Слайд 1Лекция
«БИОХИМИЯ
ЛЕГКИХ»
Военно-медицинская академия
г. Санкт-Петербург
доцент Гавриленко И.С.
Гапонов А.К.
Слайд 2 Функции легких
I дыхательная
II метаболическая
Слайд 3I. ДЫХАТЕЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ
I. ДЫХАТЕЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ
1. Газообмен О2 и СО2
Альвеол: 300 -
500 млн.
Площадь: ~ 150 м2
2. Мукоцилиарный клиренс - очищение
3. Увлажнение и нагревание -
«физиологический кондиционер»
Слайд 4Дыхательная функция
. Газообмен О2 и СО2 (межальвеолярная перегородка - базальная мембрана)
↑
pO2 ↓ pCO2
O2 + HHb → HHbO2
HHbO2 + KHCO3 → KHbO2 + H2CO3
KA
CO2 H2O
HHbNH - COOH → CO2 + HHb
CO2 - физически растворен в венозной крови
Слайд 52. 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)
Слайд 6Альвеолярные 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.
Слайд 7СУРФАКТАНТ
(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 %
Слайд 8Функции сурфактанта
↓ поверхностного натяжения - препятствует слипанию альвеол;
препятствует проникновению воды в
альвеолы (противоотечный барьер);
бактериоцидная;
иммуномодулирующая;
↑ активность альвеолярных макрофагов.
Слайд 9СКОРОСТЬ 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
Слайд 10Гипофаза
- нижняя фаза
Табулярная пластина из миэлина, прикрепленного к эпителию
Слайд 11Альвеолярные 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.
Слайд 121. 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.
ЛК C2 O
S
COOH HSKoA SKoA
пируват НАД ФАД ацетил - КоА
(ПВК) цитохромы + CO2 +
Ферменты 3 АТФ +
ПВК - ДГ H2O
комплекса:
Е1 Е2 Е3
Окислительное декарбоксилирование пирувата (Mt)
Слайд 14Обмен углеводов (лёгкие)
↑ потребление О2 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
Слайд 15
Аланин
Цистеин
Глицин
Серин
Треонин
Пируват
Глутамат
Аргинин
Гиетидин
Глутамин
Пролин
Изоцитрат
Изолейцин
Лейцин
Триптофан
Ацетил - КоА
Ацетоацетил - КоА
Фенилаланин
Тирозин
Лейцин
Лизин
Триптофан
Изолейцин
Метионин
Валин
Тирозин
Фенилаланин
α - кетоглутарат
Сукцинат
Фумарат
Аспартат
Аспарагин
Малат
Оксалоацетат
Цитрат
Сукцинил - КоА
Слайд 16Обмен липидов (лёгкие)
«захват» липидов из МКК
из ХМ и ЛПОНП (экзо
- и эндо - Тг);
↑ липопротеидлипаза;
апопротеин С;
↑ ЛХАТ для синтеза ХЭ;
↑ β - окисление жирных кислот ( АТФ ↑ )
Слайд 17Тучные клетки
(в межальвеолярных перегородках)
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, ТхАс, Пц - гемостаз.
Слайд 18ОКИСЛЕНИЕ МОНОНЕНАСЫЩЕННЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
ОКИСЛЕНИЕ МОНОНЕНАСЫЩЕННЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
СН3 - (СН2)7 - СН
= СН - (СН2)7 - СО ~SKoA
олеил КоА
3СН3СО - SKoA
4 3 2 3
СН3 - (СН2)7 - СН = СН = СН2 - СО ~ 3KoA
γ β α
ЕНОИЛ - SKoA
3,4 - ЦИС; 2,3 - ТРАНС-
ЕНОИЛИЗОМЕРАЗА
СН3 - (СН2)7 - СН2 - СН = СН - СО ~ SKoA
β α
H2O →
β α
СН3 - (СН2)7 - СН2 - СН - CH2 - СО ~ SKoA
⏐
OH
ПОВТОРЕНИЕ ЭТАПОВ β ОКИСЛЕНИЯ
Слайд 19Фосфолипиды
CH2 O CO R1
CH O CO R2
COO-
CH2 O P O CH2 CH
NH3
фосфатидилсерин
CH2 O CO R1
CH O CO R2
CH2 O P O CH2 CH2
NH3
фосфатидилэтаноламин
CH2 O CO R1
CH O CO R2
CH2 O P O CH2 CH2
CH3
N CH3
фосфатидилхолин CH3
Слайд 20
ЭФИР ХОЛЕСТЕРИНА
Кровь: 3,5-6,8 м.моль/л
ЭХ - 70
% Х - 30 %
О-СО-С17Н31 ← линолевая кислота
ЛИЗОФОСФАТИДИЛХОЛИН
СН2 - О - СО - С15Н31
⏐
CHOH O CH3
⏐ || + |
CH2 - O - e - O - (CH2)2 - N - CH3
| |
O CH3
ЛФх
Слайд 21Синтез Тг и Фл (ЭР)
(пневмоциыд)
CH2OH R1
CO S KoA CH2 O CO R1
CHOH CH2 O CO R2
R2 CO SKoA
CH2 O P CH2 O P
глицерофосфат фосфатидная кислота
ЦТФ
ФФн
CH2OCO R1
CH2 O CO R2 серин - Р
ЦМФ
CH2 O CO R3
СО2
ЦМФ
3 “S”аденозил-
метионин
3 “S” аденозил-
гомоцистеин
R3CO ~ SKoA
Фн 2 HSKoA
ЦДФ - диглицерид
Фосфатидилсерин
Фосфатидилэтаноламин
Фосфатидилхолин
Фосфатидил
инозит
инотизол - Р
Слайд 22Энергетический эффект окисления жирных кислот
Пример: C15H31CO ~ SKoA
пальметил - КоА
131
АТФ - 1 = 130 АТФ
n
— → кол-во ацетил КоА
2
n
— - 1 → кол-во β-отщеплений
2
96 АТФ + 35 АТФ = 131 АТФ
n 16
— = — = 8 мол.ацетил КоА
2 2
8 * 12 = 96 АТФ
(в.ц.т.к.)
n
— - 1 = 7 отщеплений
2
7 * 5 = 35 АТФ
Слайд 23ВЛИЯНИЕ ПРОСТАГЛАНДИНА (Е2) НА ЛИПОЛИЗ
ВЛИЯНИЕ ПРОСТАГЛАНДИНА (Е2) НА ЛИПОЛИЗ
АДРЕНАЛИН, ГЛЮКОГОН
ВАЗОПРЕССИН, ЛГ,
ТТГ
РЕЦЕПТОР ВНЕШНЯЯ
МЕМБРАНА
Фл
|
ФОСФОЛИПАЗА
ЛФх
АРАХИДОНОВАЯ К-ТА
АДЕНИЛАТ---
ЦИКЛАЗА Пг - Е2
ВНУТРЕНЯЯ
АТФ цАМФ МЕМБРАНА
(ЦИТОЗОЛЬ)
Тг - Л И П А З А Тг - Л И П А З А (А.)
(Н.А.)
ЛИПОЛИЗ
Слайд 24Простагландины
COOH
20
Арахидоновая кис-та
Циклооксигеназа Линооксигеназа
COOH
OH
Тромбоксан А2
(Тх А2) ОН ОН
Простациклин
Тромбоксан В2 (Пг J2)
(Тх B2) ( тонус гл. муск.
бронхов)
Первичные
↑«гипертензивный» простогландины
эффект
↑ тонус Действие на гладкую
гл. муск. мускулатуру бронхов (сокращение
бронхов и др. тканей гладк. муск.
↑ тонус дых. путей)
COOH
аллергический …..
Слайд 253 ОБМЕН БЕЛКА
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
Слайд 26 H2N COOH
CH
HOOC (CH2)3
NH2
CH (CH2)2 (CH2)2 CH
H2N COOH
(CH2)4
CH
H2N COOH
ОСТАТОК ДЕСМОЗИНА, ВХОДЯЩЕГО В СОСТАВ ЭЛАСТИНА ИЗ 4-Х МОЛЕКУЛ ЛИЗИНА
H2N COOH
CH
HOOC (CH2)3 NH2
CH (CH2)2 (CH2)2 CH
H2N COOH
(CH2)4
CH
H2N COOH
ОСТАТОК ДЕСМОЗИНА, ВХОДЯЩЕГО В СОСТАВ ЭЛАСТИНА ИЗ 4-Х МОЛЕКУЛ ЛИЗИНА
Слайд 27Примеры: ↑ в легких
Примеры:
↑ в легких
N CH2 - CH - COOH N CH2
⏐ - CO2 ⏐
NH2 CH2
(n - 5 - ф) |
NH NH NH
гистидин гистамин
(тучные клетки
в легких)
N CH2 аллерген+
⏐ JgE
COOH
почки(моча)
NH имидазолил - (бронхиальная астма)
ацетат
(димедрол, тавегил, супрастин- антигистаминные препараты)
1.
Гистаминаза
Н2О
NН3
гиперсенсибилизация
Слайд 28Синтез норадреналина (НА)
Синтез норадреналина (НА)
Фен → Тup → ДOФА
1/2 O2
HO CH2 HO CHOH
CH COOH CH COOH
NH2 NH2
HO HO
ДОФА ДОФ-серин
CO2
HO CHOH
CH2 норадреналин (НА)
NH2
HO
Слайд 29Синтез адреналина (А)
Синтез адреналина (А)
1/2 О2
1/2 О2
CH2 CH2 HO CH2
CH COOH CH COOH CH COOH
NH2 HO NH2 HO NH2
ФЕНИЛАЛАМИН ТИРОЗИН ДОФА
(дигидроксифенил-
аланин)
1/2 О2
CO2 HO CH2 ”S”- аденозил- CH2
метионим
CH2 HO CH2
n-5-ф(от В6)
HO NH2 HO NH CH3
ДОФАМИН ЭПИНИН
HO CH OH
CH2
HO NH CH3 адреналин
Слайд 30Синтез серотонина
CH2
CH COOH
1/2 O2
NH2
NH
триптофан
HO
CH2 CH COOH CO2
NH2
NH (ФП) n-5-ф
S ′ - гидрокситриптофан
HO
CH2 CH2
NH2
NH серотонин
2 (+СН3)
OH
CH2 CH2
CH3
N CH3
CH3
NH
(МАО)
N+
NH3
буфотенин
СН2
СООН
НО
NН
почки
(моча)
гидроксииндолилацетат
Слайд 31Обмен ангиотензиногена
(легкие-кавеолы)
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 , HCO3-,
↑ АД, ↑ ОЦК
Слайд 32Взаимосвязь ангиотензина с кининовой сис-мой
- тахикинины
Слайд 33Иммунная функция кл. элементов легких и компактные спец. структуры
Иммунная функция
кл. элементов легких и компактные спец. структуры
Дыхательная система - 2ое 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 JgA
Слайд 34МОКРОТА
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)
Слайд 35Лабораторная 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,
ТкА2, Пц.
Иммунология: ↑ ЭХФА, ХФАф, ХФМц, ХФЛф, ХФБф, ФАТ
Слайд 36Пневмония
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
Слайд 37Хронический бронхит
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 О2, протеаз, медиаторов
воспаления - С3а и С5а компонентов сис-мы комплем.)
↑ Na+, K+, Cl-, HCO3- - сдвиг ph в щелоч. ст.
↑Лф, макрофаги - «чистильщики» бронхиального дерева