Курсовая работа: Анализ биохимических показателей работы печени в норме и патологии
Курсовая работа: Анализ биохимических показателей работы печени в норме и патологии
КУРСОВАЯ РАБОТА:
АНАЛИЗ
БИОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ ПЕЧЕНИ В НОРМЕ И ПАТОЛОГИИ
Cодержание
Введение
1.
Функциональная биохимия печени
1.1
Регуляторно–гомеостатическая функция печени
1.1.1
Углеводный обмен в печени и его регуляция
1.1.2
Регуляция липидного обмена
1.1.3
Регуляция обмена белков
1.1.4
Участие печени в обмене витаминов
1.1.5
Участие печени в водно-минеральном обмене
1.1.6
Участие печени в пигментном обмене
1.2
Мочевинообразовательная функция
1.3
Желчеобразовательная и экскреторная функция
1.4
Биотрансформационная (обезвреживающая) функция
2.
Заболевания печени и лабораторная диагностика заболеваний печени
2.1
Основы клинической лабораторной диагностики заболеваний печени
2.2
Основные клинико-лабораторные синдромы при поражениях печени
2.2.1
Синдром цитолиза
2.2.3
Синдром гепатодепрессии (малой недостаточности печени)
2.2.4
Синдром воспаления
2.2.5
Синдром шунтирования печени
2.2.6
Синдром регенерации и опухлевого роста печени
Заключение
Список
литературы
Введение
Биохимия печени
включает как протекание нормальных обменных процессов, так и нарушения
метаболизма веществ с развитием патологии. Изучение всех аспектов биохимии
печени позволит видеть картину нормально функционирующего органа и его участие
в работе всего организма и поддержании гомеостаза. Так же при нормальной работе
печени осуществляется интеграция всех основных обменов в организме, причем
удается наблюдать начальные этапы метаболизма (например, при первичном
всасывании веществ из кишечника) и конечные этапы с последующим выведением
продуктов обмена из организма.
При нарушениях работы
печени происходит сдвиг метаболизма в определенную сторону, поэтому необходимо
изучение патологических состояний органа для дальнейшей диагностики
заболеваний. В настоящее время это особенно актуально, так как заболевания
печени прогрессируют, а достаточно хороших методов лечения пока не существует.
К таким заболеваниям в первую очередь относятся вирусные гепатиты, циррозы
печени (часто при систематическом употреблении алкоголя и при прочих вредных
внешних воздействиях, связанных с неблагоприятной экологией), сдвиги
метаболизма при нерациональном питании, онкологические заболевания печени.
Поэтому очень важна ранняя диагностика этих заболеваний, которая может
основываться на биохимических показателях.
Целью курсовой работы
является рассмотрение функций печени и сравнение биохимических показателей
работы этого органа в норме и патологии; также указание основных принципов
лабораторной диагностики, краткое описание синдромов гепатитов различной
этиологии и приведение примеров.
1. Функциональная биохимия
печени
Условно функции печени по
биохимическим показателям можно разделить на: регуляторно-гомеостатическую
функцию, включающую основные виды обмена (углеводный, липидный, белковый, обмен
витаминов, водно-минеральный и пигментный обмены), мочевинообразовательную,
желчеобразовательную и обезвреживающую функции. Такие основные функции и их
регуляция подробно рассмотрены далее в этой главе.
1.1
Регуляторно–гомеостатическая функция печени
Печень – центральный орган
химического гомеостаза, где чрезвычайно интенсивно протекают все обменные
процессы и где они тесно переплетаются между собой.
1.1.1 Углеводный обмен в
печени и его регуляция
Моносахариды (в
частности глюкоза) поступают в печень по воротной вене и подвергаются различным
преобразованиям. Например, при избыточном поступлении глюкозы из кишечника она
депонируется в виде гликогена, так же глюкоза производится печенью в ходе
гликогенолиза и глюконеогенеза, поступает в кровь и расходуется большинством
тканей. Регуляция углеводного обмена осуществляется благодаря тому, что печень
является практически единственным органом, который поддерживает постоянный
уровень глюкозы в крови даже в условиях голодания.
Судьба моносахаридов
различна в зависимости от природы, их содержания в общем кровотоке,
потребностей организма. Часть их отправится в печёночную вену, чтобы поддержать
гомеостаз, в первую очередь, глюкозы крови и обеспечить нужды органов. Концентрация
глюкозы в крови определяется балансом скоростей ее поступления, с одной
стороны, и потребления тканями с другой. В постабсорбтивном состоянии
(постабсорбтивное состояние развивается через 1,5—2 часа после приема пищи, так
же называется истинным или метаболическим насыщением [1]. Типичным
постабсорбтивным состоянием считают состояние утром до завтрака, после примерно
десятичасового ночного перерыва в приеме пищи) и в норме концентрация глюкозы в
крови равна 60-100 мг/дл (3,3-5,5 моль\л). А остальную часть моносахаридов (в
основном глюкозы) печень использует для собственных нужд.
В гепатоцитах
интенсивно протекает метаболизм глюкозы. Поступившая с пищей глюкоза только в
печени с помощью специфических ферментных систем преобразуются в
глюкозо-6-фосфат (лишь в такой форме глюкоза используется клетками) [6].
Фосфорилирование свободных моносахаридов – обязательная реакция на пути их
использования, она приводит к образованию более реакционно-способных соединений
и поэтому может рассматриваться как реакция активации. Галактоза и фруктоза,
поступающие из кишечного тракта, при участии соответственно галактокиназы и
фруктокиназы фосфорилируются по первому углеродному атому:
Глюкоза, поступающая в
клетки печени, так же подвергается фосфорилированию с использованием АТФ. Эту
реакцию катализирует ферменты гексокиназа и глюкокиназа.
печень
патология диагностика заболевание
Гексокиназа обладает
высоким сродством к глюкозе (Км <0,1 ммоль/л), поэтому максимум
скорости реакции достигается при низкой концентрации глюкозы. Глюкозо-6-фосфат
ингибирует гексокиназу. Глюкокиназа отличается от гексокиназы высоким значением
Км для глюкозы – 10 ммоль/л и не ингибируется глюкозо-6-фосфатом.
Это обеспечивает взаимное фунционирование обоих ферментов в печени. В
постабсорбтивном состоянии концентрация глюкозы в крови низкая, около 5 ммоль/л
и скорость глюкокиназной реакции примерно 1/5 от максимальной скорости. В таких
условиях максимально работает гексокиназа. Во время пищеварения в воротную вену
и далее в печень поступают большие количества глюкозы, и ее концентрация
достигает и превышает 10 ммоль/л. Соответственно увеличивается скорость
глюкокиназной реакции, причем если не происходит ингибирование гексокиназы
глюкозо-6-фосфатом, то скорость гексокиназной реакции не падает. Что видно из
графика:
Наряду с другими
механизмами это предотвращает черезмерное повышение концентрации глюкозы в
периферической крови при пищеварении [7].
Образование
глюкозо-6-фосфата в клетке – своеобразная «ловушка» для глюкозы, так как
мембрана клетки непроницаема для фосфорилированной глюкозы (нет соответствующих
транспортных белков). Кроме того, фосфорилирование уменьшает концентрацию
свободной глюкозы в цитоплазме. В результате создаются благоприятные условия
для облегченной диффузии глюкозы в клетки печени из крови.
Возможна и обратная
реакция превращения глюкозо-6-фосфат в глюкозу при действии
глюкозо-6-фосфатазы, которая катализирует отщепление фосфатной группы
гидролитическим путем.
Образовавшаяся
свободная глюкоза способна диффундировать из печени в кровь. В других органах и
тканях (кроме почек и клеток кишечного эпителия) глюкозо-6-фосфатазы нет, и
поэтому там проходит только фосфорилирование, без обратной реакции, и выход
глюкозы из этих клеток невозможен [3].
Глюкозо-6-фосфат может
превратиться в глюкозо-1-фосфат при участии фосфоглюкомутазы, которая
катализирует обратимую реакцию.
Так же глюкозо-6-фосфат
может использоваться в различных превращениях, основными из которых являются:
синтез гликогена, катаболизм с образованием СО2 и Н2О или
лактата, синтез пентоз. Вместе с тем в процессе метаболизма глюкозо-6-фосфата
образуются промежуточные продукты, используемые в дальнейшем для синтеза
аминокислот, нуклеотидов, глицерина и жирных кислот. Таким образом,
глюкозо-6-фосфат – не только субстрат для окисления, но и строительный материал
для синтеза новых соединений (приложение 1).
Итак, рассмотрим
окисление глюкозы и глюкозо-6-фосфата в печени. Этот процесс идет двумя путями:
дихотомическим и апотомическим. Дихотомический путь это гликолиз, который
включает «анаэробный гликолиз», завершающийся образованием молочной кислоты
(лактата) или этанола и СО2 и «аэробный гликолиз» – распад глюкозы,
проходящий через образование глюкозо-6-фосфата, фруктозобисфосфата и пирувата
как в отсутствие так и в присутствие кислорода (аэробный метаболизм пирувата
выходит за рамки углеводного обмена, однако может рассматриваться как
завершающая его стадия: окисление продукта гликолиза – пирувата).
Апотомический путь
окисления глюкозы или пентозный цикл заключается в образовании пентоз и
возвращению пентоз в гексозы в результате распадается одна молекула глюкозы и
образуется СО2 .
Гликолиз в анаэробных
условиях - сложный ферментативный процесс распада глюкозы,
протекающий без потребления кислорода. Конечным продуктом гликолиза является
молочная кислота. В процессе гликолиза образуется АТФ.
Процесс гликолиза
протекает в гиалоплазме (цитозоле) клетки и условно делится на одиннадцать
этапов, которые соответственно катализируют одиннадцать ферментов:
1.
Фосфорилирование
глюкозы и образование глюкозо-6-фосфата – перенос остатка ортофосфата на
глюкозу за счет энергии АТФ. Катализатором является гексокиназа. Этот процесс
был рассмотрен выше.
2.
Превращение
глюкозо-6-фосфата под действием фермента глюкозо-6-фосфат-изомеразы во
фруктозо-6-фосфат:
3.
Фруктозо-6-фосфат
вновь фосфорилируется за счет второй молекулы АТФ, реакция катализируется
фосфофруктокиназой:
Реакция необратима,
протекает в присутствии ионов магния и является наиболее медленно текущей
реакцией гликолиза.
4.
Под
влиянием фермента альдолазы фруктозо-1,6-бифосфат расщепляется на две
фосфотриозы:
5.
Реакция
изомеризации триозофосфатов. Катализируеися ферментом триозофосфатизомеразой:
6.
Глицеральдегид-3-фосфат
в присутствии фермента глицеральдегидфосфатдегидрогеназы, кофермента НАД и
неорганического фосфата продвергается своеобразному окислению с образованием
1,3-бифосфоглицериновой кислоты и восстановленой формы НАД – НАД*Н2 :
7.
Реакция
катализируется фосфоглицераткиназой, происходит передача фосфатной группы в
положении 1 на АДФ с образованием АТФ и 3-фосфоглицериновой кислоты
(3-фосфоглицерат):
8.
Внутримолекулярный
перенос оставшейся фосфатной группы, и 3-фосфоглицериновая кислота превращается
в 2-фосфорлицериновую кислоту (2-фосфоглицерат):
Реакция легкообратима и
протекает в присутствии ионов магния.
9. Реакция катализируется
ферментом енолазой, 2-фосфоглицериновая кислота в результате отщепления
молекулы воды переходит в фосфоенолпировиноградную кислоту (фосфоенолпируват),
а фосфатная связь в положении 2 становится макроэргической:
10.
Разрыв
макроэргической связи и перенос фосфатного остатка от фосфоенолпирувата на АДФ.
Кртализируется ферментом пируваткиназой:
11. Восстановление
пировиноградной кислоты и образование молочной кислоты (лактата). Реакция
протекает при участии фермента лактатдегидрогеназы и кофермента НАД*Н2, образовавшегося
в шестой ркакции:
Гликолиз в аэробных
условиях. В этом процессе можно выделить три
части:
1. специфические для
глюкозы превращения, завершающиеся образованием пирувата (аэробный гликолиз);
2. общий путь
катаболизма (окислительное декарбоксилирование пирувата и цитратный цикл);
3. митохондриальная
цепь переноса электронов.
В результате этих процессов
глюкоза в печени распадается до С02 и Н20, а
освобождающаяся энергия используется для синтеза АТФ (приложение 2).
К обмену углеводов в
печени относятся только специфические для глюкозы превращения, где происходит
распад глюкозы до пирувата, который можно разделить на два этапа:
1. От глюкозы до
глицеральдегидфосфата. В реакциях происходит включение фосфатных остатков в
гексозы и превращение гексозы в триозу (приложение 3). Реакции этого этапа
катализируют следующие ферменты: гексокиназа или глюкокиназа (1);
фосфоглюкоизомераза (2); фосфофруктокиназа (3); альдолаза
фруктозо-1,6-бисфосфата (4); фосфотриозоизомераза (5)
2. От
глицеральдегидфосфата до пирувата. Это реакции, связанные с синтезом АТФ. Этап
завершается превращением каждой молекулы глюкозы в две молекулы
глицеральдегидфосфата (приложение 4). В реакциях участвуют пять ферментов:
дегидрогеназа глицеральдегидфосфата (6); фосфоглицераткиназа (7);
фосфоглицеромутаза (8); енолаза (9); пируваткиназа (10).
Пентозофосфатный
(фосфоглюконатный) путь превращения глюкозы обеспечивает
клетку гидрированным НАДФ для восстановительных синтезов и пентозами для
синтеза нуклеотидов. В пентозофосфатном пути можно выделить две части —
окислительный и неокислительный пути.
1.
Окислительный
путь включает две реакции дегидрирования, где акцептором водорода служит НАДФ
(приложение 5). Во второй реакции одновременно происходит декарбоксилирование,
углеродная цепь укорачивается на один атом углерода и получаются пентозы.
2.
Неокислительный
путь значительно сложнее. Здесь нет реакций дегидрирования, он может служить
только для полного распада пентоз (до С02 и Н20) или для
превращения пентоз в глюкозу (приложение 6). Исходными веществами являются пять
молекул фруктозо-6-фосфата, в сумме содержащие 30 углеродных атомов, конечный
продукт реакции — шесть молекул рибозо-5-фосфата, в сумме также содержащие 30
углеродных атомов.
Окислительный путь
образования пентоз и путь возращения пентоз в гексозы вместе составляют
циклический процесс:
В этом цикле за один
оборот полностью распадается одна молекула глюкозы, все шесть углеродных атомов
которой превращаются в С02 [7].
Так же в печени идет
обратный гликолизу процесс – глюконеогенез. Глюконеогенез — процесс
синтеза глюкозы из веществ неуглеводной природы. Его основной функцией является
поддержание уровня глюкозы в крови в период длительного голодания и интенсивных
физических нагрузок. Глюконеогенез обеспечивает синтез 80-100 г глюкозы в
сутки. Первичные субстраты глюконеогенеза — лактат, аминокислоты и глицерол.
Включение этих субстратов в глюконеогенез зависит от физиологического состояния
организма. Лактат — продукт анаэробного гликолиза. Он образуется при любых
состояниях организма в эритроцитах и работающих мышцах. Таким образом, лактат
используется в глюконеогенезе постоянно. Глицерол высвобождается при гидролизе
жиров в жировой ткани в период голодания или при длительной физической нагрузке.
Аминокислоты образуются в результате распада мышечных белков и включаются в
глюконеогенез при длительном голодании или продолжительной мышечной работе.
Необходимо отметить, что гликолиз протекает в цитозоле, а часть реакций
глюконеогенеза происходит в митохондриях [3].
Глюконеогенез в
основном протекает по тому же пути, что и гликолиз, но в обратном направлении
(приложение 7). Однако три реакции гликолиза необратимы, и на этих стадиях
реакции глюконеогенеза отличаются от реакций гликолиза.
Превращение пирувата в
фосфоенолпируват (необратимая стадия I) осуществляется при участии двух
ферментов: пируваткарбоксилазы и карбоксикиназы фосфоенолпирувата:
Две другие необратимые
стадии катализируются фосфатазой фруктозо-1,6-бисфосфата и фосфатазой
глюкозо-6-фосфата:
Каждая из необратимых
реакций гликолиза вместе с соответствующей ей реакцией глюконеогенеза образует
субстратный цикл (приложение 7, реакции 1, 2, 3).
Синтез глюкозы
(глюконеогенез из аминокислот и глицерина). Глюкоза в
печени может синтезироваться из аминокислот и глицерина. При катаболизме
аминокислот в качестве промежуточных продуктов образуются пируват или
оксалоацетат, которые могут включаться в путь глюконеогенеза на стадии первого
субстратного цикла (приложение 7, реакция 1). Глицерин образуется при гидролизе
жиров и может превращаться в глюкозу (приложение 8). Аминокислоты и глицерин
используются для синтеза глюкозы главным образом при голодании или при низком
содержании углеводов в рационе (углеводное голодание).
Глюконеогенез может так
же происходить из лактата. Молочная кислота не является конечным продуктом
обмена, но ее образование — это тупиковый путь метаболизма: единственный способ
использования молочной кислоты связан с ее превращением вновь в пируват при
участии той же лактатдегидрогеназы:
Страницы: 1, 2, 3, 4
|