Лекция 27 Биохимия крови-2 окончание Лектор

Лекция 27. Биохимия крови-2 (окончание) Лектор - к. б. н. , доц. А. Н. Коваль

Нейтрофилы (гранулоциты) – полиморфноядерные лейкоциты: n n n обладают выраженной способностью к фагоцитозу, Хорошо развитый, подвижный цитоскелет, Активное Мх и Мс - окисление Систему продукции NADPH (ПФП и др. ) Систему генерации АФК Богаты гранулами (определяющие название), в состав которых входят гидролазы - протеазы: эластаза, коллагеназа или катепсин G и гликозидазы: лизоцим (мураминидаза), лизирующие бактерии

Бх механизмы фагоцитоза Плазмалемма Мембрана Вакуоль 4 e- NADPH оксидаза 4 O 2 2 O 2 4 K+ и/или 4 H+ Компенсаторный обмен Цитоплазма (p. H↑) (p. Hнейтр) 2 - H+ 2 O 2 (p. H↓) Протонирование 2 H 2 O 2 2 H 2 O + O 2 Гранулы содержащие кислоты

Структура тромбоцита n n n Тромбоцит имеет Мх (ЦТК, β-окисление ЖК, ДЦ) Депо гликогена Субмембранные сократительные филаменты Гранулы содержащие АДФ, Са 2+, серотонин Гранулы содержащие ФР, фибриноге 6 н, фибронектин, фактор V Ионные каналы

Введение n Fe играет важную роль в метаболизме, т. к. оно может легко отдавать е- (Hb, Mb, cyt и др. ферменты). n n n Метаболизм Fe (поступление, депо, расход и экскреция) строго и специфически регулируется. При необходимости увеличивается его поступление в организм. Дефицит Fe в организме более известен как анемия. Избыток Fe м. б. токсичным, т. к. вызывает генерацию АФК, активацию пероксидного стресса и поражение паренхиматозных органов, онкогенез и др. за счет повреждения ДНК, РНК, Б, ФЛ и др. молекул. 2/16/2018 6

Системный гомеостаз железа С пищей 1 -2 мг/сут трансферрин 2/16/2018 20 -30 мг/сут 7

Всасывание Fe в 12 -п и в верхней части тощей кишки 1. Транспорт Fe через апикальную мембрану. 1. 2. фермент Ферриредуктаза (дуоденальная цитохромоксидаза b, DCYTB), которая переводит Fe 3+ пищи, в Fe 2+, Белок-транспортер (DMT 1 – divalent metal transporter 1, он же NRAMP 2 или DCT 1), переносит Fe 2+ в энтероцит. Транспорт Fe в плазму. 1. 3. На апикальной поверхности энтероцитов присутствует В цитозоле Fe хранится в комплексе с белком ферритином или экспортируется в плазму через базолатеральный экспортер железа - ферропортин, с массой 67 k. Da и 12 трансмембранными доменами. Гефестин окисляет железо на поверхности клетки. 2/16/2018 8

Транспорт Fe через энтероцит 12 -перстная кишка n n DCYTB n восстанавливает Fe на поверхности клетки. DMT 1 n n Ferroportin n n транспортер двухвалентных металлов в клетку. транспортер Fe из клетки. Hephaestin n медь-содержащая оксидаза, окисляет Fe на поверхности клетки. 2/16/2018 Гефест (Hephaestus, Vulcan) античный бог огня 9

Трансферрин (Tf) Гликопротеид, 80 k. Da, (β-глобулин) б/с в печени, сетчатке, яичках и мозге. связывает Fe и экспортирует из клеток, гомологичными N- и Cконцевыми Feсвязывающими доменами. n n n • 2/16/2018 При p. H крови = 7. 4 трансферрин связывает 2 атома Fe 3+ в присутствии анионов, обычно карбоната. 10

Доставка Fe тканям n Комплекс Tf-Fe 3+ в плазме поступает в клетки ч/з 1 из 2 -х поверхностных трансферриновых рецепторов (Tf. R 1). n Tf. R 1 экспрессируется во всех, особенно в эритроидных клетках (самая высокая потребность в Fe). n состоит из 2 -х идентичных трансмембранных субъединиц, связанных s-s связями. Каждая субъединица состоит из крупного экстрацеллюлярного, мембранохватывающего, гидрофобного С-концевого домена, связывающего трансферрин и n маленького цитозольного N-концевого домена. n

Роль Tf. R 1 в транспорте Fe 2/16/2018 12

Эндоцитоз комплекса Fe 3+, Tf и Tf. R 1 2/16/2018 13

Освобождение n n n Fe 3+ в клетке В клетках установленный комплекс локализуется в эндосоме и окисляется АТФ-зависимой водородной помпой, которая понижает значение р. Н до 5, 5. Окисление вызывает конформационные изменения в комплексе с последовательным высвобождением Fe 3+, которое восстановливается в Fe 2+ ферредуктазой (STEAP 3). DMT 1 эндосом транспортирует Fe 2+ в цитозоль. При кислом значении р. Н трансферрин остается связанным с рецептором и этот комплекс перемещается к поверхности клетки. 2/16/2018 14

Экспорт Fe 2+ ферропортином Стареющие эритроциты поглощаются макрофагами и деградируют в его лизосомах Fe 3+, освобожденное при катаболизме гема, входит в цитозоль макрофага, где может: n n 2/16/2018 накапливаться в виде ферритина или экспортироваться ферропортином. 15

Накопление Fe 3+ n n Клеточное Fe 3+ накапливается в виде ферритина. Ферритин – полимер, состоящий из 24 субъединиц, включает H и L белковые субъединицы. Субъединицы ферритина образуют сферу с центральным ядром, состоящим из 4500 атомов железа. Из 2 -х субъединиц ферритина только Н обладает ферроксидазной активностью (т. е. способна переводить Fe 2+ в Fe 3+.

Регуляция клеточного гомеостаза Fe n Существует 2 механизма регуляции поступления и накопления Fe : 1. 2/16/2018 Транскрипционый – с помощью цитокинов и дифференциальных факторов. Пост-транскрипционный – с помощью железо-регулирующих белков (IRPs). 17

Аконитаза-IREBP: мунлайтинговый белок 5’ Tf-Fe 2+ м. РНК трансферринового рецептора Tf. R m. RNA IRE 3’ Синтез активирован Tf. R IREBP 3’ м. РНК ферритина 5’ IRE Синтез подавлен Fe 2+ Fe-S кластер Аконитаза ЦТК 2/16/2018 Ферритин 18

Молекулярная регуляция системного метаболизма Fe n n n 2/16/2018 Поступление железа регулируется в зависимости от потребности в нем организма. Всасывание Fe увеличивается при неэффективном эритропоэзе и при гипоксии. Уменьшение экспорта железа в плазму наблюдается при воспалении. 19

Гепцидин - негативный регулятор транспорта Fe n n 2/16/2018 Гепцидин - пептидный гормон, член семейства дефензинов, регулирует поступление Fe в плазму. Синтезируется гепатоцитами, обнаружен также в сердце, поджелудочной железе, гематопоэтических клетках. Мутации в гепцидиновом HAMP гене человека ведут к заболеваниям с избытком Fe. Повышенная экспрессия гепцидина ведет к анемии. 20

Молекулярная регуляция выработки гепцидина: транскрипционная активация n Экспрессия гепцидина зависит от передачи сигналов через ВМР (костный морфогенетический белок) и SMAD 4 путь. n n n 2/16/2018 Выключение SMAD 4 гена у мышей блокирует транскрипцию гепцидинового гена. Избыток железа вызывает отключение SMAD 4 гена. ИЛ-6 индуцирует в гепатоцитах транскрипцию гепцидинового гена. 21

Наследственные гемохроматозы (заболевания с избытком Fe) заболевание наследование ген фенотип Наследственный гемохроматоз, тип 1 рецессивное (кодирует атипичный белок MHC-I) Избыток железа в паренхимных тканях, цирроз Наследственный гемохроматоз, тип 2 рецессивное HFE 2 Избыток железа в паренхимных тканях, кардиомиопатия Наследственный гемохроматоз, тип 3 рецессивное TFR 2 Избыток железа в паренхимных тканях, цирроз Наследственный гемохроматоз, тип 4 доминантное 2/16/2018 HFE (гемоювелин) (рецептор 2 типа к трансферрину ) ферропортин Накопление железа в гепатоцитах или в макрофагах 22

Общая схема регуляции метаболизма железа Fe 2+ O 2 Эритроциты Гипоксия Красный костный мозг Печень Эритропоэтин Гепцидин МХ Кишечник Почки Fe 2+ 2/16/2018 HIF 1 a Ангиогенез 23

Заключение 1. 2. 3. Поступление железа – строго регулируемый процесс. Связано с его важными функциями: Входит в состав гемоглобина, миоглобина, цитохромов, ферментов: n 4. 2/16/2018 каталаза, пероксидаза. Нарушение регуляции всасывания – анемии и гемохроматозы. 24

2/16/2018 25

Лекция 27 Биохимия крови-2 окончание Лектор — к