BIOCHEMIA FUNKCJONALNA TKANEK

1. Działanie hormonów:

•  klasyfikacja hormonów

•  hormony wiążące się z receptorami śródkomórkowymi

•  hormony wiążące się z receptorami powierzchni komórki (przekaźniki wtórne).

 

W obrębie receptora występuje domena rozpoznająca (wiążąca dany hormon) oraz sygnalizacyjna (wytwarzająca sygnał łączący proces rozpoznawania hormonu z jakąś czynnością śródkomórkową)

Proces transdukcji sygnału, 2 mechanizmy:

1) hormony łączące się z receptorami śródkomórkowymi (steroidowe, tarczycy, retinoidy)
- powstały w ten sposób kompleks ligand-receptor sam jest bezpośrednim sygnałem dla swoistych genów, regulującym szybkość ich transkrypcji
- mają właściwości lipofilne

- wydzielone do krwi krążą związane z białkami

2) hormony łączące się z receptorami błonowymi (białkowe, polipeptydowe, aminy katecholowe)

- wyzwalają sygnał (przekaźnik drugiego rzędu) regulujący różne procesy w komórce, najczęściej poprzez zmianę aktywności jakiegoś enzymu
- przekaźnikiem I rzędu jest sam hormon

- rozpuszczają się w wodzie

Przekaźniki II rzędu:
- cAMP
- cGMP
- Ca²⁺
- fosfatydyloinozytydy

Białko G, złożone z podjednostek α, β, γ - pełni funkcję pośrednika między błonowym kompleksem hormon-receptor a enzymami generującymi wtórne przekaźniki. Białko G wiąże GDP/GTP.

Zdolność hormonu do pobudzania lub hamowania cyklazy adenylanowej zależy od typu białka G, które zwiąże się z receptorem.

białko G_S- pobudza cyklazę adenylanową
białko G_I – hamuje cyklazę adenylanową

Kompleks białko G-GTP funkcjonuje b. krótko, ponieważ podjednostka α wykazuje własną aktywność GTP-azową, powodując szybką hydrolizę GTP i przekształca go w GDP, który odłącza się od białka. Przywraca to podjednostce α jej wyjściową konformację. GDP odłącza się od podjednostki α, a ta oddziela się od cyklazy adenylanowej i ponownie asocjuje z dimerem βγ . To powoduje inaktywację białka G i jego powrót do postaci spoczynkowej. Hormon odłącza się od receptora

Innym efektorem (zamiast cyklazy adenylanowej) mogą być kanały Ca²⁺, K⁺, Na⁺, Cl^-, fosfolipaza C lub cGMP fosfodiesteraza

Hormony hamujące cyklazę adenylanową:
- acetylocholina
- substancje alfa₂-adrenergiczne
- angiotensyna II
- somatostatyna

cAMP aktywuje kinazę białkową A, złożoną z 4 podjednostek (jak na schemacie). 4 cz. cAMP reagują z 2 podjednostkami regulacyjnymi uwalniając 2 podjednostki katalityczne spod hamującego działania podjednostek regulacyjnych.

Aktywna kinaza białkowa A fosforyluje białka enzymatyczne, modyfikując (zwiększając lub zmniejszając) ich aktywność katalityczną. [Wprowadzenie do komórki egzogennego cAMP (np. w postaci dibutyrylo-cAMP) naśladuje biologiczne efekty działania hormonu.]

Defosforylacja wspomnianych białek zachodzi pod wpływem swoistych fosfataz, które nie działają na ufosforylowana białka, dopóki jest obecny cAMP.

Fosfodiesteraza rozkłada cAMP, uaktywniając przez to fosfatazy, które następnie defosforylują białka. Rozkład cAMP sprawia, że komórka staje się ponownie wrażliwa na działanie hormonu.

Zahamowania aktywności fosfodiesterazy przez kofeine lub teofilinę przedłuża czas trwania cAMP, a tym samym przedłuża lub nasila efekt działania hormonu.

2. Metabolizm nienasyconych kwasów tłuszczowych i eikozanoidów

• prostaglandyny, prostacykliny, tromboksany, leukotrieny, lipoksyny - budowa, powstawanie i funkcje metaboliczne.

3. Hormony regulujące przemianę wapniowo–fosforanową:

•  występowanie i rola wapnia;

•  rola parathormonu i  kalcytoniny w  przemianie wapniowo–fosforanowej     

•  kalcyferole, ich przemiana i aktywne pochodne

•  rola fosforanu nieorganicznego, regulacja przemiany fosforanowej

Reakcje w wątrobie i nerkach wymagają NADPH, O2, magnezu

wit. D₃ – cholekalcyferol
25-OH-D₃- kalcydiol

1,25-(OH)₂-D₃ - kalcytriol

Wapń:
- zmiana stężenia może zachodzić 3 sposobami:
* przez wiązanie hormonu z receptorem będącym kanałem wapniowym
* przez hormony oddziałujące na napięcie błony plazmatycznej. Depolaryzacja otwiera kanały wapniowe bramkowane napięciem
* przez uwalnianie jonów wapniowych z siateczki endoplazmatycznej

Enzymy o znaczeniu krytycznym regulowane przez steżenie wapnia:
- syntaza glikogenowa
- kinaza pirogronianowa
- karboksylaza pirogronianowa
- dehydrogenaza glicerolo-6-fosforanowa
- dehydrogenaza pirogronianowa

Przemiana fosfoinozytydu odgrywa rolę w działaniu hormonów zaleznych od Ca²⁺:

Przyłączony hormon aktywuje fosfolipazę C, która katalizuje hydrolizę 4,5-difosforanu fosfatydyloinozytolu do 1,4,5-trifosforanu inozytolu i 1,2-diacyloglicerolu

PIP₂ –(fosfolipaza C)--> DAG + IP₃

Choć sam DAG może aktywować kinazę białek C, to jednak aktywność tego enzymu zależy również od obecności wolnych jonów wapnia. IP₃ działając na swoisty receptor śródkomórkowy, efektywnie uwalnia wapń ze śródkomórkowych magazynów (np. siateczki śródplazmatycznej).

 4. Gospodarka żelazem w organizmach:

• występowanie, rola i wchłanianie żelaza;

• regulacja gospodarki żelazem;

• problemy metabolizmu żelaza. 

5. Biochemia krwi:

• białka osocza, immunoglobuliny i czynniki krzepnięcia  

• metabolizm w erytrocytach.

IMMUNOGLOBULINY = PRZECIWCIAŁA

Funkcje krwi:

- transport tlenu, CO2
- odporność komórkowa

Skład krwi:
-woda
- elektrolity
- metabolity
- składniki pokarmowe
- białka
- hormony

ciekawostki:
- większość białek osocza syntetyzowana jest w wątrobie i ulega glikozylacji
- białka osocza są syntetyzowane głównie przez polirybosomy związane z błonami
- prawie wszystkie białka osocza są glikoproteinami (wyjątek albumina – brak reszt cukrowych)
* usunięcie końcowej reszty kwasu sjalowego z pewnych białek osocza (np. ceruloplazminy)poprzez działanie neuraminidazy może znacznie skrócić ich okres półtrwania w osoczu
- wiele białek osocza wykazuje polimorfizm
- każde białko osocza ma charakterystyczny okres półtrwania w układzie krążenia
- stężenie niektórych białek w osoczu zwiększa się podczas ostrych stanów zapalnych lub wtórnie w następstwie pewnych rodzajów uszkodzeń tkanek

białka ostrej fazy (Stężenie białek fazy ostrej zwiększone w stanach zapalnych oraz u chorych na nowotwory złośliwe):

- białko C-reaktywne
- α₁-antytrypsyna
- haptoglobina
- kwaśna α₁-glikoproteina

- fibrynogen

s.710 cos o jądrowym czynniku kappa-B

Albumina
- jest głównym białkiem ludzkiego osocza
- stanowi 60% wszystkich białek osocza
- 40% albumin znajduje się w osoczu, pozostałe 60% w przestrzeni międzykomórkowej
- w chorobach, szczególnie dotyczących wątroby obniżony jest stosunek albumin do globulin

- stosując proteazy można podzielić albuminę na 3 domeny spełniające odmienne funkcje

- w75-80% odpowiada za ciśnienie onkotyczne ludzkiego osocza
- mają zdolność wiązania różnych ligandów:
* WKT
* wapń
* pewne hormony steroidowe
* bilirubina
* część tryptofanu obecnego w osoczu
- odgrywa dużą rolę w transporcie miedzi
- leki związane z albuminą:
* sulfonamidy
* penicylina G
* dikumarol
* kwas acetylosalicylowy

analbuminemia – to stan, w którym osocze nie zawiera albuminy

Haptoglobina (Hp) – wiąże pozakrwinkową Hb, zapobiegając przedostaniu się wolnej Hb do nerek

- glikoproteina
- wiąże pozakrwinkową HB, tworząc niekowalencyjny zwarty kompleks Hb-Hp
- ok. 10% Hb degradowanej każdego dnia uwalnia się do krążenia, stąd jest określana jako pozakrwinkowa. Pozostałe 90% obecne jest w starych erytrocytach i jest katabolizowane w komórkach układu histiocytarnego
- wolna Hb przechodzi przez kłębuszki nerkowe i dostaje się do kanalików, gdzie ma skłonność do wytrącania się (może to nastąpić w następstwie masywnego przetoczenia krwi niezgodnej grupowo, z przekroczenia pojemności wiążącej Hp względem Hb)
- kompleks Hp-Hb jest zbyt duży aby przenikać przez kłębuszki nerkowe
- jej zadaniem jest ochrona przed utratą wolnej Hb przez nerki; chroni ona cenne atomy żelaza obecne w Hb przed utratą z organizmu

- kompleks Hp-Hb jest rozkładany przez hepatocyty; żelazo jest przechowywane do ponownego użycia
- małe stężenie haptoglobiny obecne u chorych z niedokrwistościami hemolitycznymi

- jest białkiem fazy ostrej – jej stężenie zwiększa się w stanach zapalnych

Hemopeksyna – β₁-globulina – wiąże wolny hem

Albumina – łączy się z methemem (hem żelazowy) tworząc methemalbuminę, a następnie przekazuje methem hemopeksynie

żelazo:
- występuje w wielu hemoproteinach: hemoglobinie, mioglobinie, cytochromach
- przyjmowane z pokarmem jako hemowe lub niehemowe
- wchłanianie następuje w bliższym odcinku dwunastnicy

zawartość żelaza w różnych kompartmentach ustroju: tab 29.3 WSTAWIC

FP=ferroportyna

DMT1 – transporter metali dwuwartościowych. Nie jest swoisty dla żelaza i może przenosić różne dwuwartościowe kationy.

Spożyte żelazo w postaci jonów Fe³⁺ jest redukowane do jonów Fe²⁺ przez ferrireduktazę.

wit. C ułatwia redukcję jonów Fe³⁺ do Fe²⁺

hepcydyna – białko zmniejszające wchłanianie żelaza, transport przez łożysko i uwalnianie Fe z makrofagów. Jej stężenie się zwiększa, st. żelaza w osoczu jest duże. Zjawisko odwrotne zachodzi gdy stężenie żelaza spada.

transferryna – β₁-globulina
- glikoproteina
- transportuje 2 mole Fe³⁺ na 1 mol transferryny
- transportuje żelazo w układzie krążenia do miejsc, w których jest ono potrzebne, np. z jelita do szpiku
- wiele komórek zawiera receptory transferryny TfR1 i TfR2, z którymi białko się wiąże i ulega internalizacji na zasadzie endocytozy sterowanej receptorem (por. losy LDL). W kwaśnym pH wewnątrz lizosomów następuje oddysocjowanie żelaza od białka. W przeciwieństwie jednak do białkowej części LDL, apotransferryna nie ulega degradacji w obrębie lizosomów. Pozostaje ono związane z receptorem, powraca do błony cytoplazmatycznej, oddziela się od receptora, przenika następnie do osocza, pobiera kolejną porcję żelaza i znów dostarcza ją do potrzebujących komórek
- nieprawidłowości w glikozylacji transferryny występują we wrodzonych zaburzeniach glikozylacji i w przewlekłym nadużywaniu alkoholu
- w stanie prawidłowym, jedynie 1/3 transferryny jest wysycana żelazem
- w niedokrwistości z niedoboru żelaza białko jest w mniejszym stopniu wysycone żelazem
- w warunkach spichrzania nadmiaru żelaza w organizmie (np. hemochromatoza) znacznie przekracza 1/3

Ferrytyna:
- gromadzi żelazo w warunkach prawidłowych
- przy nadmiarze żelaza (np. hemochromatoza) zapasy ferrytyny (głównie w wątrobie i śledzionie) znacznie się zwiększają

- zawiera ok. 23% żelaza oraz apoferrytynę (część białkową niezawierającą żelaza)
- stężenie f. w osoczu jest małe, u chorych z nadmiarem żelaza jest dużo większe

Synteza receptorów dla TfR i ferrytyny:

- kiedy zawartość żelaza jest zwiększona, komórka gromadzi mRNA, aby syntetyzować ferrytynę, natomiast mRNA dla transferryny jest degradowany
- kiedy żelaza jest mało, stabilizacji ulega mRNA dla TfT i dochodzi do zwiększonej syntezy tego receptora, podczas gdy mRNA dla ferrytyny jest magazynowany w postaci nieczynnej.

Dziedziczna hemochromatoza (wynik mutacji genu HFE)
- nagromadzone żelazo uszkadza narządy, tkanki, takie jak wątroba, wysepki trzustkowe, serce
- pod skórą gromadzi się melanina i różne ilości żelaza, powodując jej kamiennoszare zabarwienie
- częste współwystępowanie cukrzycy – brązowa cukrzyca
Ceruloplazmina – α₂-globulina
- wiąże miedź - 90% miedzi osocza (dlatego ma niebieskie zabarwienie)
- pozostałe 10% przenosi albumina
- 1 cz białka wiąże 6 atomów miedzi
- albumina słabiej wiąże miedź niż ceruloplazmina; łatwiej oddaje ją tkankom
- wykazuje aktywność oksydazową (może uczestniczyć w reakcji Fe2+-->Fe3+ w transferrynie)
- w chorobach, szczególnie wątroby jej stężenie w osoczu zmniejsza się (np. choroba Wilsona – nieprawidłowy metabolizm miedzi)

Miedź- Cu:

- jest kofaktorem różnych enzymów (oksydaza aminowa, zależna od miedzi dysmutaza ponadtlenkowa, oksydaza cytochromowa, tyrozynaza)
- nadmiar miedzi może utleniać białka i lipidy, zwiększa stężenie wolnych rodników
- wchłonięta Cu jest przenoszona do wątroby przez albuminy, opuszcza wątrobę związana z ceruloplazminą (tu produkowaną)
- jest wiązana również przez metalotioneiny, których stężenie zwiększa się w nadmiarze miedzi, co zmniejsza ilość miedzi uczestniczącej w tworzeniu wolnych rodników

Choroba Menkesa (ch. skręconych, stalowych włosów)
- spowodowana mutacjami genu odpowiedzialnego za syntezę wiążącej miedź ATPazy typu P
- sprzężona z chromosomem X
- mutacyjna zmiana ATPazy powoduje, że miedź nie jest prawidłowo uwalniana z komórek jelit i innych tkanek
- pomimo nagromadzenia Cu, aktywność wielu zależnych od niej enzymów jest upośledzona

Choroba Wilsona
-także spowodowana przez mutację genu odpowiedzialnego za syntezę wiążącej miedź ATPazy typu P
- Cu nie może być wydalana z żółcią, przez co gromadzi się szczególnie w wątrobie, mózgu, nerkach i erytrocytach
- prowadzi do zatrucia pierwiastkiem
- wzrost zawartości Cu w kom. wątroby hamuje wiązanie z aceruloplazminą, co prowadzi do zmniejszenia stężenia tego białka w osoczu
- częstym objawem jest pierścień Kaysera-Fleischera przybierający barwę zieloną lub złotą, występujący u podstawy rogówki oraz odkładanie się miedzi w błonie Descemeta
- leczenie polega na dawkowaniu D-penicylaminy, która chelatuje miedź i umożliwia wydalenie jej z moczem

aceruloplazminemia – w chorobie, st. ceruloplazminy jest b. małe, a w konsekwencji występuje niedobór aktywności oksydazy żelazowej. To prowadzi do upośledzenia uwalniania żelaza i gromadzenia go, co doprowadza do niszczenia narządów...

α₁-antyproteinaza (α₁-antytrypsyna)
- stanowi >90% α₁-globulin osocza
- pełni funkcję najważniejszego inhibitora proteaz serynowych
- hamuje aktywność trypsyny, elastazy i pewnych proteaz przez tworzenie z nimi kompleksów
- niedobór tego białka może prowadzić do rozedmy płuc (proteazy nieblokowane przez antytrypsynę, uszkadzają tkanki płucne)
- niedobór białka może powodować też zapalenie wątroby i w następstwie marskość
- niedobór tego białka należy do chorób konformacyjnych – czyli takich, w których nieprawidłowości komórkowe pierwotnie wynikają z występowania agregatów nieprawidłowych form poszczególnych białek (inne przykłady Alzheimer, Parkinson, Huntington)

α₂-makroglobulina

- zobojętnia wiele proteaz i przenosi pewne cytokiny do tkanek docelowych
- przenosi ok 10% cynku
- zawiera unikalne wewnętrzne, cykliczne wiązanie estrowe (między cysteiną i resztą glutaminową), dlatego nazywane jest jako rodzina osoczowych białek tiolowo-estrowych
- jest inhibitorem panproteinazowym
- wiąże wiele cytokin

Skrobiawica polega na gromadzeniu sie różnych rozpuszczalnych białek fibrylarnych pomiędzy komórkami tkanek w stopniu, który wpływa na czynność komórek.
Najczęściej są to:
* łańcuchy lekkie Ig
* glikoproteina osoczowa
* transtyretryna
- wszystkie włókienka mają połączony z nimi składnik P

Limfocyty B – są odpowiedzialne za syntezę krążących przeciwciał zwanych immunoglobulinami

Limfocyty T – są zaangażowane w liczne reakcje immunologiczne typu komórkowego, takie jak odrzucanie przeszczepu, reakcje nadwrażliwości lub obronne przed nowotworami i wirusami

IMMUNOGLOBULINY
- odgrywają ważną rolę w mechanizmach obronnych organizmu
- zawierają co najmniej 2 łańcuchy lekkie (L) i 2 ciężkie (H), połączone w tetramer L₂H₂ przez mostki disiarczkowe

- trawienie cząsteczki papainą prowadzi do powstania dwóch fragmentów Fab – wiążących antygen oraz jednego fragmentu Fc odpowiedzialnego za inne funkcje.
- ponieważ cząsteczka Ig zawiera 2 fragmenty Fab, cząsteczka łączy się z dwoma czasteczkami antygenu, i określana jest jako DIWALENTNA

Miejsce antygenu, które przyłącza przeciwciało, określone jest jako determinanta antygenowa lub epitop.

Fragmenty C_L występować mogą typy kappa lub lambda. U człowieka dominują kappa

-pięć typów łańcuchów ciężkich określa przynależność immunoglobuliny do okreslonej klasy (gamma, alfa, mi, epsilon, delta – odpowiednio IgG, IgA, IgM, IgE, IgD)

IgG występują jedynie w podstawowej formie tetramerycznek, natomiast IgA oraz IgM mogą występować jako wyższe polimery złożone z dwóch, trzech lub pięciu jednostek tetramerycznych (ryc. 49-10)

każdy łańcuch lekki jest wytworem co najmniej trzech odrębnych genów
- kodującego zmienny region (V_L)
- kodującego region łączący (J)
- kodującego region stały (C_L)

każdy łańcuch ciężki jest wytworem co najmniej czterech odrębnych genów
- kodującego zmienny region (V_H)
- kodującego region nadzmienny (D)
- kodującego region łączący (J)
- kodującego region stały (C_H)

Identyczny idiotyp oznacza, że różne klasy immunoglobulin (np. IgG, IgM , IgA) przeciwko temu samemu antygenowi mają identyczną domenę zmienną zarówno w łańcuchu lekkim jak i ciężkim.

Szpiczak mnogi – nowotwór w którym występuje nadmiar syntezy immunoglobulin

Agammaglobulinemia – poważne zmniejszenie odporności

UKŁAD DOPEŁNIACZA
– składa się z ok. 20 białek osocza i bierze udział w lizie komórek, w zapaleniu i innych procesach

- główne białka oznaczono C1-C9
- w warunkach prawidłowych nieczynny układ, po zadziałaniu czynnika uruchamiającego ulega aktywacji w wyniku proteolizy określonej kolejności jednego lub kilku białek układu. Prowadzi to do lizy komórek i wytwarzania peptydów lub ich fragmentów biorących udział w procesach zapalnych (chemotaksja, fagocytoza).
- układ usuwa też kompleksy antygen-przeciwciało z krążenia
- są 2 szlaki uczynnienia układu: klasyczny (oddziaływanie C1 z kompelsami antygen-przeciwciało) i alternatywny (oddziaływanie powierzchni komórek bakteryjnych lub polisacharydów ze składnikiem nazwanym C3b)

Proces krzepnięcia krwi

Hemostaza – proces zatrzymywania krwawienia, które następuje po naruszeniu integralności ściany naczyniowej

Etapy krzepniecia:
1) formowanie luźnego, przejściowego czopu płytkowego w miejscu uszkodzenia. Płytki krwi przylegają do włókien kolagenu w miejscu uszkodzenia ściany naczyniowej i podlegają aktywacji przez trombinę, powstałą w kaskadowej reakcji krzepnięcia w tym samym miejscu lub przez ADP uwolniony z innych zaktywowanych już płytek krwi. Podczas aktywacji płytki krwi zmieniaja kształt i w obecności fibrynogenu ulegają agregacji z wytworzeniem czopu hemostatycznego lub skrepu
2) tworzenie sieci fibryny lub skrzepu, który zatrzymuje w swoim obrębie czop płytkowy (biały skrzep) i/lub erytrocyty (czerwony skrzep), formując ostatecznie bardziej trwałą skrzeplinę
3) częściowe lub całkowite rozpuszczenie skrzepu przez plazminę

Do uformowania czopu fibrynowego prowadzą dwa szlaki:

- obydwa szlaki zbiegają się we wspólnym, końcowym etapie, obejmującym aktywację protrombiny do trombiny i katalizowane przez powstały enzym rozszczepienie fibrynogenu z utworzeniem czopu fibrynowego

WEWNĄTRZPOCHODNY – powstaje zainicjowany przez powierzchnię naładowaną ujemnie

- rozpoczyna się fazą kontaktu, w której prekalikreina, wielkocząsteczkowy kininogen, czynniki XII i XII są eksponowane na działanie ujemnie naładowanej powierzchni aktywującej
....
- utworzony czynnik XIIa aktywuje czynnik XI do XIa oraz uwalnia bradykininę (peptyd rozszerzający naczynia krwionośne) z wielkocząsteczkowego kininogenu
- tenazowy kompleks aktywny – VIIIa, IXa i X + jony wapnia

ZEWNĄTRZPOCHODNY – powstaje w odpowiedzi na uszkodzenie tkanki

- zespół czynnika tkankowego to współdziałanie czynnika tkankowego i czynnika VIIa

Ważnym oddziaływaniem między szlakami wewn- i zewn-pochodnymi jest aktywacja czynnika IX szlaku wewnątrzpochodnego przez kompleks czynnika tkankowego i czynnika VIIa. Tworzenie kompleksów czynnika tkankowego i czynnika VIIa uwaza sie za kluczowy etap procesu krzepnięcia krwi in vivo.

TFP1 (inhibitor szlaku tkankowego czynnika – jest głównym fizjologicznym inhibitorem krzepnięcia. Jest białkiem hamującym bezpośrednio czynnik Xa, przez wiązanie się z enzymem w pobliżu jego centrum aktywnego. Kompleks czynnikXa-TFP1 hamuje następnie kompleks utworzony przez czynnik VIIa i cz. tkankowy

Kompleks protrombinazowy – wszystkie czynniki i subst biorące udział w aktywacji protrombiny – patrz schemat

DODATKOWO o CZYNNIKACH zał. 1

Kontrola stężenia trombiny:
- przez sprzężenie zwrotne na każdym etapie kaskady
- przez krążące inhibitory (najważniejsza antytrombina III)

W osoczu są 4 naturalne inhibitory trombiny
- antytrombina, która może też hamować cz. IXa, Xa, XIa, XIIa i VIIa(jeśli połączona z cz. tkankowym)

- α₂-makroglobulina
- kofaktor heparyny II
- α₁-antytrypsyna

Heparyna znacznie zwiększa aktywność antytrombiny

Antykoagulacyjne działanie heparyny może zostać zniesione przez działającą przeciwstawnie protaminę, która mocno wiąże się z heparyną i osłabia jej łączenie się z antytrombiną.

Czynnik I Leiden, cos tam z APC, trombomoduliną, trombiną.... s.735

Heparyna i werafryna (kumaryna) to ANTYKOAGULANTY. Heparyna działa od razu, a werafryna potrzebuje kilku dni aby w pełni zadziałać. Werafryna hamuje zależną od wit K karboksylację reszt glutaminianowych do gamma-karboksylglutaminianowych w regionach N-końcowych czynników II, VII, IX, X oraz białek C i S

hemofilia A – niedobór czynnika VIII (8), sprzężona z chromosomem X

hemofilia B – niedobór czynnika IX

Czynnik von Willebranda - stabilizuje cz.VIII i zwiększa przyleganie płytek do uszkodzonych miejsc naczyń.

Choroba von Willebranda jest spowodowana niedoborem lub brakiem czynnika

FIBRYNOLIZA – proces stałego tworzenia i rozpuszczania skrzepów fibryny

Plazmina – proteaza serynowa, degradująca fibrynę i fibrynogen, krąży w osoczu w formie nieaktywnego plazminogenu. Niewielkie ilości plazminy powstającej we krwi krążącej, w warunkach fizjologicznych, są natychmiast inaktywowane przez inhibitor plazminy α₂- antyplazminę.

Plazmina wiąże się zarówno z fibryną jak i fibrynogenem. Związana z nimi jest chroniona przed działaniem /\ inhibitora, więc pozostaje aktywna

Alteplaza (t-Pa) oraz streptokinaza są używane w lecznictwie jako leki przeciwzakrzepowe. Z tym, że streptokinaza aktywuje zarówno plazminogen wolny w osoczu, jak i plazminogen związany ze skrzepem fibrynowym.

Aspiryna jest ważnym lekiem przeciwpłytkowym, hamującym wytwarzanie tromboksanu A_a

WRÓCIĆ PO EIKOZANOIDACH, iTP na s739/s740 niezrobione

Neutrofile biorą udział w ostrych zapaleniach, a np. limfocyty odgrywają rolę w zapaleniach przewlekłych.

białaczki – złośliwe nowotwory tkanek wytwarzających krew

retikulocyty to erytrocyty zawierające jeszcze RNA (stanowią ok 1% erytrocytów). Ich liczba wzrasta w niedokrwistościach hemolitycznych

erytropoetyna – glikoproteina - jest głównym czynnikiem regulującym tworzenie erytrocytów. Wytwarzana przez nerki, uwalniana w odpowiedzi na niedobór tlenu. Trafia do strumienia krwi, którym dostaje się do szpiku kostnego. Tam oddziałuje na komórki prekursorowe krwinek czerwonych.

WSTAWIĆ TABELE 51-2 i 51-3

proutleniacze – związki i reakcje chem. mogące uwalniać toksyczne postacie tlenu

przeciwutleniacze- związki i reakcje chem. usuwające te postacie tlenu, zmniejszające ich tworzenie lub przeciwdziałające ich działaniu. Np. NADPH, GDH, kwas askorbinowy, wit.E

stres tlenowy – gdy powstawanie toksycznych postaci tlenu się zwiększy lub gdy zawartość przeciwutleniaczy się zmniejszy. Nasilony i trwający dłużej może być przyczyną poważnych uszkodzeń komórki.

Niedobór dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej jest przyczyną niedokrwistości hemolitycznej.

Napady niedokrwistości hemolitycznej mogą być spowodowane przez spożywanie bobu, sulfonamidy, primachinę (lek przeciwzimniczy), ponieważ ich spożycie powoduje wytwarzanie H₂O₂ lub O₂*

Krwinki czerwone osób, u których występuje niedobór aktywności dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej, nie mogą wytwarzać dostatecznych ilości NADPH do regeneracji GSH z GSSG. To z kolei upośledza zdolność krwinek do unieczynniania H₂O₂ i rodników tlenowych

Utlenienie niektórych grup SH w hemoglobinie powoduje wytrącenie się tego białka wewnątrz erytrocytów i tworzenie się ciałek Heinza. Ciałka Heinza wykazują, że erytrocyty są w stanie stresu tlenowego.

Methemoglobina
– nie ma zdolności przenoszenia tlenu
- może być wrodzona (niedobór reduktazy methemoglobinowej) albo nabyta (zażywanie leków)

- częstym objawem jest sinica (niebieskie zabarwienie skóry) spowodowane dużą ilością nieutlenowanej hemoglobiny

Główne integralne białka błony erytrocytów to białka wymiany anionów (wielokrotnie przezbłonowe) i glikoforyny (jednokrotnie przezbłonowe).

Brak glikoforyny A nie wydaje się zaburzać czynności erytrocytów ;)

Białka utrzymujące kształt i elastyczność erytrocytów to: spektryna, ankiryna

Zaburzenia ilości i struktury spektryny są przyczyną dziedzicznej sferocytozy i eliptocytozy

GRUPY KRWI:

Grupa A(A₁ i A₂) – ma przeciwciała anty-B. Ich osocze zlepia krwinki osób grup B oraz AB

Grupa B – mają przeciwciała anty-A. Aglutynują krwinki A i AB

Grupa AB – nie mają żadnych przeciwciał – uniwersalni biorcy

Grupa 0 – nie mają ani substancji A, ani substancji B – uniwersalni dawcy. mają przeciwciała anty-A i anty-B. Zawiera substancję H

Synteaza substancji H:

katalizowana przez transferazę fukozylową (kodowaną przez gen H)

GDP-Fuc + Gal-β-R --> Fuc- α1,2-Gal- β-R + GDP
[prekursor] [substancja H]

Gen A koduje transferazę GalNac

Gen B koduje transferazę Gal

Gen 0 – nieczynny produkt

W substancji B, przeciwciała przeciwko A są skierowane przeciwko dodatkowej reszcie GalNac, która znajduje się w substancji A.

W substancji A, przeciwciała przeciwko B skierowane sa przeciwko dodatkowej reszcie Gal obecnej w substancji B.

GalNAc jest immunodominującym cukrem (tj. jedynym determinującym swoistość przeciwciał skierowanych przeciwko substancjom grupowym krwi) dla grupy A

Gal jest immunodominującym cukrem dla substancji B

Osoby z grupą AB mają obydwa enzymy i dwa łańcuchy oligosacharydowe – jeden zakończony GalNAc, a drugi Gal

Przyczyny niedokrwistości hemolitycznej:

zewnątrzkomórkowe – obejmują hipersplenizm (powiększenie śledziony), stan powiększonej śledziony, niszczący erytrocyty
np. trucizny bakterii, jady węży

związane z błoną komórkową
np. sferocytoza eliptocytoza – spowodowane przez nieprawidłowości spektryny

związane z wnętrzem erytrocytu – obejmują hemoglobinopatie (niedokrwistość sierpowata) i enzymopatie (nieprawidłowości cyklu pentozo-fosforanowego, glikolizy – niedobór dehydrogenazy glukozo-6-fosforanowej, niedobór kinazy pirogronianowej )

Granulocyty obojętnochłonne biorą główną rolę w ostrych stanach zapalnych.

Wniknięcie bakterii do tkanek powoduje zespół zjawisk, określany zbiorczo jako ostra odpowiedź zapalna:

1) zwiększenie przepuszczalności naczyń
2) wnikanie uczynnionych (aktywowanych) granulocytów obojętnochłonnych do tkanek
3) aktywacja płytek krwi
4) samoistne ustąpienie tych zjawisk, jeżeli wnikające mikroorganizmy zostaną pokonane

Granulocyty obojętnochłonne są przyciągane do tkanek przez czynniki chemotaktyczne, do których należą fragmenty dopełniacza C5a, małe peptydy pochodzenia bakteryjnego i liczne leukotrieny.

Aby dotrzeć do tkanek neutrofil musi przeniknąć przez ścianę naczynia włosowatego. W tym celu neutrofile układają się wzdłuż ścian naczynia, a następnie przylegają do komórek śródbłonka naczyń włosowatych. Przyleganie neutrofili wymaga integryn obecnych na ich powierzchni oraz swoistych białek receptorowych obecnych na powierzchni komórek śródbłonka

Aby fagocytować i zabijać bakterie, neutrofile musza być w stanie aktywacji. Aktywacja jest podobna do aktywacji płytek krwi i wymaga hydrolizy bisfosforanu fosfatydyloinozytolu

 6. Biochemia wątroby:

• rola tkanki wątrobowej;

• przemiana węglowodanowa, lipidowa i azotowa w wątrobie;

• metabolizm ksenobiotyków     

• wątroba jako organ wydzielniczy (produkcja, skład i rola żółci).

Ksenobiotyki – związki obce (leki, środki konserwujące, zanieczyszczenia środowiska zewnętrznego). Większość ulega przemianie w ustroju człowieka.

Są 2 fazy przemian:

1)głównie hydroksylacja (przez monooksygenazy lub cytochromy P-450), ale też deaminacja, dehalogenacja, desulfuracja, epoksydacja, peroksydacja, redukcja.

2) sprzęganie z kwasem gukuronowym, siarkowym, glutationem, itp.

Głównym celem obu faz jest zwiększenie rozpuszczalności ksenobiotyku w wodzie (zwiększenie ich polarności). Dzięki temu ułatwione jest wydalanie ksenobiotyków z ustroju (z moczem lub żółcią)

Niektóre ksenobiotyki w fazie pierwszej przechodzą ze związków biologicznie nieaktywnych do związków biologicznie aktywnych. W takich przypadkach pierwotny ksenobiotyk jest określany jako lekowy prekursor prolek lub karcynogen. W pozostałych przypadkach, związki stają się mniej aktywne lub nieaktywne. Aktywność ksenobiotyku po sprzęganiu może wzrosnąć w bardzo rzadkich przypadkach.

W I fazie, hydroksylacja:

monooksygenazy
RH + O₂ + NADPH + H⁺ --> R-OH + H₂O + NADP

cyrochrom P-450
RH + O₂ --> R + H₂O
P-450 zred. --> P-450 utl.

Istnieje ok 150 izoform cyt. P-450
CYP – symbol wyjściowy, oznacza cytochrom P-450

CYP3A – najważniejszy cytochrom, uczestniczący w przemianie leków

CYP
– są hemoproteinami
- najwięcej jest w wątrobie i jelicie cienkim, głównie w siateczce śródplazmatycznej gładkiej

- te obecne w nadnerczach odgrywają ważną rolę w biosyntezie cholesterolu i steroidów
- mitochondrialny c. P-450 różni się od tego w siateczce endoplazmatycznej obecnością reduktazy adrenodoksynowej, będącej flawoproteiną, sprzężoną z NADPH i białkiem Fe-S, pozbawionym hemu, zwanym adrenodoksyną
- w reakcjach katalizowanych przez cyt. P-450 uczestniczy NADPH a nie NADH.
- fosfatydylocholina wchodzi często w skład układu cyt. P-450
- podawanie fenobarbitalu indukuje syntezę cyt. P-450, przez przerost siateczki endoplazmatycznej gładkiej
- katalizują reakcje w których jeden atom tlenu wbudowywany jest do substratu, a drugi do wody
- niektóre enzymy tej grupy wykazują polimorfizm, co może być przyczyną nieprawidłowej przemiany leków
- najbogatsze w te enzymy są hepatocyty

skaza krwotoczna – przedawkowanie dikumarolu (zmniejszającego krzepliwość krwi)

Reakcje drugiej fazy przemiany ksenobiotyków:

A. glukuronidacja
Donorem reszty glukuronidowej jest kwas UDPP-glukuronowy, enzymami katalizującymi są transferazy glukuronozylowe Ta reakcja jest prawdopodobnie najczęściej spotykana.

B. sprzęganie z siarczanem (sulfatacja)
Donorem grupy siarczanowej jest 3’-fosfoadenozyno-5’-trifosfosiarczan (PAPS)

C. sprzęganie z glutationem
Glutation, czyli γ-glutamylocysteinyloglicyna – powszechnie stosuje się skrót GSH.

Sprzęganie zachodzi zgodnie z reakcją katalizowaną przez S-transferazy glutationowe:
R + GSH --> R-S-G

GSH jest ważnym ogniwem mechanizmu obronnego, bowiem, gdyby ksenobiotyk nie uległ sprzężeniu z nim, mógłby kowalencyjnie łączyć się z DNA, RNA lub białkami komórkowymi i stać się przyczyną poważnego uszkodzenia komórki. Zmniejszenie stężenia GSH powoduje zwiększoną wrażliwość na działanie różnych ksenobiotyków, normalnie przez niego inaktywowanych.

Koniugaty glutationowe mogą ulegać dalszym przemianom, zanim zostaną wydalone z ustroju. Dochodzi bowiem do odszczepienia przez swoiste enzymy grup glutamylowej i glicynowej glutationu oraz połączenia grupy aminowej pozostającej reszty cysteinylowej z grupą acetylową (donorem grupy acetylowej jest acetylo-CoA). W wyniku tych reakcji powstaje kwas merkapturowy – koniuhat L-acetylocysteiny, który jest wydalany z moczem.

Inne ważne funkcje glutationu:

- uczestniczy w rozkładzie nadtlenku wodoru, r. katalizowana przez peroksydazę glutationową.
2G-SH + H₂O₂ –(peroksydaza glutationowa)--> G-S-S-G + 2H₂O

- jest ważną śródkomórkową substancją redukującą pozwalającą utrzymać grupy SH enzymów w postaci zredukowanej.

- uczestniczy jako substancja przenośnikowa w przezbłonowym transporcie aminokwasów w nerkach. pierwsza reakcja cyklu jest następująca:

aminokwas + GSH --> γ-glutamylopochodna + cysteinoglicyna

Następnie aminokwas odszczepia się od kompleksu z GSH, po czym zachodzi resynteza GDH. Enzym katalizujący tą reakcję to γ-glutamylotransferaza (GGT). Enzym obecny w kanalikach nerkowych nefronów, przewodzików żółciowych, itp. Enzym ten jest obecny we krwi w różnych chorobach wątroby i dróg żółciowych

D. inne reakcje

Acetylacja
X + Acetylo-CoA --> Acetylo-X + CoA

r. katalizowana przez acetylotransferazy. Acetylacji ulega np. Izoniazyd

Metylacja
Donorem grupy metylowej jest S-adenozylometionina

Hapten – działanie ksenobiotyku polegające na jego wiązaniu się z białkiem i zmianie jego struktury i antygenowości. Oznacza to, że sam ksenbiotyk nie stymuluje powstawania przeciwciał

Hydrrolaza epoksydowa przekształca epoksydy do znacznie mniej reaktywnych dihydrodioli

 7. Biochemia mięśni:

•  budowa i charakterystyka białek mięśni;

•  biochemia skurczu mięśniowego.

NO jest głównym regulatorem napięcia mięśni gładkich. Leki rozkurczające naczynia działają przez jego pobudzenie.

W sarkoplazmie obecna jest m. in. fosfokreatyna

Budowa miesnia, w zalaczniku, rys, ryc 48-2

Tropomiozyna – cienkie niteczki (mają łańcuch alfa i łańcuch beta)
Troponina (trzy jednostki – CIT)
C – przyłącza Ca²⁺ (czynnościowo podobna do kalmoduliny) WIĄŻE 4 JONY WAPNIA
I – hamuje oddziaływanie aktyny F z miozyną oraz wiąże się z pozostałymi składnikami troponiny
T – wiąże się z tropomiozyną i pozostałymi składnikami troponiny

Każda nitka aktyny jest otoczona przez 3 nitki miozyny
Każda nitka miozyny jest otoczona przez 6 nitek aktyny

Jeżeli poziom ATP w komórce zmniejsza się (np. po śmierci), brak jest ATP, który mógłby się związać z główką S-1, aktyna nie dysocjuje, wobec czego rozkurcz nie zachodzi. Tak powstaje rigor mortis, zesztywnienie ciała po śmierci.

Ca²⁺ pełni funkcję kluczowego regulatora – jego przyłączenie do troponiny powoduje odsłonięcie miejsca wiążącego miozynę na aktynie

Rozróżnia się 2 rodzaje skurczów:
- skurcz oparty na aktynie (m. szkieletowe, m. sercowy)

- skurcz oparty na miozynie (m. gładkie)

Wewnątrz siateczki sarkoplazmatycznej Ca²⁺ jest związany z kalsekwestryną.

Jony Ca²⁺ zostają uwolnione na skutek otwarcia przez impuls nerwowy, kanałów wapniowych.

Receptor DHPR (dihydropirydynowy) bramkowany jest napięciem elektrycznym – otwiera kanał wapniowy typu K, kanalika T.

Rozkurcz następuje, gdy stężenie jonów Ca²⁺ spada, na skutek wyłapywania jonów przez Ca²⁺-ATPazę siateczki sarkoplazmatycznej.

Jony Ca²⁺ kontrolują więc skurcz mięśnia według allosterycznego mechanizmu, w którym biorą udział troponina (CIT), tropomiozyna i aktyna F

Skurcz m. sercowego jest podobny do skurczu m. szkieletowego. W m. sercowym system kanalików poprzecznych T jest silniej rozwinięty, natomiast siateczka sarkoplazmatyczna słabiej- dostarcza ona mniej jonów Ca²⁺ potrzebnych do aktywacji skurczu. Dlatego skurcz mieśnia sercowego jest zależny od Ca²⁺ zewnątrzkomórkowego.

WCHODZENIE Ca²⁺

Jony Ca²⁺ wnikają do m. sercowego przez kanały wapniowe bramkowane napięciem
Werapamil może blokować kanały wapiowe

uwalnianie wapnia wapniem – wapń zewnątrzkomórkowy pobudza wydzielanie wapnia z siateczki sarkoplazmatycznej.

WYCHODZENIE Ca²⁺

Wymiennik Ca²⁺-Na⁺ - jest głównym mechanizmem wychodzenia Ca²⁺ z miocytów. Wymienia 1 Ca²⁺ na 3 Na+. Energia przesunięcia Ca²⁺ wbrew gradientowi stężeń pochodzi z energii dokomórkowej dyfuzji Na+.

Glikozydy naparstnicy – hamują Na/K-ATPazę, zmniejszając odkomórkowy transport Na+, co powoduje wzrost Nai^+. To zaś wywołuje wzrost stężenia wewnątrzkomórkowego Ca^2+ na skutek hamowania wymiany Na+/Ca2+. Zwiększenie Cai^2+ powoduje korzystne w niewydolności serca zwiększenie siły skurczu.

Ca²⁺ -ATPaza –

Skurcz m. gładkiego

Nie wystepuje tu uklad troponinowy

Miozyna mięśnia gładkiego związana z aktyną F, przy braku innych białek mięśniowych, takich jak tropomiozyna nie wykazuje zauważalnej atywności ATPazowej.

Mięsień gładki zawiera łańcuchy lekkie, które zapobiegają wiązaniu główek miozyny z aktyną F; muszą one najpierw ulec fosforylacji, co pozwoli na aktywację ATPazy miozyny przez aktyne G. Fosforylacja zachodzi przy udziale kinazy łańcucha lekkiego, defosforylacja przy udziale fosfatazy lekkiego łańcucha. Kinaza LŁ jest zależna od Ca. Aktywacja przez Ca²⁺ zachodzi na skutek wiązania 4Ca²⁺-kalmoduliny z podjednostką kinazy.

Droga aktywacji skurczu, niezalezna od Ca²⁺ zachodzi przy udziale kinazy Rho. Enzym ten fosforylując fosfatazę łańcucha lekkiego miozyny, hamuje ją, nasilając w ten sposób fosforylację łańcucha. Kinaza Rho również bezpośrednio fosforyluje lekki łańcuch miozyny.

W rozkurczu stezenie Ca spada, a fosfataza łańcuchów lekkich usuwa z nich przyłączone fosforany.

cAMP może fosforylować kinazę łancucha lekkiego (ale nie sam łańcuch). Ufosforylowana kinaza łańcucha lekkiego wykazuje mniejsze powinowactwo do Ca2+-kalmodulny i wobec tego jest mniej podatna na aktywację. Wzrost stężenia cAMP tłumi zatem odpowiedź skurczową mięśnia gładkiego na wzrost stężenia Ca2+ w sarkoplazmie.

Kaldesmon obecny w m. gładkich i tk. niemięśniowych, przy niskich stężeniach Ca2+ wiąże się z tropomiozyną i aktyną, zapobiegając interakcji aktyny z miozyną. Utrzymuje mięsień w stanie rozkurczu. Przy większych stężeniach Ca2+,, Ca2+-kalmodulina wiąże kaldesmon, uwalniając go od aktyny. Kaldesmon może wystepować w formach ufosforylowanej (NIEaktywnej) oraz defosforylowanej (aktywnej)

TLENEK AZOTU (NO) rozkurcza mięśnie gładkie naczyń krwionośnych i pełni inne ważne funkcje biologiczne.

Nazywany jest też śródbłonkowym czynnikiem rozkurczającym .

NO powstaje pod wpływem cytozolowej syntazy NO, zależnej od Ca2+. Substratem jest Arginina, produktami cytrulina i NO. Syntaza NO potrzebuje tez NADPH, FMN, FAD, hemu i tetrahydrobiopteryny.

NO dyfunduje do przyleglego miesnia gladkiego, który aktywuje cyklazę gwanylanową. Na skutek powstania cGMP nastepuje aktywacja zaleznych od cG<P kinaz bialek, w wyniku czego nastepuje rozkurcz.

NO może się też tworzyć z azotanu (III)

NO jest hamowany przez wiążącą go silnie Hb i inne białka hemowe.

- hamuje agregacje plytek krwi
- jest neuroprzekaznikiem w mozgu i obwodowym układzie wegetatywnym

ŹRÓDŁA ATP w mięśniu:
- w wyniku glikolizy z udziałem glukozy
- przez oksydacyjną fosforylację (główne źródło w warunkach tlenowych)
- z fosfokreatyny
- z dwóch cząsteczek ADP w reakcji katalizowanej przez kinazę adenylylową

Mięśnie potrzebujące dużych ilości tlenu, w celu podtrzymania skurczu magazynują go jako połączenie z hemem, składnikiem mioglobiny.

głównymi substratami w tlenowym metabolizmie miesnia sa:
- glukoza
- kwasy tluszczowe

Fosforan kreatyny zapobiega nagłemu wyczerpaniu się zapasów ATP, dostarczając łatwo dostępny bogaty energetycznie fosforan, potrzebny do tworzenia ATP z ADP. Fosforan kreatyny tworzy się z ATP i kreatyny, w okresach gdy mięsień jest rozkurczony i zapotrzebowanie na ATP jest niewielkie. Enzymem reakcji jest kinaza kreatynowa.

I – metabolizm tlenowy
II – metabolizm beztlenowy (beztlenowa glikoliza)

Organizm sprintera korzysta, w celu produkowania ATP, z fosfokreatyny i beztlenowej glikolizy, natomiast organizm maratończyka – z oksydacyjnej fosforylacji

Insulina działa na mięsień zwiększając wychwyt glukozy

Adrenalina pobudza glikolizę w mięśniu szkieletowym, natomiast glukagon jest nieaktywny ze względu na brak jego receptorów w mięśniach.

Mięsień szkieletowy nie może bezpośrednio wydzielać glukozy do krwi, ze względu na brak glukozo-6-fosfatazy.

Aktyna i miozyna są w reakcji potranslacyjnej metylowane do peptydylo-3-metylohistydyny. w czasie wewnątrzkomórkowego rozpadu aktyny i miozyny 3-metylohistydyna jest wydzielana z mięśni i wydalana z moczem. Wydalanie tego metylowanego aminokwasu stanowi wiarygodny wskaźnik szybkości rozpadu białek miofibrylarnych.

mutacje genu kodującego kanały Ca²⁺ siateczki sarkoplazmatycznej (RYR1) są jedną przyczyn hipertermii złośliwej
objawy: hipermetabolizm, bardzo duża ciepłota ciała.
przyczyna: duże stężenie Ca²⁺ w cytosolu mięśni

Mutacje genu kodującego dystrofinę powodują wystąpienie dystrofii mięśni typu Duchenne’a albo Beckera – sprzezone z chromosomem X.

Mutacje w genach kodujących ciężki łańcuch sercowej beta-miozyny są jedną z przyczyn rodzinnej kardiomiopatii przerostowej. Obecny przerost komór. Odpowiedzialne są za to mutacje sensu (missense mutation - czyli podstawienie jednego z aminokwasów przez inny) w genie kodującym ciężki łańcuch miozyny beta.

Kardiomiopatia rozstrzeniowa – przyczyną są mutacje genów kodujących dystrofinę.

 8.  Substancja pozakomórkowa:

•  składniki tkanki łącznej, ich budowa i funkcja;

•  synteza kolagenu, reakcje i regulacja procesu;

•  choroby tkanki łącznej;

•  biochemia kości;

Skład substancji pozakomórkowej – tkanki łącznej:

- białka strukturalne: kolagen, elastyna, fibrylina
- białka swoiste: fibrylina, fibronektyna, laminina
- proteoglikany

Struktura kolagenu

- ma budowę potrójnej helisy
* każdy łańcuch jest lewoskrętną alfa helisą o skręcie zbudowanym z 3 reszt aminokwasowych
* trzy takie łańcuchy alfa są skręcone w prawoskrętną superhelisę
* co 3 aminokwas to glicyna (Gly-X-Y)
* bardzo często w miejscu X znajduje się prolina, zaś w Y - hydroksyprolina, nadające sztywność cząsteczce
^ hydroksyprolina powstaje podczas hydroksylacji proliny przez hydroksylazę prolinową (kofaktory: wit. C, alfa-ketoglutaran)
* często obecna też hydroksylizyna
^niektóre reszty hydroksylizyny przyłączają galaktozę lub galaktozyloglukozę połączone O-wiązaniem. Glikozylacja taka zachodzi tylko w kolagenie
*w wyniku działania oksydazy lizynylowej – zależnej od miedzi – dochodzi do tworzenia wiązań poprzecznych, następuje deaminacja w niektórych resztach lizyny i hydroksylizyna. Powstają reaktywne reszty aldehydowe, ulegające kondensacji aldolowej

SYNTEZA KOLAGENU

- pierwotnie syntezowany jako prokolagen
- liczne reszty prolilowe i lizylowe są hydrokslowane przez hydroksylazę prolinową i lizynową (wymagające witaminy C)
- reszty hydroksyprolilowe i hydroksylizylowe tworzą wiązania wodorowe stabilizujące dojrzałe białko
- ponadto trasnferaza glukozylowa i galaktozylowa dołączają reszty glukozy lub galaktozy do grup hydroksylowych określonych reszt hydroksylizyny
- środkowa część prekursorowego polipeptydu łączy się z innymi jego cząsteczkami, tworząc charakterystyczną potrójną helisę. Zostają wtedy usunięte amino- i karboksykońcowe fragmenty prekursorowe polipeptydu wskutek selektywnej proteolizy.
- określone reszty lizyny są także modyfikowane przez oksydazę lizynową, białko związane z jonami miedzi, które przekształca grupy ε-aminowe do aldehydowych. Grupy te ulegają zwykle kondensacji aldolowej, rworząc wiązanie podwójne C=C, albo do kondensacji do zasad Schiffa (imin) w wyniku reakcji z grupami ε-aminowymi niezmodyfikowanych reszt lizyny, które następnie ulegają redukcji do pojedynczych wiązań C-N. Wiązania kowalencyjne łączą poprzecznie poszczególne polipeptydy i nadają włóknom kolagenu wyjątkową wytrzymałość i sztywność

Znane defekty syntezy kolagenu:
szkorbut [gnilec]- spowodowany niedoborem witaminy C, iezbędnej do aktywności hydroksylaz proliny i lizyny

zespół Menkego/Menkesa (silne poskręcane włosy) – niedobory miedzi niezbędnej do działania oksydazy lizynowej

wrodzona łamliwość kości –

zespół Ehlers-Danlosa – zaburzenia tk.łącznej – upośledzenie spójności struktur podtrzymujących, defekt genów kodujących alfa kolagen-1, N-peptydazę (aminopeptydazę) kolagenu lub hydroksylaze lizynową (typ VI). Skutkuje to upośledzeniem ruchomości stawów lub nieprawidłowościami skóry

zespół Alporta -

Nadmierne wytwarzanie kolagenu występuje np. w marskości wątroby

Elastyna
- główne wiązania poprzeczne tworzą desmozyny ( wynik kondensacji trzech aldehydowych pochodnych lizyny z niezmienioną resztą lizynową). Desmozyny obecne są tylko w elastynie!!!

Wycięcie genu elastyny wykryto u 90% chorych z zespołem Williamsa

Zespół Marfana- mutacja genu fibryliny – białka obecnego w miofibrylach. U wielu chorych wykryto mutacje missense. Często następuje przesunięcie soczewki

fibrylina – duża glikoproteina, składnik miofibryl

Fibronektyna – główna glikoproteina substancji pozakomórkowej. Składa się z dwóch podjednostek połączonych dwoma wiązaniami disiarczkowymi umiejscowionymi blisko ich końców karboksylowych
Jej zadaniem jest m.in. wiązanie heparyny, włóknika, kolagenu, DNA i powierzchni komórek. Receptor fibronektyny oddziałuje pośrednio z mikrofilamentami aktyny, występującymi w cytozolu. Biorą w tym udział liczne białka, zwane białkami przylegania: talina, winkulina, białko czapeczkowe, alfa-aktynina. Fibronektyna zawiera motyw RGD – Arg-Gly-Asp, który wiąże się z receptorem. Motyw ten wiąże się z integrynami obecnymi na powierzchnii komórkowej

Laminina jest głównym białkowym składnikiem kłębuszków nerkowych i innych błon podstawnych.

Pierwotne skłaniki błony podstawnej: laminina, entaktyna, kolegen typu IV, GAG (heparyna lub siarczan heparanu)

Entaktyna to inaczej nidogen – jest glikoproteiną, zawiera RGD

Albumina nie może się przebić przez otwory w błonie kłębuszkowej ze względu na ujemny ładunek obecny w lamininie siarczanów heparann i niektórych kwaśnych glikoprotein zawierających kwasy sjalowe. Ładunki ujemne odpychają albuminy i większość białek osocza mających ujemny ładunek w warunkach pH krwi

Albuminuria możliwa przy zapaleniu nerek.

PROTEOGLIKANY i GAG

rdzenie białkowe to białka kowalencyjnie wiążące GAG

Niedobory enzymów degradujących GAG-i - hydrolaz lizosomalnych(endo- i egzoglikozydaz a także sulfataz) są przyczyną mukopolisacharydoz.

Zespół Hurler – niedobór α-L-iduronidazy ( w moczu siarczan dermatanu i heparanu)
Zespół Huntera – niedobór sulfatazy iduronianowej ( w moczu siarczan dermatanu i heparanu)

heparyna (GAG) – łączy się z IX i XI czynnikiem krzepnięcia – jest antykoagulantem
- może wiązać się z lipazą lipoproteinową, przyczyniając sie do uwalniania tego enzymu do krwioobiegu

KOŚĆ
kolagen I – stanowi 90% białek kości
Główne komórki biorące udział w resorpcji i tworzeniu kości to osteoblasty i osteoklasty. Osteocyty powstają z osteoblastów

Osteoklasty – wykazują na apikalnej błonie rąbek szczoteczkowy, który odgrywa kluczową rolę w resorpcji kości. ATP-aza przemieszczająca protony wyrzuca je w obszar rąbka szczoteczkowego do przestrzeni resorpcyjnej, której środowisko cechuje się małym pH. Zmniejsza to miejscowe pH do 4,0 lub mniej, zwiększając w ten sposób rozpuszczalność hydroksyapatytu i umożliwiając proces demineralizacji. Uwalniane kwaśne proteazy lizosomalne trawią odsłonięte w ten sposób białka pozakomórkowe kości

parathormon i 1,25(OH)₂-D₃ – pobudzają osteoblasty, pobudzają osteoklasty
glikokortykosteroidy – hamują osteoblasty
kalcytonina i estrogeny – hamują osteoklasy

Osteopetroza – choroba marmurow kości – zwiększona gęstość kości, niezdolność do resorpcj. Spowodowana mutacją genu kodującego anhydrazę węglanową II.
Reakcja anhydrazy:
CO₂ + H₂O <--> H₂CO₃ <--> H⁺ + HCO₃^-

Główne składniki chrząstki szklistej:
- kolagen II
- agrekan (proteoglikan)- składa się z kilku GAG-ów ( kw. hialuronowego i siarczanów keratanu i chondroityny) oraz z białka wiążącego i białka rdzenia (ze składowymi A, B, C)
hialuronowy łączy się z A, keratanu z B, chondroityny z C

ch. sprężysta dodatkowo ma:
- elastynę

ch. włóknisto-sprężysta dodatkowo ma:
- kolagen I

Choroby chrząstkowe:
zespół Sticklera – mutacja genu COL2A1

achondroplazja jest najczęstszą przyczyną karłowatości

choroby sprzężone z chromosomem X:
-Menkesa
- hemofilia A
- dystrofia Duchenne’a i Beckera

wit. C katalizuje:
hydroksylacje proliny