МОДУЛЬ 14 БИОХИМИЯ КРОВИ

Темы_

14.1. Метаболизм эритроцитов

14.2. Особенности метаболизма фагоцитирующих клеток

14.3. Основные биохимические механизмы гемостаза

14.4. Основные свойства белковых фракций крови и значение их определения для диагностики заболеваний

Цели изучения Уметь:

1. Объяснять причины, вызывающие гемолиз эритроцитов.

2. Описывать молекулярные механизмы возникновения нарушений свертывания крови.

3. Аргументировать целесообразность применения некоторых лекарственных препаратов для лечения нарушений свертывания крови.

4. Обосновывать основные причины возникновения гипо- и гиперпроте-

инемий. Знать:

1. Особенности метаболизма эритроцитов, пути образования и обезвреживания в них активных форм кислорода.

2. Роль активных форм кислорода в фагоцитозе.

3. Структуру ферментных комплексов прокоагулянтного этапа свертывания крови, последовательность их взаимодействия, механизмы регуляции и этапы образования фибринового тромба.

4. Роль и молекулярные основы функционирования противосвертывающей и фибринолитической систем крови.

5. Молекулярные механизмы нарушений свертывания крови и современные способы их коррекции.

6. Основные свойства и функции белков плазмы крови.

ТЕМА 14.1. МЕТАБОЛИЗМ ЭРИТРОЦИТОВ

Эритроциты - высокоспециализированные клетки, которые переносят кислород от легких к тканям и диоксид углерода, образующийся при метаболизме из тканей к альвеолам легких. В результате дифференцировки эритроциты теряют ядро, рибосомы, митохондрии, эндоплазматический ретикулум. Эти клетки имеют только плазматическую мембрану и цитоплазму. Они не содержат ядра, поэтому неспособны к самовоспроизведению и репарации возникающих в них повреждений. Двояковогнутая форма эритроцитов имеет большую площадь поверхности по сравнению с клетками сферической формы такого же размера. Это облегчает газообмен между клеткой и внеклеточной средой. Вместе с тем такая форма и особенности строения

цитоскелета и плазматической мембраны обеспечивают большую пластичность эритроцитов при прохождении ими мелких капилляров.

Метаболизм глюкозы в эритроцитах представлен анаэробным гликолизом и пентозофосфатным путем превращения глюкозы. Эти процессы обусловливают сохранение структуры и функций гемоглобина, целостность клеточной мембраны и образование энергии для работы ионных насосов.

1. Гликолиз обеспечивает энергией работу транспортных АТФаз, а также протекающие с затратой АТФ гексокиназную и фосфофруктокиназную реакции гликолиза. NADH, образующийся в ходе анаэробного гликолиза, является коферментом метгемоглобинредуктазы, катализирующей восстановление метгемоглобина в гемоглобин. Кроме того, в эритроцитах присутствует фермент бисфосфоглицератмутаза, превращающий промежуточный метаболит этого процесса 1,3-бисфосфоглицерат в 2,3-бисфосфоглицерат. Образующийся только в эритроцитах 2,3-бисфосфоглицерат служит важным аллостерическим регулятором связывания кислорода с гемоглобином. На окислительном этапе пентозофосфатного пути превращения глюкозы образуется NADPH, участвующий в восстановлении глутатиона. Последний используется в антиоксидантной защите эритроцитов (рис. 14.1).

Рис. 14.1. Образование и обезвреживание активных форм кислорода в эритроцитах:

1 - источник супероксидного аниона в эритроцитах - спонтанное окисление Fe²+ в геме гемоглобина; 2 - супероксиддисмутаза превращает супероксидный анион в пероксид водорода и О₂; 3 - пероксид водорода расщепляется каталазой или глутатионпероксидазой; 4 - глутатионредуктаза восстанавливает окисленный глутатион; 5 - на окислительном этапе пентозофосфатного пути превращения глюкозы образуется NADPH, необходимый для восстановления глутатиона; 6 - в глицеральдегидфосфатдегидрогеназной реакции гликолиза образуется NADH, участвующий в восстановлении железа метгемоглобина метгемоглобинредуктазной системой

2. Большое содержание кислорода в эритроцитах определяет высокую скорость образования супероксидного анион-радикала O₂^-, пероксида водорода Н₂О₂ и гидроксил-радикала ОН'.

Постоянным источником активных форм кислорода в эритроцитах является неферментативное окисление железа гемоглобина:

Активные формы кислорода могут вызвать гемолиз эритроцитов. Эритроциты содержат ферментативную систему, предотвращающую токсическое действие радикалов кислорода и разрушение мембран эритроцитов.

3. Нарушение любого звена ферментативной системы обезвреживания активных форм кислорода приводит к снижению скорости этого процесса. При генетическом дефекте глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы и приеме некоторых лекарств, являющихся сильными окислителями, потенциал глутатионовой защиты может оказаться недостаточным. Это приводит к повышению содержания в клетках активных форм кислорода, вызывающих окисление SH-групп молекул гемоглобина. Образование дисульфидных связей между протомерами гемоглобина и метгемоглобина приводит к их агрегации - образованию телец Хайнца (рис. 14.2).

Рис. 14.2. Схема образования телец Хайнца - агрегации молекул гемоглобина.

В норме супероксиддисмутаза катализирует образование пероксида водорода, который под действием глутатионпероксидазы превращается в Н₂О. При недостаточной активности ферментов обезвреживания активных форм кислорода происходит окисление SH-групп в остатках цистеина протомеров метгемоглобина и образование дисульфидных связей. Такие структуры называются тельцами Хайнца

Последние способствуют разрушению эритроцитов при попадании их в мелкие капилляры. Активные формы кислорода, вызывая перекисное окисление липидов мембран, разрушают мембраны.

ТЕМА 14.2. ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА ФАГОЦИТИРУЮЩИХ КЛЕТОК

Фагоцитоз обеспечивает защиту организма от бактерий. Моноциты и нейтрофилы мигрируют из кровяного русла к очагу воспаления и эндоцитозом захватывают бактерии, образуя фагосому.

1. Фагоцитоз требует увеличения потребления кислорода, который является главным источником O₂^-, H₂O₂, OH' в фагоцитирующих клетках (рис. 14.3). Этот процесс, продолжающийся 30-40 минут, сопровождается резким повышением поглощения кислорода и поэтому называется респираторным взрывом.

2. В макрофагах бактерицидное действие оказывает оксид азота NO, источником которого является реакция превращения аргинина в NO и цитруллин под действием NO-синтазы. Супероксид анион образует с оксидом азота соединения, обладающие сильными бактерицидными свойствами:

NO + О₂^-→ ONOO^- → ОН* + NO₂.

Пероксинитрит ONOO^-, оксид азота, диоксид азота, гидроксил радикал вызывают окислительное повреждение белков, нуклеиновых кислот и липидов бактериальных клеток.

Рис. 14.3. Образование активных форм кислорода в процессе респираторного взрыва активированными макрофагами, нейтрофилами и эозинофилами.

Активация NADPH-оксидазы, которая локализована на мембране клетки, вызывает образование супероксидных анионов. При фагоцитозе мембрана впячивается, затем образуется эндосома и супероксидсинтезирующая система вместе с бактериальной клеткой оказывается в эндосоме. Супероксидные анионы генерируют образование других активных молекул, включая Н₂О₂ и гидроксильные радикалы. Миелопероксидаза - гемсодержащий фермент, находящийся в гранулах нейтрофилов. Она поступает в эндосому, где образует НС1О. В результате мембраны и другие структуры бактериальной клетки разрушаются

ТЕМА 14.3. ОСНОВНЫЕ БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ

ГЕМОСТАЗА

Прекращение кровотечения после травмы кровеносных сосудов, раство рение сгустков крови - тромбов - и сохранение крови в жидком состоянии обеспечивает гемостаз. Этот процесс включает четыре этапа:

•  рефлекторное сокращение поврежденного сосуда в первые секунды после травмы;

•  образование в течение 3-5 минут тромбоцитарной пробки (белого тромба в результате взаимодействия поврежденного эндотелия с тромбоцитами;

•  формирование в продолжение 10-30 мин фибринового (красного" тромба: растворимый белок плазмы крови фибриноген под действием фермента тромбина превращается в нерастворимый фибрин, который откладывается между тромбоцитами белого тромба;

•  фибринолиз - растворение тромба под действием протеолитических ферментов, адсорбированных на фибриновом сгустке. На этом этапе просвет кровеносного сосуда освобождается от отложений фибрина и предотвращается закупорка сосуда фибриновым тромбом.

1. Свертывание крови - важнейшая часть гемостаза. В процессе формирова ния фибринового тромба можно выделить четыре этапа.

•  Превращание фибриногена в фибрин-мономер. Молекула фибриногена состоит из шести полипептидных цепей трех типов - 2Аа, 2Вр, 2γ. Они связаны между собой дисульфидными связями и образуют три домена А- и В-участки находятся на N-концах цепей Аа и Вр соответственно Эти участки содержат много остатков дикарбоновых аминокислот и поэтому заряжены отрицательно, что препятствует агрегации молекул фибриногена (рис. 14.4). Тромбин, который относится к группе серино вых протеаз, отщепляет А- и В-пептиды от фибриногена; в результате образуется фибрин-мономер.

Рис. 14.4. Строение фибриногена.

Фиброген состоит из шести полипептидных цепей 3 типов: 2Λα , 2Ββ и 2γ, образующих три домена (обозначены штрихами). Λ и В - отрицательно заряженные участки цепей Λα и Ββ препятствуют агрегации молекул фибриногена

Образование нерастворимого геля фибрина. В молекулах фибринамономера имеются участки, комплементарные к другим молекулам фибрина, - центры связывания, между которыми образуются нековалентные связи. Это приводит к полимеризации молекул фибрина и формированию нерастворимого геля фибрина (рис. 14.5). Он непрочен, так как образован слабыми нековалентными связями.

Рис. 14.5. Образование геля фибрина.

Фибриноген, освобождаясь под действием тромбина от отрицательно заряженных пептидов 2А и 2В, превращается в фибрин-мономер. Взаимодействие комплементарных участков в доменах молекул фибрина-мономера с другими такими же молекулами приводит к образованию геля фибрина

•  Стабилизация геля фибрина. Фермент трансглутамидаза (фактор XIIIa) образует амидные связи между радикалами аминокислот Глн и Лиз мономеров фибрина и между фибрином и гликопротеином межклеточного матрикса фибронектином (рис. 14.6.)

•  Сжатие геля осуществляет сократительный белок тромбоцитов тромбостенин в присутствии АТФ.

2. Свертывание крови может идти по внешнему или внутреннему пути.

Внешний путь свертывания крови инициируется при взаимодействии белков свертывающей системы с тканевым фактором (Тф) - белком, который экспонируется на мембранах поврежденного эндотелия и активированных тромбоцитов, внутренний путь - при контакте белков свертывающей системы с отрицательно заряженными участками поврежденного эндотелия.

Рис. 14.6. Образование амидных связей между остатками Глн и Лиз в мономерах фибрина

Коагуляции (образованию фибринового тромба) предшествует ряд последовательных реакций активации факторов свертывания крови. Эти реакции инициируются на поврежденной или измененной тромбогенным сигналом клеточной мембране и заканчиваются активацией протромбина.

Каскад реакций прокоагулянтного этапа имеет ряд особенностей:

•  все ферменты являются протеазами и активируются частичным протеолизом;

•  все реакции локализованы на поврежденных мембранах клеток крови и эндотелия, поэтому тромб образуется на этих участках;

•  максимальную активность ферменты проявляют в составе мембранных комплексов, включающих фермент, фосфолипиды клеточных мембран, белок-активатор, Са²+.

•  большинство факторов свертывания активируется по механизму положительной обратной связи.

В прокоагулянтном каскаде реакций внешнего пути последовательно образуются три мембранных комплекса (рис. 14.7). Каждый из них включает:

•  белок-активатор протеолитического фермента - тканевой фактор (Тф) (не требует активации), факторы V или VIII (активируются частичным протеолизом);

•  отрицательно заряженные фосфолипиды мембран эндотелия или тромбоцитов. При травме или поступлении тромбогенного сигнала нарушается поперечная асимметрия мембран, на поверхности появляются отрицательно заряженные фосфолипиды, экспонируется тканевой фактор и таким образом формируются тромбогенные участки;

•  ионы Са²+, взаимодействуя с полярными «головками» отрицательно заряженных фосфолипидов, обеспечивают связывание ферментов прокоагулянтного пути с мембранами клеток. В отсутствии Са²+ кровь не свертывается;

Рис. 14.7. Прокоагулянтный этап внешнего пути свертывания крови и превращение фибриногена в фибрин.

Стрелка - активация факторов свертывания крови; стрелка с точками - активация факторов свертывания по принципу положительной обратной связи; - - мембранный фосфолипидный компонент ферментных комплексов, в рамке - белкиактиваторы.

1, 2 - фактор VIIa мембранного комплекса УПа-Тф-Са²⁺ активирует факторы IX и X; 3 - фактор 1Ха мембранного комплекса IXa-VIIIa-Ca²+ (тенназа) активирует фактор X; 4, 5 - фактор Ха мембранного комплекса Ха-Уа-Са²+ (протромбиназа) превращает протромбин (фактор II) в тромбин (фактор Па) и активирует фактор VII по принципу положительной обратной связи; 6-10 - тромбин (фактор Па) превращает фибриноген в фибрин, активирует факторы V, VII, VIII и XIII

• один из протеолитических ферментов (сериновую протеазу) - фактор VII, IX или X. Эти белки содержат на N-концах молекул 10-12 остатков γ-карбоксиглутаминовой кислоты. Посттрансляционное карбоксилирование факторов VII, IX, X, а также протромбина, плазминогена и протеина С катализирует γ-глутамилкарбоксилаза. Коферментом этого фермента является восстановленная форма витамина K, которая образуется в печени под действием NADPH-зависимой витамин К-редуктазы (рис. 14.8).

Структурные аналоги витамина К - дикумарол и варфарин - являются конкурентными ингибиторами NADPH-зависимой витамин K-редуктазы.

Они снижают скорость восстановления витамина К и, следовательно, активность γ-глутамилкарбоксилазы. Производные варфарина и дикумарола используют как непрямые антикоагулянты для предотвращения тромбозов.

Инициирующий мембранный комплекс содержит белок-активатор Тф, фермент фактор VII и ионы Са²+. Фактор VII обладает небольшой активностью, но в комплексе VII-Тф-Са²⁺ его активность в результате конформационных изменений возрастает, и он частичным протеолизом активирует фактор X.

Рис. 14.8. Посттрансляционное карбоксилирование остатков глутаминовой кислоты в молекулах сериновых протеаз свертывающей системы крови; роль Са²+ в связывании этих ферментов на тромбогенных участках клеточных мембран

Кроме того, инициирующий комплекс активирует фактор IX. Мембранные комплексы IXа-VIIIa-Са²+ (тенназа) и VIIа-Тф-Са²+ образуют активный фактор Xа. Последний в составе протромбиназного комплекса Xа-Vа-Са²+ может превращать небольшое количество протромбина (фактор II) в тромбин (фактор На). Образовавшийся тромбин активирует (по принципу положительной обратной связи) факторы V, VIII, VII, которые включаются в состав мембранных комплексов.

Протромбин - это гликопротеин плазмы крови, который синтезируется в печени. Молекула протромбина состоит из одной полипептидной цепи, содержит одну дисульфидную связь и остатки γ-карбоксиглутамата. Последние, взаимодействуя с Са²+, связывают профермент с мембраной (рис. 14.9).

Фактор Xa протромбиназного комплекса гидролизует две пептидные связи в молекуле протромбина, и он превращается в тромбин. Тромбин состоит из двух полипептидных цепей, связанных дисульфидной связью, и не содержит остатков γ-карбоксиглутамата (рис. 14.10).

эндотелия формируются три ферментных комплекса, каждый из которых содержит один из протеолитических ферментов - фактор калликреин или фактор и белок-активатор высокомолекулярный кининоген (ВМК). Калликреин - сериновая протеаза, субстратами которой являются фактор XII и некоторые белки плазмы крови, например плазминоген. Комплекс фактор XIIa-ВМК превращает прекалликреин в калликреин, который вместе с ВМК по принципу положительной обратной связи активирует фактор XII, включающийся в комплекс XIIa-BMK. В его составе фактор XIIa протеолитически активирует фактор XI, который в комплексе с ВМК превращает фактор IX в активный IXа. Последний включается в состав мембранного комплекса IXа-УШа-Са2+, который частичным протеолизом образует фактор Xа, являющийся протеолитическим ферментом протромбиназы Xа-Vа-Са2+) (рис. 14.11).

Рис. 14.11. Схема внутреннего и внешнего путей свертывания крови:

ВМК - высокомолекулярный кининоген; Тф - тканевой фактор. Обозначения см. на рис. 14.7

Все ферменты свертывающей системы крови являются протеазами и активируются частичным протеолизом:

1 - активируемый контактом с субэндотелием фактор XII превращает прекалликреин в калликреин; 2 - калликреин комплекса калликреин-ВМК частичным протеолизом активирует фактор XII; 3 - фактор XIIa комплекса XIIа-BMK активирует фактор XI;

4 - активированный частичным протеолизом фактор XIIa комплекса XIIa-ВМК превращает прекалликреин в калликреин по принципу положительной обратной связи;

5 - фактор XIa комплекса XIa-ВМК активирует фактор IX; 6 - фактор IXа мембранного комплекса IXа-УШа-Са2+ активирует фактор X; 7, 8 - фактор УПа мембранного комплекса УПа-Тф-Са²+ активирует факторы IX и X; 9 - фактор Xa протромбиназного комплекса активирует фактор II (протромбин); 10, 11 - фактор IIа (тромбин) превращает фибриноген в фибрин и активирует фактор XIII (трансглутамидазу); 12 - фактор XIIIa катализирует образование амидных связей в геле фибрина;

5. Таким образом, каскад реакций внешнего и внутреннего путей свертывания крови приводит к образованию протромбиназы. Этапы, одинаковые для обоих путей, называют общим путем свертывания крови.

Каждое ферментативное звено реакций свертывания крови обеспечивает усиление сигнала, а положительные обратные связи обусловливают лавинообразное ускорение всего процесса, быстрое образование тромба и прекращение кровотечения.

6. Гемофилии. Снижение свертываемости крови приводит к гемофилиям - заболеваниям, сопровождающимся повторяющимися кровотечениями. Причина кровотечений при этих заболеваниях - наследственная недостаточность белков свертывающей системы крови.

Гемофилия А обусловлена мутацией гена фактора VIII, локализованного в X-хромосоме. Дефект этого гена проявляется как рецессивный признак, поэтому этой формой болезни страдают только мужчины. Гемофилия А сопровождается подкожными, внутримышечными и внутрисуставными кровоизлияниями, опасными для жизни.

Гемофилия В связана с генетическим дефектом фактора IX, который встречается гораздо реже.

7. Противосвертывающая система крови ограничивает распространение тромба и сохраняет кровь в жидком состоянии. К ней относятся ингибиторы ферментов свертывания крови и антикоагулянтная система (антикоагулянтный путь).

•  Антитромбин III - белок плазмы крови, который инактивирует ряд сериновых протеаз: тромбин, факторы IXa, Xa, XIIa, плазмин, калликреин. Этот ингибитор образует комплекс с ферментами, в составе которого они теряют свою активность. Активатором антитромбина III является гетерополисахарид гепарин. Гепарин поступает в кровь из тучных клеток соединительной ткани, взаимодействует с ингибитором, изменяет его конформацию, повышая его сродство к сериновым протеазам (рис. 14.12).

•  Ингибитор тканевого фактора (антиконвертин) синтезируется клетками эндотелия и локализуется на поверхности плазматической мембраны. Он образует с фактором Xa комплекс, который связывается с фосфолипидами мембран и тканевым фактором. В результате этого комплекс УПа-Тф-Са²+ не образуется и становится невозможной активация факторов X и IX.

•  a₂-Макроглобулин взаимодействует с активными сериновыми протеазами и подавляет их протеолитическую активность.

•  а₁-Антитрипсин ингибирует тромбин, фактор XIa, калликреин, а также панкреатические и лейкоцитарные протеазы, ренин, урокиназу.

•  Антикоагулянтная система (система протеина С) включает последовательное образование двух ферментных комплексов. Взаимодействие тромбина с белком-активатором тромбомодулином (Тм) в присутствии ионов Са²⁺ приводит к образованию первого мембранного комплекса

Рис. 14.12. Инактивация антитромбином III сериновых протеаз.

•  Гепарин связывается с антитромбином III, изменяет его конформацию и увеличивает сродство к сериновым протеазам.

•  Присоединение протеазы к комплексу гепарин-антитромбин III снижает сродство гепарина к ингибитору. Гетерополисахарид освобождается из комплекса и может активировать другие молекулы антитромбина III

антикоагулянтной системы Па-Тм-Са²⁺. В его составе тромбин, с одной стороны, теряет способность активировать факторы V и VIII, а также превращать фибриноген в фибрин, а с другой - частичным протеолизом активирует протеин С. Активированный протеин С (Са), взаимодействуя с белком активатором S, образует с помощью Са²+ на мембране комплекс протеин Са-S-Са²+. В этих условиях активированный протеин С (Са) катализирует гидролиз белков-активаторов факторов Va и VIIIa (рис. 14.13).

Разрушение этих белков-активаторов приводит к торможению каскада реакций внешнего пути свертывания крови и остановке образования тромба.

8. Фибринолиз - это гидролиз фибрина в составе тромба с образованием растворимых пептидов, которые удаляются из кровотока. Этот этап гемостаза предотвращает закупорку сосуда фибриновым тромбом. Формирование фибринового тромба сопровождается осаждением на нем профермента плазминогена и его активаторов. Неактивный плазминоген синтезируется в печени и поступает в кровь. В крови он превращается в активный фермент плазмин частичным протеолизом. Эту реакцию катализируют протеолитические ферменты: тканевой активатор плазминогена (ТАП), урокиназа, фактор XIIa и калликреин (рис. 14.14).

Рис. 14.14. Фибринолитическая система крови:

1 - плазминоген под действием активаторов (ТАП, калликреина, урокиназы, фактора XIIa) частичным протеолизом превращается в плазмин; 2 - плазмин гидролизует фибрин с образованием растворимых пептидов; 3 - ТАП поступает в кровоток и ингибируется специфическими ингибиторами I и II типа; 4 - плазмин ингибируют неспецифические ингибиторы сериновых протеаз

Образующийся плазмин разрушает фибриновые волокна. Освобождающиеся из тромба плазмин и его активаторы поступают в кровоток. В крови плазмин инактивируется неспецифическими ингибиторами сериновых протеаз, а активаторы плазминогена - ингибиторами активаторов плазминогена I и II типа. Наследственная или приобретенная недостаточность белков фибринолитической системы сопровождается тромбозами.

ТЕМА 14.4. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА БЕЛКОВЫХ ФРАКЦИЙ КРОВИ И ЗНАЧЕНИЕ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Белки плазмы крови:

•  образуют буферную систему крови и поддерживают рН крови в пределах 7,37-7,43;

•  поддерживают осмотическое давление, удерживая воду в сосудистом русле;

•  транспортируют метаболиты, витамины, ионы металлов, лекарства;

•  определяют вязкость крови, играя важную роль в гемодинамике кровеносной системы;

•  являются резервом аминокислот для организма;

•  выполняют защитную роль.

1. Общий белок плазмы крови составляет 60-80 г/л, альбумин - 40- 60 г/л, глобулины 20-30 г/л.

Белки плазмы крови электрофоретически можно разделить на фракции, количество которых в зависимости от условий электрофореза может составлять от пяти до шестидесяти. При электрофорезе на бумаге белки делятся на пять фракций: альбумин (55-65%), -α1-глобулины (2-4%), α₂-глобулины (6-12%), β-глобулины (8-12%) и γ-глобулины (12-22%). Альбумин имеет наибольшую, а γ-глобулины наименьшую подвижность в электрическом поле.

Большинство белков плазмы крови синтезируется в печени, однако некоторые образуются и в других тканях. Например, γ-глобулины синтезируются В-лимфоцитами, а пептидные гормоны в основном секретируют эндокринные железы.

2. Белок альбумин синтезируется в печени, имеет небольшую молекулярную массу и составляет большую часть белков плазмы крови. Благодаря высокому содержанию дикарбоновых аминокислот альбумин удерживает катионы, главным образом Na+, Са²+, Zn²+, и играет основную роль в сохранении коллоидно-осмотического давления. Альбумин является важнейшим транспортным белком. Он транспортирует жирные кислоты, неконъюгированный билирубин, триптофан, тироксин, трийодтиронин, альдостерон, многие лекарства.

3. Глобулины составляют четыре фракции: α₁, α₂, β и γ. В эти фракции входят белки, которые выполняют специфические и защитные функции, например, тироксин- и кортизолсвязывающие белки, трансферрин, церулоплазмин (ферроксидаза), интерфероны, иммуноглобулины.

4. Содержание белков в плазме крови может изменяться при патологических состояниях. Такие изменения называются диспротеинемией.

•  Гиперпротеинемия - это повышение концентрации белков в плазме крови.

Гиперпротеинемия может быть вызвана потерей воды организмом при полиурии, диарее, рвоте или обусловлена повышением содержания γ-глобулинов и некоторых других белков при острых воспалительных процессах, травмах, миеломной болезни. Их называют белками острой фазы, и к ним относят, например, С-реактивный белок (называемый так потому, что взаимодействует с С-полисахаридами пневмококков), гаптоглобин (образует комплекс с гемоглобином, который поглощается макрофагами, что предотвращает потерю железа), фибриноген.

• Гипопротеинемия в основном является следствием нарушения синтеза или потери организмом альбумина, то есть является гипоальбуминемией. Она наблюдается при нефрите, гепатите, циррозе печени, ожогах, продолжительном голодании. Уменьшение содержания альбумина в крови приводит к снижению осмотического давления, а также нарушению распределения жидкости между сосудистым руслом и межклеточным пространством, что проявляется в виде отеков.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВНЕАУДИТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Нарисуйте в тетради схему метаболизма эритроцитов (рис. 14.15) и завершите ее, указав:

а) ферменты, обозначенные цифрами 1, 2, 3 и т. д.;

б) коферменты, обозначенные # и *;

в) ферменты метаболизма глюкозы, которые катализируют реакции восстановления NADP+ и NAD+;

Рис. 14.15. Метаболизм эритроцитов:

#, * - коферменты, #Н , *Н - восстановленные коферменты

г) аллостерический регулятор, снижающий сродство гемоглобина к кислороду в тканях;

д) ферменты катаболизма глюкозы, обеспечивающие синтез АТФ.

2. Напишите реакции:

а) образования активных форм кислорода в эритроцитах;

б) восстановления глутатиона;

в) устранения Н₂О₂;

г) восстановления метгемоглобина в гемоглобин.

3. Нарисуйте в тетради схему прокоагулянтного этапа свертывания крови (рис. 14.16), заменив знак вопроса соответствующим фактором.

Рис. 14.16. Прокоагулянтный этап свертывания крови и образование геля фибрина

4. Напишите реакцию образования амидной связи между радикалами остатков глутамина и лизина мономеров фибрина, укажите фермент, его профермент, активатор и механизм активации. Объясните значение этой реакции в формировании фибринового тромба.

5. Представьте схему, показывающую роль тромбина на прокоагулянтном этапе свертывания крови и в антикоагулянтном пути, дописав названия отсутствующих белков и кофакторов (рис. 14.17). Укажите механизмы действия каждого фактора и его роль в гемостазе.

Рис. 14.17. Роль тромбина на прокоагулянтном этапе и в антикоагулянтном пути свертывания крови

6. Сравните результаты, полученные при электрофоретическом разделении на бумаге белков плазмы крови (протеинограммы) в норме и при некоторых патологических состояниях (рис. 14.18). Укажите возможные причины, вызвавшие изменения количества белков некоторых фракций при этих состояниях организма.

Рис. 14.18. Протеинограммы белков плазмы крови в норме и при некоторых патологических состояниях

7. Заполните табл. 14.1, указав функции белков плазмы крови. Таблица 14.1. Функции некоторых белков плазмы крови

Г. Глутатионредуктаза восстанавливает окисленный глутатион Д. Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа восстанавливает NADP+

2. Выберите правильные ответы. В фагоцитирующих клетках:

A. Глутатионпероксидаза окисляет глутатион Б. NADPn-оксидаза восстанавливает О₂

B. Активные формы кислорода вызывают свободнорадикальные реакции

Г. Супероксиддисмутаза превращает супероксидный анион в Н₂О₂ Д. Миелопероксидаза катализирует образование НОСl

3. Выполните «цепное» задание:

а) в результате механического или химического повреждения клеток эндотелия на поверхности экспонируется белок:

A. Тромбомодулин Б. Фактор V

B. Трансглутамидаза Г. Тканевой фактор Д. Протеин С

б) он активирует сериновую протеазу инициирующего комплекса свертывающей системы крови:

A. Тканевой фактор Б. Тромбомодулин

B. Протеин S Г. Фактор VII Д. Фактор II

в) этот активированный фермент в составе мембранного комплекса действует на субстрат:

A. Фибриноген Б. Протеин С

B. Гепарин

Г. Протромбин Д. Фактор X

г) протеолитическая активация этого субстрата приводит к образованию:

A. Фибрина

Б. Активированного протеина С

B. Фактора ХШа Г. Тромбина

Д. Фактора Ха

д) этот белок вызывает:

A. Активацию протеина С

Б. Превращение плазминогена в плазмин

B. Образование комплекса с гепарином Г. Активацию тканевого фактора

Д. Отщепление пептида от профермента

е) в результате этого образуется:

A. Плазмин

Б. Активная трансглутамидаза

B. Фибрин-мономер

Г. ТАП

Д. Тромбин

ж) этот белок участвует в реакции:

A. Частичного протеолиза Б. Фосфорилирования

B. Карбоксилирования Г. Полимеризации

Д. Конъюгации

з) в результате этой реакции происходит:

A. Образование белого тромба Б. Агрегация тромбоцитов

B. Ретракция геля фибрина

Г. Формирование красного тромба

Д. Превращение фибриногена в фибрин

4. Выполните «цепное» задание:

а) посттрансляционной модификацией ферментов свертывающей системы крови является:

A. Фосфорилирование серина Б. Окисление лизина

B. Гликозилирование серина

Г. Карбоксилирование глутамата Д. Гидроксилирование пролина

б) в этой реакции участвует кофермент:

A. NADP+ Б. FAD

B. Биотин

Г. NAD⁺

Д. Восстановленная форма витамина K (КН₂)

в) структурным аналогом этого кофермента является лекарственный препарат:

A. Сульфаниламид Б. Фенобарбитал

B. Дитилин Г. Варфарин

Д. Аллопуринол

г) лечение этим препаратом вызывает (выберите правильные ответы):

A. Повышение свертываемости крови

Б. Нарушение образования ферментных мембранных комплексов

B. Снижение свертываемости крови

Г. Ускорение трансляции протеолитических ферментов внешнего

пути свертывания крови Д. Повышение скорости полимеризации фибрина.

5. Выберите правильные ответы.

Ингибиторами свертывания крови являются:

A. а₂-Макроглобулин Б. Антитромбин III

B. Плазмин

Г. Антиконвертин Д. а^Антитрипсин

6. Выполните «цепное» задание.

а) тромбомодулин активирует:

A. Протеин С Б. Протеин S

B. Тканевой фактор Г. Протромбин

Д. Тромбин

б) этот белок изменяет свою конформацию и приобретает способность активировать:

A. Фактор VIII Б. Фактор V

B. Протеин S Г. Протеин С

Д. Антитромбин III

в) активация выбранного вами белка стимулирует образование следующего мембранного комплекса, в котором белком-активатором является:

A. Протеин S Б. Протеин С

B. Плазмин Г. Фактор V

Д. ТАП

г) этот активатор повышает сродство сериновой протеазы к субстратам (выберите правильные ответы):

A. Фактору Vа Б. Фактору VIIa

B. Фибрину

Г. Фактору VIIIa Д. Тромбину

7. Выберите правильные ответы.

Плазмин:

A. Образуется в результате частичного протеолиза из профермента. Б. Является сериновой протеазой

B. Активируется гепарином Г. Гидролизует фибрин

Д. Ингибируется α₂-макроглобулином

8. Выберите правильные ответы. Гипоальбуминемия наблюдается при:

A. Диарее

Б. Нефротическом синдроме

B. Злокачественных новообразованиях в печени Г. Циррозе печени

Д. Желчнокаменной болезни.

9. Выберите правильные ответы.

Гиперпротеинемия наблюдается при:

A. Диарее

Б. Полиурии

B. Инфекционных болезнях Г. Повторяющейся рвоте

Д. Длительных кровотечениях

ЭТАЛОНЫ ОТВЕТОВ К «ЗАДАНИЯМ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ»

1. Б→А→В→Т→Д

2. Б, В, Г, Д

3. а) Г, б) Г, в) Д, г)Д, д) Д, е) Д, ж) А, з) Д

4. а) Г, б) Д, в) Г, г) Б, В

5. А, Б, Г, Д

6. а) Д, б) Г, в) А, г) А, Г

7. А, Б, Г, Д

8. Б, В, Г

9. А, Б, В, Г

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ

1. Метгемоглобинредуктаза

2. Бисфосфоглицератмутаза

3. Супероксиддисмутаза

4. Глутатионредуктаза

5. Тельца Хайнца

6. Гемостаз

7. Адгезия и агрегация тромбоцитов

8. Гемофилии

9. Тромбозы

10. Свертывание крови (внешний и внутренний пути свертывания крови)

11. Факторы свертывания крови

12. Витамин К

13. Противосвертывающая система (антитромбин III, антиконвертин, а₂-макроглобулин, система протеина С)

14. Фибринолиз

15. Белки плазмы крови (альбумин, α₁-глобулины, α₂-глобулины, β-глобулины и γ-глобулины)

16. Гиперпротеинемия. Гипопротеинемия

ЗАДАНИЯ ДЛЯ АУДИТОРНОЙ РАБОТЫ

Решите задачи

1. Парацетамол - жаропонижающее и болеутоляющее вещество, которое входит в состав некоторых лекарств, например гриппостада, фервекса. Однако такие препараты противопоказаны людям, имеющим генетический дефект глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы эритроцитов. Какие последствия может вызвать прием лекарств, содержащих парацетамол, у пациентов с недостаточностью этого фермента? Для ответа на вопрос напишите:

а) реакцию образования супероксидного аниона в эритроцитах;

б) схему обезвреживания активных форм кислорода в эритроцитах и объясните значение окислительных реакций пентозо-фосфатного пути для нормального протекания этого процесса.

2. У пациента, страдающего хроническим грануломатозом, обнаружена наследственная недостаточность NADPH-оксидазы. При этом заболевании некоторые микроорганизмы сохраняют жизнеспособность внутри фагоцитов, а их антигены вызывают клеточный иммунный ответ и образование гранулем. Объясните роль NADPH-оксидазы в фагоцитозе. Для этого:

а) напишите реакцию, которую катализирует этот фермент;

б) укажите вещества, синтез которых снижается в фагоцитирующих клетках при недостаточности NADPH-оксидазы.

3. В слюнных железах медицинской пиявки содержится ингибитор тромбина - пептид гирудин. В крови человека гирудин образует комплекс с тромбином, в котором фермент теряет способность превращать фибриноген в фибрин. Почему гирудотерапию (лечение пиявками) используют для профилактики тромбозов при сердечно-сосудистых заболеваниях? Для ответа на вопрос опишите:

а) этапы образования фибринового тромба;

б) особенности строения протромбина и механизм его превращения в тромбин.

4. Для профилактики тромбозов и тромбоэмболии после инфаркта миокарда врач назначил пациентке препарат варфарин и рекомендовал диету, исключающую на время лечения продукты, богатые витамином К (капусту, шпинат, салат, зеленый чай). Обоснуйте рекомендацию врача. Для этого:

а) укажите кофермент, образующийся в организме из витамина К;

б) объясните значение посттрансляционной модификации сериновых протеаз, в которой участвует этот кофермент;

в) опишите роль протеаз в мембранных ферментных комплексах внешнего пути свертывания крови.

5. В отсутствии ионов Са²+ кровь не свертывается. Какую роль играет Са²+ в свертывании крови? Для ответа на вопрос:

а) опишите состав мембранных комплексов прокоагулянтного этапа внешнего пути свертывания крови и последовательность их взаимодействия;

б) укажите роль Са²⁺ в формировании этих комплексов.

6. У новорожденного с наследственным дефицитом протеина С обнаружена легочная эмболия. Почему ребенок, гомозиготный по такой мутации, может погибнуть сразу после рождения, если ему не проводить заместительную терапию протеином С? Для ответа на вопрос:

а) напишите схему реакций системы протеина С;

б) объясните роль тромбина в гемостазе.

7. Пациентке, страдающей тромбофлебитом, для профилактики тромбоза назначили лечение тканевым активатором плазминогена (ТАП). Объясните механизм действия рекомендованного врачом препарата. Для этого представьте схему фибринолитической системы крови и укажите роль ТАП, ингибитора активатора плазминогена и ингибиторов плазмина.

8. Редкое наследственное аутосомно-рецессивное заболевание анальбуминемия сопровождается почти полным отсутствием альбумина. Почему у пациентов с такой патологией наблюдаются отеки? Для ответа на вопрос укажите:

а) особенности аминокислотного состава альбумина;

б) функции этого белка плазмы крови.