Poglavlje 16

Koncept hormona. Osnovni principi regulacije metabolizma

Jedna od jedinstvenih osobina živih organizama je njihova sposobnost da održavaju postojanost homeostaze (stalnost mnogih svojstava tijela u stalnim uvjetima okoline) koristeći mehanizme samoregulacije, u čijoj koordinaciji jedno od glavnih mjesta pripada hormonima. . Hormoni su biološki aktivne tvari organske prirode koje se proizvode u stanicama endokrinih žlijezda i imaju regulatorni učinak na metabolizam.

Kao rezultat djelovanja mehanizama samoregulacije, odnosno neurohormonalnih mehanizama, u živoj ćeliji se međusobno usklađuju brzine svih hemijskih reakcija i fizičko-hemijskih procesa, koordinacija funkcija svih organa i adekvatan odgovor tijela na promjene u vanjskoj sredini su osigurane. U regulaciji metaboličkih procesa hormoni zauzimaju međupoziciju između nervnog sistema i delovanja enzima, tj. regulacija metabolizma se ostvaruje promjenom brzine enzimskih reakcija. Hormoni izazivaju ili vrlo brzu reakciju, ili obrnuto, sporu reakciju povezanu sa ponovnom sintezom potrebnog enzima. Dakle, poremećaji u sintezi i razgradnji hormona, uzrokovani, na primjer, bolestima endokrinih žlijezda, dovode do promjene u normalnoj sintezi enzima i, posljedično, do metaboličkih i energetskih poremećaja.

U mehanizmima samoregulacije mogu se razlikovati tri nivoa.

Prvi nivo - intracelularni mehanizmi regulacije. Različiti metaboliti služe kao signali za promjenu stanja ćelije. Oni mogu:

- mijenjaju aktivnost enzima tako što ih inhibiraju ili aktiviraju;

- mijenjaju količinu enzima regulacijom njihove sinteze i raspadanja;

- promijeniti brzinu transmembranskog iskrivljenja tvari. Međuorganska koordinacija ovog nivoa regulacije obezbeđuje se prenosom signala na dva načina: kroz krv uz pomoć hormona (endokrini sistem) i preko nervnog sistema.

Drugi nivo regulacije - endokrini sistem. Hormoni se oslobađaju u krv kao odgovor na određeni podražaj, koji može biti nervni impuls ili promjena koncentracije nekog metabolita u krvi koja teče kroz endokrinu žlijezdu (na primjer, smanjenje koncentracije glukoze). Hormon se transportuje krvlju i, dostižući ciljne ćelije, modifikuje njihov metabolizam kroz unutarćelijske mehanizme. U tom slučaju dolazi do promjene metabolizma i eliminira se podražaj koji je izazvao oslobađanje hormona. Hormon koji je izvršio svoju funkciju uništavaju posebni enzimi.

Treći nivo regulacije je nervni sistem sa receptorima za signale kako iz spoljašnje, tako i unutrašnje sredine. Signali se transformišu u nervni impuls, koji u sinapsi sa efektorskom ćelijom izaziva oslobađanje posrednika – hemijskog signala. Posrednik kroz intracelularne mehanizme regulacije izaziva promjenu metabolizma. Efektorske ćelije mogu biti i endokrine ćelije koje na nervni impuls reaguju sintezom i oslobađanjem hormona.

Sva tri nivoa regulacije su međusobno usko povezana i deluju kao jedan neuro-hormonski ili neuro-humoralni sistem regulacije (Sl. 43).

Tok informacija o stanju vanjskog i unutrašnjeg okruženja tijela ulazi u nervni sistem, gdje se obrađuje, a kao odgovor se šalju regulatorni signali do perifernih organa i tkiva. Pod direktnom kontrolom nervnog sistema su medula nadbubrežne žlezde i hipotalamus. Nervni impulsi koji dolaze iz različitih dijelova mozga utiču na lučenje neuropeptida od strane hipotalamičkih stanica - liberina i statina, koji reguliraju oslobađanje tropskih hormona iz hipofize. Liberini stimulišu sintezu i oslobađanje trostrukih hormona, dok je statini inhibiraju. Trostruki hormoni hipofize utiču na lučenje hormona u perifernim žlezdama. Stvaranje i lučenje hormona od strane perifernih žlijezda odvija se kontinuirano. To je neophodno za održavanje željenog nivoa u krvi, jer se brzo inaktiviraju i izlučuju iz organizma.

Rice. 43. Šema neurohormonske regulacije (pune strelice označavaju sintezu hormona, a tačkaste strelice pokazuju uticaj hormona na ciljne organe)

Koncentracija hormona u krvi je niska: oko 10 -6 - 10 - 11 mol/l. Poluvrijeme je obično nekoliko minuta, za neke je desetine minuta, vrlo rijetko sati. Potreban nivo hormona u krvi održava se mehanizmom samoregulacije po plus ili minus principu međuhormonskih odnosa. Tropski hormoni potiču stvaranje i lučenje hormona od strane perifernih žlijezda (znak "+"), a potonje mehanizmom negativne povratne sprege inhibiraju (znak "-") stvaranje tropskih hormona, djelujući preko hipofize. ćelije (kratka povratna sprega) ili neurosekretorne ćelije hipotalamusa (duga povratna sprega), sl.44. U potonjem slučaju inhibira se lučenje liberina u hipotalamusu.

Osim toga, postoji metabolitsko-hormonska povratna sprega: hormon, djelujući na metabolizam u tkivima, uzrokuje promjenu sadržaja bilo kojeg metabolita u krvi, a koji mehanizmom povratne sprege utiče na lučenje hormona u perifernom žlezde ili direktno (intracelularni mehanizam), ili preko hipofize i hipotalamusa (vidi sliku 44). Takvi metaboliti su glukoza (pokazatelj stanja metabolizma ugljikohidrata), aminokiseline (indikator stanja metabolizma proteina), nukleotidi i nukleozidi (indikatori stanja metabolizma nukleinskih i proteina), masne kiseline, kolesterol (indikatori za stanje metabolizma lipida); H 2 O, Ca 2+, Na+, K+, CI¯ i neki drugi joni (indikatori stanja ravnoteže vode i soli).

Klasifikacija hormona

Hormoni imaju sljedeće zajedničke biološke karakteristike:

1) dismorfno dejstvo, odnosno regulišu metabolizam i funkcije efektorskih ćelija na daljinu;

2) stroga specifičnost biološkog delovanja, odnosno da se jedan hormon ne može u potpunosti zameniti drugim;

3) visoka biološka aktivnost - vrlo male količine, ponekad i desetak mikrograma, dovoljne su da se organizam održi u životu.

Hormoni se klasifikuju prema:

1) hemijske prirode;

2) mehanizam prenosa signala u ćeliju - cilj;

3) biološke funkcije.

Sve vrste klasifikacije su nesavršene i donekle proizvoljne, posebno klasifikacija po funkciji, jer su mnogi hormoni polifunkcionalni.

Po hemijskoj strukturi hormoni se dijele na sljedeći način:

1) protein-peptid (hormoni hipotalamusa, hipofize, pankreasa i paratireoidnih žlezda, kalciotonin štitne žlezde);

2) derivati ​​aminokiselina (adrenalin je derivat fenilanina i tirozina);

3) steroidi (spolni hormoni - androgeni, estrogeni i gestageni, kortikosteroidi).

Prema biološkim funkcijama Hormoni se dijele u sljedeće grupe:

1) regulisanje metabolizma ugljenih hidrata, masti, aminokiselina - insulina, glukagona, adrenalina, glukokortikosteroida (kortizola);

2) regulisanje metabolizma vode i soli - mineralokortikosteroidi (aldosteron), antidiuretski hormon (vazopresin);

3) regulisanje razmene kalcijuma i fosfata - paratiroidnog hormona, kalcitonina, kalcitriola;

4) regulisanje metabolizma povezanog sa reproduktivnom funkcijom (spolni hormoni) - estradiol, progesteron, testosteron.

5) regulatorne funkcije endokrinih žlijezda (trostruki hormoni) - kortikotropin, tirotropin, gonadotropin.

Ova klasifikacija ne uključuje somatotropin, tiroksin i neke druge hormone koji imaju polifunkcionalno djelovanje.

Osim toga, pored hormona koji se oslobađaju u krv i djeluju na organe udaljene od mjesta sinteze hormona, postoje i lokalni hormoni koji regulišu metabolizam u onim organima u kojima se formiraju. Tu spadaju hormoni gastrointestinalnog trakta, hormoni mastocita vezivnog tkiva (heparin, histamin), hormoni koje luče ćelije bubrega, sjemenih vezikula i drugih organa (prostaglandini) itd.

Slične informacije.

Modularna jedinica 1 ULOGA HORMONA U REGULACIJI METABOLIZMA. REGULACIJA METABOLIZMA UGLJENIH HIDRATA, LIPIDA, AMINOKISELINA NORMALNIM RITMOM ISHRANA

Ciljevi učenja Biti u stanju:

1. Primijeniti znanje o molekularnim mehanizmima regulacije metabolizma i tjelesnih funkcija da biste razumjeli biohemijske osnove homeostaze i adaptacije.

2. Iskoristiti znanje o mehanizmima djelovanja hormona (insulin i kontranzularni hormoni: glukagon, kortizol, adrenalin, somatotropin, jodotironin) za karakterizaciju promjena u energetskom metabolizmu pri promjeni perioda probave i postapsorptivnog stanja.

3. Analizirati promjene u metabolizmu tokom hipo- i hiperprodukcije kortizola i hormona rasta, Itsenko-Cushingove bolesti i sindroma (akromegalija), kao i hiper- i hipofunkcije štitne žlijezde (difuzna toksična struma, endemska struma).

znati:

1. Savremena nomenklatura i klasifikacija hormona.

2. Glavne faze prenosa hormonskih signala u ćeliju.

3. Faze sinteze i sekrecije inzulina i glavnih kontrainsularnih hormona.

4. Mehanizmi za održavanje koncentracije glavnih nosilaca energije u krvi

telad sa normalnim ritmom ishrane.

Tema 11.1. ULOGA HOMONA U REGULACIJI METABOLIZMA

1. Za normalno funkcioniranje višećelijskog organizma neophodan je odnos između pojedinih stanica, tkiva i organa. Ovaj odnos se ostvaruje:

nervni sistem(centralni i periferni) putem nervnih impulsa i neurotransmitera;

endokrini sistem preko endokrinih žlijezda i hormoni, koje sintetiziraju specijalizirane stanice ovih žlijezda, oslobađaju se u krv i transportuju do različitih organa i tkiva;

parakrina i autokrini sistema putem različitih jedinjenja koja se luče u međućelijski prostor i stupaju u interakciju sa receptorima bilo obližnjih ćelija ili iste ćelije (prostaglandini, hormoni gastrointestinalnog trakta, histamin, itd.);

imuni sistem preko specifičnih proteina (citokina, antitijela).

2. Endokrini sistem osigurava regulaciju i integraciju metabolizma u različitim tkivima kao odgovor na promjene u uvjetima vanjskog i unutrašnjeg okruženja. Hormoni funkcioniraju kao kemijski glasnici koji prenose informacije o ovim promjenama u različite organe i tkiva. Odgovor ćelije na djelovanje hormona određen je kako hemijskom strukturom hormona tako i vrstom ćelije na koju je njegovo djelovanje usmjereno. Hormoni su prisutni u krvi u vrlo niskim koncentracijama i njihovo djelovanje je obično kratkotrajno.

To je zbog, prvo, regulacije njihove sinteze i sekrecije i, drugo, visoke stope inaktivacije cirkulirajućih hormona. Glavne veze između nervnog i endokrinog sistema regulacije se odvijaju uz pomoć posebnih dijelova mozga - hipotalamusa i hipofize. Sistem neurohumoralne regulacije ima svoju hijerarhiju, čiji je vrh CNS i strogi slijed procesa.

3. Hijerarhija regulatornih sistema. Sistemi za regulaciju metabolizma i tjelesnih funkcija čine tri hijerarhijska nivoa (slika 11.1).

Prvi nivo- centralnog nervnog sistema. Nervne ćelije primaju signale iz spoljašnje i unutrašnje sredine, pretvaraju ih u oblik nervnog impulsa, koji u sinapsi izaziva oslobađanje medijatora. Medijatori uzrokuju metaboličke promjene u efektorskim stanicama kroz intracelularne regulatorne mehanizme.

Drugi nivo- endokrini sistem- obuhvata hipotalamus, hipofizu, periferne endokrine žlijezde, kao i specijalizirane ćelije nekih organa i tkiva (gastrointestinalni trakt, adipociti), koje sintetiziraju hormone i ispuštaju ih u krv pod djelovanjem odgovarajućeg stimulusa.

Treći nivo- intracelularno- predstavljaju promjene u metabolizmu unutar ćelije ili određenog metaboličkog puta koje su rezultat:

Promjene aktivnost enzimi aktivacijom ili inhibicijom;

Promjene količine enzimi mehanizmom indukcije ili potiskivanja sinteze proteina ili promjena u brzini njihove degradacije;

Promjene brzina transporta tvari kroz ćelijske membrane. Sinteza i lučenje hormona stimulisan spoljašnjim i unutrašnjim

signale CNS-u. Ovi signali preko nervnih veza ulaze u hipotalamus, gdje stimuliraju sintezu peptidnih hormona (tzv. oslobađajućih hormona) - liberina i statina. Liberijci i statini transportuju se u prednju hipofizu, gde stimulišu ili inhibiraju sintezu tropskih hormona. Tropski hormoni hipofize potiču sintezu i lučenje hormona iz perifernih endokrinih žlijezda, koji ulaze u opću cirkulaciju. Neki hormoni hipotalamusa se pohranjuju u stražnjoj hipofizi, odakle se izlučuju u krv (vazopresin, oksitocin).

Promjena koncentracije metabolita u ciljnim stanicama mehanizmom negativne povratne sprege potiskuje sintezu hormona, djelujući ili na endokrine žlijezde ili na hipotalamus; sintezu i lučenje tropskih hormona potiskuju hormoni perifernih žlijezda.

TEMA 11.2. MEHANIZMI PRENOSA HORMONSKIH SIGNALA U ĆELIJE

Biološko djelovanje hormona manifestuje se kroz njihovu interakciju sa ćelijama koje imaju receptore za ovaj hormon (ciljne ćelije). Da bi bio biološki aktivan, vezivanje hormona za receptor mora rezultirati hemijskim signalom unutar ćelije koji izaziva specifičan biološki odgovor, kao što je promjena brzine sinteze enzima i drugih proteina ili promjena njihove aktivnosti ( vidi Modul 4). Meta za hormon mogu poslužiti kao ćelije jednog ili više tkiva. Utječući na ciljnu ćeliju, hormon izaziva specifičan odgovor, čija manifestacija ovisi o tome koji su metabolički putevi aktivirani ili inhibirani u ovoj ćeliji. Na primjer, štitna žlijezda je specifična meta za tireotropin, koji povećava broj acinarnih stanica štitnjače i povećava brzinu biosinteze tiroidnih hormona. Glukagon, djelujući na adipocite, aktivira lipolizu, stimulira mobilizaciju glikogena i glukoneogenezu u jetri.

Receptori hormoni se mogu nalaziti ili u plazma membrani ili unutar ćelije (u citosolu ili jezgru).

Prema mehanizmu djelovanja Hormoni se mogu podijeliti u dvije grupe:

To prvo Ova grupa uključuje hormone koji su u interakciji sa membranskih receptora(peptidni hormoni, adrenalin, kao i hormoni lokalnog djelovanja - citokini, eikozanoidi);

- sekunda grupa uključuje hormone koji su u interakciji sa intracelularnih receptora- steroidni hormoni, tiroksin (vidi modul 4).

Vezivanje hormona (primarnog glasnika) za receptor dovodi do promjene konformacije receptora. Ove promjene hvataju druge makromolekule, tj. vezivanje hormona za receptor dovodi do uparivanja nekih molekula s drugima (transdukcija signala). Tako se generiše signal koji reguliše ćelijski odgovor. Ovisno o načinu prijenosa hormonskog signala, brzina metaboličkih reakcija u stanicama se mijenja:

Kao rezultat promjena u aktivnosti enzima;

Kao rezultat promjene u broju enzima (slika 11.2).

Rice. 11.2. Glavni koraci u prijenosu hormonskih signala do ciljnih stanica

TEMA 11.3. STRUKTURA I BIOSINTEZA HORMONA

1. Peptidni hormoni sintetizirani, kao i drugi proteini, u procesu prevođenja iz aminokiselina. Neki peptidni hormoni su kratki peptidi; na primjer, hipotalamički hormon tirotropin - liberin - tripeptid. Većina hormona prednje hipofize su glikoproteini.

Neki peptidni hormoni su proizvodi zajedničkog gena (slika 11.3). Većina polipeptidnih hormona se sintetizira kao neaktivni prekursori - preprohormoni. Stvaranje aktivnih hormona odvija se djelomičnom proteolizom.

2. Insulin- polipeptid koji se sastoji od dva polipeptidna lanca. Lanac A sadrži 21 aminokiselinski ostatak, lanac B - 30 aminokiselinskih ostataka. Oba lanca su međusobno povezana sa dva disulfidna mosta. Molekul insulina takođe sadrži intramolekularni disulfidni most u A lancu.

biosinteza insulina Počinje stvaranjem neaktivnih prekursora, preproinzulina i proinzulina, koji se, kao rezultat sekvencijalne proteolize, pretvaraju u aktivni hormon. Biosinteza preproinzulina počinje formiranjem signalnog peptida na poliribosomima povezanim s endoplazmatskim retikulumom. Signal

Rice. 11.3. Stvaranje peptidnih hormona koji su produkti zajedničkog gena:

A - POMC (proopiomelanokortin) se sintetiše u prednjem i srednjem režnju hipofize i u nekim drugim tkivima (creva, posteljica). Polipeptidni lanac se sastoji od 265 aminokiselinskih ostataka; B - nakon cijepanja N-terminalnog signalnog peptida, polipeptidni lanac se dijeli na dva fragmenta: ACTH (39 a.k.) i β-lipotropin (42-134 a.k.); C, D, E - daljom proteolizom dolazi do stvaranja α- i β-MSH (Melanocite-stimulirajućeg hormona) i endorfina. CPPDH je kortikotropin sličan hormon srednjeg režnja hipofize. Procesiranje POMC-a u prednjem i srednjem režnju hipofize odvija se drugačije, sa formiranjem drugačijeg skupa peptida.

peptid prodire u lumen endoplazmatskog retikuluma i usmjerava rastući polipeptidni lanac u ER. Nakon što je sinteza preproinzulina završena, signalni peptid se odcjepljuje (slika 11.4).

Proinzulin (86 aminokiselinskih ostataka) ulazi u Golgijev aparat, gdje se pod djelovanjem specifičnih proteaza cijepa na nekoliko mjesta da bi nastao inzulin (51 aminokiselinski ostatak) i C-peptid koji se sastoji od 31 aminokiselinskog ostatka. Inzulin i C-peptid su ugrađeni u sekretorne granule u ekvimolarnim količinama. U granulama, insulin se kombinuje sa cinkom i formira dimere i heksamere. Zrele granule se spajaju sa plazma membranom, a insulin i C-peptid se izlučuju u ekstracelularnu tečnost egzocitozom. Nakon izlučivanja u krv, inzulinski oligomeri se razgrađuju. Poluživot inzulina u plazmi je 3-10 minuta, C-peptida - oko 30 minuta. Do razgradnje inzulina dolazi pod djelovanjem enzima insulinaze uglavnom u jetri i manjim dijelom u bubrezima.

Glavni stimulator sinteze i lučenja inzulina je glukoza. Lučenje inzulina također pojačavaju određene aminokiseline (posebno arginin i lizin), ketonska tijela i masne kiseline. Adrenalin, somatostatin i neki gastrointestinalni peptidi inhibiraju lučenje inzulina.

Rice. 11.4. Shema biosinteze inzulina u stanicama pankreasa:

1 - sinteza polipeptidnog lanca proinzulina; 2 - sinteza se javlja na poliribozomima pričvršćenim za vanjsku površinu ER membrane; 3 - signalni peptid se odvaja po završetku sinteze polipeptidnog lanca i formira se proinzulin; 4 - proinzulin se transportuje od ER do Golgijevog aparata i cijepa se na inzulin i C-peptid; 5 - insulin i C-peptid se ugrađuju u sekretorne granule i oslobađaju egzocitozom (6); ER - endoplazmatski retikulum; N je završni dio molekula;

3. Glukagon- jednolančani polipeptid, koji se sastoji od 29 aminokiselinskih ostataka. Biosinteza glukagona se događa u α-ćelijama Langerhansovih otočića iz neaktivnog prekursora preproglukagona, koji se, kao rezultat djelomične proteolize, pretvara u aktivni hormon. Glukoza i inzulin potiskuju lučenje glukagona; mnoga jedinjenja, uključujući aminokiseline, masne kiseline, neurotransmitere (adrenalin), ga stimulišu. Poluvrijeme eliminacije hormona je ~5 minuta. U jetri se glukagon brzo razgrađuje specifičnim proteazama.

4. Somatotropin sintetizira se kao prohormon u somatotrofnim stanicama, koje su najbrojnije u prednjoj hipofizi. Hormon rasta kod svih vrsta sisara je jednolančani

peptid molekulske težine 22 kDa koji se sastoji od 191 aminokiselinskog ostatka i ima dvije intramolekularne disulfidne veze. Lučenje hormona rasta je pulsirajuće u intervalima od 20-30 minuta. Jedan od najvećih vrhova se primećuje ubrzo nakon uspavljivanja. Pod uticajem raznih nadražaja ( fizičke vježbe, post, proteinska hrana, aminokiselina arginin) čak i kod odraslih osoba koje ne rastu, nivo hormona rasta u krvi može porasti na 30-100 ng/ml. Regulaciju sinteze i lučenja hormona rasta provode mnogi faktori. Glavni stimulativni efekat ima somatoliberin, a glavni inhibitorni efekat hipotalamusa somatostatin.

5. Jodotironini sintetiziran kao dio proteina - tireoglobulina (Tg)

Rice. 11.5. Sinteza jodotironina:

ER - endoplazmatski retikulum; DIT - dijodotironin; Tg - tireoglobulin; T 3 - trijodtironin, T 4 - tiroksin. Tiroglobulin se sintetiše na ribosomima, zatim ulazi u Golgijev kompleks, a zatim u ekstracelularni koloid, gdje se skladišti i gdje se ostaci tirozina jodiraju. Stvaranje jodtironina odvija se u nekoliko faza: transport joda u ćelije štitne žlezde, oksidacija joda, jodiranje ostataka tirozina, stvaranje jodtironina, transport jodtironina u krv

tireoglobulin- glikoprotein, sadrži 115 ostataka tirozina, sintetiše se u bazalnom dijelu ćelije i pohranjuje u ekstracelularnom koloidu, gdje se jodiraju ostaci tirozina i stvaraju jodtironini.

Pod uticajem tireoperoksidaza oksidirani jod reaguje sa ostacima tirozina da nastane monojodtironin (MIT) i dijodtironin (DIT). Dva molekula DIT kondenzuju se u T 4 , a MIT i DIT se kondenzuju u T 3 . Jodtiroglobulin se transportuje u ćeliju endocitozom i hidrolizira enzimima lizosoma uz oslobađanje T 3 i T 4 (slika 11.6).

Rice. 11.6. Struktura tiroidnih hormona

T3 je glavni biološki aktivni oblik jodotironina; njegov afinitet za receptor ciljne ćelije je 10 puta veći od onog kod T 4 . U perifernim tkivima, kao rezultat dejodinacije T 4 dijela na petom atomu ugljika, nastaje takozvani "obrnuti" oblik T 3, koji je gotovo potpuno lišen biološke aktivnosti.

U krvi, jodtironini su u vezanom obliku u kompleksu sa proteinom koji vezuje tiroksin. Samo 0,03% T 4 i 0,3% T 3 je u slobodnom stanju. Biološka aktivnost jodotironina je zbog nevezane frakcije. Transportni proteini služe kao svojevrsni depo, koji može obezbijediti dodatnu količinu slobodnih hormona. Sintezu i lučenje jodotironina reguliše hipotalamus-hipofizni sistem

Rice. 11.7. Regulacija sinteze i lučenja jodotironina:

1 - tirotropin-liberin stimuliše oslobađanje TSH; 2 - TSH stimuliše sintezu i lučenje jodotironina; 3, 4 - jodtironini inhibiraju sintezu i lučenje TSH

Jodotironini regulišu dvije vrste procesa:

Rast i diferencijacija tkiva;

Razmjena energije.

6. Kortikosteroidi. Zajednički prethodnik svih kortikosteroida je holesterol. Izvor kolesterola za sintezu kortikosteroida su njegovi estri, koji ulaze u ćeliju kao dio LDL-a ili se talože u ćeliji. Kortikotropin stimuliše oslobađanje holesterola iz njegovih estera i sintezu kortikosteroida. Reakcije sinteze kortizola javljaju se u različitim dijelovima ćelija kore nadbubrežne žlijezde (vidi sliku 11.12). Tokom sinteze kortikosteroida nastaje više od 40 metabolita koji se razlikuju po strukturi i biološkoj aktivnosti. Glavni kortikosteroidi sa izraženom hormonskom aktivnošću su kortizol, glavni predstavnik grupe glukokortikoida, aldosteron, glavni mineralokortikoid, i androgeni.

U prvoj fazi sinteze kortikosteroida, holesterol se pretvara u pregnenolon odvajanjem 6-ugljičnog fragmenta iz bočnog lanca holesterola i oksidacijom atoma ugljenika C 20 . Pregnenolon se pretvara u progesteron - C 21 prekursor steroida - kortizol i aldosteron - i C 19 steroide - prekursore androgena. Kakav će steroid biti konačni proizvod zavisi od skupa enzima u ćeliji i redosleda reakcija hidroksilacije (slika 11.8).

Rice. 11.8. Sinteza glavnih kortikosteroida:

1 - konverzija holesterola u pregnenolon; 2 - formiranje progesterona;

3-hidroksilacija progesterona (17-21-11) i stvaranje kortizola;

4 - hidroksilacija progesterona (21-11) i stvaranje aldosterona;

5 - put sinteze androgena

Primarna hidroksilacija progesterona 17-hidroksilazom, a zatim 21- i 11-hidroksilazom dovodi do sinteze kortizola. Reakcije stvaranja aldosterona uključuju hidroksilaciju progesterona prvo 21-hidroksilazom, a zatim 11-hidroksilazom (vidi sliku 11.8). Brzinu sinteze i lučenja kortizola reguliše hipotalamus-hipofizni sistem mehanizmom negativne povratne sprege (slika 11.9).

Steroidni hormoni se prenose krvlju u kombinaciji sa specifičnim transportnim proteinima.

katabolizam hormona kore nadbubrežne žlijezde javlja se prvenstveno u jetri. Reakcije hidroksilacije, oksidacije i

Rice. 11.9. Regulacija sinteze i lučenja kortizola:

1 - stimulacija sinteze kortikotropin-liberina; 2 - kortikotropinliberin stimuliše sintezu i lučenje ACTH; 3 - ACTH stimuliše sintezu i lučenje kortizola; 4 - kortizol inhibira lučenje ACTH i kortikoliberina

hormonski oporavak. Produkti katabolizma kortikosteroida (osim kortikosterona i aldosterona) izlučuju se urinom u obliku 17-ketosteroidi. Ovi metabolički produkti se izlučuju uglavnom u obliku konjugata s glukuronskom i sumpornom kiselinom. Kod muškaraca se 2/3 ketosteroida formira zbog kortikosteroida, a 1/3 zbog testosterona (samo 12-17 mg dnevno). Kod žena se 17-ketosteroidi formiraju uglavnom zbog kortikosteroida (7-12 mg dnevno).

TEMA 11.4. REGULACIJA RAZMJENE OSNOVNIH ENERGETSKIH NOSAČA U NORMALNOM RITMU

HRANA

1. Energetska vrijednost glavnih nutrijenata izražena je u kilokalorijama i iznosi: za ugljikohidrate - 4 kcal / g, za masti - 9 kcal / g, za proteine ​​- 4 kcal / g. Odrasla zdrava osoba treba 2000-3000 kcal (8000-12000 kJ) energije dnevno.

Uz uobičajeni ritam ishrane, razmaci između obroka su 4-5 sati uz noćnu pauzu od 8-12 sati. tokom varenja i period apsorpcije(2-4 sata) glavni nosioci energije koje koriste tkiva (glukoza, masne kiseline, aminokiseline) mogu ući u krv direktno iz digestivnog trakta. AT postapsorptivni period(period nakon završetka probave do sljedećeg obroka) i tokom gladovanja stvaraju se energetski supstrati

u procesu katabolizma deponovanih energetskih nosača. Glavnu ulogu u regulaciji ovih procesa imaju insulin i glukagon. Antagonisti insulina su takođe adrenalin, kortizol, jodotironin i somatotropin

(tzv. kontranzularni hormoni).

Inzulin i kontranzularni hormoni obezbeđuju ravnotežu između potreba i mogućnosti organizma u dobijanju energije neophodne za normalno funkcionisanje i rast. Ova ravnoteža je definisana kao energetska homeostaza. Uz normalan ritam ishrane, koncentracija glukoze u krvi održava se na nivou od 65-110 mg/dl (3,58-6,05 mmol/l) zbog utjecaja dva glavna hormona - inzulina i glukagona. Inzulin i glukagon su glavni regulatori metabolizma tokom promjenjivih stanja probave, postapsorptivnog perioda i gladovanja. Periodi varenja traju 10-15 sati dnevno, a potrošnja energije se javlja unutar 24 sata. Stoga se dio energetskih nosača tokom probave pohranjuje za upotrebu u postapsorpcijskom periodu.

Jetra, masno tkivo i mišići glavni su organi koji obezbjeđuju metaboličke promjene u skladu s ritmom ishrane. Način skladištenja se aktivira nakon obroka i zamjenjuje ga načinom mobilizacije rezervi nakon završetka apsorpcionog perioda.

2. Promjene u metabolizmu glavnih nositelja energije u apsorpcijskom periodu uglavnom zbog visoke insulin-glukagon index

(Sl. 11.10).

U jetri se povećava potrošnja glukoze, što je posljedica ubrzanja metaboličkih puteva u kojima se glukoza pretvara u deponirane oblike nositelja energije: glikogen i masti.

S povećanjem koncentracije glukoze u hepatocitima, aktivira se glukokinaza, koja pretvara glukozu u glukoza-6-fosfat. Osim toga, inzulin inducira sintezu mRNA glukokinaze. Kao rezultat, povećava se koncentracija glukoza-6-fosfata u hepatocitima, što uzrokuje ubrzanje sinteza glikogena. Ovo je također olakšano simultanom inaktivacijom glikogen fosforilaze i aktivacijom glikogen sintaze. Pod utjecajem inzulina u hepatocitima ubrzava glikolizu kao rezultat povećanja aktivnosti i broja ključnih enzima: glukokinaze, fosfofruktokinaze i piruvat kinaze. Istovremeno, glukoneogeneza je inhibirana kao rezultat inaktivacije fruktoza-1,6-bisfosfataze i inzulinske represije sinteze fosfoenolpiruvat karboksikinaze, ključnih enzima glukoneogeneze (vidi Modul 6).

Povećanje koncentracije glukoza-6-fosfata u hepatocitima u periodu apsorpcije kombinira se s aktivnom upotrebom NADPH za sintezu masnih kiselina, što doprinosi stimulaciji pentozofosfatni put.

Ubrzanje sinteze masnih kiselina Obezbeđuje se dostupnošću supstrata (acetil-CoA i NADPH) koji nastaju tokom metabolizma glukoze, kao i aktivacijom i indukcijom ključnih enzima za sintezu masnih kiselina insulinom.

Rice. 11.10. Načini korištenja glavnih nositelja energije u apsorpcijskom periodu:

1 - biosinteza glikogena u jetri; 2 - glikoliza; 3 - TAG biosinteza u jetri; 4 - TAG biosinteza u masnom tkivu; 5 - biosinteza glikogena u mišićima; 6 - biosinteza proteina u različitim tkivima, uključujući jetru; FA - masne kiseline

Aminokiseline koje ulaze u jetru iz probavnog trakta koriste se za sintezu proteina i drugih spojeva koji sadrže dušik, a njihov višak ili ulazi u krvotok i prenosi se u druga tkiva, ili se deaminira, nakon čega slijedi uključivanje ostataka bez dušika u opći put katabolizma (vidi Modul 9).

Metaboličke promjene u adipocitima. Glavna funkcija masnog tkiva je skladištenje energetskih nosača u obliku triacilglicerola. transport glukoze u adipocite. Povećanje intracelularne koncentracije glukoze i aktivacija ključnih enzima glikolize osiguravaju stvaranje acetil-CoA i glicerol-3-fosfata, koji su neophodni za sintezu TAG-a. Stimulacija pentozofosfatnog puta osigurava stvaranje NADPH, koji je neophodan za sintezu masnih kiselina. Međutim, de novo biosinteza masnih kiselina u ljudskom masnom tkivu odvija se velikom brzinom tek nakon prethodnog gladovanja. Tokom normalnog ritma hranjenja, TAG sinteza se uglavnom zasniva na masnim kiselinama koje dolaze iz hilomikrona i VLDL pod dejstvom Lp-lipaze (videti Modul 8).

Budući da je TAG-lipaza osjetljiva na hormone u apsorpcijskom stanju u defosforilisanom, neaktivnom obliku, proces lipolize je inhibiran.

Promjene u mišićnom metabolizmu. Pod uticajem insulina ubrzava transport glukoze u mišićne ćelije. Glukoza se fosforilira i oksidira kako bi osigurala energiju ćelijama, a također se koristi za sintezu glikogena. Masne kiseline koje dolaze iz hilomikrona i VLDL tokom ovog perioda igraju neznatnu ulogu u metabolizmu mišićne energije. Protok aminokiselina u mišiće i biosinteza proteina takođe se povećava pod uticajem insulina, posebno nakon uzimanja proteinskih obroka i tokom rada mišića.

3. Promjene u metabolizmu glavnih nositelja energije kada se stanje apsorpcije promijeni u postapsorptivno. U postapsorptivnom periodu, sa smanjenjem inzulinsko-glukagonskog indeksa, promjene u metabolizmu su uglavnom usmjerene na održavanje koncentracije glukoze u krvi, koja služi kao glavni energetski supstrat za mozak i jedini izvor energije za eritrocite. Glavne promene u metabolizmu tokom ovog perioda dešavaju se u jetri i masnom tkivu (slika 11.11) i imaju za cilj nadoknadu glukoze iz unutrašnjih rezervi i korišćenje drugih energetskih supstrata (masti i aminokiselina).

Metaboličke promjene u jetri. Pod uticajem glukagona se ubrzava mobilizacija glikogena(vidi modul 6). Zalihe glikogena u jetri se troše tokom posta od 18-24 sata. Glavni izvor glukoze kako se zalihe glikogena iscrpljuju postaje glukoneogeneza, koji počinje da se ubrzava 4-6 sati nakon posljednjeg obroka. Supstrati za sintezu glukoze su laktat, glicerol i amino kiseline. Stopa sinteze masnih kiselina se smanjuje zbog fosforilacije i inaktivacije acetil-CoA karboksilaze tokom fosforilacije, a brzina β-oksidacije raste. Istovremeno se povećava opskrba jetre masnim kiselinama, koje se transportuju iz masnih depoa kao rezultat ubrzane lipolize. Acetil-CoA, nastao tokom oksidacije masnih kiselina, koristi se u jetri za sinteza ketonskih tijela.

u masnom tkivu sa brzina sinteze TAG-a se smanjuje i lipoliza se stimulira. Stimulacija lipolize je rezultat aktivacije hormonski osjetljive TAG lipaze adipocita pod utjecajem glukagona. Masne kiseline postaju važni izvori energije u jetri, mišićima i masnom tkivu.

Tako se u postapsorptivnom periodu koncentracija glukoze u krvi održava na nivou od 60-100 mg/dl (3,5-5,5 mmol/l), a povećava se nivo masnih kiselina i ketonskih tijela.

Rice. 11.11. Načini korištenja glavnih nositelja energije pri prelasku iz apsorptivnog stanja u postapsorptivno stanje:

I - smanjenje inzulinsko-glukagonskog indeksa; 2 - razgradnja glikogena; 3, 4 - transport glukoze do mozga i eritrocita; 5 - katabolizam masti; 6 - transport masti do jetre i mišića; 7 - sinteza ketonskih tijela u jetri; 8 - transport ketonskih tijela do mišića; 9 - glukoneogeneza iz aminokiselina; 10 - sinteza i izlučivanje uree;

II - transport laktata u jetru i uključivanje u glukoneogenezu; 12 - glukoneogeneza iz glicerola; KT - ketonska tijela; FA - masne kiseline

TEMA 11.5. PROMJENE METABOLIZMA TOKOM HIPO- I HIPER-LUČANJA HORMONA

Promjena brzine sinteze i lučenja hormona može se pojaviti ne samo kao adaptivni proces koji se javlja kao odgovor na promjenu fiziološke aktivnosti tijela, već često i kao rezultat kršenja funkcionalne aktivnosti endokrinih žlijezda tijekom razvoj patoloških procesa ili disregulacija u njima. Ovi poremećaji se mogu manifestovati bilo u obliku hipofunkcija,što dovodi do smanjenja količine hormona, ili hiperfunkcija, praćeno njegovom prekomjernom sintezom.

1. Hiperfunkcija štitne žlijezde(hipertireoza) manifestira se u nekoliko kliničkih oblika. Difuzna toksična struma(Gravesova bolest, Gravesova bolest) je najčešća bolest štitne žlijezde. Kod ove bolesti dolazi do povećanja veličine štitne žlijezde (gušavosti), povećanja koncentracije jodotironina za 2-5 puta i razvoja tireotoksikoze.

Karakteristični znaci tireotoksikoze su povećanje bazalnog metabolizma, ubrzan rad srca, slabost mišića, gubitak težine (uprkos povećanom apetitu), znojenje, groznica, tremor i egzoftalmus (ispupčene oči). Ovi simptomi odražavaju istovremenu stimulaciju i anaboličkih (rast i diferencijacija tkiva) i kataboličkih procesa (katabolizam ugljikohidrata, lipida i leđa) jodtironinom. U većoj mjeri se intenziviraju procesi katabolizma, o čemu svjedoči negativna ravnoteža dušika. Hipertireoza može nastati kao posljedica različitih razloga: razvoj tumora, upale (tireoiditis), pretjerani unos joda i lijekova koji sadrže jod, autoimune reakcije.

autoimunom hipertireozom nastaje kao rezultat stvaranja antitijela na receptore tireostimulirajućeg hormona u štitnoj žlijezdi. Jedan od njih, imunoglobulin (IgG), oponaša djelovanje tirotropina interakcijom sa TSH receptorima na membrani stanica štitnjače. To dovodi do difuznog prekomjernog rasta štitne žlijezde i prekomjerne nekontrolirane proizvodnje T 3 i T 4 jer stvaranje IgG nije regulirano mehanizmom povratne sprege. Nivo TSH kod ove bolesti je smanjen zbog supresije funkcije hipofize visokim koncentracijama jodotironina.

2. hipotireoza može biti rezultat nedovoljnog unosa joda u organizam – endemska struma. U rjeđim slučajevima, hipotireoza se javlja kao rezultat urođenih defekata enzima uključenih u sintezu (na primjer, tiroperoksiraze) jodotironina, ili kao komplikacija drugih bolesti kod kojih je oštećen hipotalamus, hipofiza ili štitna žlijezda. Kod nekih oblika hipotireoze, antitijela na tireoglobulin se nalaze u krvi. Hipofunkcija štitne žlijezde u ranom djetinjstvu dovodi do zastoja u fizičkom i mentalnom razvoju - kretenizam. Kod odraslih se hipofunkcija manifestuje kao miksedem(edem sluzokože). Glavna manifestacija miksedema je prekomjerno nakupljanje proteoglikana i vode u koži. Glavni simptomi hipotireoze: pospanost, smanjena tolerancija na hladnoću, debljanje, snižena tjelesna temperatura.

3. Hiperkortizolizam. Prekomjerno stvaranje kortikosteroida, uglavnom kortizola, - hiperkortizolizam- često rezultat kršenja regulatornih mehanizama za sintezu kortizola:

S tumorom hipofize i povećanom proizvodnjom kortikotropina (Itsenko-Cushingova bolest);

Tumori nadbubrežne žlijezde koji proizvode kortizol (Itsenko-Cushingov sindrom).

Glavne manifestacije hiperkorticizma su hiperglukozemija i smanjena tolerancija glukoze zbog stimulacije glukoneogeneze i hipertenzija kao rezultat ispoljavanja mineralokortikoidne aktivnosti kortizola i povećanja koncentracije Na+ iona.

4. Hipokorticizam. Nasljedna adrenogenitalna distrofija u 95% slučajeva je posledica nedostatka 21-hidroksilaze (vidi sliku 11.8). Ovo povećava stvaranje 17-OH progesterona i proizvodnju androgena. Karakteristični simptomi bolesti su rani pubertet kod dječaka i razvoj muških polnih karakteristika kod djevojčica. Uz djelomični nedostatak 21-hidroksilaze kod žena, menstrualni ciklus može biti poremećen.

Stečena adrenalna insuficijencija može se razviti kao rezultat tuberkuloznog ili autoimunog oštećenja stanica kore nadbubrežne žlijezde i smanjenja sinteze kortikosteroida. Gubitak regulatorne kontrole nadbubrežnih žlijezda dovodi do povećanog lučenja kortikotropina. U tim slučajevima pacijenti imaju pojačanu pigmentaciju kože i sluzokože. (Addisonova bolest)što je zbog povećane proizvodnje kortikotropina i drugih POMC derivata, posebno melanocit-stimulirajućeg hormona (vidi sliku 11.3). Glavne kliničke manifestacije adrenalne insuficijencije: hipotenzija, slabost mišića, hiponatremija, gubitak težine, netolerancija na stres.

Insuficijencija funkcije kore nadbubrežne žlijezdečesto rezultat dugotrajne upotrebe kortikosteroidnih lijekova koji inhibiraju sintezu kortikotropina povratnim mehanizmom. Odsustvo stimulativnih signala dovodi do atrofije ćelija kore nadbubrežne žlijezde. Naglim ukidanjem hormonskih lijekova može se razviti akutna insuficijencija nadbubrežne žlijezde (tzv. sindrom povlačenja), koja predstavlja veliku prijetnju životu, jer je praćena dekompenzacijom svih vrsta metabolizma i procesa adaptacije. Manifestuje se vaskularnim kolapsom, teškom adinamijom, gubitkom svesti. Ovo stanje nastaje zbog poremećaja metabolizma elektrolita, što dovodi do gubitka Na+ i C1 - jona u urinu i dehidracije zbog gubitka ekstracelularne tekućine. Promjena metabolizma ugljikohidrata očituje se u smanjenju razine šećera u krvi, smanjenju zaliha glikogena u jetri i skeletnim mišićima.

1. Prebacite u svoju bilježnicu i popunite tabelu. 11.1.

Tabela 11.1. Inzulin i glavni kontranzularni hormoni

2. Koristeći sl. 11.4, zapišite korake sinteze insulina. Objasnite koji uzroci mogu dovesti do razvoja nedostatka inzulina? Zašto je u ovim slučajevima moguće odrediti koncentraciju C-peptida u krvi u svrhu dijagnoze?

3. Proučite šemu za sintezu jodotironina (slika 11.5). Opišite glavne faze njihove sinteze i nacrtajte dijagram regulacije sinteze i lučenja hormona štitnjače. Objasnite glavne manifestacije hipo- i hipertireoze. Zašto je potrebno stalno pratiti nivo TSH u krvi kada se koristi tiroksin kao lijek?

4. Proučite redoslijed koraka u sintezi kortizola (slika 11.8). Pronađite na dijagramu faze koje kataliziraju enzimi, čiji je defekt uzrok adrenogenitalnog sindroma.

5. Opišite šemu intracelularnog ciklusa sinteze kortizola, počevši od interakcije ACTH sa receptorom (slika 11.12), zamjenjujući brojeve nazivima proteina uključenih u njih.

6. Nacrtajte dijagram regulacije sinteze i sekrecije kortikosteroida. Objasnite uzroke i manifestacije sindroma ustezanja steroida.

7. Opišite slijed događaja koji dovode do povećanja koncentracije glukoze u krvi tokom prvog sata nakon obroka i njenog kasnijeg vraćanja na početnu vrijednost u roku od 2 sata (slika 11.13). Objasnite ulogu hormona u ovim događajima.

8. Analizirati promjene u hormonskom statusu i metabolizmu u jetri, masnom tkivu i mišićima u apsorpcijskom (sl. 11.10) i postapsorpcijskom periodu (sl. 11.11). Imenujte procese označene brojevima. Navedite regulatorne enzime i mehanizam za promjenu njihove aktivnosti, uzimajući u obzir da je primarni signal za stimulaciju ovih procesa promjena koncentracije glukoze u krvi i recipročne promjene koncentracije inzulina i glukagona (slika 11.11).

Rice. 11.12. Intracelularni ciklus sinteze kortizola:

EHS - estri holesterola; CS - holesterol

ZADACI ZA SAMOKONTROLU

1. Odaberite tačne odgovore. Hormoni:

A. Svoje dejstvo manifestuju kroz interakciju sa receptorima B. Sintetizuju se u zadnjem režnju hipofize

B. Promjena aktivnosti enzima djelomičnom proteolizom D. Induciranje sinteze enzima u ciljnim stanicama

D. Sintezu i sekreciju reguliše mehanizam povratne sprege

Rice. 11.13. Dinamika promjena koncentracije glukoze (A), inzulina (B) i glukagona (C) nakon obroka bogatog ugljikohidratima

2. Izaberi tačan odgovor. Glukagon u masnom tkivu aktivira:

A. TAG-lipaza osjetljiva na hormone B. Glukoza-6-fosfat dehidrogenaza

B. Acetil-CoA karboksilaza D. LP-lipaza

D. piruvat kinaza

3. Odaberite tačne odgovore. jodtironini:

A. Sintetizira se u hipofizi

B. Interakcija sa intracelularnim receptorima

B. Stimulirati rad Na, Ka-ATPaze

D. U visokim koncentracijama ubrzavaju procese katabolizma D. Učestvuju u odgovoru na hlađenje

4. Postavi utakmicu:

A. Gravesova bolest B. Miksedem

B. Endemska struma D. Kretenizam

D. Autoimuni tiroiditis

1. Javlja se kod hipotireoze u ranoj dobi

2. Praćeno nakupljanjem proteoglikana i vode u koži

3. Posljedica je stvaranja imunoglobulina koji oponaša djelovanje TSH

5. Odaberite tačne odgovore.

Period apsorpcije karakteriše:

A. Povećanje koncentracije inzulina u krvi B. Ubrzavanje sinteze masti u jetri

B. Ubrzanje glukoneogeneze

D. Ubrzanje glikolize u jetri

D. Povećanje koncentracije glukagona u krvi

6. Odaberite tačne odgovore.

Pod uticajem insulina u jetri se ubrzavaju:

A. Biosinteza proteina

B. Biosinteza glikogena

B. Glukoneogeneza

D. Biosinteza masnih kiselina D. Glikoliza

7. Postavite utakmicu. Hormon:

A. Insulin B. Glukagon

B. Kortizol D. Adrenalin

Funkcija:

1. Stimuliše sintezu masti iz glukoze u jetri

2. Stimuliše mobilizaciju mišićnog glikogena

3. Stimuliše sintezu jodotironina

8. Odaberite tačne odgovore. Steroidni hormoni:

A. Prodrijeti u ciljne ćelije

B. Prenosi se krvlju u kombinaciji sa specifičnim proteinima

B. Stimulirati reakcije fosforilacije proteina

D. Interakcija sa hromatinom i promena brzine transkripcije D. Učestvovanje u procesu prevođenja.

9. Odaberite tačne odgovore. insulin:

A. Ubrzava transport glukoze do mišića B. Ubrzava sintezu glikogena u jetri

B. Stimuliše lipolizu u masnom tkivu D. Ubrzava glukoneogenezu

D. Ubrzava transport glukoze u adipocite

1. A, G, D 6. A, B, D, D

2. ALI 7. 1-A, 2-D, 3-D

3. B, C, D, D 8. A, B, D

4. 1-D, 2-B, 3 - A 9. A, B, D

5. A, B, D

OSNOVNI POJMOVI I POJMOVI

2. Preprohormone

3. Stimulacije za sintezu i sekreciju

4. Ciljane ćelije

5. Receptori

6. Hijerarhija regulatornih sistema

7. Autokrini mehanizam djelovanja

8. Parakrini mehanizam djelovanja

9. Homeostaza

10. Period apsorpcije

11. Postabsorptivni period

12. Adaptacija

13. Hipofunkcija

14. Hiperfunkcija

15. Kontrinzularni hormoni

Riješiti probleme

1. Prilikom pregleda pacijenata sa simptomima hiperkortizolizma koristi se funkcionalni test s "opterećenjem" deksametazonom (deksametazon je strukturni analog kortizola). Kako će se promijeniti koncentracija 17-ketosteroida u urinu pacijenata nakon primjene deksametazona, ako je uzrok hiperkortizolizma:

a) hiperprodukcija kortikotropina;

b) hormonski aktivni tumor nadbubrežne žlijezde.

2. Roditelji petogodišnje devojčice otišli su u Dom zdravlja na konsultacije. Prilikom pregleda dijete je pokazalo manifestacije sekundarnih muških polnih karakteristika: hipertrofija mišića, prekomjeran rast dlaka, smanjenje boje glasa. Nivo ACTH u krvi je povećan. Liječnik je dijagnosticirao adrenogenitalni sindrom (kongenitalna disfunkcija kore nadbubrežne žlijezde). Opravdajte doktorsku dijagnozu. Za ovo:

a) predstavi shemu sinteze steroidnih hormona; navesti glavne fiziološki aktivne kortikosteroide i navesti njihove funkcije;

b) navedite enzime čiji je nedostatak uzrok gore opisanih simptoma;

c) naznačiti formiranje kojih produkata sinteze kortikosteroida je povećano u ovoj patologiji;

d) Objasnite zašto je koncentracija ACTH u krvi djeteta povećana.

3. Jedan oblik Addisonove bolesti je posljedica atrofije ćelija kore nadbubrežne žlijezde tokom dugotrajnog liječenja kortikosteroidnim lijekovima. Glavne manifestacije bolesti: slabost mišića, hipoglikemija,

distrofične promjene u mišićima, snižavanje krvnog tlaka; u nekim slučajevima takvi pacijenti imaju povećanu pigmentaciju kože i sluzokože. Kako objasniti navedene simptome bolesti? Za objašnjenje:

a) predstavi shemu sinteze steroidnih hormona; navesti glavne fiziološki aktivne kortikosteroide i navesti njihove funkcije;

b) naznačiti koji je nedostatak kortikosteroida uzrok hipoglukozemije i mišićne distrofije kod ove bolesti;

c) Navedite uzrok povećane pigmentacije kože kod Addisonove bolesti.

4. Pacijentu N sa hipotireozom lekar je propisao terapiju, uključujući tiroksin. 3 mjeseca nakon početka liječenja, nivo TSH u krvi se blago smanjio. Zašto je doktor ovom pacijentu preporučio povećanje doze tiroksina? Za odgovor:

a) predstaviti u obliku dijagrama mehanizam regulacije sinteze i sekrecije tiroidnih hormona;

5. 18-godišnja djevojka koja živi u planinskom selu obratila se endokrinologu sa pritužbama na opštu slabost, sniženu tjelesnu temperaturu, pogoršanje raspoloženja. Pacijent je upućen na analizu krvi na TSH i jodotironine. Rezultati analize su pokazali povećanje koncentracije TSH i smanjenje koncentracije T 4. . objasniti:

a) koja se bolest može pretpostaviti kod pacijenta;

b) šta može biti uzrok takve patologije;

c) postoji li veza između mjesta stanovanja i pojave ove bolesti;

d) koju ishranu treba poštovati da bi se ova patologija sprečila;

e) šemu regulacije sinteze jodotironina i rezultate testa krvi kod ispitanika.

6. Za liječenje difuzne toksične strume koriste se tireostatski lijekovi grupe tionamida (tiamazol). Mehanizam djelovanja tionamida je taj, da u štitne žlijezde, inhibiraju aktivnost tireoperoksidaze. Objasnite rezultat terapijskog djelovanja tionamida. Za ovo:

a) navesti glavne uzroke i kliničke manifestacije tireotoksikoze;

b) dati shemu za sintezu jodotironina i naznačiti faze na kojima lijekovi djeluju;

c) naznačiti kako će se koncentracija jodotironina i TSH promijeniti kao rezultat liječenja;

d) Opišite promjene u metabolizmu tokom liječenja tionamidima.

Modularna jedinica 2 BIOHEMIJSKE PROMJENE METABOLIZMA TOKOM GLASANJA I DIJABETESA

Ciljevi učenja Biti u stanju:

1. Protumačiti promjene u metabolizmu ugljikohidrata, masti i proteina tokom posta i fizičke aktivnosti kao rezultat djelovanja kontranzularnih hormona.

2. Analizirati molekularne mehanizme uzroka dijabetes melitusa.

3. Objasniti mehanizme nastanka simptoma dijabetes melitusa kao rezultat promjena u brzini metaboličkih procesa.

4. Protumačiti glavne razlike u metabolizmu kod posta i dijabetesa.

znati:

1. Promjene u hormonskom statusu tokom posta.

2. Promjena u razmjeni glavnih nositelja energije tokom gladovanja.

3. Promjene u hormonskom statusu i energetskom metabolizmu kod dijabetes melitusa.

4. Glavni simptomi dijabetes melitusa i mehanizmi njihovog nastanka.

5. Patogeneza akutnih komplikacija dijabetesa.

6. Biohemijske osnove kasnih komplikacija dijabetes melitusa.

7. Pristupi laboratorijskoj dijagnostici dijabetes melitusa.

8. Molekularni mehanizmi principa liječenja dijabetesa i perspektivni pravci liječenja.

TEMA 11.6. PROMENE HORMONALNOG STANJA I METABOLIZMA TOKOM STADA I FIZIČKOG RADA

1. U postapsorpcijskom periodu i natašte, nivo glukoze u krvnoj plazmi pada na donju granicu norme. Omjer insulin-glukagon je smanjen. U tim uvjetima nastaje stanje koje karakterizira prevlast procesa katabolizma masti, glikogena i proteina na pozadini općeg smanjenja brzine metabolizma. Pod uticajem kontranzularnih hormona u ovom periodu dolazi do razmene supstrata između jetre, masnog tkiva, mišića i mozga. Ova razmjena ima dvije svrhe:

Održavanje koncentracije glukoze u krvi zbog glukoneogeneze kako bi se osigurala tkiva ovisna o glukozi (mozak, crvena krvna zrnca);

Mobilizacija drugih molekula "goriva", prije svega masti, za obezbjeđivanje energije svim ostalim tkivima.

Manifestacija ovih promjena omogućava nam da uslovno razlikujemo tri faze gladovanja. Zbog prelaska metabolizma na način mobilizacije energije, čak i nakon 5-6 sedmica gladovanja, koncentracija glukoze u krvi nije manja od 65 mg/dl. Glavne promjene tokom gladovanja dešavaju se u jetri, masnom tkivu i mišićima (slika 11.14).

2. Faze gladovanja. Gladovanje može biti kratkoročno - tokom dana (prva faza), trajati nedelju dana (druga faza) ili nekoliko nedelja (treća faza).

AT prva faza koncentracija inzulina u krvi se smanjuje za oko 10-15 puta u odnosu na period probave, a koncentracija glukagona i kortizola raste. Zalihe glikogena su iscrpljene, brzina mobilizacije masti i brzina glukoneogeneze iz aminokiselina i glicerola se povećavaju, koncentracija glukoze u krvi se smanjuje na donju granicu norme (60 mg/dl).

Rice. 11.14. Promjene u metabolizmu glavnih nositelja energije tokom posta:

1 - smanjenje inzulinsko-glukogon indeksa; 2 - mobilizacija glikogena; 3, 4 - GLA transport do mozga i eritrocita; 5 - TAG mobilizacija; 6 - FA transport do mišića; 7 - sinteza ketonskih tijela; 8 - transport masnih kiselina u jetri; 9 - AA transport do jetre; 10 - glukoneogeneza iz AA; 11 - transport laktata u jetru; 12 - transport glicerola do jetre. Isprekidana linija označava procese čija se brzina smanjuje

U druga faza mobilizacija masti se nastavlja, povećava se koncentracija masnih kiselina u krvi, povećava se brzina stvaranja ketonskih tijela u jetri i, shodno tome, njihova koncentracija u krvi; oseća se miris acetona koji se oslobađa izdisanim vazduhom i znojem od gladne osobe. Glukoneogeneza se nastavlja razgradnjom tkivnih proteina.

AT treća faza smanjuje se brzina razgradnje proteina i stopa glukoneogeneze iz aminokiselina. Brzina metabolizma se usporava. Bilans dušika u svim fazama gladovanja je negativan. Zajedno sa glukozom, ketonska tijela postaju važan izvor energije za mozak.

3. Promjene u metabolizmu glavnih nositelja energije tokom gladovanja. Razmjena ugljikohidrata. Zalihe glikogena u tijelu se iscrpljuju tokom 24-satnog posta. Tako je zbog mobilizacije glikogena osigurano samo kratkotrajno gladovanje. Glukoneogeneza je glavni proces koji obezbeđuje tkiva glukozom tokom posta. Glukoneogeneza počinje da se ubrzava 4-6 sati nakon posljednjeg obroka i postaje jedini izvor glukoze tijekom dugotrajnog gladovanja. Glavni supstrati glukoneogeneze su aminokiseline, glicerol i laktat.

4. Metabolizam masti i ketonskih tijela. Glavni izvor energije u prvim danima posta su masne kiseline, koje se formiraju iz TAG-ova u masnom tkivu. U jetri se ubrzava sinteza ketonskih tijela. Sinteza ketonskih tijela počinje u prvim danima gladovanja. Ketonska tijela se uglavnom koriste u mišićima. Energetske potrebe mozga također djelimično obezbjeđuju ketonska tijela. Nakon 3 sedmice gladovanja, brzina oksidacije ketonskih tijela u mišićima se smanjuje i mišići koriste gotovo isključivo masne kiseline. Povećava se koncentracija ketonskih tijela u krvi. Korištenje ketonskih tijela od strane mozga se nastavlja, ali postaje manje aktivno zbog smanjenja brzine glukoneogeneze i smanjenja koncentracije glukoze.

5. Metabolizam proteina. Tokom prvih nekoliko dana posta, mišićni proteini se brzo razgrađuju - glavni izvor supstrata za glukoneogenezu. Nakon nekoliko sedmica gladovanja, stopa glukoneogeneze iz aminokiselina se smanjuje, uglavnom zbog smanjenog unosa glukoze i iskorištavanja ketonskih tijela u mozgu. Smanjenje brzine glukoneogeneze iz aminokiselina neophodno je za očuvanje proteina, jer gubitak 1/3 svih proteina može dovesti do smrti. Trajanje posta ovisi o tome koliko dugo se ketonska tijela mogu sintetizirati i koristiti. Međutim, oksaloacetat i druge TCA komponente su potrebne za oksidaciju ketonskih tijela. Normalno se formiraju od glukoze i aminokiselina, a za vrijeme gladovanja samo od aminokiselina.

TEMA 11.7. PROMENE HORMONSKOG STANJA I METABOLIZMA KOD DIJABETESA

1. Dijabetes zbog relativnog ili apsolutnog nedostatka insulina. Prema klasifikaciji SZO razlikuju se dva glavna oblika bolesti: dijabetes tipa I - ovisan o insulinu (IDDM), i dijabetes tipa II (INSD)- nezavisno od insulina.

2. IDSD je posljedica uništenja β-ćelija Langerhansovih otočića kao rezultat autoimunih reakcija. Dijabetes tipa I može biti uzrokovan virusnom infekcijom koja uništava β-ćelije. Takvi virusi uključuju male boginje, rubeolu, boginje, citomegalovirus, zauške, Coxsackie virus, adenovirus. IDDM čini otprilike 25-30% svih slučajeva dijabetesa. U pravilu, uništavanje β-ćelija se odvija sporo i početak bolesti nije praćen metaboličkim poremećajima. Kada 80-95% ćelija umre, dolazi do apsolutnog nedostatka insulina i razvijaju se teški metabolički poremećaji. IDDM pogađa većinu djece, adolescenata i mladih odraslih osoba, ali se može pojaviti u bilo kojoj dobi (od jedne godine).

3. NIDSD razvija se kao rezultat kršenja konverzije proinzulina u inzulin, regulacije lučenja inzulina, povećanja brzine katabolizma inzulina, oštećenja mehanizama prijenosa inzulinskog signala do ciljnih stanica (na primjer, defekt u inzulinski receptor, oštećenje intracelularnih inzulinskih signalnih medijatora, itd.), stvaranje antitijela na inzulinske receptore, a koncentracija inzulina u krvi može biti normalna ili čak povišena. Faktori koji određuju razvoj i klinički tok bolesti su gojaznost, loša prehrana, sjedilački način života i stres. NIDDM pogađa osobe, obično starije od 40 godina, razvija se postepeno, simptomi su blagi. Akutne komplikacije su rijetke.

4. Metaboličke promjene kod dijabetes melitusa. Kod dijabetes melitusa u pravilu je smanjen omjer inzulina i glukagona. To slabi stimulaciju taloženja glikogena i masti i povećava mobilizaciju energetskih rezervi. Jetra, mišići i masno tkivo, čak i nakon jela, funkcionišu u postapsorpcijskom stanju.

5. Simptomi dijabetesa. Hiperglukozemija. Sve oblike dijabetesa karakteriziraju povišene razine glukoze u krvi. hiperglukozemija, i nakon jela i na prazan želudac, kao i glukozurija. Nakon obroka koncentracija glukoze može dostići 300-500 mg/dl i ostaje na visokom nivou u postapsorpcijskom periodu, tj. smanjena tolerancija na glukozu.

Smanjenje tolerancije glukoze se također opaža u slučajevima latentnog (latentnog) oblika dijabetes melitusa. U tim slučajevima ljudi nemaju tegobe i kliničke simptome karakteristične za dijabetes melitus, a koncentracija glukoze u krvi na prazan želudac odgovara gornjoj granici normale. Međutim, upotreba provokativnih testova (na primjer, opterećenje šećerom) otkriva smanjenje tolerancije glukoze (slika 11.15).

Povećanje koncentracije glukoze u IDDM-u u krvnoj plazmi uzrokovano je nekoliko razloga. Sa smanjenjem inzulinsko-glukagonskog indeksa povećavaju se efekti kontranzularnih hormona, smanjuje se broj proteina - nosača glukoze (GLUT-4) na membranama inzulinsko-ovisnih stanica (masno tkivo i mišići). Posljedično, potrošnja glukoze od strane ovih stanica je smanjena. U mišićima i jetri glukoza se ne taloži u obliku glikogena, u masnom tkivu se smanjuje brzina sinteze i taloženja masti. Osim toga, djelovanjem konrinzularnih hormona, prvenstveno glukagona, aktivira se glukoneogeneza iz aminokiselina, glicerola i laktata. Povećanje razine glukoze u krvi kod dijabetes melitusa iznad bubrežnog koncentracijskog praga od 180 mg/dl uzrokuje izlučivanje glukoze u urinu.

Ketonemija je žig dijabetes melitus. Sa niskim omjerom inzulin - glukagon, masti se ne talože, njihov katabolizam je ubrzan, budući da je lipaza osjetljiva na hormone u masnom tkivu u fosforiliranom aktivnom obliku. Povećava se koncentracija neesterifikovanih masnih kiselina u krvi. Jetra preuzima masne kiseline i oksidira ih u acetil-CoA, koji zauzvrat

Rice. 11.15. Promjene u toleranciji glukoze u bolesnika s latentnim dijabetesom melitusom.

Određivanje tolerancije na glukozu koristi se za dijagnosticiranje dijabetes melitusa. Ispitanik uzima otopinu glukoze u količini od 1 g na 1 kg tjelesne težine (opterećenje šećerom). Koncentracija glukoze u krvi se mjeri u roku od 2-3 sata u intervalima od 30 minuta. 1 - kod zdrave osobe, 2 - kod pacijenta sa dijabetes melitusom

pretvara se u β-hidroksimaslačnu i acetooctenu kiselinu, što rezultira povećanjem koncentracije ketonskih tijela u krvi - ketonemija. U tkivima se acetoacetat djelimično dekarboksilira u aceton, čiji miris dolazi od dijabetičara i osjeća se čak i na daljinu. Povećanje koncentracije ketonskih tijela u krvi (iznad 20 mg/dl, ponekad i do 100 mg/dl) dovodi do ketonurija. Akumulacija ketonskih tijela smanjuje puferski kapacitet krvi i uzrokuje acidoza (ketoacidoza).

Hiperlipoproteinemija. Masti iz ishrane se ne talože u masnom tkivu zbog slabljenja procesa skladištenja i niske aktivnosti Lp-lipaze, već ulaze u jetru, gde se pretvaraju u triacilglicerole, koji se transportuju iz jetre kao deo VLDL.

Azotemija. Kod dijabetesa, nedostatak inzulina dovodi do smanjenja brzine sinteze i povećanja razgradnje proteina u tijelu. To uzrokuje povećanje koncentracije aminokiselina u krvi. Aminokiseline ulaze u jetru i deaminiraju se. Ostaci glikogenih aminokiselina bez dušika uključeni su u glukoneogenezu, što dodatno pojačava hiperglikemiju. Nastali amonijak ulazi u ornitinski ciklus, što dovodi do povećanja koncentracije uree u krvi i, shodno tome, u urinu - azotemija i azoturija.

Poliurija. Za uklanjanje velikih količina glukoze, ketonskih tijela i ureje potrebna je velika količina tekućine, što može dovesti do dehidracije. To je zbog posebnosti koncentracijske sposobnosti bubrega. Na primjer, izlučivanje urina kod pacijenata se povećava nekoliko puta iu nekim slučajevima doseže 8-9 litara dnevno, ali češće ne prelazi 3-4 litre. Ovaj simptom se zove poliurija. Uzroci gubitka vode stalna žeđ i povećana potrošnja vode - polidipsija.

6. Akutne komplikacije dijabetesa. Mehanizmi razvoja dijabetičke kome. Poremećaji u metabolizmu ugljikohidrata, masti i proteina kod dijabetes melitusa mogu dovesti do razvoja koma (akutne komplikacije). Dijabetička koma se manifestira kao oštro kršenje svih tjelesnih funkcija, praćeno gubitkom svijesti. Glavni prekursori dijabetičke kome su acidoza i dehidracija tkiva (slika 11.16).

Kod dekompenzacije dijabetesa dolazi do poremećaja metabolizma vode i elektrolita. Razlog tome je hiperglukozemija, praćena povećanjem osmotskog tlaka u vaskularnom krevetu. Za održavanje osmolarnosti počinje kompenzacijsko kretanje tekućine iz stanica i ekstracelularnog prostora u vaskularni krevet. To dovodi do gubitka tkiva vode i elektrolita, prvenstveno Na+, K+, Cl - , HCO 3 - jona. Kao rezultat, razvija se teška ćelijska dehidracija i nedostatak intracelularnih jona (prvenstveno K+), praćeni općom dehidracijom. To dovodi do smanjenja periferne cirkulacije, smanjenja cerebralnog i bubrežnog krvotoka i hipoksije. Dijabetička koma se razvija polako tokom nekoliko dana, ali ponekad može

Rice. 11.16. Metaboličke promjene kod dijabetes melitusa i uzroci dijabetičke kome

nastaju u roku od nekoliko sati. Prvi znaci mogu biti mučnina, povraćanje, letargija. Arterijski pritisak kod pacijenata je smanjen.

Koma kod dijabetes melitusa može se manifestirati u tri glavna oblika: ketoacidotični, hiperosmolarni i laktacidotični.

Ketoacidotsku komu karakterizira teški nedostatak inzulina, ketoacidoza, poliurija i polidipsija. Hiperglukozemiju (20-30 mmol/l), uzrokovanu nedostatkom inzulina, prati veliki gubitak tekućine i elektrolita, dehidracija i hiperosmolarnost plazme. Ukupna koncentracija ketonskih tijela dostiže 100 mg/dl i više.

At hiperosmolarni u komi su uvijek prisutni ekstremno visoki nivoi glukoze u plazmi, poliurija, polidipsija i teška dehidracija. Vjeruje se da je kod većine pacijenata hiperglukozemija posljedica istovremene poremećene funkcije bubrega. Ketonska tijela u serumu se obično ne otkrivaju.

At laktacidotična u komi prevladavaju hipotenzija, smanjena periferna cirkulacija i hipoksija tkiva, što dovodi do pomaka metabolizma prema anaerobnoj glikolizi, što uzrokuje povećanje koncentracije mliječne kiseline u krvi (laktacidoza).

7. Kasne komplikacije dijabetesa su posljedica dugotrajne hiperglukozemije i često dovode do ranog invaliditeta pacijenata. Hiperglukozemija dovodi do oštećenja krvnih sudova i disfunkcije različitih tkiva i organa. Jedan od glavnih mehanizama oštećenja tkiva kod dijabetes melitusa je glukozilacija proteini i povezana disfunkcija ćelija tkiva, promjene u reološkim svojstvima krvi i hemodinamici (fluidnost, viskoznost).

Neki spojevi obično sadrže komponente ugljikohidrata (glikoproteine, proteoglikane, glikolipide). Sinteza ovih spojeva nastaje kao rezultat enzimskih reakcija (enzimska glukozilacija). Međutim, u ljudskom tijelu može doći i do neenzimske interakcije aldehidne grupe glukoze sa slobodnim amino grupama proteina (neenzimska glukozilacija). U tkivima zdravih ljudi ovaj proces je spor, a ubrzava se u hiperglukozemiji.

Jedan od prvih znakova dijabetesa je 2-3 puta povećanje glukoziliranog hemoglobina. Tokom života eritrocita, glukoza slobodno prodire u njihovu membranu i bez sudjelovanja enzima, nepovratno se veže za hemoglobin, uglavnom β-lancima. U tom slučaju nastaje glukozilirani oblik hemoglobina HbA 1c. Ovaj oblik hemoglobina prisutan je u malim količinama kod zdravih ljudi. U uslovima hronične hiperglukozemije raste procenat HbA 1c u odnosu na ukupnu količinu hemoglobina.

Stepen glukozilacije proteina zavisi od brzine njihovog obnavljanja. U proteinima koji se sporo metaboliziraju, akumulira se više promjena. Proteini koji se sporo razmjenjuju uključuju proteine ​​međustanične

matriks, bazalne membrane, očno sočivo (kristalini). Zadebljanje bazalnih membrana jedan je od ranih i trajnih znakova dijabetes melitusa, koji se manifestuje u obliku dijabetičke angiopatije.

Promjene koje se očituju u smanjenju elastičnosti arterija, oštećenju velikih i srednjih žila mozga, srca, donjih ekstremiteta, su pozvani dijabetičke makroangiopatije. Razvijaju se kao rezultat glukozilacije proteina intercelularnog matriksa - kolagena i elastina, što dovodi do smanjenja elastičnosti krvnih žila i poremećene cirkulacije krvi.

Rezultat oštećenja kapilara i malih žila - m ikroangiopatija manifestiraju se u obliku nefro- i retinopatije. Uzrok nekih kasnih komplikacija dijabetes melitusa (katarakta, retinopatija) može biti povećanje brzine konverzije glukoze u sorbitol. Sorbitol se ne koristi u drugim metaboličkim putevima, a brzina njegove difuzije iz ćelija je niska. Kod pacijenata sa šećernom bolešću, sorbitol se akumulira u retini i očnom sočivu, glomerularnim ćelijama bubrega, Schwannovim ćelijama i u endotelu. Sorbitol je toksičan za stanice u visokim koncentracijama. Njegovo nakupljanje u neuronima dovodi do povećanja osmotskog pritiska, oticanja ćelija i edema tkiva. Opacifikacija sočiva ili katarakta može se razviti kako zbog oticanja sočiva uzrokovanog akumulacijom sorbitola i narušavanjem uređene strukture kristalina, tako i zbog glukozilacije kristalina, koji formiraju multimolekularne agregate koji povećavaju refrakcijsku moć sočivo.

ZADACI ZA VANNASTAVNI RAD

1. Razmotrite sl. 11.14 nacrtajte dijagrame procesa koji se ubrzavaju u jetri i drugim tkivima tokom postapsorptivnog perioda, zapišite nazive metaboličkih puteva i odgovarajućih regulatornih enzima.

2. Analizirajte metaboličke promjene prikazane na Sl. 11.10 i 11.11 i uporedi ih sa promenama prikazanim na sl. 11.14. Za ovo:

a) navedite procese koji se aktiviraju i inhibiraju tokom dugotrajnog gladovanja;

b) odabrati i napisati šeme procesa, zbog kojih se koncentracija glukoze u krvi održava tokom dugotrajnog gladovanja;

c) za svaki odabrani proces navesti ključne enzime i

monasi, pod čijim uticajem se aktiviraju;

d) izabere i napiše šeme procesa zbog kojih sprovodi -

Xia snabdijevanje mišića energijom tokom dugotrajnog gladovanja.

3. Pregledajte dijagram metaboličkih promjena kod dijabetes melitusa (slika 11.16) Objasnite uzroke hiperglukozemije.Napišite nazive metaboličkih puteva koji se ubrzavaju u ovim uslovima.

4. Objasnite uzroke i mehanizme ketoacidoze kod dijabetes melitusa i nacrtajte odgovarajući dijagram.

5. Uporedite promene u hormonskom statusu i metabolizmu kod dijabetesa i gladovanja (sl. 11.14 i 11.16). Objasnite zašto dolazi do katabolizma masti i proteina u pozadini hiperglikemije kod dijabetes melitusa.

6. Navedite glavne simptome dijabetesa. Opravdajte valjanost izraza: "dijabetes je glad usred izobilja." Za ovo:

a) navedite manifestacije dijabetes melitusa, slične promjenama u metabolizmu tokom gladovanja;

b) objasni razloge za ove promjene;

c) navedite glavne razlike u metabolizmu kod dijabetes melitusa i gladovanja.

7. Nastavite sa popunjavanjem tabele kasnih komplikacija dijabetes melitusa (tabela 11.2):

Tabela 11.2. Kasne komplikacije dijabetesa

ZADACI ZA SAMOKONTROLU

1. Izaberi tačan odgovor.

Kada postite:

A. Acetil-CoA karboksilaza je fosforilirana i aktivna B. Hormonski osjetljiva TAG lipaza je neaktivna

B. Lp-lipaza je aktivna u masnom tkivu

D. Piruvat kinaza jetre je fosforilirana i aktivna E. cAMP zavisna protein kinaza je aktivna u adipocitima

2. Odaberite tačne odgovore. Uz trodnevni post:

A. Insulin-glukagon indeks je smanjen

B. Povećava se brzina glukoneogeneze iz aminokiselina

B. Smanjuje se brzina sinteze TAG u jetri D. Smanjuje se stopa β-oksidacije u jetri

D. Koncentracija ketonskih tijela u krvi je iznad normalne

3. Odaberite tačne odgovore.

Povećanje brzine sinteze ketonskih tijela tokom gladovanja posljedica je:

A. Smanjeni nivoi glukagona

B. Smanjeno stvaranje acetil-CoA u jetri

B. Povećanje koncentracije masnih kiselina u krvnoj plazmi D. Smanjenje brzine β-oksidacije u jetri

E. Smanjena aktivnost TAG-lipaze osjetljive na hormone u adipocitima

4. Odaberite tačne odgovore.

Kod dijabetes melitusa, jetra:

A. Ubrzanje sinteze glikogena

B. Povećanje brzine glukoneogeneze

B. Smanjena stopa sinteze masti

D. Povećanje brzine sinteze acetoacetata

D. Povećana aktivnost acetil-CoA karboksilaze

5. Postavi utakmicu:

A. Visoki nivo insulin B. Alkaloza

B. Hipoglukozemija

D. Visoki nivoi kortizola

E. Autoimuno oštećenje β-ćelija

1. Samo kod dijabetesa

2. Samo na postu

3. Samo sa steroidnim dijabetesom

6. Odaberite tačne odgovore.

Kod IDDM-a pacijenti najčešće pronalaze:

A. Hiperglukozemija

B. Visoka stopa katabolizma inzulina

B. Koncentracija inzulina u krvi je normalna ili iznad normalne D. Antitijela na β-ćelije pankreasa

D. Mikroangiopatija

7. Postavi utakmicu:

A. Makroangiopatija B. Katarakta

B. Mikroangiopatija D. Nefropatija

D. Neuropatija

1. Aktivacija sorbitolnog puta u Schwannovim ćelijama

2. Glukozilacija kristalina

3. Zadebljanje bazalnih membrana glomerula bubrega

STANDARDI ODGOVORA NA "ZADACI ZA SAMOKONTROLU"

2. A B C D

4. B, C, D

5. 1-D, 2-B, 3-D

6. A, G, D

7. 1-D, 2-B, 3-D

OSNOVNI POJMOVI I POJMOVI

1. Post

2. Faze posta

3. Dijabetes

6. Hiperglukozemija - glukozurija

7. Ketonemija - ketonurija

8. Azotemija - azoturija

9. Kasne komplikacije dijabetesa

10. Dijabetička koma

11. Ketoacidotična koma

12. Hiperosmolarna koma

13. Koma mliječne kiseline

14. Mikroangiopatija

15. Makroangiopatija

16. Neuropatija

17. Nefropatija

ZADACI ZA AUDIOCIJSKI RAD

Riješiti probleme

1. Turisti nisu računali zalihe hrane i dok nisu stigli do prvog naselja bili su primorani da gladuju 2 dana. Koje promjene u metabolizmu će se dogoditi kod ovih turista? Za objašnjenje:

a) naznačiti kako će se promijeniti koncentracija glukoze u krvi turista do kraja 2. dana posta;

b) napišite šeme procesa čijim se aktiviranjem održava normalna koncentracija glukoze prvog dana gladovanja;

c) navedite hormone koji regulišu nivo glukoze u ovom periodu;

d) predstaviti u obliku dijagrama mehanizam djelovanja ovih hormona;

e) ukazati na regulatorne reakcije ovih puteva i načine njihovog aktiviranja.

2. Biohemijske studije krvi i urina pacijenta sa dijabetesom mellitusom tipa 1 pokazale su:

Kako će se ovi pokazatelji promijeniti s jednom primjenom prosječne dnevne doze inzulina pacijentu? Kao rezultat aktivacije kojih procesa će doći do ovih promjena?

3. Pacijent je došao kod terapeuta sa pritužbama na progresivnu slabost, pospanost, vrtoglavicu. Simptomi su se pogoršavali gladovanjem, što je doktora navelo da pretpostavi da pacijent ima hipoglikemiju. Test krvi je potvrdio pretpostavku (nivo glukoze ispod 2,5 mmol/l), a pokazao je i jako povišen nivo C-peptida (više od 800 pmol/l). Pacijent ne boluje od dijabetesa i ne uzima lijekove za snižavanje šećera. Koja se bolest može pretpostaviti? Kada odgovarate na pitanje:

a) navedite stimuluse koji utiču na lučenje insulina;

b) opisati učinak inzulina na metabolizam ugljikohidrata i masti u jetri, masnom tkivu i mišićima;

c) objasni zašto je hipoglukozemija opasna i koji procesi u organizmu inače sprečavaju razvoj hipoglukozemije čak i tokom gladovanja;

d) imenovati bolest i predložiti način liječenja.

4. Pacijent N se žalio na stalnu glad, žeđ, umor i umor. Određivanje koncentracije glukoze natašte pokazalo je 130 mg/dl. Koje dodatne studije za utvrđivanje dijagnoze treba uraditi u ovom slučaju? Koji se rezultati mogu predvidjeti ako se kod ispitivane osobe otkrije dijabetes tipa II?

5. Pacijent sa dijagnozom IDDM dugo vrijeme nisu primali injekcije insulina. Nakon što je pacijent otišao kod doktora i detaljnog pregleda, propisana mu je insulinska terapija. Nakon 2 mjeseca, glukoza u krvi natašte je bila 85 mg/dL, a glukozilirani hemoglobin 14%. opšti nivo hemoglobin (normalno 5,8-7,2%).

Koji su mogući razlozi za visoku koncentraciju glukoziliranog hemoglobina kod ovog pacijenta, unatoč kontinuiranom liječenju? Navedite primjere glukozilacije drugih proteina. Objasnite do kakvih komplikacija to može dovesti.

6. Pacijent star 39 godina je primljen sa pritužbama na jaku žeđ, brzi zamor. Gubitak težine u posljednjih 5 sedmica bio je 4 kg uprkos dobrom apetitu i normalnoj vježbi. Test krvi je pokazao da je koncentracija glukoze 2 sata nakon obroka 242 mg/dL. Koja se bolest može pretpostaviti kod ovog pacijenta? Šta je uzrok žeđi? Kako objasniti brzi zamor pacijenta?

Modularna jedinica 3 REGULACIJA VODNO-SOLI METABOLIZMA. ULOGA VAZOPRESIN, ALDOSTERON I RENIN-ANGIOTENSIN SISTEMA. REGULACIJA CA 2+ I METABOLIZMA FOSFATA

Ciljevi učenja Biti u stanju:

1. Analizirati promjene u metabolizmu koje se javljaju kod nekih poremećaja metabolizma vode i soli (hiperaldosteronizam, renalna hipertenzija).

2. Protumačiti molekularne mehanizme poremećaja u sintezi i sekreciji hormona koji regulišu metabolizam kalcijuma.

znati:

1. Karakteristike glavnih hormona WOS i faze njegove regulacije.

2. Glavne funkcije kalcijuma u tijelu.

3. Mehanizmi hormonske regulacije razmjene kalcijumovih i fosfatnih jona.

4. Manifestacije nekih poremećaja sinteze i lučenja hormona koji regulišu razmjenu kalcijuma i fosfata (hipo- i hiperparatireoidizam, rahitis).

TEMA 11.8. REGULACIJA METABOLIZMA VODE I SOLI

1. Glavni parametri homeostaza vode i soli su osmotski pritisak, pH i zapremina intracelularne i ekstracelularne tečnosti. Promjene ovih parametara mogu dovesti do promjena krvnog tlaka, acidoze ili alkaloze, dehidracije i edema. Glavni hormoni uključeni u regulaciju ravnoteže vode i soli su antidiuretski hormon (ADH), aldosteron i atrijalni natriuretski faktor (ANF).

2. Antidiuretski hormon(ADH), ili vazopresin, je peptid koji sadrži devet aminokiselina povezanih jednim disulfidnim mostom. Sintetizira se kao prohormon u hipotalamusu, a zatim se prenosi na nervne završetke stražnje hipofize, odakle se uz odgovarajuću stimulaciju izlučuje u krvotok. Kretanje duž aksona povezano je sa specifičnim proteinom nosačem (neurofizinom) (slika 11.17).

Stimulus koji uzrokuje lučenje ADH je povećanje koncentracije natrijevih jona i povećanje osmotskog tlaka ekstracelularne tekućine.

Najvažnije ciljne ćelije za ADH su ćelije distalnih tubula i sabirnih kanala bubrega. Ćelije ovih kanala su relativno nepropusne za vodu, a u nedostatku ADH, urin nije koncentrisan i može se izlučiti u količinama većim od 20 litara dnevno (normalno 1-1,5 litara dnevno).

Rice. 11.17. Sekrecija i mehanizam djelovanja antidiuretskog hormona:

A: 1 - supraoptički neuron; 2 - paraventrikularni neuron; 3 - prednji režanj hipofize; 4 - zadnji režanj hipofize; 5 - ADH-neurofizin; B: 1 - ADH se vezuje za membranski receptor V 2, izazivajući aktivaciju adenilat ciklaze (AC) i, kao rezultat, stvaranje cAMP; 2 - cAMP aktivira protein kinazu, koja fosforilira proteine; 3 - fosforilirani proteini indukuju transkripciju gena za protein akvaporin; 4 - akvaporin je ugrađen u ćelijsku membranu bubrežnih tubula

Za ADH postoje dvije vrste receptora - V 1 i V 2 . V 2 receptor nalazi se samo na površini epitelnih ćelija bubrega. Vezivanje ADH za V 2 je povezano sa sistemom adenilat ciklaze i stimuliše aktivaciju protein kinaze (PKA), koja fosforiliše proteine ​​koji stimulišu ekspresiju gena za membranski protein, akvaporin-2. Akvaporin-2 se kreće do apikalne membrane, integrira se u nju i formira vodene kanale kroz koje molekule vode slobodno difundiraju u stanice

bubrežne tubule, a zatim u intersticijski prostor. Kao rezultat, voda se reapsorbuje iz bubrežnih tubula (vidi sliku 11.17). Tip V receptora lokalizovan u glatkim mišićnim membranama. Interakcija ADH sa V 1 receptorom dovodi do aktivacije fosfolipaze C, što rezultira oslobađanjem Ca 2 + iz endoplazmatskog retikuluma i kontrakcijom vaskularnog glatkog mišićnog sloja.

3. Diabetes insipidus. Nedostatak ADH uzrokovan disfunkcijom stražnje hipofize, kao i poremećaj u sistemu prijenosa hormonskih signala, može dovesti do razvoja dijabetes insipidus. Glavna manifestacija dijabetesa insipidusa je poliurija, one. izlučivanje velike količine urina niske gustine.

4. Aldosteron- najaktivniji mineralokortikosteroid - sintetiziraju ga stanice glomerularne zone kore nadbubrežne žlijezde iz kolesterola. Sintezu i lučenje aldosterona stimulišu niska koncentracija Na+, visoka koncentracija K+ i sistem renin-angiotenzin. Hormon prodire u ćelije bubrežnih tubula, stupa u interakciju sa specifičnim receptorom, citoplazmatskim ili nuklearnim (slika 11.18), i indukuje sintezu proteina koji obezbeđuju reapsorpciju jona natrijuma i izlučivanje jona kalijuma.

Osim toga, proteini čiju sintezu inducira aldosteron povećavaju broj pumpi Na +, K + - ATPaze, a služe i kao TCA enzimi, koji stvaraju ATP molekule za aktivni transport jona. Ukupni rezultat djelovanja aldosterona je zadržavanje NaCl u tijelu.

5. Glavnu ulogu u regulaciji ravnoteže vode i soli, a samim tim i regulacije volumena krvi i krvnog pritiska, igra sistem renin-angiotenzinaldosteron(Sl. 11.19).

proteolitički enzim renin sintetiziraju jukstaglomerularne stanice aferentnih arteriola bubrega. Smanjenje krvnog tlaka u aferentnim arteriolama, gubitak tekućine ili krvi i smanjenje koncentracije NaCl stimuliraju oslobađanje renina. proteina proizvedenog u jetri angiotenzinogen hidrolizovan reninom da bi se formirao angiotenzin I, koji zauzvrat služi kao supstrat za ACE (enzim koji pretvara angiotenzin karboksidipentidil peptidazu). Dipeptid se cijepa od angiotenzina I i formira angiotenzin II. Kroz inozitol fosfatni sistem ngiotenzin II stimuliše sintezu i lučenje aldosterona. Kao snažan vazokonstriktor, angiotenzin II izaziva kontrakciju glatkih mišićnih ćelija krvnih sudova, odnosno povećanje krvnog pritiska i, pored toga, izaziva žeđ.

6. Sistem renin-angiotenzin-aldosteron obezbeđuje obnavljanje volumena krvi, koji se može smanjiti kao rezultat krvarenja, obilnog povraćanja, proljeva, znojenja - stanja koja su signal za

Rice. 11.18. Mehanizam djelovanja aldosterona.

Aldosteron, u interakciji sa intracelularnim receptorima, stimuliše sintezu proteina. Ovi proteini mogu biti:

1 - komponente natrijumskih kanala i povećavaju reapsorpciju Na+ iz urina;

2 - TCA enzimi, čija aktivnost osigurava proizvodnju ATP-a; 3 - Na +, K + - ATPaza, pumpa koja održava nisku unutarćelijsku koncentraciju jona natrijuma i visoku koncentraciju jona kalija

oslobađanje renina. To je također olakšano smanjenjem impulsa iz baroreceptora atrija i arterija kao rezultat smanjenja intravaskularnog volumena tekućine. Kao rezultat, povećava se stvaranje angiotenzina II i, shodno tome, povećava se koncentracija aldosterona u krvi, što uzrokuje zadržavanje natrijevih iona. Ovo signalizira osmoreceptore hipotalamusa i izlučivanje ADH iz nervnih završetaka prednje hipofize, što stimulira reapsorpciju vode iz sabirnih kanala. Angiotenzin II, koji ima snažno vazokonstriktivno dejstvo, povećava krvni pritisak, a takođe povećava žeđ. Voda koja dolazi s pićem, u većoj mjeri nego inače, zadržava se u tijelu.

Rice. 11.19. Sistem renin-angiotenzin-aldosteron.

ACE - enzim koji konvertuje angiotenzin (drugi naziv za karboksipeptidil dipeptidazu)

Smanjen volumen tečnosti i sniženi krvni pritisak aktiviraju sistem renin-angiotenzin-aldosteron;

Angiotenzin II uzrokuje prolaznu vazokonstrikciju i povećanje krvnog tlaka;

Aldosteron stimulira zadržavanje natrijuma, što rezultira oslobađanjem vazopresina i povećanom reapsorpcijom vode;

Angiotenzin II takođe izaziva osećaj žeđi, što doprinosi povećanju tečnosti u organizmu.

Povećanje zapremine tečnosti i povećanje krvnog pritiska dovodi do eliminacije stimulusa koji je izazvao aktivaciju renin-angiotenzinskog sistema i lučenje aldosterona i kao rezultat toga dovodi do obnavljanja volumena krvi.

7. Smanjenje perfuzijskog tlaka u bubrežnim glomerulima također može nastati zbog suženja (stenoze) bubrežne arterije ili nefroskleroze. U ovom slučaju se uključuje i cijeli sistem renin-angiotenzin. Ali pošto su početni volumen i krvni pritisak normalni, uključivanje sistema dovodi do povećanja krvnog pritiska iznad norme i razvoja tzv. bubrežna hipertenzija.

8. hiperaldosteronizam - je bolest uzrokovana hipersekrecijom aldosterona od strane nadbubrežnih žlijezda. Uzrok primarni hiperaldosteronizam (Kohnov sindrom) je adenom nadbubrežne žlijezde ili difuzna hipertrofija stanica glomerularne zone koje proizvode aldosteron. Kod primarnog hiperaldosteronizma, višak aldosterona povećava reapsorpciju natrijuma u bubrežnim tubulima. Povećanje koncentracije Na+ u plazmi služi kao stimulans za lučenje antidiuretskog hormona i zadržavanje vode u bubrezima. Osim toga, pojačano je izlučivanje iona kalija, magnezija i protona. Kao rezultat toga, razvija se hipernatremija, što uzrokuje, posebno, hipertenziju, hipervolemiju i edem; hipokalijemija koja dovodi do slabosti mišića, kao i manjka magnezija i metaboličke alkaloze. Uzrok sekundarni hiperaldosteronizam je povećan nivo renina i angiotenzina II, stimuliše koru nadbubrežne žlezde i dovodi do prekomerne sinteze aldosterona. Klinički simptomi su manje izraženi nego kod primarnog aldosteronizma. Istovremeno određivanje koncentracije aldosterona i aktivnosti renina u plazmi omogućava konačno razlikovanje primarnog (aktivnost renina u plazmi je smanjena) i sekundarnog (povećana aktivnost renina u plazmi) hiperaldosteronizma.

9. Atrijalni natriuretski faktor (ANF)- peptid koji se sintetiše i skladišti kao prohormon u kardiocitima. Glavni faktor koji reguliše lučenje PNP je povećanje krvnog pritiska. Glavne ciljne ćelije PNP-a su bubrezi, nadbubrežne žlijezde i periferne arterije. PNP receptor plazma membrane je katalitički receptor sa aktivnošću gvanilat ciklaze. Kao rezultat

Rice. 11.20. Efekti djelovanja PNF-a:

1 - inhibira oslobađanje renina; 2 - inhibira lučenje aldosterona; 3 - inhibira lučenje ADH; 4 - izaziva opuštanje krvnih sudova

vezivanjem PNP za receptor, aktivnost gvanilat ciklaze receptora se povećava i ciklički GMP se formira iz GTP. Kao rezultat djelovanja PNP-a, inhibira se stvaranje i lučenje renina i aldosterona. Neto efekat PNP je povećanje izlučivanja Na+ i vode i snižavanje krvnog pritiska (slika 11.20).

PNP se općenito smatra fiziološkim antagonistom angiotenzina II, jer uzrokuje vazodilataciju i gubitak soli i vode.

TEMA 11.9. REGULACIJA METABOLIZMA KALCIJUMA I FOSFATA. STRUKTURA, SINTEZA I MEHANIZAM DJELOVANJA PARATHORMONA, KALCITRIOLA I KALCITONINA

1. Tijelo odrasle osobe sadrži -1,2 kg kalcija. Glavni fond kalcijuma u organizmu je kalcijum u kostima (99% ukupnog kalcijuma u telu). Drugi fond su joni kalcijuma rastvoreni u tečnostima ili kombinovani sa proteinima u tečnostima i tkivima. Koncentracija kalcijuma u ćelijama zavisi od njegove koncentracije u ekstracelularnoj tečnosti. Koncentracija Ca 2 + u krvi zdravih ljudi je 2,12-2,6 mmol / l (9-11 mg / dl), u unutarćelijskoj tekućini - hiljadu puta manja.

Kalcijum je glavna mineralna strukturna komponenta koštanog tkiva. Kalcijumovi joni učestvuju u kontrakciji mišića, povećavaju propusnost ćelijske membrane za jone kalijuma, utiču na provodljivost natrijuma ćelija, rad jonskih pumpi, potiču lučenje hormona, učestvuju u kaskadnom mehanizmu zgrušavanja krvi i služe kao najvažniji medijatori u prijenosu intracelularnog signala.

Koncentracija Ca 2+ u plazmi se reguliše sa velikom preciznošću: njena promena za samo 1% aktivira homeostatske mehanizme koji uspostavljaju ravnotežu. Glavni regulatori metabolizma Ca 2+ u krvi su paratiroidni hormon, kalcitriol i kalcitonin.

2. Parathormone sintetizovano paratireoidne žlezde u obliku preprohormona, koji se zatim parcijalnom proteolizom pretvara u zreli hormon. PTH se luči kao odgovor na smanjenje nivoa kalcija u krvi. Glavni ciljni organi za hormon su kosti i bubrezi (slika 11.21).

Hormon pokreće kaskadu događaja povezanih sa osteoblast adenilat ciklazom koji stimulišu metaboličku aktivnost osteoklasta. Dolazi do mobilizacije Ca 2+ iz kosti i ulaska fosfata u krv, a u distalnim tubulima bubrega stimulira se reapsorpcija Ca 2+ i smanjuje se reapsorpcija fosfata, što rezultira vraćanjem normalnog nivoa kalcija. jona u ekstracelularnoj tečnosti.

3. Calcitriol kao i drugi steroidni hormoni, sintetizira se iz kolesterola. Neposredni prekursor kalciferola je holekalciferol (vitamin D3). Sadrži malu količinu vitamina D3

Rice. 11.21 Efekti djelovanja PTH:

1 - PTH stimuliše mobilizaciju kalcijuma iz kostiju; 2 - PTH stimuliše reapsorpciju jona kalcijuma u distalnim tubulima bubrega; 3 - PTH aktivira stvaranje 1,25(OH) 2 D 3 u bubrezima, što dovodi do stimulacije apsorpcije Ca 2 + u crijevima

u hrani, ali večina Vitamin koji se koristi u sintezi kalcitriola nastaje u koži iz 7-dehidrokolesterola tokom neenzimske reakcije pod dejstvom ultraljubičastog svetla. Formiranje kalcitriola iz vitamina D 3 počinje u jetri i završava u bubrezima (slika 11.22).

U jetri se kolekalciferol hidroksilira na 25. atomu ugljika da bi se formirao 25-hidroksiholekalciferol. Hidroksilacija koja se javlja u bubrezima pod dejstvom enzima 1o-hidroksilaze je korak koji ograničava brzinu i dovodi do stvaranja kalcitriola 1,25(OH) 2 D 3 - aktivnog oblika vitamina D 3 . Enzim ove reakcije aktivira se niskom koncentracijom Ca 2+ jona u krvi i paratiroidnim hormonom. Povećanje koncentracije kalcitriola, naprotiv, inhibira sintezu 1o-hidroksilaze u bubrezima, inhibirajući stvaranje hormona. Pošto se transportuje kroz krv u kompleksu sa proteinom nosačem, kalcitriol se vezuje za intracelularni receptor, stupa u interakciju sa hromatinom i menja brzinu translacije. Kao rezultat toga, u ciljnim stanicama se sintetiziraju proteini koji osiguravaju apsorpciju kalcija i fosfata u enterocite.

4. Kalcitonin - polipeptid koji se sastoji od 32 aminokiselinske ostatke sa jednom disulfidnom vezom. Hormon luči parafolikularni

Rice. 11.22 Šema za sintezu kalcitriola:

1 - holesterol je prekursor kalcitriola; 2 - u koži se 7-dehidroholesterol neenzimski pretvara u holekalciferol pod dejstvom UV zračenja; 3 - u jetri, 25-hidroksilaza pretvara holekalciferol u kalcidiol; 4 - u bubrezima stvaranje kalcitriola katalizira 1o-hidroksilaza

K-ćelije štitne žlijezde ili C-ćelije paratireoidne žlijezde u obliku proteina prekursora visoke molekularne težine. Lučenje kalcitonina se povećava sa povećanjem koncentracije Ca 2 + i smanjuje se sa smanjenjem koncentracije Ca 2 + u krvi. Kalcitonin inhibira oslobađanje Ca 2+ iz kostiju i stimuliše njegovo izlučivanje putem bubrega u urinu.

5. hipokalcemija i hiperkalcemija, kada je koncentracija kalcija u krvnoj plazmi niža ili viša od normalne, ukazuje na patologiju. Promjena razine kalcija u krvi utječe na koncentraciju kalcija unutar stanica, što dovodi do promjene praga ekscitabilnosti nervnih i mišićnih ćelija, kvara kalcijeve pumpe, smanjenja aktivnosti enzima i kršenja hormonska regulacija metabolizma. Kod hipokalcemije se uočavaju hiperrefleksi, konvulzije, grčevi larinksa. Kod hiperkalcemije se uočava smanjenje neuromuskularne ekscitabilnosti, može doći do dubokog poremećaja nervnih funkcija, psihoze, stupora i kome.

6. Hiperparatireoza. Prekomjerno lučenje paratiroidnog hormona, nastalo zbog tumora paratireoidne žlijezde, difuzne hiperplazije žlijezda, karcinoma paratireoidne žlijezde (primarni hiperparatireoidizam), dovodi do povećane mobilizacije kalcija i fosfata iz kosti, povećane reapsorpcije kalcija i izlučivanja fosfata bubrezi. Kao rezultat, javlja se hiperkalcemija, što može dovesti do smanjenja neuromuskularne ekscitabilnosti i mišićne hipotenzije. Kod pacijenata se javlja opšta i mišićna slabost, umor i bol u određenim mišićnim grupama, a povećava se rizik od prijeloma kralježnice, femura i kostiju podlaktice. Povećanje koncentracije fosfatnih i kalcijevih jona u bubrežnim tubulima može uzrokovati stvaranje bubrežnih kamenaca i dovodi do hiperfosfaturije i hipofosfatemije.

7. Hipoparatireoza. Glavni simptom hipoparatireoidizma zbog paratireoidne insuficijencije je hipokalcemija. Smanjenje koncentracije jona kalcija u krvi može uzrokovati neurološke, oftalmološke i kardiovaskularne poremećaje, kao i oštećenje vezivnog tkiva. Bolesnik sa hipoparatireoidizmom ima povećanu neuromuskularnu provodljivost, napade toničnih konvulzija, konvulzije respiratornih mišića i dijafragme i laringospazam.

8. Rahitis- bolest djetinjstva povezana sa nedovoljnom mineralizacijom koštanog tkiva. Poremećaj mineralizacije kostiju posljedica je nedostatka kalcija i može biti uzrokovan sljedećim razlozima: nedostatak vitamina D 3 u ishrani, poremećena apsorpcija vitamina D 3 u tankom crijevu, smanjena sinteza prekursora kalcitriola zbog nedovoljno izlaganje suncu, defekt Ια-hidroksilaze, defekt kalcitriol receptora u ciljnim ćelijama. Sve to uzrokuje smanjenje apsorpcije kalcija u crijevima i smanjenje njegove koncentracije u krvi, stimulaciju lučenja paratiroidnog hormona i kao rezultat toga

Ovo je mobilizacija jona kalcijuma iz kosti. Kod rahitisa su zahvaćene kosti lubanje, grudni koš, zajedno sa prsnom kosom, viri naprijed, cjevaste kosti i zglobovi ruku i nogu su deformirani, a stomak se povećava i strši. Glavni način prevencije rahitisa je pravilna prehrana i dovoljna insolacija.

ZADACI ZA VANNASTAVNI RAD

Riješiti probleme

1. Naučite mehanizme regulacije održavanja bilans vode, zapamtite nadražaje koji izazivaju lučenje hormona i karakteristike mehanizma njihovog djelovanja (slika 11.19). Nacrtajte dijagram slijeda događaja u obnavljanju ravnoteže vode i soli nakon konzumiranja slane hrane.

2. Muškarac star 23 godine jeste hirurška operacija da bi se uklonio tumor iz gornje prednje hipofize, zahvaćen je isthmus stražnje hipofize. AT postoperativni period Pacijent je razvio poliuriju. Kako možete objasniti pojavu ovog simptoma kod ovog pacijenta? Da potkrijepite svoj odgovor:

a) navedite hormone koji se sintetiziraju u hipotalamusu i izlučuju iz stražnje hipofize;

b) nacrtati dijagram prenosa signala ovog hormona do ciljnih ćelija;

c) Navedite efekte ovog hormona.

3. Prisjetite se sheme za sintezu steroidnih hormona (slika 11.8) i zapišite redoslijed koraka u sintezi aldosterona u bilježnicu.

4. Nacrtajte vlastiti dijagram koji ilustruje efekte aldosterona i njegov mehanizam djelovanja.

5. Proučite šemu regulacije sinteze i lučenja aldosterona uz učešće sistema renin-angiotenzin (slika 11.19) i označite komponente koje nedostaju prikazane na dijagramu (slika 11.23) brojevima.

6. Napravite vlastiti dijagram koji objašnjava glavne rezultate djelovanja PNF-a (slika 11.20) i odgovori na pitanje koja je osnova za hipotenzivni učinak

7. Popunite tabelu. 11.3.

Tabela 11.3. Karakteristike hormona koji regulišu metabolizam vode i soli

Rice. 11.23. Šema regulacije homeostaze vode i soli

8. Popunite tabelu. 11.4.

Tabela 11.4. Karakteristike hormona koji regulišu metabolizam kalcijuma i fosfata

9. Koristeći dijagram na sl. 11.22, ukazuju na sve moguće uzroke rahitisa i prikazuju dijagram mehanizma prenosa signala kalcitriola do ciljnih ćelija.

10. Kod hipovitaminoze D 3, proces mineralizacije kostiju je poremećen, sadržaj kalcija i fosfata u njima se smanjuje; koncentracija Ca 2 + u krvi ostaje u granicama normale ili se blago smanjuje. Napraviti shemu održavanja Ca 2 + homeostaze kod hipovitaminoze D 3 i odrediti:

a) zbog kojih izvora se u ovom slučaju održava normalna koncentracija Ca 2+ u krvi;

b) kako će se promijeniti koncentracija kalcitonina i paratiroidnog hormona u krvi.

11. Povećano izlučivanje kalcija u urinu može biti uzrok stvaranja bubrežnih kamenaca, koji se uglavnom sastoje od kalcijum oksalata. Navedite razloge zbog kojih se izlučivanje Ca 2 može povećati.

ZADACI ZA SAMOKONTROLU

1. Izaberi tačan odgovor.

Kao odgovor na povećanje osmotskog pritiska, povećava se sinteza i lučenje hormona:

A. Aldosteron B. Kortizol

B. Vasopresin D. Adrenalin D. Glukagon

2. Postavite utakmicu.

Mjesto sinteze:

A. Jetra B. Bubrezi

B. Hipotalamus D. Nadbubrežne žlijezde

D. Pankreas

Metaboliti:

1. Vasopresin

2. Aldosteron

3. Postavi utakmicu:

A. Stimulus za sintezu i sekreciju je stvaranje angiotenzina II B. Stimulus za sekreciju je povećanje koncentracije jona natrijuma

B. Ciljni organi - periferne arterije

D. Hiperprodukcija hormona dovodi do poliurije D. Mjesto sinteze - jetra

1. Vasopresin

2. Aldosteron

3. Angiotenzinogen

4. Odaberite tačne odgovore. angiotenzin II:

A. Nastaje u jetri

B. Je proteolitički enzim

B. je supstrat renina

D. Stimuliše sintezu aldosterona D. Stimuliše vazokonstrikciju

5. Odaberite tačne odgovore.

kalcitriol:

A. Stimuliše reapsorpciju kalcijuma u bubrezima

B. Prekursor je 7-dehidroholesterola

B. Stimuliše reapsorpciju natrijuma u bubrezima

D. Povećava brzinu apsorpcije kalcija u crijevima D. Stimulira mobilizaciju kalcija iz kostiju

6. Odaberite tačne odgovore.

Smanjenje koncentracije Ca 2+ u krvnoj plazmi uzrokuje:

A. Pojačano lučenje paratiroidnog hormona

B. Inhibicija aktivnosti parafolikularnih ćelija štitaste žlezde

B. Hidroksilacija metabolita vitamina D 3 D. Smanjenje izlučivanja kalcija preko bubrega

D. Povećanje brzine resorpcije kosti

7. Dovršite zadatak "lanac":

a) Hormon koji se proizvodi u hipotalamusu je:

A. Vasopresin B. Adrenalin

B. Aldosteron G. Kalcitriol

b) Ciljne ćelije za ovaj hormon su:

A. Ćelije JUGA

B. Periferne arterije

B. Ćelije sabirnih kanala i distalnih tubula D. Ćelije glomerula nefrona

u) vezujući se za receptore ovih ćelija, stimuliše:

A. Sistem adenilat ciklaze B. Fosfoprotein fosfataza

B. Inozitol trifosfatni sistem D. Renin-angiotenzin sistem.

G) kao rezultat aktivacije ovog sistema povećava se količina proteina:

A. Albumin

B. Transporteri natrijuma

B. Aquaporina-2

G. Transporter kalijuma

e) ovaj protein obezbeđuje povećanje reapsorpcije:

A. Kalijum joni B. Kalcijumovi joni

B. Joni natrija D. Voda

8. Odaberite tačne odgovore. parathormon:

A. Prenosi se kroz krv u kompleksu sa proteinom nosačem B. Sekrecija se reguliše koncentracijom kalcijuma u krvi

B. Nedostatak hormona dovodi do smanjenja koncentracije

D. Za ispoljavanje biološke aktivnosti potrebna je cela molekula hormona D. Povećava efikasnost apsorpcije vode u crevima

9. Odaberite tačne odgovore.

vazopresin:

A. Stimuliše povećanje osmotskog pritiska krvne plazme B. Aktivira protein kinazu C u bubrezima

B. Stimuliše reapsorpciju vode u bubrezima

D. Smanjuje osmotski pritisak krvne plazme D. Stimuliše ekspresiju akvaporin-2 gena

10. Postavi utakmicu:

A. Pokazuje vazokonstriktivni efekat B. Stimuliše reapsorpciju Na+

B. Interagira sa membranskim receptorima ciljnih ćelija D. Pojačava sekreciju renina

D. Je proteolitički enzim

1. Aldosteron

2. Angiotenzin II

11. Odaberite sve tačne odgovore. PNF:

A. Interagira sa membranskim receptorima ciljnih ćelija B. Aktivira fosfolipazu C

B. Aktivira gvanilat ciklazu

D. Suzbija lučenje aldosterona D. Povećava izlučivanje vode i Na+

12. Postavi utakmicu:

A. U bubrezima B. U koži

B. U jetri D. U mozgu

D. U crijevima

1. Konverzija 7-dehidrokolesterola u vitamin D 3 neenzimskom fotolizom

2. Formiranje 1,25 (OH)2D 3 u reakciji monooksigenaze koja uključuje NADPH

3. Indukcija sinteze proteina koji vezuje kalcij STANDARDI ODGOVORA NA "ZADACI ZA SAMOKONTROLU"

1. AT 7. a) A, b) C, c) A, d) C, e) D

2. 1-B; 2-D; 3-B 8. B, C

3. 1-B; 2-A; 3-D 9. C, D, D

4. G, D 10. 1-B; 2-A; 3-D

5. A, G, D 11. A, C, D, D

6. A, C, D, D 12 .1 - B; 2 - B; 3 - D

OSNOVNI POJMOVI I POJMOVI

1. Homeostaza vode i soli

2. Diabetes insipidus

3. Renin-angiotenzin-aldosteron sistem

4. Hiperaldosteronizam

5. Hiperkalcemija

6. Hipokalcemija

7. Hipoparatireoza

8. Hiperparatireoza

ZADACI ZA AUDIOCIJSKI RAD

Riješiti probleme

1. Neki oblici hipertenzije su rezultat različitih poremećaja bubrega, kao što je kompresija bubrežne arterije tumorom. Glavna metoda liječenja u takvim slučajevima je uklanjanje zahvaćenog organa (bubrega). Međutim, poboljšanje stanja pacijenata primjećuje se kada se pacijentima prepisuju lijekovi koji jesu ACE inhibitori. Nacrtajte dijagram koji pokazuje promjenu metabolizma vode i soli tokom kompresije bubrežne arterije. Kao rezultat kojih promjena se stanje pacijenta poboljšava?

2. Pacijent je došao kod ljekara sa pritužbama na učestalo mokrenje i stalni osjećaj žeđi. Pregledom je utvrđeno povećanje dnevnog volumena urina uz naglo smanjenje njegove gustoće. Analiza je pokazala da je nivo insulina u granicama normale, ali je otkriven porast sadržaja hormona odgovornog za reapsorpciju vode. Šta je uzrok poliurije kod ovog pacijenta? Da odgovorite na pitanje:

a) imenovati ovaj hormon;

b) navesti podražaje koji izazivaju njegovo lučenje;

c) imenovati tipove receptora za ovaj hormon i njihovu lokaciju;

d) dati šemu prenosa signala ovog hormona u bubrezima;

e) opisati efekte hormona na ciljna tkiva;

f) Navedite dijagram regulacije lučenja ovog hormona.

3. Muškarac star 48 godina obratio se ljekaru sa pritužbama na slabost, bolove u mišićima, zatvor, te nedavne napade bola u leđima i tokom mokrenja. Prilikom pregleda pacijentu je dijagnosticiran primarni hiperparatireoidizam kao rezultat razvoja hipersekretornog benignog tumora lijevog režnja paratireoidne žlijezde.

Objasnite zašto se kod hiperparatireoze može razviti nefrolitijaza? Prilikom rješavanja zadatka koristite dijagrame za zadatak 5.

4. Žena se obratila pedijatru sa pritužbama da je njen dvogodišnji sin postao hirovit, razdražljiv i da ne jede dobro. Pojavilo se znojenje, stolica nestabilna. Pregledom je utvrđena usklađenost kostiju lobanje, deformitet grudnog koša. AT biohemijske analize nivo ukupnog kalcija u krvi - 1,57 mmol / l (norma 2,3-2,8 mmol / l). Pogodite od koje bolesti ovo dijete boluje. Za ovo:

a) uporedite količinu ukupnog kalcija u krvi djeteta sa normom, dajte naziv ovom stanju;

b) naznačiti moguće uzroke koji mogu dovesti do razvoja ove bolesti;

c) dati shemu sinteze hormonske regulacije metabolizma kalcijuma;

d) ukazati na mehanizam djelovanja hormona, uzroke i posljedice njihove insuficijencije u organizmu;

5. Proučite dijagram:

Uzroci i posljedice hipoparatireoidizma (slika 11.24). Napravite slične dijagrame za:

a) hiperparatireoza;

b) rahitis

Rice. 11.24. Uzroci i posljedice hipoparatireoze