Лекция «БИОХИМИЯ ЛЕГКИХ»

Лекция «БИОХИМИЯ ЛЕГКИХ» Военно-медицинская академия г. Санкт-Петербургдоцент Гавриленко И. С. Гапонов А. К.

Функции легких I дыхательная II метаболическая

I. ДЫХАТЕЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ 1. Газообмен О 2 и СО 2 Альвеол: 300 — 500 млн. Площадь: ~ 150 м 2 2. Мукоцилиарный клиренс — очищение 3. Увлажнение и нагревание — «физиологический кондиционер»

Дыхательная функция 1. Газообмен О 2 и СО 2 (межальвеолярная перегородка — базальная мембрана) p. O 2 p. CO 2 + HHb. O 2 + KHCO 3 KHb. O 2 + H 2 CO 3 KA CO 2 H 2 O HHb. NH — COOH CO 2 + HHb CO 2 — физически растворен в венозной крови

2. Мукоцилиарный клиренс (бронхи) Функции: (бокаловидные клетки) а) наружный слой слизи — гель , вязкий плотный — прилипание частиц, микроорганизмов. Препятствует проникновению микробов, предотвращает «высыхание» эпителия. б) Внутренний слой — золь. Свободное движение ресничек эпителия (25 раз/сек)

Альвеолярные клетки: I типа. Функции: аэро-гематический барьер. Занимают 97% площади. Плоские. II типа. Функции: синтез сурфактанта. Выброс из гранул на поверхность альвеолярного эпителия. Образование апофазы и гипофазы. Клетки I типа с оединяются базальной мембраной с эндотелием. Клетки Клара (экзокриноциты) — синтез сурфактанта и детоксикация.

СУРФАКТАНТ ( синтез в альвеолоцитах II типа и клетках Клара) Альвеолы. – поверхностно-активная «пленка» -апофаза Состав: – х о л е с т е р и н — 8 % – Тг, Дг и Мг — 4 % – ф о с ф а т и д и л х о л и н (Фл) — 66 % – ф о с ф а т и д и л э т а н о л а м и н — 5 % – ф о с ф а т и д и л с е р и н — 4 % – л и з о ф о с ф а т и д и л х о л и н — 2 % – с ф и н г ом и е л и н а — 1 % – у г л е в о д ы — 1 % – б е л к и — 9 %

Функции сурфактанта поверхностного натяжения — препятствует слипанию альвеол; – препятствует проникновению воды в альвеолы (противоотечный барьер); – бактериоцидная; – иммуномодулирующая; активность альвеолярных макрофагов.

СКОРОСТЬ ОБНОВЛЕНИЯ СУРФАКТАНТА: 10 — 40 % за 1 час Синтез сурфактанта кортикостероиды. ~ Альвеолоциты II типа и клетки Клара – синтез и секреция интерферона и лизоцима; – обмен и детоксикация ксенобиотиков

Гипофаза — нижняя фаза Табулярная пластина из миэлина, прикрепленного к эпителию

Альвеолярные макрофаги — «свободные фагоциты» . Функции: – фагоцитоз; – синтез: цитокинов, Пг, лейкотриенов, комплемен-та, ИЛ-1, интерферона, гранулы цитопоэтина, БАВ (гистамин, серотонин); – выброс коллагеназы, эластазы; – противоопухолевые факторы; – активность снижается при: курении, голодании, охлаждении; – переходят в мокроту.

1. Реснитчатые клетки — контакт с базальной мембраной (трахея, нос; частота биения 25 раз/сек). 2. Бокаловидные клетки — (нос, трахея, кр. бронхи, бронхиолы. В терминальных — их нет). Функция: выработка слизи (бактериоцидные св-ва) 3. Базальные клетки — связь с базальной мембраной. 4. Щеточные клетки — рецепторы чувствит. Нервных окончаний. 5. Клетки Клара (экзокриноциты) — в терм. отделы. Синтез сурфактанта ; в ЭПР — ферменты детоксикации хим. в-в. 6. Эндокринные клетки — синтез пептидных гармонов и БАВ (биоамины). 7. Дендритные клетки — стимулируют пролиферацит лимфоцитов. Роль макрофагов.

CH 3 ТДФ CH 3 S C O ЛК C 2 O S COOH HSKo. A пируват НАД ФАД ацетил — Ко. А (ПВК) цитохромы + CO 2 + Ферменты 3 АТФ + ПВК — ДГ H 2 O комплекса: Е 1 Е 2 Е 3 Окислительное декарбоксилирование пирувата ( Mt)

Обмен углеводов (лёгкие) потребление О 2 от 4 до 10 % от общего кол-ва (Ал. Мф Ф ); «захват» из МКК — глюкозы, ПВК, лактата ; Аэробный обмен (ц. т. к. ) АТФ ! Гликолиз: П — Ф — путь

Аланин Цистеин Глицин Серин Треонин Пируват Глутамат Аргинин Гиетидин Глутамин Пролин. Изоцитрат Изолейцин Лейцин Триптофан Ацетил — Ко. А Ацетоацетил — Ко. А Фенилаланин Тирозин Лейцин Лизин Триптофан Изолейцин Метионин Валин Тирозин Фенилаланин — кетоглутарат Сукцинат Фумарат Аспартат Аспарагин Малат. Оксалоацетат. Цитрат Сукцинил — Ко. А

Обмен липидов (лёгкие ) « захват» липидов из МКК – из ХМ и ЛПОНП (экзо — и эндо — Тг); – липопротеидлипаза; – апопротеин С; – ЛХАТ для синтеза ХЭ; – — окисление жирных кислот ( АТФ )

Тучные клетки (в межальвеолярных перегородках) Выделяют: – медиаторы воспаления (гистамин, серотонин); – хемотоксические факторы быстрого реагирования : • эозинофильный ХФ анафилаксии; • ХФ нейтрофилов М. М. ; • ХФ-и, направленные на моноциты Аф, Бф; • ФЛТ (фактор активного тромбоцита); • Пг, Тх. Ас, Пц — гемостаз.

ОКИСЛЕНИЕ МОНОНЕНАСЫЩЕННЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ СН 3 — (СН 2 ) 7 — СН = СН — (СН 2 ) 7 — СО ~SKo. A олеил Ко. А 3 СН 3 СО — SKo. A 4 3 2 3 СН 3 — (СН 2 ) 7 — СН = СН 2 — СО ~ 3 Ko. A ЕНОИЛ — SKo. A 3, 4 — ЦИС; 2, 3 — ТРАНС- ЕНОИЛИЗОМЕРАЗА СН 3 — (СН 2 ) 7 — СН 2 — СН = СН — СО ~ SKo. A H 2 O СН 3 — (СН 2 ) 7 — СН 2 — СН — CH 2 — СО ~ SKo. A OH ПОВТОРЕНИЕ ЭТАПОВ ОКИСЛЕНИЯ

Фосфолипиды CH 2 O CO R 1 CH O CO R 2 COO — CH 2 O P O CH 2 CH NH 3 фосфатидилсерин CH 2 O CO R 1 CH O CO R 2 CH 2 O P O CH 2 NH 3 фосфатидилэтаноламин. CH 2 O CO R 1 CH O CO R 2 CH 2 O P O CH 2 CH 3 N CH 3 фосфатидилхолин CH 3 4 % 5 % 66 %

ЭФИР ХОЛЕСТЕРИНА Кровь: 3, 5 -6, 8 м. моль/л ЭХ — 70 % Х — 30 % О-СО-С 17 Н 31 линолевая кислота ЛИЗОФОСФАТИДИЛХОЛИН СН 2 — О — С 15 Н 31 CHOH O CH 3 + CH 2 — O — e — O — (CH 2 ) 2 — N — CH 3 O CH 3 ЛФх

Синтез Тг и Фл (ЭР) ( пневмоциыд) CH 2 OH R 1 CO S Ko. A CH 2 O CO R 1 CHOH CH 2 O CO R 2 R 2 CO SKo. A CH 2 O P CH 2 O P глицерофосфат фосфатидная кислота ЦТФ ФФн CH 2 OCO R 1 CH 2 O CO R 2 серин — Р ЦМФ CH 2 O CO R 3 СО 2 ЦМФ 3 “S” аденозил- метионин 3 “S” аденозил- гомоцистеин. R 3 CO ~ SKo. A Фн 2 HSKo. A ЦДФ — диглицерид Фосфатидилсерин Фосфатидилэтаноламин Фосфатидилхолин. Фосфатидил инозит инотизол — Р

Энергетический эффект окисления жирных кислот Пример: C 15 H 31 CO ~ SKo. A пальметил — Ко. А 131 АТФ — 1 = 130 АТФ n — кол-во ацетил Ко. А 2 n — — 1 кол-во -отщеплений 2 96 АТФ + 35 АТФ = 131 АТФ n 16 — = 8 мол. ацетил Ко. А 2 2 8 * 12 = 96 АТФ (в. ц. т. к. ) n — — 1 = 7 отщеплений 2 7 * 5 = 35 АТФ

ВЛИЯНИЕ ПРОСТАГЛАНДИНА (Е 2) НА ЛИПОЛИЗ АДРЕНАЛИН, ГЛЮКОГОН ВАЗОПРЕССИН, ЛГ, ТТГ РЕЦЕПТОР ВНЕШНЯЯ МЕМБРАНА Фл ФОСФОЛИПАЗА ЛФх АРАХИДОНОВАЯ К-ТА АДЕНИЛАТ— ЦИКЛАЗА Пг — Е 2 ВНУТРЕНЯЯ АТФ ц. АМФ МЕМБРАНА (ЦИТОЗОЛЬ) Тг — Л И П А З А Тг — Л И П А З А (А. ) (Н. А. ) ЛИПОЛИЗ + +

Простагландины COOH 20 Арахидоновая кис-та Циклооксигеназа Линооксигеназа COOH OH Тромбоксан А 2 (Тх А 2 ) ОН Простациклин Тромбоксан В 2 (Пг J 2 ) (Тх B 2 ) ( тонус гл. муск. бронхов) Первичные «гипертензивный» простогландины эффект тонус Действие на гладкуюгл. мускулатуру бронхов (сокращение бронхов и др. тканей гладк. муск. тонус дых. путей)COOH а л л е р ги ч е с к и й …. .

3 ОБМЕН БЕЛКА *) Белки соединительной ткани (синтез в фибробластах) с и н т е з а к о л л а г е н а (особенно при силикозе) э л а с т и н а п р о т е о г л и к а н о в преобладают в процессе роста хондроитинсульфаты

H 2 N COOH CH HOOC (CH 2 ) 3 NH 2 CH (CH 2 ) 2 CH H 2 N COOH (CH 2 ) 4 CH H 2 N COOH ОСТАТОК ДЕСМОЗИНА, ВХОДЯЩЕГО В СОСТАВ ЭЛАСТИНА ИЗ 4 -Х МОЛЕКУЛ ЛИЗИНА

Примеры: в легких N CH 2 — CH — COOH N CH 2 — CO 2 NH 2 CH 2 (n — 5 — ф) NH NH гистидин гистамин (тучные клетки в легких) N CH 2 аллерген+ Jg. E COOH почки(моча) NH имидазолил — (бронхиальная астма) ацетат (димедрол, тавегил, супрастин- антигистаминные препараты)1. Гистаминаза Н 2 О NН 3 ги п е р с е н с и б и л и за ц и я

Синтез норадреналина (НА) Фен Т up ДO ФА 1/ 2 O 2 HO CH 2 HO CHOH CH COOH NH 2 HO ДОФА ДОФ-серин CO 2 HO CHOH CH 2 норадреналин (НА) NH 2 HO

Синтез адреналина (А) 1/2 О 2 1/2 О 2 CH 2 HO CH 2 CH COOH NH 2 HO NH 2 ФЕНИЛАЛАМИН ТИРОЗИН ДОФА (дигидроксифенил- аланин) 1/2 О 2 CO 2 HO CH 2 ”S”- аденозил- CH 2 метионим CH 2 HO CH 2 n-5 — ф(от В 6 ) HO NH 2 HO NH CH 3 ДОФАМИН ЭПИНИН HO CH OH CH 2 HO NH CH 3 адреналин

Синтез серотонина CH 2 CH COOH 1 / 2 O 2 NH 2 NH триптофан HO CH 2 CH COOH CO 2 NH 2 NH (ФП) n-5 — ф S — гидрокситриптофан HO CH 2 NH 2 NH серотонин 2 (+СН 3 ) OH CH 2 CH 3 N CH 3 NHб a (МАО) N +NH 3 буфотенин СН 2 СООННО NН почки (моча)гидроксииндолилацетат

Обмен ангиотензиногена (легкие-кавеолы) Ангиотензиноген (плазма) ренин плазмы Ангиотензин I карбоксикатепсин ( легких) Ангиотензин II( «гипертензивный» эффект) тонус бронхов ангиотензиназы неактивные (других тканей) кора продукты в «надпочечников» легких !(выброс альдостерона; брадикинина) « захват » Na + , Cl , HCO 3 — , АД, ОЦК

Взаимосвязь ангиотензина с кининовой сис-мой Ангиотензиноген Ангиотензин II «гипер» Кининоген ренин «гис-лей» Каллидин калликреин Карбоксикатепсин Ангиотен- зиназы Продукты распада КД тонус бронхов Брадиканин «гипо» Аминопептидазы КД тонус бронхов Продукты распада Влияние на тонус сосудов и бронхов Патология : брадикинина слизи и эксудата — тахикинины

Иммунная функция кл. элементов легких и компактные спец. структуры Дыхательная система — 2 ое место после ж. к. т. по контакту с антигенным материалом ! Легкие — захват и формирование иммунного ответа Важное место — БАЛТ — область бифуркации бронхов Т-зависимая зона (Т-иммунобласты) В-зависимая зона (В-иммунобласты) Плазматические клетки — секреторные Jg.

МОКРОТА Макроскопическое исследование • Количество (от 1 до 800 мл и более) • Консистенция (жидкая, густая, вязкая) • Цвет ( N – светлая и прозрачная; патология – желтая, зеленая, примесь крови) • Характер мокроты (слизистая, гнойная, кровяная и т. д. ) • Запах ( N – нет запаха; при патологии – гнилостный) • Макроскопическая оценка (прожилки крови, спирали Куршмана, линзы Коха, пробки Дитриха, фибриновые сгустки, бронхолиты и др. ) Микроскопические исследования • Клеточные элементы (эпителий, бокаловидные, базальные кл. , альвеолярные макрофаги, Нф, Лф, эоз. , М, гигантские кл. ) • Волокна (эластич. , фибрилярные) • Кристаллы (Шарко-Лейдена)

Лабораторная диагностика бронхиальной астмы Кровь – эозинофилов; при инфекции Нф, Мц; Гц – при выздоровлении Мокрота – белая, слизистая, не содержит крови, спирали Куршмана; Микроскопия : эпителиальных клеток, эозинофилы; кристаллы Шарко-Лейдена; тельца Креола – вакуолизированные кл. эпителия (плохой прогностический признак). Альвеолярные макрофаги. Б/х анализ крови : БАВ — гистамин, серотонин, кининовая сис-ма – тахикинины – трансмиттеры НАНХ сис-мы. Индукция микроваскулярного просачивания» , т. е. секреции слизи, Пг, Тк. А 2, Пц. Иммунология : ЭХФА, ХФАф, ХФМц, ХФЛф, ХФБф, ФАТ

Пневмония Мокрота: окраска по Граму При Гр — возбудитель диплококк (иногда стафилококк или стрептококк) Мокрота с примесью крови (стадия красного опеченения) — мокрота ржавая, вязкая, слизисто- гнойная. Стадия «разрешения» — мокрота обильная, менее вязкая как при ХБ. При ГР — пневмонии — мокрота зеленого цвета с гнилостным запахом

Хронический бронхит Мокрота: ~ 60 мл в сутки; вязкая, белая, слизистая Мц и Гц — хороший признак, стабилизация; Нф, Фз и исчезновение Мц и Гц — обострение. Б/х мокроты: ЛДГ при активации процесса ( цитокининов, активных форм О 2 , протеаз, медиаторов воспаления — С 3 а и С 5 а компонентов сис-мы комплем. ) Na + , K+ , Cl- , HCO 3 — — сдвиг ph в щелоч. ст. Лф, макрофаги — «чистильщики» бронхиального дерева