып.8. С.1187.
Бурлакова Е.Б. Роль липидов в процессе передачи информации в клетке. В кн. Биохимия липидов и их роль в обмене веществ. -М.-Наука.-1981.-С.- 23-33.
Васильков В.Г., Артемьева Л.О., Келина Н.Ю. и др. Диагностическое и прогностическое значение некоторых критериев оценки степени тяжести больных перитонитом в процессе интенсивной терапии. В кн. Актуальные вопросы абдоминальной хирургии. // Тезисы VП Всероссийского съезда хирургов. -Л. -1989. -С.19.
Васильков В.Г., Артемьева Л.О., Келина Н.Ю. Состояние центральной гемодинамики микроциркуляции в процессе интенсивной терапии. //Тезисы докладов научно-практической конференции ПГИУВа. - Пенза. -1990.-С.15.
Васильков В.Г., Курашвили Л.В., Келина Н.Ю., Артемьева Л.О. Функция печени и состояние липидного обмена у больных до и после оперативного вмешательства на желудочно-кишечном тракте. // Анестезиология и реаниматология.-1996.-N 3.-С.21-25.
Васильков В.Г., Шикунова Л.Г., Келина Н.Ю.и др. Роль нарушений антиоксидантного статуса организма в формировании синдрома эндогенной интоксикации у больных в токсической и терминальной стадии перитонита.// Анест. и реанимат.-2001.- №6.- С.31-34.
Вильшанская Ф.Э., Волкова А.В., Пятерикова Н.А. Показатели метаболизма липидов при хроническом ангиохолите у детей. Сб.: Механизм регуляции обмена веществ в норме и патологии. // Тезисы.- Свердловск, -1988.-С.142.
Виноградов А.Т., Щербаков И.А. Уровень холестерина ЛПНП в крови у мужчин 40-59 лет в норме и при гиперлипидемии. // Кардиология. -1982. -N 8. -С.26-30.
Винокурова И.Ю. Определение объемного кровотока и степени жировой дистрофии печени с помощью Ксенона-133. // Механизм регуляции обмена веществ в норме и патологии. Тезисы. - Свердловск,-1988. - С.-142.
Вихреев В.С., Бурмистрова В.М. Ожоги. - Л.: Медицина, 1986.
Владимиров Ю.А., Азизов О.А., Деев А.И. Свободные радикалы в живых системах // Биофизика (итоги науки и техники ВИНИТИ АН СССР), -1991.-Вып.29.-25 с.
Габриелян М.И., Дмитриев А.А. Диагностическая ценность определения средних молекул в плазме крови при нефрологических заболеваниях. // Клинич. медицина. 1981. N 10. -С.-38-42.
Галлер Г., Ганефельд М. Нарушение липидного обмена.- М.: Медицина.1979. -С.80.
Подобные документы
Причины и проявления повреждения клетки. Механизмы нарушения барьерной функции биологических мембран. Перекисное окисление липидов. Схема мембранных фосфолипаз. Механическое растяжение мембран и адсорбция белков. Явление электрического пробоя мембран.
реферат [21,1 K], добавлен 13.04.2009Изучение моногенных заболеваний, связанных с нарушением обмена липидов, с позиции медицинской генетики. Проблемы диагностики энзимопатий липидного характера. Липиды и липопротеиды: холестерин, триглицериды, жирные кислоты, фосфолипиды, липопротеиды.
курсовая работа [6,4 M], добавлен 21.01.2021Сущность окисления ненасыщенных жирных кислот. Холестерин, его основные характеристики и биосинтез. Основные этапы биосинтеза жирных кислот. Мембранный транспорт его общая характеристика, компоненты мембран. Проведение нервных импульсов.
реферат [25,2 K], добавлен 17.01.2009Характеристика параметров липидного обмена. Определение "нормальных" значений липидов сыворотки крови. Аналитическая стадия при лабораторном исследовании липидов. Определение показателей общего холестерина, содержания триглицеридов, липопротеидов.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 14.05.2013Организация мембран. Транспорт веществ через мембраны. Центральный механизм регуляции орагнов дыхания. Нефрон - структурно-функциональная единица почки. Функциональные связи гипоталамуса с гипофизом. Проблема локализации функций в коре большого мозга.
контрольная работа [39,4 K], добавлен 03.02.2008Причины, клиническая характеристика, диагностика и лечение нарушений липидного обмена. Ожирение, истощение, дислипопротеинемии, липодистрофии и липидозы. Жировая дистрофия, сопровождающаяся избыточным накоплением липидов в паренхиматозных клетках.
презентация [587,1 K], добавлен 14.10.2015Атеросклероз как хронический патологический процесс. Факторы риска возникновения. Гиперхолестеролемия как метаболическая предпосылка заболевания. Модифицирование липидов, роль этого процесса в механизме развития атеросклероза. Стадии прогрессии патологии.
презентация [611,4 K], добавлен 21.12.2015Особенности метаболизма липидов в организме. Патологические состояния, обусловленные изменением накопления липидов. Ожирение - избыточное накопление жира. Болезни накопления липидов у детей. Пути метаболизма холестерина. Образование липопротеидов.
реферат [25,1 K], добавлен 22.01.2010Назначение и молекулярная структура цитоплазматических мембран. Перенос молекул через них, уравнение Фика. Электродиффузионное уравнение Нернста-Планка. Анализ механизмов транспорта веществ через Биологические мембраны. Биоэлектрические потенциалы.
презентация [1,1 M], добавлен 21.05.2017Особенности и биохимическая основа патогенеза атеросклероза. Взаимоотношение воспаления и атеросклероза, его роль в развитии болезни. Действие на процессы клеточной адаптации вирусов и токсинов, изменение функции генов, деструкция клеточных мембран.
доклад [7,0 M], добавлен 02.12.2010
