1. Amfiboliczny charakter cyklu Krebsa: Amfiboliczny charakter: Oznacza to, że cykl Krebsa odgrywa rolę zarówno w procesach syntez, jak i w procesach rozkładu - bierze udział jednocześnie i w katabolizmie, i w anabolizmie ważnych dla organizmu związków.

Niektóre szlaki przemian kończą się na związku pośrednim cyklu Krebsa, inne się z nich wywodzą. Dotyczy to następujących szlaków przemian metabolicznych:

1. Przemian glukozy - glukoneogeneza i glikoliza: Połącznie między cyklem kwasu cytrynowego a glukoneogenezą i glikolizą jest uwarunkowane istnieniem dwóch enzymów:

• Karboksykinaza fosfoenolopirogronianowa - przy udziale GTP jako źródła energii przekształca szczawiooctan do fosfoenolopirogronianu (i CO₂), który następnie pod wpływem enzymów glukoneogenezy w hepatocycie jest przekształcany do glukozy i uwalniany do krwi. W związku z tym, wszystkie metabolity pośrednie cyklu Krebsa są uważane za glukogenne mogą być przekształcane do szczawiooctanu i dalej do glukozy.

• Karboksylaza pirogronianowa - wchodzi w skład kompleksu wieloenzymatycznego przekształcającego produkt glikolizy - pirogronian do szczawiooctanu, przy udziale energii z ATP. Jest to ważny etap regulujący zdolność komórki do włączania acetylo-CoA do cyklu kwasu cytrynowego. Mleczan wchodzi do cyklu poprzez najpierw przemianę w pirogronian pod wpływem LDH, a następnie - w szczawiooctan.

Przemian aminokwasów - transaminacji i deaminacji - transaminacje są to odwracalne reakcje katalizowane przez aminotransferazy, deaminacja polega na odłączeniu grupy aminowej aminokwasu. Cykl może więc służyć jako źródło szkieletów węglowych do syntezy aminokwasów. W wyniku działania transaminaz:

• asparaginian ↔ szczawiooctan,

• α-ketoglutaran ↔ glutaminian,

• alanina ↔ pirogronian.

Aminokwasy po deaminacji lub transaminacji mogą również wspierać glukoneogenezę, po przemianie w szczawiooctan. Włączane są one na różnych etapach cyklu:

• jako pirogronian - Ala, Cys, Gly, Hyp, Ser, Tre, Trp,

• jako α-ketoglutaran, poprzez Glu - Arg, His, Gln, Pro,

• jako sukcynylo-CoA - Ile, Met, Val,

• jako fumaran - Phe, Tre.

3. Przemian kwasów tłuszczowych - biosynteza kwasów tłuszczowych zachodzi w cytozolu, acetylo-CoA, stanowiący główny jej substrat, powstaje w mitochondriach. Acetylo-CoA nie przechodzi przez błony mitochondrialne, może być jednak przetransportowany w formie cytrynianu, po przekształceniu w cyklu Krebsa i rozszczepiony z powrotem do acetylo-CoA w cytozolu przez liazę ATP:cytrynianową.

2. Anaboliczne reakcje cyklu Krebsa: Reakcje anaboliczne są to takie reakcje, w których z prostszych związków - substratów, powstaje bardziej złożony produkt. W cyklu Krebsa mamy dwie takie reakcje:

1. Reakcja katalizowana przez syntazę cytrynianową, w której ze szczawiooctanu, acetylo-CoA i wody powstaje kwas cytrynowy i uwalnia się CoA.

2. Reakcja katalizowana przez syntetazę sukcynylo-CoA (tiokinaza bursztynianowa), w której z α-ketoglutaranu i CoA powstaje sukcynylo-CoA i CO­₂, przy równoczesnej redukcji NAD⁺ do NADH + H⁺.

3. Regulacja cyklu Krebsa: Cykl Krebsa jest przede wszystkim regulowany przez łańcuch oddechowy i fosforylację oksydacyjną aktywność cyklu jest bezpośrednio zależna od podaży utlenionych kofaktorów dehydrogenaz, czyli NAD⁺ i FAD. Ponieważ utlenianie tych kofaktorów jest sprzężone z fosforylacją, czynnikiem regulującym jest również pośrednio dostępność ADP i szybkość zużywania ATP (wszystko dotyczy środowiska tlenowego).

Cykl może być również regulowany na poziomie aktywności poszczególnych enzymów, katalizujących głównie reakcje nieodwracalne:

1. Kompleks dehydrogenazy pirogronianowej: aktywowany przez jony wapnia, hamowany przez produkty swojej reakcji, czyli acetylo-CoA i NADH + H⁺; występuje również regulacja kowalencyjna - kompleks może występować w dwóch postaciach - aktywnej nieufosforylowanej i nieaktywnej ufosforylowanej. Przyłączanie i odłączanie grupy fosforanowej jest prowadzone przez kinazę i fosfatazę; kinaza jest aktywowana przez wzrost stosunku acetylo-CoA/CoA-SH i NADH/NAD i hamowana przez wzrost ADP/ATP, który również aktywuje fosfatazę.

2. Syntaza cytrynianowa: aktywowana przez jony wapnia, hamowana allosterycznie przez ATP, długołańcuchowe acylo-CoA

3. NAD-zależna dehydrogenaza izocytrynianowa: aktywowana przez jony wapnia, ADP, hamowana allosterycznie przez ATP i NADH

4. Kompleks dehydrogenazy α-ketoglutaranowej: aktywowana przez jony wapnia,

5. Dehydrogenaza bursztynianowa: hamowana przez szczawiooctan, którego dostępność zależy od dehydrogenazy jabłczanowej - MDH, zależnej od poziomu energetycznego komórki.

Do inhibitorów cyklu Krebsa zaliczamy: fluorooctan (hamuje przejście cytrynianu w cis-akonitan), arsenian (blok działania kompleksu dehydrogenazy α-ketoglutaranowej), malonian (hamuje dehydrogenazę bursztynianową).

4. Reakcje anaplerotyczne cyklu Krebsa: Reakcje anaplerotyczne, czyli reakcje uzupełniające, cyklu Krebsa dostarczają intermediatów cyklu, zapewniając jego ciągłość metabolity pośrednie są wykorzystywane do biosyntezy różnych związków, np. bursztynylo-CoA do syntezy porfiryn, więc aby nie doszło do zatrzymania cyklu związki pośrednie muszą być uzupełniane w ramach reakcji anaplerotycznych. Należą one do dwóch grup:

1. Reakcje pozwalające na asymilację endogennego dwutlenku węgla, katalizowane przez:

• Karboksylazę pirogronianową: tworzenie szczawiooctanu z pirogronianu i CO₂, przy użyciu energii z ATP,

• Karboksykinazę fosfoenolopirogronianową: przekształcanie fosfoenolopirogronianu i CO₂ do szczawiooctanu, przy użyciu energii z GTP, wymaga obecności jonów manganu,

• Karboksylazę pirogronianową redukującą: tworzenie jabłczanu z CO₂ i pirogronianu, wymaga NADH + H⁺,

Zaliczamy tu również szlak pozwalający włączyć produkty β-oksydacji kwasów nieparzystowęglowych (propionylo-CoA) do cyklu Krebsa. Proces wymaga jonów magnezu, ATP i witaminy B12.

1. Przemiany aminokwasów:

• w pirogronian - Ala, Cys, Gly, Hyp, Ser, Tre, Trp,

• w α-ketoglutaran, poprzez Glu - Arg, His, Gln, Pro,

• w sukcynylo-CoA - Ile, Met, Val,

• w fumaran - Phe, Tre,

• w acetylo-CoA - Ile, Leu, Trp,

• w acetoacetylo-CoA - Leu, Phe, Tyr, Trp, Lys,

• w szczawiooctan - Asp, Asn.

5. Punkty uchwytu leków w metabolizmie puryn:

1. Ponieważ dwa atomy węgla - 2 i 8 w pierścieniu purynowym pochodzą z pochodnych tetrahydrofolianu (2 z N5-formylotetrahydrafolianu, 8 z N5,N10-metenylotetrahydrofolianu), leki przeciwfolianowe zahamują tworzenie się tych związków, a co za tym idzie - zahamują syntezę puryn.

2. Analogi glutaminy uniemożliwiają zajście reakcji przeniesienia azoty z Gln na powstający nukleotyd purynowy. Azaseryna hamuje dostarczanie atomu azotu z glutaminy, który wystąpi w pozycji trzeciej pierścienia purynowego. Diazanorleucyna hamuje tworzenie wiązania N-glikozydowego i powstawanie 5-fosfo-β-D-rybozyloaminy. Kwas mykofenolowy hamuje tworzenie GMP przez amidację XMP.

3. Kwas 6-merkaptopurynowy hamuje reakcje konwersji IMP do AMP i GMP - odłączanie fumaranu i utlenianie IMP.

6. Wpływ ołowiu na syntezę porfiryn: Ołów, poprzez wiązanie się z grupami tiolowymi -SH, hamuje aktywność enzymów syntezy porfiryn, które zawierają taką grupę w swojej strukturze. Są to: dehydrogenaza ALA, dekarboksylaza uroporfirynogenowa i ferrochelataza. W wyniku działania Pb dochodzi do porfirii wtórnej - porfirii nabytej toksycznej prócz ołowiu może być ona wywołana również solami innych metali ciężkich, zażyciem gryzeofulwiny i sedormidu. Obraz kliniczny jest taki sam, jak w porfirii skórnej późnej, czyli występuje fotodermatoza, hepatomegalia, hipertrichoza (zwłaszcza na czole, przedramionach i w okolicy kostek) i nadmierna pigmentacja skóry wystawionej na działanie promieni słonecznych.

7. Metabolizm pirymidyn: W odróżnieniu od puryn, produkty rozkładu pirymidyn - CO₂, NH₃, β-alanina i β-aminoizomaślan - są dobrze rozpuszczalne w wodzie.

1. Rozkład cytozyny: Prz udziale tlenu cząsteczkowego, zachodzi przemiana cytozyny w uracyl, uwalniany jest amoniak. Następnie, pod wpływem NADH + H⁺, powstaje dihydrouracyl, który jest hydrolizowany do β-ureidopropionianu, a następnie do CO₂, NH₃ i β-alaniny (która również może być przekształcana do dwutlenku węgla i amoniaku).

2. Rozkład tyminy: Tymina, pod wpływem NADH + H⁺, przechodzi w dihydrotyminę, dalej przy udziale wody, w β-ureidoizomaślan i dalej do CO₂, NH₃ i β-aminoizomaślanu.

8. Schemat cyklu syntezy pirymidyn - enzymy, reakcje, regulacja, droga salvage i de novo:

1. Przebieg cyklu - reakcje (droga de novo):

• Synteza karbamoilofosforanu z glutaminy (Gln) i ATP i CO₂ - cytoplazmatyczna syntetaza II karbamoilofosforanowa.

• Kondensacja karbamoilofosforanu z asparaginianem (Asp) z utworzeniem karbamoiloasparaginianu - transkarbamoilotransferaza asparaginowa.

• Zamknięcie pierścienia przez utratę cząsteczki wody, dające kwas dihydroorotowy - dihydroorotaza.

• Wprowadzenie podwójnego wiązania między C5-C6 przy udziale NAD⁺, powstaje kwas orotowy - mitochondrialna dehydrogenaza dihydroorotanowa.

• Przeniesienie cząsteczki rybozofosforanu z PRPP na kwas orotowy z wytworzeniem orotydynomonofosforanu (OMP) - fosforybozylotransferaza orotanowa.

• Dekarboksylaja OMP prowadzi do wytworzenia urydynomonofosforanu (UMP - pierwszy rybonukleotyd pirymidynowy) - dekarboksylaza OMP.

• Przy udziale kinaz i ATP jako dawcy reszty fosforanowej dochodzi do utworzenia UDP i UTP.

• UTP jest aminowany do cytydynotrifosforanu (CTP), przy udziale ATP i Gln - syntaza CTP.

• Redukcja NDP pirymidynowych do deoksyNDP - reduktaza rybonukleotydowa.

• Defosforylacja dUDP do dUMP.

• Metylacja dUMP w pozycji piątej przez N5,N10-metylenotetrahydrofolian daje tymidynomonofosforan (TMP) - syntaza tymidylanowa.

1. Enzymy: Wszystkie enzymy cyklu, z wyjątkiem dehydrogenazy dihydroorotanowej, znajdują się w cytoplazmie. Enzymy reakcji 1-3 i 5-6 tworzą kompleksy wieloenzymatyczne:

• CAD (MEpyr 1-3): C = CPS - syntetaza karbamoilofosforanowa, A = ATC II - karbamoilotransferaza asparaginianowa, D = DHO - dihydroorotaza. Kompleks jest zlokalizowany w cytoplazmie, katalizuje trzy pierwsze reakcje syntezy nukleotydów pirymidynowych. Jest to kompleks bez pompy - nie związany z błoną. Zachodzi tu zjawisko - channeling (kanałowanie), polegające przemieszczaniu w sposób preferencyjny, bez utraty energii, intermediatów z jednego centrum aktywnego do drugiego. Domeny katalityczne w tym kompleksie są ułożone w następujący sposób: NH2-DHO-CPS-ATC-COOH. Kompleks jest kodowany przez pojedyncze białko CAD.

• Syntaza UMP (Mepyr 5-6): w jego skład wchodzi fosforybozylaza orotanowa i dekarboksylaza OMP.

1. Regulacja:

• Oba kompleksy wieloenzymatyczne ulegają regulacji na poziomie genu, przez skoordynowaną represję i derepresję.

• CPS jest regulowana allosterycznie - hamowana przez UTP i nukleotydy purynowe, aktywowana przez PRPP.

• ATC II - regulacja allosteryczna, hamowanie przez CTP, aktywacja przez ATP.

1. Reakcje salvage: Reakcje te prowadzą do przekształcenia rybonukleozydów - cytydyna i urydyna oraz dwóch deoksyrybonukleozydów - tymidyna i deoksycytydyna do nukleotydów. Kinaza urydynowo-cytydynowa, przy udziale ATP, przekształca urydynę i cytydynę do, odpowiednio, UMP i CMP, kinaza tymidynowa - tymidynę do TMP, a kinaza deoksycytydynowa - deoksycytydynę do dCMP.

9. Synyteza puryn - reakcje, enzymy, regulacja, synteza na drodze salvage i de novo:

1. Przebieg cyklu - reakcje (droga de novo):

• Synteza PRPP (II) poprzez przeniesienie reszty pirofosforanowej z ATP do węgla w pozycji pierwszej rybozo-5-fosforanu (I) - syntaza PRPP.

• Synteza 5-fosforybozyloaminy (III) przez wytworzenie wiązania N-glikozydowego, Gln jest donorem azotu - amidotransferaza glutamylo-PRPP.

• Synteza glicynamido-rybozylo-5-fosforanu (IV), przez kondensację z glicyną (Gly).

• Synteza formyloglicynamido-rybozylo-5-fosforanu(V) przez przeniesienie grupy formylowej z N5,N10-metenylotetrahydrofolianu - formylotransferaza.

• Synteza formyloglicynamidyno-rybozylo-5-fosforanu (VI) przez przeniesienie azotu aminowego Gln - syntetaza VI.

• Synteza aminoimidazolo-rybozylo-5-fosforanu (VII) przez zamknięcie pierścienia - syntetaza VII.

• Synteza aminoimidazokarboksylo-rybozylo-5-fosforanu (VIII) przez dodanie dwutlenku węgla - karboksylaza VII.

• Synteza aminoimidazolobursztynylokarboksyamidu-rybozylo-5-fosforanu (IX) poprzez kondensację z Asp - syntaza IX.

• Synteza aminoimidazolokarboksyamido-rybozylo-5-fosforanu (X) przez uwolnienie reszty bursztynianowej w formie fumaranu - liaza adenylobursztynianowa.

• Synteza formiminoimidazolokarboksyamido-rybozylo-5-fosforanu w reakcji z N10-formylotetrahydrofolianem jak dawcą grupy formylowej - formylotransferaza.

• Synteza monofosforanu inozyny (IMP - pierwszt nukleotyd purynowy) przez zamknięcie pierścienia - cyklohydrolaza IMP.

Konwersja IMP do AMP i GMP:

• Synteza adenylobursztynianu przez dodanie reszty Asp do IMP, wymaga GTP - syntetaza adenylobursztynianowa.

• Synteza adenozylo-5'-monofosforanu (AMP) przez odłączenie fumaranu - liaza adenylobursztnianowa.

• Synteza ksantynomonofosforanu (XMP) w wyniku utlenienia IMP przez NAD⁺ - dehydrogenaza IMP.

• Synteza guanozynomonofosforanu (GMP) przez amidację grupy 6-okso XMP azotem amidowym z Gln - transamidynaza

Mononukleotydy purynowe mogą być przekształcane w NDP i NTP w wyniku przeniesienia reszt fosforanowych z ATP katalizowanego przez odpowiednio kinazę nukleozydomonofosforanową i kinazę nukleozydodifosforanową. ADP jest przekształcane w ATP głównie w wyniku fosforylacji oksydacyjnej.

1. Enzymy: U eukariontów, w wyniku fuzji genów, doszło do powstania pojedynczych polipeptydów spełniających liczne funkcje katalityczne. Przyległe centra katalityczne ułatwiają szybkie i kompletne przeniesienie intermediatów, a fuzja genów zapewnia wytwarzanie jednakowej ilości różnych aktywności katalitycznych.
   Trzy wielofunkcyjne katalizatory w syntezie puryn to: 3,4,6; 7-8; 10-11.

2. Regulacja: Głównym determinantem nasilenia syntezy puryn jest stężenie PRPP. Zależy ono do dostępności rybozo-5-fosforanu, czyli od aktywności szlaku pentozofosforanowego, i od aktywności syntetazy PRPP, która jest allosterycznie regulowana przez stężenie fosforanu i rybonukleotydów purynowych.
   Amidotransferaza glutamylo-PRPP (pierwszy enzym związany wyłącznie z biosytezą puryn) jest regulowana na zasadzie sprzężenia zwrotnego przez AMP i GMP, które w sposób kompetycyjny hamują PRPP. Ma to mniejsze znaczenie fizjologiczne niż regulacja aktywności syntetazy.

Powstawanie AMP i GMP z IMP jest również regulowane przez sprzężenie zwrotne AMP reguluje aktywość syntazy adenylobursztynianowej, a GMP - dehydrogenazy IMP. Dodatkowo występuje regulacja krzyżowa do syntezy AMP konieczna jest energia z GTP, a do syntezy GMP - ATP, tak więc dochodzi do zmniejszenia biosyntezy jednego nukleotydu purynowego, jeśli występuje niedobór innego.

AMP i GMP hamują fosforybozylotransferazę hipoksantynowo-guanozynową (droga salvage).

3. Reakcje typu „Salvage”: Są to tzw. reakcje rezerwowe, pozwalające na konwersję puryn, rybonukleozydów i deoksyrybonukleozydów puryn do mononukleotydów. Wymagają znacznie mniejszego nakładu energii niż synteza de novo. Te reakcje są szczególnie ważne w tkankach, które nie mają zdolności syntezy puryn na drodze do novo, np. w tkance mózgowej, w której występuje małe stężenie amidotransferazy glutamylo-PRPP, a także w erytrocytach i limfocytach, które nie mogą zsyntezować 5-fosforybozyloaminy. Wyróżniamy dwa mechanizmy reakcji rezerwowych:

• Ilościowo najważniejszy, polegający na fosforybozylacji wolnej puryny przez PRPP z wytworzeniem 5'-mononukleotydu purynowego. Katalizowane przez fosforybozylotransferazę adeninową (adenina AMP) i fosforybozylotransferazę hipoksantynowo-guaninową (hipoksantyna IMP lub guanina GMP). Reakcja: Pu + PP-RP Pu-RP + PP_i

• Bezpośrednia fosforylacja rybobukleozydu purynowego przez ATP, katalizowana przez kinazy (kinaza adenozynowa), zgodznie z reakcją: PuR + ATP PuR-P + ADP

10. Mioglobina i hemoglobina - porównanie:

CECHA	MIOGLOBINA	HEMOGLOBINA
Funkcja	Stanowi rezerwuar tlenu w mięśniach czerwonych. Magazynuje go, by w warunkach niedoboru, np. w trakcie intensywnych ćwiczeń fizycznych, mógł być wykorzystany w mitochondriach mięśniowych do syntezy ATP na drodze fosforylacji oksydacyjnej.	Przenosi tlen z płuc do tkanek. Przenosi dwutlenek węgla i protony do płuc w celu ich wydalenia. Bierze udział w utrzymaniu RKZ organizmu - bufor hemoglobinianowy.
Ilość grup hemowych	1	4
Ilość łańcuchów globinowych	1	4
Struktura	Jest to pojedynczy łańcuch polipeptydowy monomer, zbudowany z 153 aminokwasów. Zewnętrzna część cząsteczki jest polarna, wnętrze-niepolarne. Aminokwasy zawierające zarówno grupy polarne, jak i niepolarne, np. Trp, są skierowane grupą niepolarną do wnętrza. Poza dwoma resztami His, które biorą udział w wiązaniu tlenu, wewnątrz cząsteczki mioglobiny znajdują się wyłącznie aminokwasy niepolarne. Struktura jest nieregularna i asymetryczna. 75% łańcucha występuje w formie ośmiu prawoskrętnych helis α o długości 7-20 aminokwasów, oznaczonych literami A-H.	Budowa tetrameryczna. Składa się z dwóch par dwóch typów podjednostek, najczęściej (97%) to 2α i 2β - HbA1. Polipeptydy te są kodowane przez różne geny i mają różną długość, np. α - 141 aminokwasów, β - 146 aminokwasów. Zarówno podjednostka α jak i β, ma aminokwasowe reszty polarne skierowane na zewnątrz, a apolarne, z wyjątkiem dwóch His, do wewnątrz. Struktura II- i III-rzędowa podjednostki β jest właściwie indentyczna z mioglobiną.
Połączenie z hemem	Grupa hemowa znajduje się w zagłębieniu między helisami H i E, propionianowa łańcuch boczne hemu są skierowane na zewnątrz cząsteczki, reszta znajduje się w apolarnym wnętrzu łańcucha. Żelazo wiązaniem koordynacyjnym piątym łączy się z His F8 - histydyna proksymalna, po drugiej stronie płaszczyzny hemu znajduje się His E7, która nie łączy się z żelazem - histydyna dystalna.	Każda podjednostka jest związana z jednym hemem przez wiązanie koordynacyjne piąte z pierścieniem imidazolowym histydyny (histydyna proksymalna).
Połącznie z tlenem	W wyniku połączenia mioglobiny z tlenem w szóstym miejscu koordynacyjnym Fe, dochodzi do ruchu atomu żelaza, a wraz z nim His F8 i reszt z nią połączonych w stronę płaszczyzny hemu. Dochodzi do zmiany konformacji części białka. W utlenowanej mioglobinie wiązanie żelaza z atomem tlenu jest prostopadłe do płaszczyzny hemu. Drugi atom tlenu jest przyłączany z dala od His dystalnej, pod kątem 121 stopni	Utlenowanie hemoglobiny prowadzi do zmiany jest struktury przestrzennej. Każda cząsteczka hemu łączy się z jedną cząsteczkę tlenu, przy czym przyłączenie jednej ułatwia przyłączanie następnych. Przyłączeniu tlenu towarzyszy rozerwanie wiązań poprzecznych między końcami karboskylowymi wszystkich czterech podjednostek hemoglobiny => zmiany w II-, III- i IV-rzędowej strukturze białka. Jedna para podjednostek αβ obraca się w stosunku do drugiej pary, co prowadzi do zbliżenia podjednostek i zwiększenia powinowactwa hemów do tlenu. Częściowo utlenowana hemoglobina to forma T, a całkowicie - R. Po utlenowaniu położone dotychczas poza płaszczyzną hemową atomy Fe wsuwają się w nią, pociągając His F8 i połączone z nią reszty amiokwasowe.
Warunki oddawania tlenu	Niedobór tlenu w mięśniach, ciśnienie parcjalne tlenu ok. 5 mm Hg.	Stosunkowo niskie ciśnienie parcjalne tlenu w mięśniach - 20 mm Hg i żyłach - 40 mm Hg.
Kształt wiązania tlenu w warunkach izotermicznych	Hiperbola	Litera S
Właściwości allosteryczne	Brak	Obecne, odpowiada za nie struktura IV-rzędowa hemoglobiny,
Przykład regulatora allosterycznego	-	2,3-DPG - w warunkach hipoksji, np. na dużych wysokościach, przesuwa krzywą dysocjacji w prawo zwiększa się oddawanie tlenu w tkankach.
Warianty	Brak	Kilkaset wariantów strukturalnych, np. hemoglobina M i S.
Znaczenie kliniczne	Jako marker rozpadu mięsni - wykorzystywane w diagnostyce AMI.	Niedokrwistości. Hemoglobinopatie. Hemoglobina glikowana jest wykorzystywana jako marker wyrównania cukrzycy.

11. Enzymy syntezy hemu i ich regulacja:

1. Syntaza ALA (MIT): Synteza kwasu δ-aminolewulinowego z sukcynylo-CoA i glicyny (konieczna B6 do aktywacji Gly). Jest to główny enzym regulatorowy biosyntezy hemu hem, prawdopodobnie poprzez cząsteczkę aporepresora, działa jako ujemny regulator syntezy syntazy ALA - w nieobecności hemu szybskość syntezy tego enzymu znacznie wzrasta, a maleje w jego obecności.. Możliwe jest również hamowanie na zasadzie sprzężenia zwrotnego. Syntaza ALA ma krótki okres półtrwania - ok. godziny. Jest to charakterystyczne dla enzymów katalizujących reakcje ograniczające tempo przemian. Synteżę syntazy ALA pobudzają niektóre leki, zwłaszcza te katalizowane w wątrobie przy udziale układu cytochromu P450, wykorzystującego tlen. Derepresji genu syntazy można zapobiegać podając glukozę bądź hematynę.

2. Syntaza porfobilinogenowa (CYT): Synteza porfobilinogenu w wyniku kondensacji dwóch cząsteczek ALA i dwóch cząsteczek wody. Zawiera cynk, jest hamowana przez ołów.

3. Syntaza uroporfirynogenowa I (CYT): Kondensuje 4 cząsteczki PBG z utworzenie hydroksymetylenobilanu, który samorzutnie cyklizuje do uroporfirynogenu I.

4. Syntaza uroporfirynogenowa III (CYT): Przekształca uroporfirynogen I do uroporfirynogenu III.

5. Dekarboksylaza uroporfirynogenowa (CYT): Dekarboksyluje łańcuchy kwasu octowego do grup metylowych, z utworzeniem koproporfirynogenu III. Hamowana przez ołów.

6. Oksydaza koproporfirynogenowa (MIT): Dekarboksyluje i utlenia dwa łańcuchy kwasu propionowego z utworzeniem protoporfirynogenu, specyficzna wyłącznie dla koproporfirynogenu III. Wymaga obecności tlenu.

7. Oksydaza protoporfirynogenowa III (MIT): Utlenia protoporfirynogen do protoporfiryny. Wymaga obecności tlenu.

8. Ferrochelataza (MIT): Wbudowywuje Fe(II) do protoporfiryny. Wymaga żelaza, jest hamowana przez ołów.

12. Wrodzone zaburzenia metaboliczne syntezy puryn i pirymidyn - podział, charakterystyka:

1. Puryny:

• Dna związana z defektem enzymu syntazy PRPP - jego nadaktywnością, opornością na zahamowanie w mechanizmie sprzężenia zwrotnego lub niską Km dla rybozo-5-fosforanu. Wszystkie te mechanizmy są sprzężone z chromosomem X i recesywne, doprowadzają do nadmiernego wytwarzania i wydalania puryn.

• Dna związana z częściowym niedoborem HGPRT-azy (fosforybozylotransferazy hipoksantyno-guaninowej droga salvage), recesywna, sprzężona z chromosomem X. Prowadzi do nadmiernego wytwarzania i wydalania puryn. Bez objawów neurologicznych.

• Zespół Lescha-Nyhana - wiąże się z całkowitym niedoborem HGPRT-azy, typ dziedziczności - sprzeżony z chromosomem X recesywny. Ponieważ nie działa droga rezerwowa, dochodzi do zwiększenia steżenia PRPP w komórce i nadmiernego wytwarzania i wydalania puryn. Prowadzi do porażenia móżdżkowego i zespołu okaleczania. Mutacja powodujące ten zespół to delecje, mutacje prowadzące do zmiany ramki odczytu, substytucje i nieprawidłowy splicing.

• Niedobory immunologiczne - dziedziczone autosomalnie, recesywnie; związane z ciężkim niedoborem pewnych enzymów:

• deaminazy adenozynowej => deoksyadenozynuria, niedobór immunologiczny złożony - limfocyty T i B.

• fosforylazy nukleozydowej puryn => niedobór limfocytów T, inozynuria, deoksyinozynuria, guanozynuria, deoksyguanozynuria, hipourykemia.

• Kamica nerkowa - wiąże się z całkowitym niedoborem fosforybozylotransferazy adeninowej, prowadzi do kamicy nerkowej 2,8-dihydroksyadeninowej, dziedziczona autosomalnie, recesywnie.

• Ksantynuria - wiąże się z całkowitym niedoborem oksydazy ksantynowej, dziedziczona autosomalnie, recesywnie, prowadzi do kamicy nerkowej ksantynowej i hipourykemii.

1. Pirymidyny:

• Acyduria β-aminoizomaślanowa - autosomalne recesywne uszkodzenie transaminazy, brak objawów, częsta u ludów wschodu.

• Orotoacyduria typu I - autosomalna recesywna; wywołana uszkodzeniem fosforybozylotransferazy orotanowej i dekarboskylazy orotydylanowej. Wywołuje niedokrwistość megaloblastyczną nie reagującą na podawanie B11 i B12, w moczu pojawiają się kryształy kwasu orotowego. Niedobór immunologiczny. Remisja następuje po doustnym podaniu urydyny.

• Orotoacyduria typu II - autosomalna recesywna; wywołana niedoborem dekarboksylazy orotydylanowej. Prowadzi do orotydynurii i acydurii orotowej oraz niedokrwistości megaloblastycznej. Remisja po podaniu urydyny.

• Niedobór karbamoilotransferazy ornitynowej - sprzężony z chromosomem X, recesywny; prowadzi do nietolerancji białek, encefalopatii wątrobowej i acydurii orotowej o niewielkim nasileniu.

13. Metabolizm puryn - przebieg, miejsce występowania, znaczenie:

1. Przebieg metabolizmu adenozyny:

• Deaminaza adenozynowa katalizuje przekształcenie adenozyny do inozyny, przy udziale wody, z uwolnieniem kationu amonowego.

• Fosforylaza rybonukleozydowa puryn prowadzi do przyłączenia reszty fosforanowej do inozyny i uwolnienia rybozo-1-fosforanu, z utworzeniem hipoksantyny.

• Oksydaza hipoksantynowa katalizuje przejście hipoksantyny do ksantyny, z równoczesnym utworzeniem nadtlenku wodoru. Wymaga obecności tlenu!

• Oksydaza ksantynowa prowadzi do przekształcenia ksantyny do kwasu moczowego, z wytworzeniem nadtlenku wodoru. Wymaga obecności tlenu!

1. Przebieg metabolizmu guanozyny:

• Fosforylaza rybonukleozydowa puryn przeprowadza guanozynę w guaninę, z równoczesnym pobraniem reszty fosforanowej i uwolnieniem rybozo-1-fosforanu.

• Guanaza katalizuje przejście guaniny do ksantyny, z wydzieleniem amoniaku.

• Oksydaza ksantynowa prowadzi do przekształcenia ksantyny do kwasu moczowego, z wytworzeniem nadtlenku wodoru. Wymaga obecności tlenu!

1. Miejsce występowania: błona śluzowa przewodu pokarmowego (?).

2. Znaczenie: Zaburzenia katabolizmu purynowego mogą prowadzić do dny moczanowej.

14. Oksygenazy i ich rola w organizmie: Uczestniczą glównie w reakcjach syntezy i degradacji, katalizują przyłączanie tlenu do cząsteczki substratu w dwóch etapach: wbudowania tlenu do centrum katalitycznego enzymu i następnie reakcji redukcji lub przeniesienia związanego z enzymem tlenu do substratu.

Oksygenazy dzielą się na dwie grupy:

1. Dioksygenazy: przyłaczają do substratu oba atomy cząsteczki tlenu zgodnie ze schematem reakcji:
   A + O₂ → AO₂. Należą tu enzymy zawierające żelazo (dioksygenaza homogentyzynowa, dioksygenaza 3-hydroksyantranilowa) i enzymy wykorzystujące hem (dioksygenaza L-tryptofanowa).

2. Monooksygenazy (oksydazy o mieszanej funkcji, hydroksylazy): wbudowują tylko jedem atom tlenu cząsteczkowego do substratu, zgodnie ze schematem reakcji: A-H + O₂ + ZH₂ → A-OH + H₂O + Z. Monooksygenazy występują licznie w mikrosomach wątroby z cytochromem P-450 i b₅. NADH i NADPH dostarczają równoważników redukcyjnych do redukcji cytochromów, które są utleniane przez substraty w wieloetapowym procesie enzymatycznym cyklu hydroksylacyjnym, pozwalającym na degradację wielu leków:

LEK-H + O₂ + 2Fe²⁺ (z cytochromu P-450) + 2H⁺ - hydroksylaza LEK-OH + H₂O + 2Fe³⁺ (P-450)

W ten sposób metabolizowany jest np. benzopiren, aminopiryna, anilina, morfina i benzofetamina. Fenobarbital może wywoływać indukcję syntezy enzymów mikrosomalnych i cytochromu P-450.

Systemy monooksygenaza-cytochrom występują w mitochondriach tkanek steroidogenicznych - kora nadnerczy, jajniki, jądra itp. i biorą udział w syntezie hormonów sterydowych z cholesterolu (odszczepianie łańcucha bocznego i hydroksylacja 11β i 18). Systemy nerkowe katalizują hydroksylację 25-cholekalcyferolu w pozycji 1α i 24, a wątrobowy bierze udział w produkcji kwasów żółciowych.

15. Inhibitory łańcucha oddechowego - punkt uchwytu, rola w organizmie:

1. Blokujące przepływ elektronów między białkiem żelazowo-siarkowym Fe:S a koenzymem Q CoQ: hamują utlenianie substratów, które kontaktują się bezpośrednio z łańcuchem oddechowym przez dehydrogenazy zależne od NAD. W dostatecznych dawkach prowadzą do śmierci. Należą do nich: barbiturany (amobarbital), piericydyna A, rotenon.

2. Hamujące łańcuch między cytochromem b a cytochromem c: zaliczamy tu dimerkaprol (BAL) i antymycynę A.

3. Hamujące oksydazę cytochromową: mogą całkowice uniemożliwić oddychanie. Są to: H₂S, tlenek węgla, cyjanki.

4. Hamujące swoiście przeniesienie równoważników redukujących z dehydrogenazy bursztynianowej na CoQ: są to karboksyna i TTFA.

5. Inhibitory kompetycyjne dehydrogenazy bursztynianowej: malonian.

16. Ostra przerywana porfiria AIP - mechanizm patobiochemiczny, defekt, skutki:

1. Mechanizm patobiochemiczny: Jest to najczęściej występujące zaburzenie syntezy porfiryn, dziedziczone autosomalnie dominująco. Polega na zmniejszeniu aktywności syntazy uroporfirynogenowej I, która przeprowadza PBG w hydroksymetylenobilan, który następnie samorzutnie cyklizuje do uroporfirynogenu I. W wyniku tego, dochodzi do zmniejszenia powstawania hemu, co znosi hamowanie syntazy ALA dochodzi do derepresji genu syntazy ALA i jej przyspieszonej syntezy, zwiększając stężenie hemu do prawidłowego, ale również podwyższając ilość ALA i PBG (związki przed blokiem!). Nagromadzenie tych intermediatów prowadzi do zaburzeń, ponieważ PBG hamuje uwalnianie acetylocholiny w płytkach nerwowo-mięśniowych, a ALA hamuje aktywność ATP-azy w tkance mózgowej.

2. Defekt: Zmniejszona aktywność syntazy uroporfirynogenowej I, która ujawnia się w sytuacjach zwiększonego zapotrzebowania na pierścień porfirynowy, np. po podaniu leków degradowanych przez system cytochromu P-450, w którego skład wchodzi hem barbiturany, środki antykoncepcyjne. Defekt może się ujawnić również np. w czasie zakażeń lub odchudzania, a także ciąży, pierwszej miesiączki, po wstrząsie psychicznym i zabiegu chirurgicznym.

3. Skutki - obraz kliniczny: Najczęstszym objawem są napadowe kolki brzuszne, o charakterze rozlanym, które należy różnicować z ostrym brzuchem. Różne są ich czasy trwania i okresy międzynapadowe, mogą im towarzyszyć wymioty i biegunka. Objawy ze strony układu nerwowego obejmują parestezje, silne bóle i porażenia nerwów czaszkowych lub rdzeniowych. Może nawet dojść do porażenia mięśni oddechowych, przełykowych, objawów hemiplegii i tetraplegii. Mocz oddany w czasie napadu na zabarwienie ciemnoczerwone (może się ono też pojawić dopiero po jakimś czasie). Zawartość ALA i PBG w moczu podwyższona.

17. Fosforylacja oksydacyjna: Jest to główne źródło ATP w organizmach tlenowych, polega na tym, że energia z procesów utleniania przenośników w łańcuchu oddechowym prowadzi do gromadzenia jonów wodorowych, które są wyrzucane na zewnątrz wewnętrznej błony mitochondrialnej, a różnica potencjałów elektrochemicznych, wynikająca z asymetrycznego rozmieszczenia protonów jest zużywana do napędzania syntezy ATP.

Różnica potencjałów jest zużywana przez błonową syntazę ATP, która wytwarza ATP w obecności ADP i P_i. Jednostka fosforylująca, przeprowadzająca fosforylacje oksydacyjną, składa się z części F1 i F0. F1 jest hydrofilowym kompleksem białkowym wystającym z błony w kierunku macierzy, złożonym z wielu podjednostek i wykazuje aktywność syntazy ATP. Połączony jest przez szyjkę z hydrofobowym F0, który zajmuje całą grubość błony wewnętrznej. Protony przechodzące przez kompleks F0, a potem F1 warunkują fosforylację. Energia z przemieszczania protonów nie jest prawdopodobnie konieczna do samej syntezy ATP, a do jego uwolnienia z centrum katalitycznego syntazy.

Inhibitorem fosforylacji oksydacyjnej jest antraktylozyd, który hamuje wymieniacz nukleotydów adeninowych, odpowiedzialny za transport ADP do wnętrza, a ATP na zewnątrz mitochondrium.

18. Defekt enzymatyczny w porfiriach:

1. Porfiria ostra przerywana: obniżona aktywność syntazy uroporfirynogenowej I, w warunkach zwiększonego zapotrzebowania na hem gromadzą się ALA i PBG, dając objawy.

2. Porfiria mieszana: niedobór oksydazy protoporfirynogenowej, zwiększanie wytwarzania wszystkich intermediatów przed blokiem.

3. Koproporfiria dziedziczna: niedobór oksydazy koproporfirynogenowej, zwiększenie stężenia metabolitów przed blokiem.

4. Porfira skórna późna: częściowy niedobór dekarboksylazy uroporfirynogenowej, zwiększa się ilość intermediatów przed blokiem, powstające w nadmiarze porfiryny łączą się z komórkami naskórka i są przyczyną dermatoz.

5. Protoporfiria: niedobór ferrochelatazy.

6. Porfiria nabyta toksyczna: brak wrodzonego defektu enzymatycznego, enzymy są hamowane przez czynniki środowiskowe/leki/toksyny zatrucie ołowiem.

19. Fosforany wysokoenergetyczne - funkcja: Jest to grupa obejmująca związki, dla których wartość ΔG0 - standardowa energia swobodna hydrolizy - jest większa niż dla ATP. Grupa obejmuje ATP, ADP oraz m. in. fosfoenolopirogronian, karbamoilofosforan, 1,3-DPG, fosfokreatynę. Są to głównie bezwodniki, enolofosforany i fosfoguanidyny.

Istnieją trzy główne źródła fosforanów bogatoenergetycznych - fosforylacja oksydacyjna, glikoliza i cykl kwasu cytrynowego, w którym na etapie katalizowanym przez syntetazę sukcynylo-CoA powstaje GTP fosforylacja substratowa.

Najistotniejszą rolę w przenoszeniu energii odgrywa ATP. Może być donorem fosforanu bogatoenergetycznego w reakcjach tworzenia związków, który ΔG0 jest niższa niż ATP (dlatego ADP może być akceptorem P!). Taka grupa fosforanowa zawsze przekształci się w grupę małoenergetyczną. ATP pozwala na sprzęgnięcie reakcji termodynamicznie niekorzystnych z reakcjami termodynamicznie uprzywilejowanymi, czyli pozwala na przebieg reakcji mocno endoergicznych, które by zajść muszą być sprzężone z reakcją, która jest bardziej egzoergiczna niż ona endoergiczna. Wówczas ta pierwsza reakcja przebiega bez trudu, jednak w warunkach fizjologicznych jest praktycznie nieodwracalna. Dawcą fosforanu bogatoenergetycznego i energii są też inne trifosfonukleotydy prócz ATP.

Fosfageny (fosfokreatyna, fosfoarginina) są zapasową formą fosforanów bogatoenergetycznych, które w warunkach fizjologicznych pozwalają na utrzymanie stałego stężenia ATP w komórkach (mięśniach), kiedy dochodzi do szybkiego zużycia ATP. Ich stężenie wzrasta też wraz ze wzrostem stosunku ATP/AMP.

20. Cykl glioksalowy: Jest to szlak metaboliczny zachodzący u niektórych roślin (w glioksysomach) i bakterii, wykorzystujących do wzrostu octan i inne związki dające acetylo-CoA, np. kiełkujące siewki roślin w ten sposób wykorzystują swoje rezerwy lipidowe do syntezy węglowodanów. Cykl glioksalowy różni się od cyklu Krebsa dwoma chechami: cykl glioksalowy omija dwa etapy dekarboksylacji, a do cyklu wchodzą dwie cząsteczki acetylo-CoA (do cyklu Krebsa jedna).

1. Przebieg: Pierwsze etapy są wspólne dla obu cykli - dochodzi do kondensacji szczawiooctanu z acetylo-CoA do cytrynianu, a następnie do jego izomeryzacji do izocytrynianu. Izocytrynian zamiast dekarboksylacji ulega rozłożeniu do bursztynianu i glioksalanu przez liazę izocytrynianową. Następnie dochodzi do regeneracji szczawiooctanu - acetylo-CoA kondensuje z glioksalanem tworząc jabłczan - jest to katalizowane przez syntazę jabłczanową (podobna do syntazy cytrynianowej). Dalej, jak w cyklu Krebsa, jabłczan jest utleniany do szczawiooctanu.

2. Reakcja sumaryczna: 2 acetylo-CoA + NAD⁺ + 2 H₂O → bursztynian + 2 CoA + NADH + 2 H⁺

3. Regulacja: Izocytrynian u niektórych organizmów może ulegać dwóm różnym przemianom w zależności od stanu energetycznego - w warunkach niedoboru energii jest dekarboksylowany i przekształcany zgodnie z cyklem kwasu cytrynowego, a w okresie obfitującym w energię działa na niego liaza cykl kwasu cytrynowego współzawodniczy z cyklem glioksalowym o izocytrynian. Regulacja tego zjawiska polega na regulacji aktywności dehydrogenazy izocytrynianowej przez fosforylację (dezaktywacja) i defosforylację (aktywacja), przeprowadzane przez kinazę i fosfatazę, znajdujące się na tym samym łańcuchu polipeptydowym reakcje są katalizowane przez to samo miejsce aktywne, a kierunek przemian jest kontrolowany przez różne metabolity, np. AMP (mało energii!) hamuje kinazę i aktywuje fosfatazę, czyli aktywuje cykl Krebsa zapewniając wytwarzanie ATP przez fosforylację oksydacyjną.

21. Żółtaczka cholestatyczna - przyczyny, objawy, badania:

1. Przyczyny: Żółtaczka cholestatyczna, czyli zastoinowa, wynika z obniżonego wydzielania żółci do dwunastnicy poprzez upośledzenie transportu w drogach żółciowych wewnątrzwątrobowych lub zewnątrzwątrobowych na skutek anatomicznego lub czynnościowego utrudnienia odpływu żółci lub pierwotnego uszkodzenia komórek wątroby. Przyczyny można podzielić na:

• Wewnątrzwątrobowe (patologia zlokalizowana poniżej prawego i lewego przewodu wątrobowego): zapalenie wątroby z nasiloną komponentą cholestatyczną, marskość żółciowa wątroby na tle immunologicznym (niszczenie, pogrubienie i naciek limfocytarny w kanalikach żółciowych), kamica dróg żółciowych, wrodzona niedrożność dróg żółciowych, zaburzenia ukrwienia wątroby we wstrząsie lub niewydolności wątroby.

• Zewnątrzwątrobowe: kamica dróg żółciowych, nowotwory dróg żółciowych, rak brodawki Vatera, rak głowy trzustki, ostre zapalenie trzustki, włóknienie przewodów żółciowych spowodowane chorobami autoimmunologicznymi.

Wzrost ciśnienia w drogach żółciowych prowadzi do odwrócenia biegunowości hepatocytu i wchłaniania bilirubiny sprzężonej do krwi.

1. Objawy: Żółtaczka, świąd skóry (podrażnienie zakończeń nerwowych), powiększenie wątroby, odbarwione stolce (żółć nie dostaje się do jelit, stąd brak sterkobilinogenu/sterkobiliny w kale, który przybiera wówczas kolor biało-żółty), ciemny mocz (bilirubina we krwi ma postać sprzężoną, która jest dobrze rozpuszczalna w wodzie, stąd będzie wydalana z moczem).

2. Badania:

• Żółtaczka cholestatyczna niepowikłana:

• bilirubina całkowita: ↑

• bilirubina pośrednia: bz

• bilirubina bezpośrednia: ↑↑

• bilirubina w moczu: ↑↑

• urobilinogen w moczu: brak

• sterkobilinogen w kale: brak

• żelazo w surowicy: ↓

• odczyn van den Bergha: bezpośredni

• protrombina: ↓ (dobrze reaguje na witaminę K)

• enzymy indykatorowe: bz

• enzymy cholestazy: ↑↑

• oporność krwinkowa: bz

• haptoglobina: bz

• albumina: bz

• Lp(X): ↑ (obecna TYLKO w cholestazie)

• Żółtaczka cholestatyczna powikłana: w drogach żółciowych pojawiają się bakterie prowadząc do dekoniugacji i redukcji bilirubiny w drogach żółciowych powstaje urobilinogen, który pojawi się w moczu. Utrzymująca się kilka dni żółtaczka wraz ze wzmożonym ciśnieniem w drogach żółciowych prowadzi do marskości wzrost aktywności aminotransferaz i LDH 4 i 5 w osoczu - enzymy indykatorowe.

22. Żółtaczka miąższowa - przyczyny, objawy, badania:

1. Przyczyny: Jest to najczęściej występująca żółtaczka, wynikająca z uszkodzenia hepatocytów - uszkodzeniu ulegają wszystkie funkcje komórki, czyli zaburzony jest wychwyt, wiązanie z ligandyną, sprzęganie i wydzielanie sprzęgniętej bilirubiny. Bilirubina z osocza nie jest w pełni wychwytywana, dlatego zwiększa się poziom bilirubiny pośredniej. Tylko część bilirubiny w hepatocycie jest sprzęgana, reszta wraca również do krążenia. Na dodatek, w wyniku defektu bieguna wydalniczego, część bilirubiny sprzężonej dostaje się do krążenia (jest ona rozpuszczalna w wodzie, stąd będzie obecna w moczu). Zaburzony jest również wychwyt urobilinogenu przez wątrobę większa ilość dociera do krążenia, jest przefiltrowywana przez nerki i znajduje się w moczu.

2. Objawy: żółtaczka, dodatkowe objawy uszkodzenia wątroby.

3. Badania:

• bilirubina całkowita: ↑

• bilirubina pośrednia: ↑

• bilirubina bezpośrednia: ↑

• bilirubina w moczu: ↑

• urobilinogen w moczu: ↑

• sterkobilinogen w kale: ↑

• żelazo w surowicy: ↑

• odczyn van den Bergha: dwufazowy

• protrombina: ↓

• enzymy indykatorowe: ↑

• enzymy cholestazy: ↑

• oporność krwinkowa: bz

• haptoglobina: bz

• albumina: ↓

• Lp(X): brak

23. Żółtaczka hemolityczna - przyczyny, objawy, badania:

1. Przyczyny: Jest spowodowana nadmiarem bilirubiny powstającego w wyniku przekształceń hemu uwalnianego z rozpadających się krwinek. Hemoliza może być spowodowana:

• Czynnikami wewnątrzkrwinkowymi: mikrosferocytozą wrodzoną, owalocytozą, enzymopatiami, np. niedoborem G6PD, hemoglobinopatiami (np. Hb S, Hb M), talasemiami.

• Czynnikami zewnątrzkrwinkowymi: niedokrwistościami autoimmunohemolitycznymi - układ immunologiczny atakuje własne erytrocyty prowadząc do ich rozpadu, niedokrwistościami immunohemolitycznymi zwykle spowodowana lekami, w których dochodzi do reakcji krzyżowej - przeciwciała przeciw pewnemu antygenowi niszczą własne RBC; w skutek niepełnej zgodności immunologicznej przetoczonej krwi, termiczne (pooparzeniowe), toksyczne (jad węża, pająków), mechaniczne (sztuczna zastawka).

Hem z rozpadających się erytrocytów dochodzi do układu siateczkowo-śródbłonkowego, gdzie jest przekształcany w bilirubinę. W momencie wyczerpania miejsc wiążących albuminy, bilirubina niesprzężona pojawia się w osoczu. Wątroba w żółtaczce hemolitycznej działa poprawnie, dlatego nawet ta nadmierna ilość bilirubiny, która się do niej dostaje, jest sprzęgana. Sprzężona bilirubina jest wydalana do jelita i część jest wchłaniana zwrotnie, jednak wątroba preferencyjnie wyłapuje bilirubinę z osocza (toksyczna, odkłada się w tłuszczach), dlatego większość tej zwrotnie wchłoniętej bilirubiny (sterkobilinogen!) jest wydalana z moczem w formie urobilinogenu/urobiliny.

Spadek stężenia haptoglobiny związny jest z metabolizmem hemoglobiny uwolnionej z rozpadających się krwinek - haptoglobina wiąże kompleks αβ+2 cząsteczki hemu, w USŚ hem się uwalnia, a łańcuchy polipeptydowe hemoglobiny i haptoglobina są rozkładane do aminokwasów im więcej hemoglobiny uwolni się w wyniku hemolizy tym ostatecznie więcej cząsteczek haptoglobiny zostanie rozłożonych i jej stężenie wyraźniej spadnie.

1. Objawy: żółtaczka + objawy hemolizy.

2. Badania:

• bilirubina całkowita: ↑

• bilirubina pośrednia: ↑

• bilirubina bezpośrednia: bz

• bilirubina w moczu: brak

• urobilinogen w moczu: ↑↑

• sterkobilinogen w kale: ↑↑

• żelazo w surowicy: ↑

• odczyn van den Bergha: pośredni

• protrombina: bz

• enzymy indykatorowe: bz

• enzymy cholestazy: bz

• oporność krwinkowa: ↓

• haptoglobina: ↓

• albumina: bz

• Lp(X): brak

24. Przyczyny hiperurykemii - definicja, skutki, obraz kliniczny:

1. Definicja hiperurykemii: Jest to wzrost stężenia kwasu moczowego w surowicy powyżej 7 mg%.

2. Przyczyny:

• Spowodowana nadmiernym wytwarzaniem kwasu moczowego:

1. Zwiększona synteza puryn de novo:

• Zwiększone stężenie PRPP, spowodowane:

• podwyższoną aktywnością syntazy PRPP,

• amidotransferazą glutamylo-PRPP nie podlegającą regulacji przez IMP i GMP,

• zwiększonym 3-4 krotnie powinowactwem syntazy PRPP do rybozo-5-fosforanu (obniżenie Km).

• Choroba Lescha-Nyhana - niedobór fosforybozylotransferazy hipoksantynowo-guaninowej.

• Choroba von Gierkego - niedobór glukozo-6-fosfatazy powoduje, że większa ilość glukozo-6-fosforanu wchodzi do szlaku pentozofosforanowego, a co za tym idzie, powstaje więcej rybozo-5-fosforanu, co wzmaga syntezę puryn.

• Zwiększona aktywność reduktazy glutationowej erytrocytów z wtórną nadprodukcją rybozo-5-fosforanu.

• Wzmożone wytwarzanie puryn o nieznanym dotychczas patomechanizmie, przebiegające z prawidłową lub hiperurykozurią.

2. Zwiększony obrót komórkowy:

• Choroby rozrostowe szpiku i tkanki limfatycznej - czerwienice, białaczki szpikowe i limfatyczne.

• Niedokrwistość hemolityczna wywołana talasemią lub hemoglobinopatią S.

• Łuszczyca.

• Nadmierny rozpad komórek - zespół rozpadu nowotworów, hiperkatabolizm.

3. Nadmierna podaż puryn w diecie.

• Spowodowana upośledzonym wydalaniem kwasu moczowego przez nerki:

1. Upośledzone wydalanie kwasu moczowego przez cewki nerkowe:

• Pierwotny defekt cewek nerkowych.

• Polekowe hiperurykemie spowodowane lekami moczopędnymi, małymi dawkami kwasu acetylosalicylowego, pirazynamidem, etambutolem lub kwasem nikotynowym.

• Zatrucie solami ołowiu.

• Hiperurykemia wtórna do kwasicy mleczanowej lub ketonowej, nadczynności tarczycy, nad- i niedoczynności przytarczyc, cukrzycy, nadciśnienia samoistnego.

1. Zmniejszenie masy czynego miąższu nerkowego:

• Przewlekła lub ostra niewydolność nerek.

• Zmniejszenie unaczynienia nerek.

1. Zmniejszenie wielkości przestrzeni wodnej pozakomórkowej.

1. Skutki: Gromadzenie się kwasu moczowego w organizmie może w konsekwencji u pewnego odsetka osób z hiperurykemią doprowadzić do dny.

2. Obraz kliniczny: Hiperurykemia zwykle nie daje objawów, bardzo rzadko mogą się pojawić napady kolki nerkowej lub guzki dnawe.

25. Hiperbilirubinemie czynnościowe - diagnostyka, epidemiologia:

I. Przebiegające ze zwiększeniem stężenia bilirubiny wolnej:

1. Zespół Criglera-Najjara typu I: jest to genetycznie uwarunkowane zaburzenie przemiany bilirubiny, wynikające z braku UDPG-transferazy w wątrobie. Dziedziczone autosomalnie recesywnie. Stężenie bilirubiny w surowicy wynosi ponad 340 μmol/l (20 mg%), pojawiają się objawy kernicterus. Żółć jest blada, zawiera śladowe ilości bilirubiny wolnej i monoglukuronidu bilirubiny. Zmniejszone jest wydalanie sterkobilinogenu z kałem, barwniki żółciowe są w moczu nieobecne. Objawy pojawiają się zwykle już w pierwszych dniach życia, większość chorych umiera w ciągu dwóch pierwszych lat.

2. Zespół Criglera-Najjara typu II: charakteryzuje się częściowym niedoborem UDPG-transferazy, dziedziczona genem autosomalnym, najprawdopodobnie recesywnie. Bilirubinemia jest zwykle niższa od 20 mg%, w żółci stwierdza się podwyższone ilości monoglukuronidu bilirubiny, w wątrobie obniżoną aktywność UDPG-transferazy. Encefalopatia bilirubinowa jest stwierdzana rzadziej niż w typie I.

3. Zespół Gilberta: zaburzenie dziedziczone autosomalnie dominująco, spowodowane jest zmniejszonym klirensem wątrobowym wolnej bilirubiny i zmniejszoną ekspresją UDPG-transferazy. Prowadzi do upośledzenia przemian bilirubiny o łagodnym charakterze. Hiperbilirubinemia u chorych zwykle nie przekracza 51 μmol/l (3 mg%), wydalanie sterkobilinogenu z kałem jest prawidłowe lub nieznacznie zmniejszone, wydalanie urobilinogenu z moczem - zmniejszone, a próby czynnościowe i enzymatyczne wątroby - prawidłowe. Czasem można zaobserwować zmiany w błonie komórkowej hepatocytów na biegunie naczyniowym i ewentualnie ziarnistości barwnika. W żółci przeważają monoglukuronid, aktywność UDPG-transferazy w hepatocytach jest obniżona. Hiperbilirubinemia nasila się w okresach głodzenia, stresu, miesiączkowania, infekcji lub wysiłku fizycznego. Do objawów można zaliczyć ogólne zmęczenie i osłabienie oraz zaburzenia trawienia.

II. Przebiegające ze zwiększeniem stężenia bilirubiny sprzężonej:

1. Zespół Dubina-Johnsona: jest to defekt przemian bilirubiny dziedziczony autosomalnie recesywnie, spowodowany upośledzonym wydalaniem bilirubiny sprzężonej na biegunie żółciowym hepatocytu i gromadzeniu się w komórkach wątroby i częściowo w komórkach USŚ złogów barwnika melaninopodobnego. Występuje hiperbilirubinemia z przewagą bilirubiny związanej, upośledzone jest wydalanie bilirubiny sprzężonej do żółci, pozostałe próby wątrobowe w porządku. W czasie badania laparoskopowego wątroba jest zielonoczarna lub ciemnoczarna, nie da się uwidocznić pęcherzyka żółciowego i dróg żółciowych przy pomocy kontrastu. 90% obecnej w moczu koproporfiryny to izomer typu I (w warunkach prawidłowych to ok. 35%), przy łącznej prawidłowej zawartości koproporfiryn.

2. Zespół Rotora: jest to genetycznie uwarunkowane zaburzenie przemiany bilirubiny, podobne do zespołu Dubina-Johnsona, różniące się jedynie nieobecnością złogów barwnikowych w hepatocytach, uwidocznieniem pęcherzyka w czasie badania cholescystograficznego i wzmożonym wydalanie koproporfiryn, z przewagą izomeru I, z moczem.

26. Metabolizm bilirubiny w wątrobie: Nierozpuszczalna w wodzie bilirubina, transportowana w krążeniu w połączeniu z albuminą, jest wychwytywana przez hepatocyty za pośrednictwem odpowiedniego receptora zlokalizowanego w błonie komórkowej. W obrębie komórki wiąże się z białkiem Y - ligandyną i zostaje przemieszczona do siateczki endoplazmatycznej, gdzie w większości ulega glukuronizacji do monoglukuronidu bilirubiny pod wpływem UDPG-transferazy, a następnie pod wpływem tego samego enzymu, do diglukuronidu bilirubiny. Glukuronizowane jest 75% bilirubiny w hepatocycie, z czego 90% przybiera formę diglukuronidu. 15% Ulega związaniu z aktywnym siarczanem PAPS, 10% jest metylowana przez S-adenozylometioninę lub łączy się z aminokwasami - tauryną lub glicyną. Powstałe pochodne nie muszą już być połączone w kompleks z ligandyną są rozpuszczalne w wodzie, więc mogą samodzielnie występować w cytozolu, przemieszczają się w stronę bieguna żółciowego hepatocytu i w ramach transportu aktywnego są wydalane do żółci. Bilirubina niesprzężona również może być wydalona do żółci, pod warunkiem, że będzie występowała w formie izomeru E jest to postać cis, powstająca z trans-izomeru Z pod wpływem światła białego lub niebieskiego - znaczenie kliniczne!

27. Markery stresu oksydacyjnego: Stres oksydacyjny może być zarówno zjawiskiem korzystnym jak i niekorzystnym. Nadmierne wytwarzanie wolnych rodników może stanowić podłoże takich chorób jak miażdżyca, cukrzyca i nowotwory znaczenie negatywne, jednocześnie komórki nowotworowe są pozbawione enzymów antyoksydacyjnych, stąd można je niszczyć poprzez generowanie wolnych rodników (radioterapia wywołuje radiolizę wody!), na które są bardziej wrażliwe niż komórki prawdiłowe pozytywne znaczenie wolnych rodników.

Markery stresu oksydacyjnego służą do oznaczenia aktywności wolnorodnikowej, np. w celu rozpoczęcia i kontroli terapii antyoksydacyjnej. Najlepiej oznaczać kilka markerów na raz i to tak, by jednocześnie móc ocenić i nasilenie procesów oksydacyjnych, i aktywność układu antyoksydacyjnego. Badania te są na ogół trudno dostępne i kosztowne. Markery klasyfikujemy w następujący sposób:

1. Całkowita pojemność antyoksydacyjna osocza: zasada metody opiera się na tym, że pewna dana substancja w wyniku utlenienia zmniejsza swoją fluorescencję, tak więc pod wpływem antyoksydantów, fluorescencja powinna utrzymać się dłużej niż przy ich nieobecności. W związku z tym do danej substancji dodaje się osocze i mierzy fluorescencję, która trwa tym dłużej, im większa jest zawartość przeciwutleniaczy w osoczu. Metodę kalibruje się poprzez reakcję z antyoksydantem syntetycznym. Najpopularniejsze metody to TRAP i FRAP. Może to być pomocne dla oceny aktywności antyoksydacyjnej u pacjentów z cukrzycą typu 2. Metoda mało dokładna, wyniki są zawyżane przez podniesione stężenie bilirubiny i kwasu moczowego w osoczu.

2. Enzymy antyoksydacyjne: dysmutaza ponadtlenkowa, peroksydaza glutationowa i katalaza. Wykonuje się w celach laboratoryjnej we krwi pełnej lub hemolizatach krwinek. Nie ma znaczenia klinicznego.

3. Antyoksydanty nieenzymatyczne: oznacza się stężenie glutationu (głównie HPLC), witaminy E, C, beta-karotenu i koenzymu Q10.

4. Markery syntezy tlenku azotu: w wyniku reakcji z rodnikiem ponadtlenkowym, NO może służyć do syntezy peroksynitryli. Peroksynitryle mają szczególnie wysokie powinowactwo do cysteiny i tyrozyny, co może doprowadzić do dysfunkcji receptorów katalitycznych, głównie dla czynników wzrotstu. Dodatkowo mają powinowactwo do grup tiolowych, lipidów, DNA i białek.

5. Stabilne końcowe produkty tlenku azotu: oznaczanie azotanów i azotynów jest najczęstszą metodą oceny syntezy tlenku azotu, jest jednak niedokładna, ponieważ produkty te mają krótki okres półtrwania i są również wydalane z moczem. W związku z tym upośledzona filtracja będzie dawała zaniżone wyniki. Można również oznaczać pochodne azotanów i azotynów w DZM, ale to również ma niską dokładność. Wykorzystuje się również oznaczenia 3-nitrotyrozyny (HPLC).

6. Oksydowane białka: Istotne w oznaczeniach są pochodne karbonylowe aminokwasów podatnych na oksydację - Arg, Lys, Pro, Tre. Oznacza się je przez HPLC lub metodami spektrofotometrycznymi z 2,4-dinitrofenylohydrazyną. Ważne są również AOPP - produkty zaawansowanej oksydacji białek, oznaczane spektrofotometrycznie i immunologicznie.

7. Oksydowane lipidy: oznacza się

• produkty pierwotne, np. hydroksynadtlenki, są bardzo niestałe, oznacza się je metodą chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią masową (GC/MS),

• produkty wtórne, powstające z rozpadu hydroksynadtlenków, najczęściej oznaczany jest dialdehyd malonowy, ogólnia nazywa się je TBARS - reakcje reagujące z kwasem tiobarbiturowym. Innym produktem jest 4-hydroksyalkenal - również powstaje z degradacji zmodyfikowanych lipidów.

1. Izoprostany: powstają w sposób nieenzymatyczny pod wpływem działania wolnych rodników na fosfolipidy. Najczęściej oznaczanym jest 8-izoprostan marker stresu oksydacyjnego, stanu zapalnego i marker uszkodzenia układu śródbłonkowego, jest stabiliny, można długo przechowywać. Oznacza się zwykle CS/MS, ale również metodami immunofluorescencyjnymi, immunochemiluminescencyjnymi i immunoenzymatycznymi.

2. Oksydowany DNA: oznacza się go w moczu, najczęściej jest to 8-hydroksy-2-deoksyguanozyna (8-OHdG) albo wolna zasada - 8-OH-guanina. Są one markerami zarówno procesu wolnorodnikowego jak i naprawy, w wyniku której sa usuwane z komórki i lądują w moczu, a w DNA zastępuje je prawidłowy nukleotyd.

1. Dysmutaza ponadtlenkowa - SOD: jeden z najważniejszych enzymów zapobiegających destrukcyjnemu działaniu wolnych rodników tlenowych.

2. Izoprostany (iPs): są to strukturalne izomery prostaglandyn, będące produktem katalizowanej przez wolne rodniki peroksydacji kwasu arachidonowego, zachodzącej niezależnie od cyklooksygenazy.

3. 8-hydroksyguanozyna (8-OHG): jest dobrym markerem uszkodzeń kwasów nukleinowych wywołanych przez wolne rodniki.

4. 3-nitrotyrozyna: wczesny marker stresu oksydacyjnego.

28. Kompleks tioreduktazy: Bierze ona udział w syntezie deoksyrybonukleotydów - prekursorów DNA, powstających przez redukcję rybonukleotydów. Substratami są tutaj rybonukleozydodi- lub trifosforany. Redukcji ulega węgiel 2' reszty cukrowej w wyniku zamiany grupy -OH na atom wodoru. Ostatecznym reduktorem jest NADPH. To samo miejsce aktywne działa na wszystkie 4 nukleotydy.

Reakcję katalizuje reduktaza rybonukleotydowa, będąca enzymem rodnikowym. Składa się ona z dwóch podjednostek: B1 i B2, z których obie są dimerami. Charakterystyka podjednostek:

1. B1: każdy łańcuch posiada miejsce wiązania substratu, dwa miejsca regulacji allosterycznej, grupy hydrosulfidowe będące bezpośrednimi donorami elektronów do redukcji reszty rybozy.

2. B2: bierze udział w katalizie poprzez utworzenie w łańcuchach wolnego rodnika stabilny rodnik tyrozylu z niesparowanym elektronem w pierścieniu aromatycznym, powstaje on przy udziale centrum żelazowego, które zawiera dwa jony żelaza (III) połączone przez atom tlenu (-II).

B1 i B2 wspólnie tworzą miejsce katalityczne enzymu. Istotą mechanizmu tej reakcji jest przeniesienie właściwości rodnika z enzymu na substrat: niesparowany elektron jest przemieszczany z tyrozyny w B2 do reszty cysteiny B1, która wówczas usuwa atom wodoru z reszty rybozy w pozycji C-3. Sąsiedzctwo wolnego rodnika ułatwia odłączenie reszty -OH w pozycji C-2. Powstaje deoksyryboza, a atom wodoru powraca do C-3.

Reakcja ta jest ściśle regulowana przez mechanizmy allosteryczne. Duża ilość dNTP hamuje aktywność katalityczną kompleksu, natomiast dużo NTP ją pobudza.

Elektrony z NADPH są przenoszone na grupy -SH miejsc katalitycznych reduktazy przez białko tioredoksynę, zawierające dwie reszty cysteiny ułożone blisko siebie. Reduktaza rybonukleotydowa powoduje utlenianie tych reszt do dwusiarczków. Tioredoksyna jest następnie regenerowana przez reduktazę tioredoksynową (flawoproteina), czerpiącą eletrony z NADPH elektrony najpierw zostają przeniesione na związany z enzymem FAD, a następnie na dwusiarczek utlenionej tioredoksyny.

Kompleks tioreduktazy bierze udział w przekształcaniu rybonukleotydodifosforanów w deoksyrybonukleotydodifosforany (dotyczy również trifosforanów) poprzez redukcję przy węglu 2' - grupę 2' -OH reszty cukrowej zastępuje atom wodoru. Kompleks jest czynny tylko wtedy, gdy komórki aktywnie syntetyzują DNA w procesie przygotowania do podziału komórkowego, to samo miejsce aktywne działa na wszystkie cztery możliwe substraty. Redukcja wymaga: tioredoksyny (kofaktor białkowy), reduktazy tioredoksyny (flawoproteina) oraz NADPH. Bezpośrednim czynnikiem redukującym jest zredukowana tioredoksyna, która z kolei jest wytwarzana przez reduktazę NADPH:redoksyna. Cały ten proces jest poddany złożonej regulacji, prowadzącej do zrównoważonego wytwarzania deoksyrybonukleotydów do syntezy DNA - Harper.

29. Śpiączki wątrobowe - podział, przyczyny, opis: Są to stany utraty świadomości w przebiegu chorób wątroby. Wyróżniamy:

1. Śpiączka wątrobowa egzogenna:

1. Przyczyny: Występuje jako kolejne stadium już istniejącej choroby wątroby, najczęściej jest to marskość wątroby (pozapalną, alkoholową, u kobiet żółciową), zakrzep żyły wątrobowej, zakrzep żyły wrotnej. Sama śpiączka jest wynikiem zadziałania mechanizmu spustowego, prowadzącego do dekompensacji czynności wątroby. Do tych mechanizmów zaliczamy:

• Krwotok do przewodu pokarmowego, np. pęknięcie żylaków przełyku - nadmierna podaż białka, z którą nie może sobie poradzić chora wątroba.

• Nadmierne spożycie białka.

• Zakażenia bakteryjne.

• Zaparcia - przedłużony czas kontaktu metabolitów jelitowych ze ścianą jelita sprawia, że więcej toksyn wchłania się do organizmu.

• Przetoka Ecka - zespolenie żyły wrotnej z żyłą główną, tworzy się krążenie oboczne omijające wątrobę, przez co amoniak z jelit (i inne jady jelitowe) nie jest włączany do cyklu mocznikowego i utylizowany, ale dostaje się do krążenia ogólnego i może uszkadzać narządy, np. OUN (powoduje alkalizację, co prowadzi do porażenia ośrodka oddechowego pacjent z zasadowicy przechodzi w kwasicę).

2. Patomechanizm: W wyniku uszkodzenia wątroby mamy uszkodzone następujące funkcje wątroby:

• Synteza - obniżone stężenie albuminy.

• Zmniejszenie aktywności transhydrogenaz - brak dezaktywacji insuliny, co prowadzi do hiperinsulinemii, a w konsekwencji do hipoglikemii.

• Detoksykacja - zwłaszcza amoniaku.

Dodatkowo w skutek utworzenia krążenia pobocznego do krążenia ogólnego dostają się jady jelitowe (retencja jadów). Dalej dochodzi do uszkodzenia czynności nerek, co prowadzi do zmniejszenia wydalania azotu pozabiałkowego hiperazotemia, występuje hiperaldosteronizm wtórny, dochodzi do powstania alkalozy metabolicznej i ostatecznie do porażenia ośrodka oddechowego i śmierci,

3. Jady jelitowe:

• Amoniak.

• Merkaptany - związki zawierające siarkę, bardzo toksyczne dla OUN.

• Krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe - silnie zaburzają funkcję OUN.

• GABA - powstaje przez dekarboksylację Glu, neuroprzekaźnik hamujący.

• Zmodyfikowane aminy biogenne.

4. Diagnostyka:

• Hipoalbuminemia i przesunięcia w składach białek - hipergammaglobulinemia w marskości - obniżony poziom albuminy świadczy od istniejącym wcześniej uszkodzeniu wątroby.

• Hipoprotrombinemia - może prowadzić do skazy krwotocznej.

• Wzrost aktywności transaminaz i innych enzymów indykatorowych.

• Hiperbilirubinemia.

• Hiperamonemia.

• Hiperazotemia - podwyższenie stężenia RN w osoczu.

• Obniżenie stężenia estrów cholesterolu w wyniku defektu LCAT.

1. Śpiączka wątrobowa endogenna:

1. Przyczyny: Śpiączka endogenna występuje uosób, u których doszło do uszkodzenia dotychczas zdrowej wątroby. Ostra niewydolność wątroby może się rozwinąć w wyniku:

• Hepatitis fulminans - piorunujące zapalenie wątroby, w wyniku zakażenia WZW B, dochodzi do nadmiernej reakcji immunologicznej i zniszczenia wątroby.

• α-amanityna - toksyna muchomora sromotnikowego.

• Inne toksyny.

• Wynalazki alkoholowe.

• Zespół Reye'a - stłuszczenie wątroby i nagła śmierć u dzieci po podaniu aspiryny.

2. Patomechanizm: w wyniku uszkodzenia funkcji wątroby pojawią się hipoglikemia, niedobór protrombiny - skaza krwotoczna, żółtaczka miąższowa. Do krwi dostają się jady jelitowe (ale w mechanizmie uszkodzenia hepatocytu i detoksykacji, a nie tworzenia krążenia obocznego). Po pewnym czasie, jeżeli uda się utrzymać chorego przy życiu, dochodzą zakażenia (upośledzona funkcja USŚ), może wystąpić zespół przedostawania się aktywatorów krzepnięcia do układu krażenia DIC (zespół rozsianego wykrzepiania wewnątrznaczyniowego).

3. Jady jelitowe: Głównym jadem jelitowym w śpiączce endogennej jest GABA, który powoduje hiperpolaryzację OUN, może dojść do up-regulation, czyli nadmiernej ekspozycji receptorów dla GABA. Pozostałe jak wyżej.

4. Diagnostyka:

• Nie ma przesunięć w zakresie białek osocza!

• Wysoka hiperbilirubinemia.

• Wysoka hipertransaminazemia.

• Hipoprotrombinemia.

• Hyperazotemia.

• Hypoglikemia.

• Hyperamonemia.

12

---