Нейтрофилы (гранулоциты) – полиморфноядерные лейкоциты:

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

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

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

Новые научные данные о метаболизме железа Лойко О. В. , Котова И. А. Студентки гр. Л-205 Гомельский государственный медицинский университет Научный руководитель: к. б. н. , доц. А. Н Коваль

Введение • Fe играет важную роль в метаболизме, т. к. оно может легко отдавать е- (Hb, Mb, cyt и др. ферменты). • 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, онкогенезу и др. за счет повреждения ДНК, РНК, Б, ФЛ и др. молекул. 1/22/2018 5

Системный гомеостаз железа 1/22/2018 6

Всасывание Fe в в 12 -п и в верхней части тощей кишки 1. Транспорт Fe через апикальную мембрану. На апикальной поверхности энтероцитов присутствует фермент Ферридуктаза, которая переводит Fe 3+ пищи, в Fe 2+, которое при участии транспортера-1 (DMT 1, он же NRAMP 2 или DCT 1), переносит Fe 2+в энтероцит. 2. Транспорт Fe в плазму. Fe входит в цитозоль клетки, где может накапливаться в виде молекулы ферритина или экспортируется в плазму через базолатеральный экспортер Fe-ферропортин, с массой 67 k. Da и 12 трансмембранными доменами. • Гефестин окисляет железо на поверхности клетки. 1/22/2018 7

Транспорт Fe через энтероцит 12 -перстная кишка • DCYTB – восстанавливает Fe на поверхности клетки. • DMT 1 – транспортер двухвалентных металлов в клетку. • Ferroportin – транспортер Fe из клетки. • Hephaestin – медь-содержащая оксидаза, окисляет Fe на поверхности клетки. 1/22/2018 8

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 C-концевыми Fe- связывающими доменами. • При p. H крови = 7. 4 трансферрин связывает 2 атома Fe 3+ в присутствии анионов, обычно карбоната. 1/22/2018 9

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). состоит из 2 -х идентичных трансмембранных субъединиц, связанных s-s связями. Каждая субъединица состоит из n крупного экстрацеллюлярного, мембран- охватывающего, гидрофобного С-концевого домена, связывающего трансферрин и n маленького цитозольного N-концевого домена.

Роль Tf. R 1 в транспорте Fe 1/22/2018 11

Эндоцитоз комплекса Fe 3+, Tf и Tf. R 1 1/22/2018 12

Освобождение 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 1/22/2018 13 комплекс перемещается к поверхности клетки.

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: • накапливаться в виде ферритина или • экспортироваться ферропортином. 1/22/2018 14

Ферритин Ф большой Мr 450 k. D внутриклеточный белок депонирующий Fe 3+ у всех организмов Форма: полая сфера n. Разное кол-во Fe депонир. в виде гидроксид-фосфатных комплексов

Депонирование Fe 3+ n Ферритин (Ф) печени, селезенки млекопитающих состоит из 24 субъединиц, H и L типов (21 и 19 k. D). n Субъединица Н - ферроксидаза (т. е. окисляет его (Fe 2+ Fe 3+).

Регуляция клеточного гомеостаза Fe • Существует 2 механизма регуляции поступления и накопления Fe : 1. Транскрипционый – с помощью цитокинов и дифференциальных факторов. 2. Пост-транскрипционный – с помощью железо-регулирующих белков (IRPs). 1/22/2018 17

Аконитаза-IREBP: мунлайтинговый белок м. РНК трансферринового рецептора Tf. R m. RNA IRE 3’ 5’ Tf-Fe 2+ Синтез активирован IREBP Tf. R 5’ м. РНК ферритина 3’ IRE Синтез подавлен Fe 2+ Fe-S кластер Аконитаза ЦТК 1/22/2018 18

Молекулярная регуляция системного метаболизма Fe • 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. 1/22/2018 19

Гепцидин - негативный регулятор транспорта Fe • 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. 1/22/2018 20

Молекулярная регуляция выработки гепцидина: транскрипционная активация • Экспрессия гепцидина зависит от передачи сигналов через ВМР (морфогенетический белок кости) и SMAD 4 путь. – 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. 1/22/2018 21

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

Аконитаза-IREBP: мунлайтинговый белок м. РНК трансферр. рецептора Tf. R m. RNA IRE 3’ 5’ Tf-Fe 2+ Синтез активирован IREBP Tf. R 5’ м. РНК ферритина 3’ IRE Синтез подавлен Fe 2+ Fe-S кластер Аконитаза ЦТК Ферритин 1/22/2018 23

Заключение • Поступление железа – строго регулируемый процесс. • Связано с его важными функциями: • Входит в состав гемоглобина, миоглобина, цитохромов, ферментов: – каталаза, пероксидаза. • Нарушение регуляции всасывания – анемии и гемохроматозы. 1/22/2018 24

1/22/2018 25