SWOISTOŚCI KOMÓREK,

TKANEK I NARZĄDÓW

Metabolizm erytrocytów,

wątroby, mózgu i kości

Powiązania metaboliczne pomiędzy

narządami

BIOCHEMIA

WYKŁAD 18

1

Powstawanie, budowa i rola

erytrocytów

• Miejsce powstawania – szpik kostny
• Czas życia 60-120 dni
• Nie maja mitochondriów, aparatu

Golgiego, jądra komórkowego

• Średnica 7.4 µm
• Główne białko wewnątrzkomórkowe –

hemoglobina – 14-16 g% (g/100 ml
krwi) = ok. 300mg/1 ml erytrocytów

2

CFU-GEMM, colony-forming unit; GEMM, granulocyte, erythroid, monocyte, megakaryocyte;
CFU-E, colony-formin unit erythroid

3

Rola erytrocytów w transporcie tlenu i usuwaniu CO

2

(H

+

)

4

Rola erytrocytów w

transporcie tlenu i usuwaniu

CO

2

(H

+

)

5

Metabolizm erytrocytów

1.Glikoliza - 80-90% przemian glukozy w

erytrocycie

2.Cykl pentozowy – 10-20% przemian

glukozy w erytrocycie

3.W erytrocytach powstaje 2,3-

difosfoglicerynian (DPG) – allosteryczny
regulator wiązania tlenu przez
hemoglobinę

4.Ochronna rola glutationu GSH w

erytrocycie

5.Defekty enzymatyczne przemian

metabolicznych erytrocyta prowadzące
do hemolizy

6

Metabolizm erytrocytów

7

Rola 2,3-DPG w erytrocytach

Y

1.0

0.5

0.13

0.026

Oxygen partial pressure (atm)

tissue

lungs

Y

0

Hb

Increasing

DPG

Y

comp

8

Rola 2,3-DPG (BPG) w

erytrocytach – wiązanie z

deoksy-hemoglobiną

9

Efekt Bohra w erytrocytach

10

11

Hemolityczne działanie

Hemolityczne działanie

reaktywnych form tlenu

reaktywnych form tlenu

(ROS)

(ROS)

w erytrocytach

w erytrocytach

G6PD Deficiency

G6PD Deficiency

11

Glutation w erytrocytach -1

• Rola GSH jest pierwszorzędna w silnie

utlenowanym środowisku czerwonych
ciałek krwi,

• Dojrzałe krwinki nie posiadają

mitochondriów a ich działanie zależy od
skuteczności regeneracji GSH z GSSG
poprzez reduktazę glutationową
używającą NADPH produkowanego w
cyklu pentozowym

• Znaczna część, ok.10%, zużycia glukozy

odbywa się w erytrocytach poprzez cykl
pentozowy

12

Glutation w erytrocytach -2

• Zredukowana forma glutationu GSH

służy jako bufor sulfhydrylowy,

• Utrzymuje on grupy boczne cysteiny

w hemoglobinie i innych białkach w
stanie zredukowanym,

• GSH jest niezbędny dla utrzymania

prawidłowej struktury RBC i
stabilizacji hemoglobiny w stanie
zredukowanym i zdolnym do wiązania
tlenu Hb-Fe

++

.

13

Glutation w erytrocytach -3

• Zredukowany glutation również

unieszkodliwia nadtlenki wg reakcji

2GSH + ROOH  GSSG + H

2

O + ROH

• Komórki z niską zawartością glutationu

są bardziej podatne na hemolizę,

• Osobnicy z niską zawartością GSH w

osoczu są podatni na anemię,

• Objawem tego stanu jest w pewnych

sytuacjach oddawanie ciemnego moczu,

14

Anemia hemolityczna związana z

deficytem dehydrogenazy glukozo-

6-fosforanowej (G6PD)

• Podawanie środków utleniających

stymulujących powstawanie nadtlenków

bądź reaktywnych form tlenu (ROS).

– Środki przeciwmalaryczne - Primaquine

®

– Glikozydy purynowe z fasoli fava.

• Osoby z deficytem G6PD nie mogą

produkować wystarczającej ilości GSH dla

ochrony przed ROS,

• Wskutek tego powstaje w ich czerwonych

krwinkach niekontrolowane usieciowanie

białek prowadzące do powstawania ciałek

Heinza (strątów białkowych),

15

Ciałka Heinza

16

Deficyt dehydrogenazy glukozo-

6-fosforanowej w

niedokrwistościach

niesferocytowych

• Znanych jest pow. 300 wariantów

genetycznych białka enzymatycznego G6PD,

• Wynikające stąd jest bardzo znaczne

zróżnicowanie postaci klinicznych (fenotyp),

• Deficyt G6PD jest dziedziczony w sposób

recesywny związany z chromosomem X,

• Około 10-14% męskiej populacji Afro-

Amerykanów jest nim obciążonych,

• Występuje również u rasy kaukaskiej w

basenie Morza Śródziemnego,

17

• Nosiciele defektywnych genów nie mają zwykle

niedokrwistości i innych objawów chorobowych

dopóty ich czerwone ciałka nie są narażone na

utleniacze lub stres,

Leki, które mogą wywołać reakcje

chorobowe:

• Środki przeciwmalaryczne,
• sulfonamidy (antybiotyki)
• Aspiryna,
• Niesterydowe leki przeciwzapalne (NSLPZ)
• nitrofurantoina
• chinidyna
• chinina
• Niektóre środki zwalczania owadów – np.kulki przeciw

molom

18

FAWIZM

• Osobnicy z deficytem G6PD nie mogą

jeść fasoli fava,

• Historyczny przykład – Grek Pitagoras
• Liza erytrocytów = ciemny lub czarny

mocz,

• Ciekawostka

– Wzrost pasożyta wywołującego malarię

Plasmodium falciparium nie jest możliwy

u osób z deficytem aktywnej G6PD

19

Metabolizm wątroby

• Metabolizm weglowodanów - glukoneogeneza, synteza

i rozpad glikogenu, regulacja stężenia glukozy we krwi.

• Metabolizm lipidow - powstawanie VLDL, synteza

cholesterolu, trójglicerydow.

• Cykl mocznikowy

• Synteza kreatyny.

• Synteza karnityny.

• Synteza albumin.

• Synteza czynników krzepnięcia krwi.

• Synteza białek transportujących metale -

ceruloplazminy, transferyny.

• Synteza -1-antytrypsyny.

• Detoksykacje i metabolizm leków.

• Produkcja kwasów żółciowych

20

Metabolizm wątroby – stan

resorpcyjny

21

Metabolizm wątroby – stan

postresorpcyjny

22

Metabolizm mózgu

• Metabolizm mózgu jest bezwzględnie

zależny od tlenu,

• W normalnych warunkach glukoza jest

głównym substratem energetycznym,

• W stanie głodu możliwe jest spalanie ciał

ketonowych,

• Powstawanie szeregu neuroprzekaźników

jest specyficznym procesem zachodzącym

w komórkach układu nerwowego

23

24

25

26

Bone

• Crosslinked type 1 collagen,
• Hydroxyapatite crystals [3Ca

3

(PO

4

)

2

x

Ca(OH)

2

],

• Glycoproteins and proteoglycans (i.e.

osteomucoid and osteoalbuminoid) –

controlling binding crystals to collagen

• Metabolic role = the major reservoir of

calcium for the body

27

Bone metabolism - cells

•

Osteocytes – derived from osteoblasts trapped during

production of bone matrix; forming networks of canals

throughout the bone matrix; resorbing bone; activating

bone turnover,

•

Osteoclasts – multinucleated giant cells; in contact with

calcified surface; derived from pluripotent hematopoetic

cells from bone marrow; activated by PTH (parathyroid

hormone); inhibited by calcitonin; resorb bone; release

collagen peptides, pyridinoline crosslinks, calcium etc.

•

Osteoblasts – derived from committed progenitor cells or

pre-osteoblasts, synthesize type 1 collagen, osteocalcin,

cell attachment proteins, proteoglycans, growth-related

proteins; activated by PTH; 1,25(OH)2-D3 stimulates

synthesis of alkaline phosphatase and other proteins;

bone-forming cells

28

29

30

31

32

Cykl Corich

33