Военно-медицинская академия доцент Гавриленко И С Лекция БИОХИМИЯ

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

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 соединяются 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: –холестерин-8% – Тг, Дг и Мг - 4 % – ф о с ф а т и д и л х о л и н (Фл) - 66 % –фосфатидилэтаноламин-5% –фосфатидилсерин-4% –лизофосфатидилхолин-2% – с ф и н г ом и е л и н а - 1 % –углеводы-1% –белки-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, комплемента, 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.

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

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

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 - ТРАНСЕНОИЛИЗОМЕРАЗА 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

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

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 ЛФх O CH 3

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

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 + + Пг - Е 2 ВНУТРЕНЯЯ МЕМБРАНА ц. АМФ Тг - Л И П А З А (Н. А. ) Фл ФОСФОЛИПАЗА ЛФх АРАХИДОНОВАЯ К-ТА АДЕНИЛАТ--ЦИКЛАЗА АТФ ВНЕШНЯЯ МЕМБРАНА (ЦИТОЗОЛЬ) Тг - Л И П А З А (А. ) ЛИПОЛИЗ

Простагландины COOH 20 Арахидоновая кис-та Линооксигеназа CO OH COOH OH Тромбоксан А 2 (Тх А 2) Тромбоксан В 2 (Тх B 2) ОН ОН Простациклин (Пг J 2) ( тонус гл. муск. Первичные бронхов) простогландины «гипертензивный» эффект тонус Действие на гладкую гл. мускулатуру бронхов и др. тканей тонус (сокращение гладк. муск. дых. путей) аллергический …. . Циклооксигеназа

3 ОБМЕН БЕЛКА *) Белки соединительной ткани (синтез в фибробластах) – с и н т е з а коллагена (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 CH (CH 2)2 NH 2 (CH 2)2 H 2 N CH COOH (CH 2)4 CH H 2 N COOH ОСТАТОК ДЕСМОЗИНА, ВХОДЯЩЕГО В СОСТАВ ЭЛАСТИНА ИЗ 4 -Х МОЛЕКУЛ ЛИЗИНА

N в легких CH 2 - CH - COOH NH 2 NH 1. N гистидин CH 2 COOH NH - CO 2 (n - 5 - ф) иназа истам Г Н 2 О NН 3 N CH 2 NH NH гистамин (тучные клетки в легких) аллерген+ Jg. E почки(моча) имидазолил (бронхиальная астма) ацетат (димедрол, тавегил, супрастин- антигистаминные препараты) гиперсенсибилизация Примеры:

Синтез норадреналина (НА) Фен Тup ДOФА 1/2 O 2 HO HO CH 2 CH COOH NH 2 HO ДОФА CO 2 HO HO HO CHOH CH COOH NH 2 ДОФ-серин CHOH CH 2 норадреналин (НА) NH 2

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

Синтез серотонина NH CH 2 CH COOH NH 2 1/2 O 2 триптофан HO CH 2 NH S - гидрокситриптофан HO CH COOH CO 2 NH 2 (ФП) n-5 -ф a б OH CH 2 CH 3 NH НО CH 2 NH серотонин 2 (+СН 3) NH 3 буфотенин (МАО) N+ СН 2 СООН почки (моча) NН 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 ренин Ангиотензин I «гис-лей» Ангиотензин II «гипер» Кининоген калликреин Карбоксикатепсин Каллидин Аминопептидазы Брадиканин «гипо» КД тонус КД Ангиотен- бронхов тонус зиназы бронхов Продукты распада Продукты Влияние на тонус сосудов и бронхов распада Патология: брадикинина - тахикинины слизи и эксудата

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. A

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, слизистогнойная. 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