1. Cykl purynowy - przebieg, występowanie, enzymy, znaczenie: Cykl purynowy jest najważniejszym źródłem amoniaku w organizmie. Polega na przekształcaniu AMP powstającego z ATP celem pozyskania energii na przykład w czasie skurczu, z uwolnieniem amoniaku i dalszym odtworzeniem ATP. Dla przebiegu cyklu niezbędny jest asparaginian, a uwalnia się fumaran. Te dwa związki świadczą o ścisłym połączeniu między cyklem purynowym a cyklem Krebsa uwalniający się fumaran pod wpływem fumarazy i dehydrogenazy jabłczanowej przekształca się najpierw jabłczan, a następnie w szczawiooctan (poswtaje tutaj NADPH⁺ + H⁺). Szczawiooctan jest dalej przeprowadzany w asparaginian pod wływm aminotransferazy asparaginianowej (AspAT, GOT).

1. Funkcje cyklu purynowego: odtwarzanie AMP, produkcja fumaranu (reakcja anaplerotyczna cyklu Krebsa), wytwarzanie amoniaku.

2. Regulacja:

• deaminaza AMP: jest aktywowana przez jony sodu i potasu, hamowana przez ortofosforan.

• syntetaza adenylobursztynianowa: hamowana przez adenylobursztynian, nukleotydy purynowe, pirynowe, fruktozo-1,6-bisfosforan (odzwierciedla to zależność między cyklem purynowym a glikolizą spadek stężenia AMP hamuje fosfofruktokinazę).

• liaza adenylobursztynianowa: hamowana przez AMP.

3. Zaburzenia: Możliwy jest brak deaminazy AMP, mięśnie wówczas wolniej regenerują zasoby energetyczne, co prowadzi do męczliwości, kurczy powysiłkowych, bolesności mięśni, wzrostu wytwarzania adenozyny i jej metabolitów oraz ich ucieczki poza komórki mięśniowe. Diagnostyka polega na wykonaniu testu obciążeniowego w warunkach niedotlenienia i następnie oznaczeniu stężenia amoniaku i mleczanu w w krwi żylnej odpływającej z mięśni. Brak deaminazy AMP charakteryzuje się obniżonym stężeniem amoniaku i stężeniem mleczanu w granicach normy.

AMP fumaran

H₂O liaza adenylobursztynianowa

deaminaza AMP adenylobursztynian

syntetaza adenylobursztynianowa

NH₃ IMP

Asparaginian + GTP GDP + P_i

2. Rola dehydrogenazy glutaminianowej w OUN: Dehydrogenaza glutaminianowa w OUN pozwala na związanie amoniaku z utworzeniem kwasu glutaminowego z α-ketoglutaranu na drodze aminacji redukcyjnej. Zachodzi to zgodnie z reakcją: α-ketoglutaran + NADH⁺+H⁺ + NH₄⁺ kwas glutaminowy + NAD⁺. Jest to główny sposób unieszkodliwiania amoniaku w mózgu, który ma jednak skutki uboczne α-ketoglutaran wykorzystywany przez dehydrogenazę pochodzi z cyklu Krebsa, stąd duże nasilenie tego procesu będzie prowadziło do zaburzeń energetycznych tkanki nerwowej. Biorąc pod uwagę powyższe, do działań toksycznych amoniaku na OUN zaliczamy:

1. Alkalizację: Amoniak powoduje podwyższenie pH, co działa na ośrodek oddechowy w mózgu, powodując zmniejszenie częstości oddechów. To prowadzi do kwasicy w następstwie alkalozy metabolicznej.

2. Zaburzenia energetyki: W celu utylizacji amoniaku, α-ketoglutaran jest wyciągany z cyklu Krebsa, co może prowadzić do przerwania jego ciągłości i wytworzenia niedostatecznej ilości energii w ramach fosforylacji oksydacyjnej.

3. Encefalopatię: Podwyższonej pH środowiska wewnętrznego sprawia, że amoniak występuje w swojej niepolarnej postaci - NH₃, przez co jest lepiej rozpuszczalny w tłuszczach i może przenikać do OUN.

4. Niedobór GABA: W pozostałych tkankach nadmiar amoniaku jest wiązany z Glu z utworzeniem glutaminy. W związku z tym może dojść do niedoboru kwasu glutaminowego, co z kolei spowoduje niedobór neuroprzekaźnika hamującego - kwasa γ-aminomasłowego (GABA).

3. Amoniogeneza (amoniak w nerce): Oznacza to powstawanie amoniaku z glutaminy w nerce, pod wpływem enzymu glutaminazy. Jest to jeden ze sposobów regeneracji części solnej buforu węglowodanowego, a co za tym idzie - regulacji RKZ metabolizm ludzki jest mechanizmem kwaśnym, co oznacza, że organizm jest cały czas zakwaszany i bufory są zużywane, dlatego musi istnieć ciągła regeneracja buforu.

Mechanizm: Glutamina powstająca w mięśniach dopływa wraz z krwią do nerki. W komórkach kanalików nerkowych znajduje się glutaminaza, rozkładająca Gln do amoniaku i kwasu glutaminowego. Jednocześnie działa enzym anhydraza węglanowa, który katalizuje reakcję tworzenia kwasu węglanowego z wody i dwutlenku węgla. Kwas następnie dyfunduje do H⁺ i HCO₃^-. Kationy wodoru, a także amoniak są wydzielane do światła kanalika, a na wymianę za amoniak, do kanalika wpływa kation sodu dochodzi do utworzenia soli - wodorowęglanu sodu. W świetle kanalika amoniak z protonem tworzą jon amonowy, który wraz z obecnym tak anionem chlorkowym tworzą sól - chlorek amonu, która z moczem opuszcza organizm.

4. Cytrulina: Cytrulina do krwioobiegu dostaje się z jelita, gdzie jest syntezowana z amoniaku przez dwa pierwsze enzymy cyklu mocznikowego, czyli syntetazę karbamoilofosforanową i transkarbamoilazę ornitynową. Aktywności pozostałych enzymów cyklu są w jelicie znikome. Cytrulina dopływa do dwóch narządów:

1. Nerki: W nerce istnieje sytuacja odwrotna niż w jelicie nie ma dwóch pierwszych enzymów cyklu, lecz są te, które pozwalają na przekształcenie cytruliny w argininę. Nerka jest jednym z najważniejszych źródeł argininy w organizmie. Arginina jest zużywana głównie do biosyntezy białke.

2. Mózg: Podobnie jak w nerce, dochodzi do wytworzenia argininy. W mózgu w ogóle nie ma arginazy. Arginina jest wykorzystywana przez nNOS do syntezy tlenku azotu.

5. Cykl glutaminowy: W mięsniach dochodzi do amidacji kwasu glutaminowego (powstałego w wyniku aminacji redukcyjnej α-ketoglutaranu lub w wyniku transaminacji) z utworzeniem glutaminy przez syntetazę glutaminową. Glutamina odpływa wraz z krwią z mięśni i trafia do nerki (amoniogeneza) lub ściany jelita (rola jelita w metabolizmie RN), gdzie jest rozkładana przez glutaminazę z powrotem do amoniaku i kwasu glutaminowego. Kwas glutaminowy jest zwykle wyłapywany do krążenia ogólnego i ponownie dociera do mięśni cykl się zamyka

Krew dopływająca do mięśni jest bogata w glutaminian, odpływająca - w glutaminę!

6. Fenyloketonuria - przyczyny, rodzaje, skutki, diagnostyka, objawy fizyczne i biochemiczne:

1. Przyczyny i rodzaje: Wyróżniamy pięć typów hiperfenyloalaninemii, z których trzy pierwsze są fenyloketonuriami:

• Typ I - fenyloketonuria klasyczna, spowodowana brakiem hydroksylazy fenyloalaninowej, stężenie fenyloalaniny we krwi powyżej 20 mg% przy normie ok. 2 mg%. (Jego dotyczą podane tutaj informacje!)

• Typ II - wariant fenyloketonurii, spowodowany obniżoną aktywnością hydroksylazy fenyloalaninowej, postać lżejsza, stężenia Phe we krwi osiągają 8-10 mg%.

• Typ III - przejściowa hiperfenyloalaninemia, spowodowana obniżoną aktywnością hydroksylazy fenyloalaninowej w wyniku niedojrzałości układów enzymatycznych u noworodków (wcześniactwo!). Po kilku tygodniach dochodzi do normalizacji poziomu fenyloalaniny.

• Typ IV - brak aktywności reduktazy dihydrobiopteryny.

• Typ V - defekt syntezy biopteryny typy V i IV dotyczą układu enzymów dostarczających biopterynę, będącą kofaktorem reakcji hydroksylacji Phe do tyrozyny; zaburzenia te występują rzadko, zmiany są w nich nieodwracalne i nie da się ich skutecznie leczyć.

1. Skutki: W wyniku braku hydroksylazy fenyloalaniny, dochodzi do gromadzenia się fenyloalaniny, która przenika do OUN, gdzie zaburza transport dokomórkowy aminokwasów, cholesterolu i glukozy oraz hamuje syntezę mieliny, noradrenaliny i serotoniny, a także syntezę melaniny. Około 3-4 miesiąca życia uaktywnia się szlak metaboliczny prowadzący do transaminacji fenyloalaniny do kwasu fenylopirogronowego i jego dalszych przemian do kwasów fenylomlekowego i fenylooctowego. Metabolity te pojawiają się w moczu. Procesy te można zahamować stosując dietę pozbawioną fenyloalaniny, przynajmniej do 7 roku życia.

2. Objawy fizyczne i biochemiczne:

• Niedorozwój umysłowy - IQ<20.

• Nadpobudliwość.

• Drgawki.

• Jasna karnacja - nie w wyniku niedoboru tyrozyny, ale defektów szlaku syntezy melaniny.

• Wypryski.

• Nadmierna potliwość.

• Hipoplazja szkliwa.

• We krwi podniesione stężenie fenyloalaniny i kwasu fenylopirogronowego.

• W moczu obecne metabolity fenyloalaniny, które nadają mu charakterystyczną mysią woń.

1. Diagnostyka: Wykonuje się test screeningowy - test Guthrie'ego ok. 72 godziny po pierwszym posiłku białkowym pobiera się próbkę krwi włośniczkowej z pięty noworodka, umieszcza się ją na specjalnej bibułce i pozostawia do wyschnięcia na powietrzu. Zasada metody polega na tym, że bakteria Bacillus subtilis nie może się rozwijać w obecności β-tioenyloalaniny. Fenyloalanina obecna w krwi pacjentów z PKU (powyżej 4 mg%) łamie tą inhibicję (inhibicja kompetycyjna) i umożliwia wzrost bakterii. Wynik może być fałszywie dodatni u niedojrzałych noworodków, a fałszywie ujemny pod wpływem antybiotyków. Jeżeli test jest dodatni, przeprowadza się dalszą diagnostykę, poprzez oznaczanie fenyloalaniny, najczęściej metodą GC/MS. Stężenie kwasu fenylopirogronowego w moczu stosuje się przy badaniach kontrolnych, by stwierdzić, czy dieta jest stosowana. U rodzin obciążonych PKU zalecana jest analiza DNA w ramach diagnostyki prenatalnej.

7. Hiperhomocysteinemia - przyczyny, rodzaje, skutki, diagnostyka:

1. Rodzaje i przyczyny: Hiperhomocysteinemie dzielimy na pierwotne i wtórne.

• Pierwotne są wywołane wrodzonymi defektami enzymów, co hamuje drogi przemian homocysteiny i powoduje jej gromadzenie w organizmie. Defekt może dotyczyć β-syntazy cystationinowej, przez co blokowany jest szlak przemian homocysteiny przez cystationinę w cysteinę lub reduktazy metylenotetrahydrofolianowej (MTHFR - N5,N10-metyleno-THF nie jest przekształcany do N5-metylo-THF) - hamowanie remetylacji metioniny z homocysteiny.

• Wtórne mogą być wywołane: niedoborem witamin (B6 jest kofaktorem β-syntazy cystationinowej, pochodna B11 dawcą grupy metylowej do remetylacji metioniny, B12 jest przenośnikiem tej grupy metylowej), przewlekłą niewydolnością nerek, łuszczycą i chemioterapią nowotworów (duży obrót komórkowy - witaminy B11 i B12 są preferencyjnie zużywane do syntezy kwasów nukleinowych), niedoczynnością tarczycy.

1. Skutki: Do objawów zaliczamy dyslokację soczewki oka, osteoporozę, koślawość i szpotawość kolan, deformację klatki piersiowej i uszkodzenie naczyń krwionośnych, ale homocysteina ma głównie działanie proaterogenne jest niezależnym czynnikiem ryzyka choroby niedokrwiennej serca.

• Oksydacja cholesterolu i kwasów tłuszczowych.

• Tiolacja apo B100 - powstają modyfikowane LDLe.

• Działanie cytotoksyczne na śródbłonek - uszkodzenie w sposób pośredni i bezpośredni, przez co dochodzi do zaburzeń funkcji antyagregacyjnych śródłonka.

• Zaburzenia aktywacji białka C i S, które są naturalnymi inhibitorami krzepnięcia.

• Wzrost ekspresji czynnika tkankowego.

• Obniżenie syntezy prostacykliny i NO, często połączone ze wzmożonym wydzielanie TXA2.

• Wzrost ekspresji czynnika von Willebranda i molekuł adhezyjnych.

• Nasilenie adhezji i agregacji trombocytów.

• Wzrost degradacji elastyny - naczynie traci swoje właściwości sprężyste.

• Pobudzenie proliferacji mięśni gładkich.

1. Diagnostyka: Wykonuje się testy pozwalające na ocenę ilości poszczególnych witamin, zaangażowanych w przemiany homocysteiny.

8. Aminy biogenne: Aminy biogenne są to pochodne aminokwasów, będące związkami o różnych funkcjach, od hormonalnych do toksycznych. Powstają w wyniku dekarboksylacji aminokwasów obojętnych lub zasadowych (powstają odpowiednio monoaminy i diaminy). Aminy biogenne dzieli się na:

1. Alifatyczne: Aminy alifatyczne dzielimy dalej na:

• Monoaminy: należą tu kolamina (z seryny), będąca składnikiem kefalin kolaminowych i cysteamina (z cysteina) wchodząca w skład pantoteiny, a co za tym idzie CoA i ACP.

• Diaminy: 1,3-diaminopropan, kadaweryna (z lizyny) i putrescyna (z ornityny) - mają właściwości trujące.

• Poliaminy: spermidyna i spermina, postają na bazie diamin (Poliaminy - funkcje, przykłady, biosynteza).

1. Fenolowe: Inaczej katecholaminy (Aminy katecholowe - biosynteza, degradacja, receptory, lokalizacja narządowa, kofaktory, enzymy).

2. Heterocykliczne: Są to aminy imidazolowe, pochodne histydyny oraz indolowe, pochodne tryptofanu (Powstawanie i produkty katabolizmu serotoniny). Histamina, powstająca z histydyny, odgrywa ważną rolę w reakcjach alergicznych i stanach zapalnych. Produkują ją głównie bazofile i komórki tuczne, szczególnie te znajdujące się w tkankach uszkodzonych. Histamina może również powstawać na skutek bodźców psychicznych. Działanie histaminy:

• Rozszerza naczynia krwionośne.

• Obniża ciśnienie krwi.

• Stymuluje wydzielanie protonów przez śluzówkę żołądka.

• Wpływa znieczulająca na zakończenia czuciowych nerwów obwodowych.

Inaktywacja histaminy polega na metylacji atomu azotu w pierścieniu imidazolowym.

9. Tryptofan: Tryptofan ulega licznym przemianom i może prowadzić do wytworzenia kwasu pikolinowego (ligand Zn, izomer niacyny), witaminy PP, serotoniny i acetylo-CoA.

1. Tryptofan 5-OH-Trp serotonina.

2. Trp -dioksygenaza tryptofanowa formylokinurenina antranilan (+ alanina).

3. Trp -dioksygenaza tryptofanowa formylokinurenina -formamidaza kinurenina -monooksygenaza kinureninowa 3-OH-kinurenina -kinureninaza (B6) 3-OH-antranilan (+ alanina) glutarylo-CoA (+ noradrenalina) acetylo-CoA.

4. Trp -dioksygenaza tryptofanowa formylokinurenina -formamidaza kinurenina -monooksygenaza kinureninowa 3-OH-kinurenina ksantureninian.

5. Trp -dioksygenaza tryptofanowa formylokinurenina -formamidaza kinurenina niacyna.

Do zaburzeń w zakresie przemiany tryptofanu zaliczamy chorobę Hartnupów, będącą dziedziczonym autosomalnie recesywnie zaburzeniem transportu aminokwasów, głównie Trp, w świetle jelita i kanalikach nerkowych. Choroba powoduje aminoacydurię i nadmierne wydalanie pochodnych indolowych oraz objawy pelagry, wiążące się z niedoborem tryptofanu, a co za tym idzie obniżoną syntezą niacyny.

10. Rola jelita w metabolizmie azotu pozabiałkowego: Jeżeli chodzi o przemiany azotu pozabiałkowego, jelito należy ropatrywać na dwa sposoby - osobno ścianę i światło.

1. Światło jelita: W wyniku działania bakterii, dochodzi do uwolnienia amoniaku ze związków znajdujących się w jelicie, czyli z pokarmu, ale również np. z soków trawiennych. Możemy kontrolować ilość amoniaku powstającego w jelicie albo poprzez ograniczenie spożycia białek, albo poprzez podanie antybiotyków niszczących florę jelitową.

2. Ściana jelita - enterocyty: W ścianie jelita zlokalizowany jest enzym - glutaminaza, rozkładający powstającą w mięsniach glutaminę do:

• Kwasu glutaminowego - może on ulec dwóm zasadniczym przemianom: transaminacji z pirogronianem z utworzeniem alaniny, która następnie jest transportowana do wątroby lub bezpośredniego transportu do wątroby w formie glutaminianu.

• Amoniaku - możliwe są dwie drogi utylizacji:

• Przekształcenie do cytruliny i transport w tej formie do wątroby, przeprowadzane przez pierwsze dwa enzymy cyklu mocznikowego, które są zlokalizowane w enterocytach - syntetazę karbamoilofosforanową I i transkarbamoilazę ornitynową.

• Może być bezpośrednio transportowany do wątroby żyła wrotna jest jedynym miejscem w organizmie o fizjologicznie wysokim stężeniu amoniaku. Ważną patologią jest tu wytwarzanie krążenia obocznego przy nadciśnieniu wrotnym (wytworzenie żylaków przełyku, odbytu, głowy meduzy), które prowadzi do przenikania dużej ilości amoniaku do krążenia obwodowego amoniak dociera do mózgu (śpiączka wątrobowa egzogenna i znaczenie dehydrogenazy glutaminianowej w OUN).

W wyniku powyższych mechanizmów, do wątroby dociera: amoniak, alanina, kwas glutaminowy i cytrulina. Amoniak i cytrulina są włączane bezpośrednio do cyklu mocznikowego, alanina i kwas glutaminowy mogą być zużyte do biosyntezy białkek, lub również po przekształceniu (np. alanina transaminuje z utworzeniem Glu!) włączane do cyklu mocznikowego. Na kwas glutaminowy działać może w wątrobie dehydrogenaza glutaminianowa, przeprowadzając reakcję deaminacji oksydacyjnej, która zachodzi tylko w wątrobie, prowadzącą do wytworzenia amoniaku (do cyklu mocznikowego) i α-ketoglutaranu (do cyklu Krebsa).

11. Cykl mocznikowy - przebieg, regulacja, zaburzenia:

1. Przebieg:

• Mitochondria: w mitochondriach działają dwa pierwsze enzymy cyklu mocznikowego. Sytetaza karbamoilofosforanowa I katalizuje syntezę karbamoilofosforanu z dwutlenku węgla, ATP i aminoniaku. Na powstały produkt działa następnie karbamoilotrasnferaza ornitynowa, włączająca ornitynę powstaje cytrulina i pirofosforan.

• Cytozol: działa tu na początku syntetaza argininobursztynianowa, katalizująca połączenie asparaginianu z cytruliną, wymagające ATP, z utworzeniem argininobursztynianu. Ten jest rozkładany do argininy z uwolnieniem fumaranu przez liazę argininobursztynianową.

• Mikrosomy: arginaza katalizuje rozpad argininy do ornityny i mocznika.

Cykl mocznikowy, podobnie jak cykl purynowy, jest ściśle połączony z cyklem Krebsa powstający w wyniku działania liazy argininobursztynianowej fumaran jest przekształcany przez jabłczan do szczawiooctanu w CK, a szczawiooctan transaminuje do asparaginianu, który może być ponownie zużywany w cyklu mocznikowym przez syntetazę argininobursztynianową.

2. Regulacja:

• CPS I jest aktywowana allosterycznie przez N-acetyloglutaminian. Acetylacja glutaminianu następuje w wątrobie. Wysokie stężenie jest zwiastunek napływu amoniaku, więc hepatocyt aktywuje CPS przygotowując się do jego utylizacji.

• Wąskim gardłem cyklu jest etap katalizowany przez syntetazę argininobursztynianową - nie jest ona enzymem allosterycznym i wykazuje najniższą aktywność ze wszystkich enzymów cyklu. W przypadkach dużego nasilenia przemian amoniaku dochodzi do gromadzenia się cytruliny.

• Arginaza jest enzymem o bardzo dużej aktywności, ale również o wysokiej Km. Sens tego zjawiska polega na tym, że tylko przy bardzo dużych stężeniach argininy będzie ona rozkładana do mocznika i wydalana, a w małych - zużywana do syntezy białka lub tlenku azotu.

3. Zaburzenia: Wszystkie zaburzenia cyklu mocznikowego dają podobne objawy kliniczne związane z zatruciem amoniakiem wymioty, unikanie pokarmów bogatobiałkowych, ataksja przerywana, nerwowość, letarg i opóźniony rozwój umysłowy.

• Hiperamonemia I - spowodowana niedoborem syntetazy karbamoilofosforanowej; prawdopodobnie rodzinna.

• Hiperamonemia II - spowodowana niedoborem transkarbamoilazy ornitynowej, związanym z chromosomem X. Stałym objawem jest zwiększone stężenie Gln w PMR, krwi i moczu więcej amoniaku musi być utylizowane na drodze tworzenia wiązania amidowego z Glu.

• Cytrulinemia - brak lub znaczne podwyższenie Km dla syntetazy argininobursztynianowej, dziedziczone recesywnie.

• Acyduria argininobursztynianowa - defekt liazy argininobursztynianowej, charakteryzuje się zwiększonym stężeniem argininobursztynianu w moczu, PMR i krwi oraz trichorhexis nodosa. Pojawia się zwykle w 2 roku życia i kończy szybkim zgonem.

• Hiperargininemia - spowodowana defektem arginazy, w moczu, PMR i krwi stwierdza się wysokie stężenie argininy. Skuteczna jest dieta ubogobiałkowa.

12. ADMA: ADMA powstaje w wyniku degradacji białek, w których arginina uległa metyzacji w wyniku modyfikacji posttranslacyjnej białka. ADMA może być albo wydalona z moczem, albo zdegradowana do cytruliny i metyloaminy przez związany na powierzchni śródbłonka enzym DDAH. Jeżeli dochodzi do uszkodzenia śródbłonka, lub obniżonej wydolności nerek (lub obu naraz, np. u pacjentów z cukrzycą!) ADMA gromadzi się, wchodzi do wnętrza komórek śródbłonka i jest ważnym inhibitorem kompetycyjnym syntazy tlenku azotu => synteza tlenku azotu jest obniżona.

ADMA jest ważnym czynnikiem wystąpienia choroby niedokrwiennej lub zawału mięśnia sercowego.

13. MSD - skrót, podstawy biochemiczne, diagnostyka, skutki:

1. Skrót: MSD = Maple Syrup Disease

2. Podstawy biochemiczne: Choroba jest wywoływana przez defekt dekarboksylacji oksydacyjnej α-ketokwasów - zaburzenie to dotyczy przemian waliny, leucyny i izoleucyny - aminokwasów rozgałęzionych. Dochodzi do gromadzenia się w organizmie aminokwasów rozgałęzionych oraz alfa ketokwasów. Prowadzi to kwasicy metabolicznej. Osoby z pełnym blokiem metabolicznym umierają krótko po urodzeniu, z niepełnym - upośledzenie umysłowe.

Istnieje także wtórny zespół MSD wynikający z niedoboru witaminy B6, będącej kofaktorem w procesie dekarboksylacji oksydacyjnej α-ketokwasów.

3. Skutki: Wydalanie dużej ilości α-ketokwasów nadaje moczowi zapach syropu klonowego. Kwasica metaboliczna powoduje początkowo pobudzenie ośrodka oddechowego, ale z czasem dochodzi do niewydolności oddechowej i dalej do śpiączki i zgonu.

4. Diagnostyka: Oznaczanie stężenia α-ketokwasów i aminokwasów rozgałęzionych we krwi, diagnostyka molekularna.

14. Powstawanie i produkty katabolizmu serotoniny: Serotonina - 5-hydroksytryptamina - powstaje z tryptofanu. Najpierw następuje hydroksylacja w pozycji piątej przez hydroksylazę tryptofanu 5-hydroksytryptofan, a następnie dekarboksylacja przy udziale fosforanu pirydoksalu, katalizowana przez dekarboksylazę 5-hydroksytryptofanu powstaje amina biogenna - serotonina. Jest ona degradowana przez MAO do 5-HIO - kwasu 5-hydroksyindolooctowego, który możemy oznaczać kolorymetrycznie w DZM, w warunkach podstawowych lub po obciążeniu tryptofanem lub rezerpiną.

Nadmierne wytwarzanie serotoniny jest patognomoniczne dla rakowiaka (srebrzaka), nowotworu pochodzącego z układu komórek APUD, który rozwija się najczęściej w obrębie wyrostka robaczkowego. Może również występować w jelicie czczym, krętym, oskrzelach, krtani, jajnikach, prostacie, tarczycy i trzustce. Wydziela on również inne hormony, m. in. bradykininę, histamnę i substancję P. Do objawów zależnych od serotoniny zaliczamy napadowe objawy kolki jelitowej i stany kurczowe oskrzeli.

Serotonina w największym stężeniu znajduje się w płytkach krwi, w przewodzie pokarmowym oraz w mniejszym stopniu w mózgu i siatkówce. Ma ona liczne funkcje, zależne od typu receptora, na który działa. Do funkcji zaliczamy:

1. Pobudzanie agregacji płytkek i skurczu mięśniówki gładkiej - 5-HT 2A

2. Powodowanie wymiotów - 5-HT 3

3. Pośredniczenie w nasilaniu wydzielania i perystaltyki przewodu pokarmowego - 5-HT 4

4. Udział w kontroli oddychania

5. Wpływ na zachowanie i nastrój, spowodowany obecnością receptorów w układzie limbicznym.

6. Pobudzanie wydzielania prolaktyny.

7. Hamowanie przewodzenia bólu przez układ włókien zstępujących serotoninergicznych.

8. Możliwy wpływ na regulację rytmów dobowych

U pacjentów chorych na depresję stwierdza się małe stężenie 5-HIO w PMR, a w ich leczeniu stosuje się leki hamujące wychwyt zwrotny serotoniny (fluoksetyna-Prozac) oraz inhibitory MAO.

15. Markery kościotworzenia - wymienić i opisać, znaczenie, przydatność diagnostyczna: Do markerów kościotworzenia zaliczamy izoenzym kostny fosfatazy alkalicznej, osteokalcynę oraz N-końcowy propeptyd protokolagenu typu I.

1. Izoenzym kostny fosfatazy alkalicznej (b-ALP): Jest to dimer o masie cząsteczkowej 160 000. Produkowany jest przez osteoblasty, a jego stężenie we krwi jest wskaźnikiem aktywności kościotworzenia. Występuje w dużych ilościach w pęcherzykach macierzy kostnej, związanych z wczesnym stadium mineralizacji osteoidu. Zmnienność okołodobowa i osobnicza wynosi ok. 10%, okres półtrwania to 40 godzin. Należy do markerów o wysokiej swoistości. Metody oznaczania: elektroforeza, chromoatografia, metoda Metra - immunofiksacja izoenzymu kostnego i mierzenie jego aktywności, poprzez inaktywację poszczególnych izoenzymów AP (b-ALP jest silnie hamowany przez środowisko kwaśne, ulega szybkiej denaturacji w temperaturze 56^o, jego inhibitorem jest wersenian i bardzo silnie mocznik).

2. Osteokalcyna (OC): Jest to niekolagenowe białko macierzy kostnej syntetyzowane przez dojrzałe osteoblasty, odontoblasty i hipertroficzne chondrocyty. Jest swoiste dla tkanki kostnej i zębiny. Składa się z 49 aminokwasów, z czego 3 stanowią reszty kwasu γ-karboksyglutarowego Gla, odpowiedzialne za wiązanie wapnia i powinowactwo osteokalcyny do hydroksyapatytu. Osteokalcyna jest metabolizowana w wątrobie, kościach i nerkach i wydalana z moczem. Okres półtrwania to kilkanaście minut, wykazuje zmienność wewnątrzosobniczą i okołodobową ok. 30% - najwyższe stężenie osiąga w drugiej połowie nocy. Ulega szybkiej proteolizie w surowicy, zwłaszcza przy C-końcu. Marker o wysokiej swoistości.

3. N-końcowy propeptyd protokolagenu typu I: Jest uwalniany w czasie syntezy kolagenu z prokolagenu typu I z końca aminowego, zanim kolagen zostanie uformowany i wbudowany we włókna kolagenowe PINP wskazuje na liczbę nowoutworzonych cząsteczek kolagenu. Czas półtrwania wynosi kilka minut, zmienność okołodobowa ok. 25%. Nie jest to marker wysoce swoisty, gdyż może pochodzić również ze skóry i innych tkanek.

Markery kościotworzenia pozwalają na ocenę procesów obrotu kostnego. Pozwala na określenie nasilenia kościotworzenia, a ich oznaczenie jest również częścią diagnostyki chorób przebiegających ze zniszczeniem i przebudową tkanki kostnej, np. torbielowatego włóknistego zapalenia kości w przebiegu nadczynności przytarczyc, zniekształcającego zapalenia kości, gruźlicy kości czy niedoboru witaminy D. Markery wykorzystuje się również przy ocenie, czy organizm pacjenta odpowiada na leczenie chorób metabolicznych kości, znacznie wcześniej niż byłoby to możliwe poprzez badanie gęstości kości. Pozwalają też określić stopień utraty masy kostnej i ryzyko złamań. Stosować je można również w przewidywaniu wysokiego ryzyka przerzutów do kości u pacjentów z nowotworami piersi i prostaty.

16. Proteazy macierzy pozakomórkowej - wymień, opisz, inhibitory, aktywatory: Degradacja białek macierzy pozakomórkowej zachodzi z udziałem metaloproteinaz (metaloproteinaz macierzy pozakomórkowej - MMPs). Enzymy te w swoich centrach aktywnych zawierają atom cynku. Są one syntezowane i wydzielane poza komórkę w postaci nieaktywnych zymogenów, są aktywowane poprzez ograniczoną proteolizę. Wiążą je składniki ECM. Opisano ponad 20 MMPs - wszystkie są endopeptydazami, powodują jedynie wstępną degradację substratów białkowych, powstające produkty ulegają endocytozie i są dalej rozkładane przez proteazy wewnątrzkomórkowe do aminokwasów. MMP trawiące kolagen w jego natywnej strukturze to kolagenazy, a kolagen zdenaturowany - żelatynazy. Kolagen jest trawiony do tropokolagenów A i B, które łatwo denaturują, nawet w temperaturze ciała. Endocytowane są one do komórki i dalej trawione przez proteazy wewnątrzkomórkowe.

1. Rodzaje:

• Kolagenaza-1 - śródmiąższowa (MMP-1), trawi kolageny typu I, II, III, VII, VIII, X, żelatynę i rdzenie białkowe proteoglikanów.

• Kolagenaza-2 - neutrofilowa (MMP-8), występuje w PMN, trawi kolagen typu I, II, III.

• Kolagenaza-3 - (MMP-13) trawi kolageny II, III, VII, X i żelatynę.

• Kolagenaza-4 - (MMP-18) trawi kolagen I.

• Żelatynaza A - (MMP-2) trawi żelatynę, kolageny IV, V, VII, XI, fibronektynę, elastynę i rdzenie białkowe proteoglikanów.

• Inne metaloproteazy - wykazują zwykle małą swoistość substratową, trawią głównie rdzenie białkowe proteoglikanów, lamininę, fibronektynę, elastynę, uczestniczą w przekształcaniu zymogenów w aktywne enzymy.

1. Inhibitory: Inhibitorami MMPs są tkankowe inhibitory metaloproteaz - TIMP.

2. Aktywatory:

17. Cykl gamma-glutamylowy - enzymy, produkty pośrednie, znaczenie, lokalizacja:

1. Znaczenie; Jest to jeden ze sposobów transportu wtórnie aktywnego aminokwasów do komórki. Jest to cykl energochłonny na transport jednego aminokwasu zużywane są 3 cząsteczki ATP.

2. Lokalizacja: Zachodzi w nerce.

3. Przebieg (enzymy i produkty pośrednie):

• GGTP katalizuje reakcję przeniesienia grupy γ-glutamylowej na transportowany do wnętrza komórki aminokwas, z utworzeniem γ-glutamyloaminokwasu oraz cysteinyloglicyny, która hydrolizuje do cysteiny i glicyny.

• γ-glutamylocyklotransferaza prowadzi do powstania z γ-glutamyloaminokwasu aminokwasu i 5-oksoproliny, czyli kwasu piroglutaminowego.

• 5-oksoprolinaza katalizuje przejście piroglutaminianu do glutaminianu, z równoczesną hydrolizą ATP.

• Syntetaza γ-glutamylocysteiny katalizuje połączenie glutaminianu z cysteiną pochodzącą z hydrolizy cysteinyloglicyny - reakcja wymaga ATP.

• Syntetaza glutationu odtwarza glutation poprzez wymagające ATP przyłączenie glicyny do γ-glutamylocysteiny.

18. Alkaptonuria - przyczyny, objawy fizyczne i biochemiczne:

1. Przyczyny: Alkaptonuria jest spowodowana brakiem oksydazy homogentyzynianonej, co powoduje zahamowanie powstawania kwasu maleinoacetooctowego i gromadzenie się kwasu homogentyzynowego. Kwas ten wykazuje szczególne powinowactwo do tkanek bradytroficznych słabo unaczynionych i słabo poddawanych perfuzji tkankowej. Kwas wiąże się z kolagenem i odkłada się w chrząstkach stawowych, zwłaszcza w chrząstkach międzykręgowych, małżowinie usznej, więzadle kręgosłupa. Odkładający się homogentyzynian prowadzi do powstania odczynu zapalnego.

2. Objawy:

• Zapalenie stawów w odczynie na gromadzący się alkapton, czyli kwas homogentyzynowy.

• Zesztywnienie stawów.

• Mocz koloru brunatnego => choroba niebieskich pieluch.

19. Trypsyna i chymotrypsyna - aktywacja, mechanizm działania, zakres pH:

1. Trypsyna: Trypsyna jest endopeptydazą trzustkową wydzielaną w formie zymogenu - trypsynogenu. Jest on przekształcany do trypsyny pod wpływem enterokinazy jelitowej przy pH 5,2-6. Działa ona na wiązanie peptydowe wytworzone przez lizynę i odszczepia mały polipeptyd od zymogenu. Cząsteczka trypsyny rozprostowuje się wówczas, odsłaniając centrum katalityczne. Przy pH 7,9 dochodzi do autokatalitycznej aktwycji trypsyny. Trypsyna rozkłada wiżanie peptydowe od strony karboksylowej przy lizynie i argininie.

2. Chymotrypsyna: Jest wydzielana jako chymotrypsynogen. Ulega konwersji do aktywnej chymotrypsyny przez trypsynę przy pH 8,0. Rozkłada wiązania od końca karboksylowego przy aminokwasach aromatycznych - Phe, Tyr. Silniej niż trypsyna wytrąca kazeinę mleka.

20. Aminy katecholowe - biosynteza, degradacja, receptory, lokalizacja narządowa, kofaktory, enzymy:

1. Biosynteza: Do hormonów katecholaminowych zaliczamy: dopaminę, noradrenalinę (neurotransmitery w ukł. nerwowym autonomicznym) i adrenalinę. Są to 3,4-dihydroksy-pochodne fenyloetyloaminy, syntetyzowane przez komórki chromochłonne znajdujące się głównie w rdzeniu nadnerczy. Adrenalina jest produkowana tylko w obrębie rdzenia nadnerczy, dopamina i noradrenalina - w rdzeniu, a także w innych narządach zawierających komórki chromochłonne: w wątrobie, zwojach autonomicznych, neuronach adrenergicznych i w obrębie OUN.

Konwersja tyrozyny do adrenaliny obejmuje:

• hydroksylację pierścienia benzenowego,

• dekarboksylację,

• hydroksylację łańcucha bocznego,

• N-metylację.




2. Działanie: Działanie hormonów katecholaminowych jest uzależnione od tego, z jakim receptorem się wiążą. Wyróżniamy receptory α-adrenergiczne i β-adrenergiczne, z których oba mają dwa podtypy. Adrenalina wiąże się ze wszystkimi rodzajami receptorów, noradrenalina z stężeniach fizjologicznych α1 i α2. Receptory katecholaminowe są sprzężone z białkami G.

Skutki stymulacji poszczególnych receptorów:

• α1: wzrost glikogenolizy oraz skurcz mięsni gładkich naczyń krwionośnych oraz dróg moczowo-płciowych.

• α2: rozkurcz mięśni gładkich żołądka i jelit, skurcz mięśni gładkich niektórych łożysk naczyniowych, hamowanie: wydzielania reniny, lipolizy, agregacji płytek, sekrecji insuliny.

• β1: stymulacja lipolizy, wzrost liczby i siły skurczów mięśnia sercowego.

• β2: wzrost glukoneogenezy w wątrobie, wzrost glikogenolizy w wątrobie i mięsniach, wzrost uwalniania: insuliny, reniny, glukagonu, rozkurcz mięśni gładkich: oskrzeli, naczyń, dróg moczowo-płciowych, żołądka i jelit.

3. Metody diagnostyczne (degradacja): Metoda chemiczna polegająca na oznaczeniu stężenia metabolitów katecholamin. Powstają one głównie przy udziale dwóch enzymów: COMT (metylotransferaza O-katecholowa) i MAO (oksydaza monoaminowa). Produktem końcowym przemian dopaminy jest kwas homowanilinowy, a noradrenaliny i adrenaliny - kwas wanilinomigdałowy (MHM). MHM tworzy barwnik z dwuazowaną p-nitroaniliną, który jest ekstrahowany chloroformem, a następnie reekstrahowany do roztworu NaOH w celu oczyszczenia z interferujących związków barwnych. Natężenie zabarwienia oznacza się kolorymetrycznie. W DZM.

Można również oznaczać stężenie katecholamin lub metoksypochodnych, będących metabolitami pośrednimi.

21. Aminokwasy ketogenne - katabolizm, przyczyny zaburzenia, ogólna charakterystyka: Do aminokwasów ketogennych zaliczany leucynę (Leu) i lizynę (Lys).

1. Leucyna:

• Katabolizm:

• Leucyna ulega transaminacji do α-ketoizokapronianu z uwolnieniem amoniaku.

• Izokapronian podlega dekarboksylacji oksydacyjnej z utworzeniem izowalerianylo-CoA.

• Izowalerianylo-CoA pod wpływem dehydrogenazy izowalerianylo-CoA przechodzi w β-metylokrotonoilo-CoA.

• Grupa metylokrotonoilowa ulega karboksylacji z utworzeniem β-metyloglutakonylo-CoA.

• Dochodzi do hydratacji podwójnego wiązania i powstaje β-hydroksy-β-metyloglutarylo-CoA.

• Liaza HMG-CoA rozkłada HMG-CoA do acetooctanu i acetylo-CoA.

• Zaburzenia: Defekt m. in. w metabolizmie leucyny, dotyczący dekarboksylacji oksydacyjnej α-ketokwasów prowadzi do MSD - maple syrup disease.

1. Lizyna:

• Katabolizm:

• Lizyna i α-ketoglutaran tworzą sacharopinę.

• Sacharopina przechodzi w semialdehyd α-aminoadypiny, który utlenia się do kwasu α-aminoadypinowego.

• α-aminoadypinian tworzy α-ketoadypinian, który ulega dekarboksylacji oksydacyjnej α-ketokwasów i powstaje glutarylo-CoA.

• Glutarylo-CoA jest utleniany do glutakonylo-CoA i dekarboksylowany do krotonoilo-CoA.

• Krotonoilo-CoA ulega hydratacji do hydroksybutyrylo-CoA, który jest ulteniany do acetoacetylo-CoA.

22. Metabolizm azotu w mięśniu: cykl glutaminowy i cykl purynowy

23. Tyrozyna - katabolizm i związki z niej powstające: Tyrozyna należy do aminokwasów ketogennych. Jest katabolizowana do acetylo-CoA i octanu.

1. Katabolizm:

• Aminotransferaza tyrozynowa - dostarcza p-hydroksyfenylopirogronianu, wymaga PLP.

• Dioksygenaza 4-hydroksyfenylopirogronianowa - katalizuje powstanie kwasu homogentyzynowego, reakcja wymaga jonów miedzi oraz witaminy C zaburzenie u chorych ze szkorbutem.

• 1,2-dioksygenaza homogentyzynianowa - wytwarza maleiloacetooctan, konieczne jest żelazo.

• Izomeraza cis trans maleiloacetooctanowa - syntetyzuje fumaryloacetooctan.

• Fumaryloacetoacetaza - katalizuje hydrolizę fumaryloacetooctanu do fumaranu i acetooctanu.

• Acylotransferaza acetylo-CoA - wymaga CoA i prowadzi do wytworzenia acetylo-CoA i octanu.

1. Pochodne tyrozyny: Tyrozyna jest aminokwasem wyjściowym do syntezy melaniny i amin katecholowych.

24. Proteazy i antyproteazy - podział, charakterystyka, znaczenie biochemiczne:

1. Proteazy - możemy je podzielić z punktu widzenia budowy chemicznej na:

• Proteazy serynowe - zawierają w centrum katalitycznym grupę seryny. Są to głównie proteazy pływające w osoczu, które muszą być przez większość czasu inaktywowane. Najważniejsza to elastaza leukocytarna, pochodząca z granulocytów obojętnochłonnych (PMN), która uwalnia się do krwioobiegu w procesach zapalnych, celem strawienia elastyny, co pozwoli granulocytom na pentrację tkanki, w której znajdują się drobnoustroje.

• Metaloproteazy (MMPs) - zawierają metal w centrum katalitycznym. Występują przede wszystkim w tkankach w macierzy pozakomórkowej, ich aktywność rośnie w stanach zapalnych.

• Proteazy kwaśne - zawierające w centrum katalitycznym kwas asparaginowy.

• Proteazy cyteinowe/tiolowe - zawierają grupę tiolową cysteiny w centrum katalitycznym.

1. Antyproteazy:

• Serpiny: są to inhibitory proteaz serynowych. Zaliczamy do nich: α1-inhibitor proteaz (odpowiedzialny za 80% zabezpieczenia antyproteolitycznego), α1-antychymotrypsynę, α1-antyplazminę, antytrombinę III, kofaktor II heparyny, inhibitor składowej C1 dopełniacza, owoalbuminę i TBC. Działanie serpin polega na tym, że stają się one substratem dla enzymu, np. α1-inhibitor proteaz jest substratem dla elastazy leukocytarnej. Wchodzi on do centrum aktywnego proteazy, blokuje centrum katalityczne i dochodzi do zahamowania aktywności elastazy.

• TIMP: tissue inhibitors of metaloproteinases - tkankowe inhibitory metaloproteaz - zabezpieczają tkanki przez metaloproteazami.

25. Wpływ GKS na gospodarkę azotową - miejsce uchwytu: Wpływ na gospodarkę białkową: działają katabolitycznie w tkankach obwodowych, działanie anaboliczne wykazują tylko w wątrobie => nasilenie syntezy białek przez komórki wątroby. Działają poprzez receptory jądrowe na zasadzie transaktywacji i transrepresji.

26. Proteoliza ATP/nie-ATP zależna: Ze względu na udział dodatkowych cząsteczek, proteolizę wewnątrzkomórkową możemy podzielić na ATP-niezależną i ATP-zależną, z wykorzystaniem ubikwityny proteolizie ulegają tylko ubikwitynowane białka.

27. Histydyna: Histydyna jest substratem do syntezy takich związków jak histamina (amina biogenna powstająca w wyniku dekarboksylazji histydyny), karnozyna (β-alanylo-L-histydyna, występuje w mięśniach) i anseryna (β-alanylo-N-metylo-L-histydyna, występuje głównie w mózgu). Sama histydyna jest metabolizowana do kwasu glutaminowego i dalej transaminowana do α-ketoglutaranu. Jest to katalizowane przez następujące enzymy:

1. Amoniakoliaza histydynowa - przekształcenie L-histydyny w urokanian z uwolnieniem jonu amonowego.

2. Urokanaza - urokanian przechodzi do 4-imidazolono-5-propionianu.

3. Imidazolonopropionaza - katalizuje utworzenie N-formiminoglutaminianu, w wyniku hydrolizy.

4. Formiminotransferaza glutaminianowa - tworzy glutaminian w wyniku przeniesienia reszty formiminowej na THF z utworzeniem N10-formimino-THF etap wymaga B11!

5. Aminotransferaza - transaminacja glutaminianu do α-ketoglutaranu z wytworzeniem alaniny.

Znane są dwa łagodne zaburzenia metabolizmu histydyny:

• Histydynemia: charakteryzuje się zwiększonym stężeniem histydyny we krwi i moczu, w wyniku uszkodzenia amoniako-liazy histydynowej.

• Acyduria urokanianowa: Spowodowana defektem urokanazy, powoduje zwiększone wydalanie urokanianu, dziedziczona autosomalnie recesywnie.

28. Cykl bursztynianowo-glicynowy: Cykl ten polega na rozkładzie glicyny do amoniaku i dwutlenku węgla i stanowi główną drogę metabolizmu glicyny i treoniny. Przebiega on w następujących etapach;

1. Glicyna reaguje z bursztynylo-CoA z utworzeniem α-amino-β-ketoadypinianu; proces katalizowany przez syntazę ALA.

2. α-amino-β-ketoadypinian przechodzi w kwas δ-aminolewulinowy z uwolnieniem dwutlenku węgla pierwsze dwa etapy są wspólne z biosyntezą hemu.

3. ALA przechodzi w semialdehyd α-ketoglutaranu, z uwolnieniem amoniaku.

4. Semialdehyd α-ketoglutaranu przechodzi w α-ketoglutaran.

5. α-ketoglutaran wchodzi do cyklu krebsa i przez kompleks dehydrogenazy α-ketoglutaranowej jest przekształcany do bursztynylo-CoA.

29. Poliaminy - funkcja, przykłady, biosynteza:

1. Biosynteza:

• L-ornityna jest dekarboksylowana przez dekarboksylazę ornitynową do putrescyny (diamina).

• S-adenozylometionina jest przekształcana w dekarboksylowaną S-adenozylometioninę przez dekarboksylazę S-adenozylometioninową.

• Pod wpływem syntazy spermidynowej, dekarboksylowana S-AM i putrescyna tworzą spermidynę (triamina), uwalnia się metylotioadenozyna.

• Spermidyna jest przekształcana do sperminy (tetraamina) przez syntazę sperminową, dawcą fragmentu aminopropanowego ponownie jest S-AM.

Pierwsze dwa enzymy są indukowalne i wykazują bardzo krótki okres półtrwania (ok. 10 min. dekarboksylaza ornitynowa i 1-2 godziny dekarboksylaza S-AM), mogą być one regulowane - dekarboksylaza ornitynowa zwiększa do 200 razy swoją aktywność po podaniu komórkom GH, GKS, testosteronu lub EDGH; dekarboksylaza S-AM reaguje wzrostem aktywności na promotory wzrostu komórkowego, jest hamowana przez zdekarboksylowaną S-AM i putrescynę.

Syntazy nie są z kolei ani indukowalne, ani szczególnie labilne.

1. Przykłady: Do poliamin zaliczamy spermidynę i sperminę. Są to alifatyczne polikationy asocjujące odwracalnie z wewnątrzkomórkowymi polianionami, szczególnie z DNA i RNA.

2. Funkcja:

• Stymulują syntezę DNA.

• Wpływają na proliferację, wzrost i różnicowanie komórek.

• Stymulują agregację rybosomów.

• Inhibitory niektórych enzymów, w tym kinaz białkowych.

• Dawki farmakologiczne obniżają ciśnienie i temperaturę.

• Mogą być wbudowywane nieodwracalnie do białek w ramach modyfikacji posttranslacyjnej - prowadzi to do specyficznego usieciwania białka i np. stabilizuje cytoszkielet komórki. Sieciowanie jest katalizowane przez transglutaminazy, tworzące wiązanie γ-glutamyloaminowe między pierwszorzędową grupą poliaminy a resztą glutamylową białka.

30. Wpływ β-17-OH-estradiolu na białka: Estrogeny, szczególnie podawane drogą doustną np. w formie antykoncepcji hormonalnej, mają wpływ pobudzający na syntezę białek.

1. Nasilenie biosyntezy fibrynogenu oraz czynników krzepnięcia II, VII, IX, X spowodowane bolusem estrogenów trafiających do wątroby po wchłonięciu składników pigułki antykoncepcyjnej z jelita..

2. Wpływ na ścianę naczyniową: zwiększają syntezę NO oraz prostacyklin => efekt wazodilatacyjny, estradiol hamuje proliferację miocytów gładkich.

3. Działanie stymulujące na białka transportujące: SHBG, TBG, CBG…

31. 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.

32. 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.

2

---