Регуляция водного баланса

В организме за сохранение воды ответственны две антидиуретические системы:

1. Антидиуретический гормон (вазопрессин) – его секреция и синтез возрастает при:

· активации барорецепторов сердца в результате снижения давления крови, при уменьшении внутрисосудистого объема крови на 7-10%,

· возбуждении осморецепторов гипоталамуса – при нарастании осмоляльности внеклеточной жидкости даже менее чем на 1% (при обезвоживании, почечной или печеночной недостаточности),

В зрелом и пожилом возрасте количество осморецепторов снижается и, следовательно, снижается чувствительность гипоталамуса к изменению осмоляльности, что повышает риск обезвоживания, обычно субклинического.

В эпителиоцитах дистальных канальцев почек и собирательных трубочек гормон стимулирует синтез и встраивание аквапоринов в апикальную мембрану клеток и реабсорбцию воды.

2. Ренин-ангиотензин-альдостероновая система (система РААС) – активируется при уменьшении давления в почечных приносящих артериолах или снижение концентрации ионов Na⁺ в моче дистальных канальцев. Конечная цель работы данной системы – усилить реабсорбцию натрия в конечных отделах нефрона. Это влечет за собой увеличение потока воды в клетки тех же отделов и предотвращение ее потерь.

Потери воды вызываются низкой активностью антидиуретических систем.

3. За целенаправленное удаление натрия и, соответственно, воды отвечает третий гормон - атриопептин. Атриопептин – вазодилатирующий и натрийуретический гормон, вырабатываемый в секреторных миоцитах предсердий и желудочков в ответ на их растяжение. Уровень атриопептинов возрастает, например, в результате застойной сердечной недостаточности, хронической почечной недостаточности и т.п.

Натрийуретический гормон усиливает выведение ионов Na⁺ и воды и снижает давление за счет:

· повышения скорости клубочковой фильтрации и подавления реабсорбции воды,

· торможения реабсорбции ионов Na⁺ и Cl^– в проксимальных канальцах и повышения их экскреции,

· снижения сердечного выброса и повышения коронарного тонуса,

· ингибирования секреции ренина, эффектов ангиотензина II и альдостерона,

· увеличения проницаемости гистогематических барьеров и увеличения транспорта воды из крови в тканевую жидкость,

расширения артериол и снижения тонуса

Биосинтез гликогена. Иначе биосинтез гликогена называется гликогеногенезом. Он осуществляется практически во всех тканях,

но особенно активно протекает в скелетных мышцах и в печени. Биосинтез гликогена может идти двумя путями. Один из них заключается в переносе олигосахаридных фрагментов с одного полисахарида на существующий фрагмент гликогена, другой - в переносе остатков глюкозы. Источником остатков глюкозы служит уридиндифосфатглюкоза (УДФ-глюкоза), которая образуется из глюкозо-1-фосфата и УТФ при участии фермента глюкозо-1-фосфатуридилтрансферазы:

Глюкозо-1 -фосфат + УТФ → УДФ-глюкоза + Н₄Р₂О₇

Синтез гликогена осуществляет фермент гликогенсинтетаза. Фермент снимает остаток глюкозы с УДФ-глюкозы и переносит его на нередуцирующий конец растущей цепи гликогена:

Активность гликогенсинтетазы регулируется за счет реакций фосфорилирования - дефосфорилирования. Активной формой гликогенсинтетазы является ее дефосфорилированная форма. Эти процессы катализируют два фермента: киназа гликогенсинтетазы (1) и фосфатаза гликогенсинтетазы (2).

Гликогенсинтетаза ведет синтез цепи амилозного типа. Разветвленная структура образуется путем переноса полиглюкозидной цепи у α-1,4-глюкана из положения 4 в положение 6. Этот механизм реализуется с помощью фермента, который называется α-1,4-глюканветвящий фермент. Трансгликозилирование, катализируемое этим ферментом, можно схематично представить следующим образом (рис. 13).

Интеграция разных путей обмена углеводов в организме. Интенсивность катаболических и анаболических путей обмена углеводов в разных тканях организма неодинакова и определяется прежде всего особенностями обмена каждой ткани и органа. Если рассматривать организм в целом, то можно выявить некоторую специализацию путей превращения углеводов в отдельных тканях. Такая специализация, несомненно, оправдана, так как отвечает функциональной направленности ткани или органа. Поскольку функционирование отдельных органов обеспечивает жизнедеятельность всего организма, существенным моментом в обмене веществ в целом и в обмене углеводов в частности является интеграция катаболических и анаболических процессов.

Приведем пример. При активной мышечной работе затрачиваются большиеколичества энергии, которая первоначально извлекается в ходе распада гликогена до молочной кислоты.

Схема действия α-1,4-глюканветвящего фермента.

Молочная кислота, как говорилось выше, вымывается в кровь, которая доставляет ее в печень, где происходит синтез глюкозы в ходе глюконеогенеза. Глюкоза из печени переносится кровью в скелетные мышцы, где либо расходуется на образование энергии, либо запасается в виде гликогена. Этот межорганный цикл в обмене углеводов получил название цикла Кори:

Цикл Кори

Функция мышечного гликогена заключается в том, что он является легкодоступным источником глюкозы для самой мышцы. Гликоген печени используется главным образом для поддержания физических концентраций глюкозы в крови в основном в промежутках между приемами пищи. Через 12 - 18 ч после приема пищи запас гликогена в печени почти полностью истощается. Содержание мышечного гликогена заметно снижается только после продолжительной и напряженной физической работы. Повышенное содержание гликогена в мышцах может наблюдаться при диете с высоким содержанием углеводов, если перед этим запасы гликогена были снижены в результате высокой мышечной нагрузки.

Микросомальное окисление

Реакции микросомального окисления повышают реакционную способность молекулосуществляются несколькими ферментами, расположенными на мембранах эндоплазматического ретикулума (в случае in vitro они называются микросомальные мембраны). Ферменты организуют короткую цепь, которая заканчивается цитохромом P₄₅₀. Цитохром Р₄₅₀ взаимодействует с молекулярным кислородом и включает один атом кислорода в молекулу субстрата, способоствуя появлению у нее гидрофильности, а другой – в молекулу воды.

Реакции микросомального окисления относятся к реакциям фазы 1 и предназначены для придания гидрофобной молекуле полярных свойств и/или для повышения ее гидрофильности, усиления реакционной способности молекул для участия в реакциях 2 фазы. В реакциях окисления происходит образование или высвобождение гидроксильных, карбоксильных, тиоловых и аминогрупп, которые и являются гидрофильными.

Ферменты микросомального окисления располагаются в гладком эндоплазматическом ретикулуме и являются оксидазами со смешанной функцией (монооксигеназами).

Основным белком этого процесса является гемопротеин – цитохром Р₄₅₀. В природе существует до 150 изоформ этого белка, окисляющих около 3000 различных субстратов. У млекопитающих идентифицировано 13 подсемейств цитохрома Р450. Считается, что ферменты одних семейств участвуют в биотрансформации ксенобиотиков, других – метаболизируют эндогенные соединения (стероидные гормоны, простагландины, жирные кислоты и др.).

Работа цитохрома Р₄₅₀ обеспечивается двумя ферментами:

· НАДН‑цитохром b₅‑оксидоредуктаза, содержит ФАД,

· НАДФН‑цитохром Р₄₅₀‑оксидоредуктаза, содержит ФМН и ФАД.

·

Схема взаиморасположения ферментов микросомального окисления и их функции

Обе оксидоредуктазы получают электроны от соответствующих восстановленных эквивалентов и передают их на цитохром Р₄₅₀. Этот белок, предварительно присоединив молекулу восстановленного субстрата, связывается с молекулой кислорода. Получив еще один электрон, цитохром P₄₅₀ осуществляет включение в состав гидрофобного субстрата первого атома кислорода (окисление субстрата). Одновременно происходит восстановление второго атома кислорода до воды.

Реакции микросомального окисления

Существенной особенностью микросомального окисления является способность к индукции, т.е. увеличению мощности процесса. Индукторами являются вещества, активирующие синтез цитохрома Р₄₅₀ и транскрипцию соответствующих мРНК. Классическим индуктором считаются производные барбитуровой кислоты – барбитураты. Поскольку существует много изоформ цитохрома, то имеется избирательность среди индукторов.

Ингибиторы микросомального окисления связываются с белковой частью цитохрома или с железом гема – например, спиронолактон, эритромицин.

Дата добавления: 2015-07-11