Клиренс креатинина как показатель скорости клубочковой фильтрации.

Клиренс креатинина как показатель скорости клубочковой фильтрации.

Почечный клиренс (почечное очищение). Это наиболее используемый показатель, по которому определяют скорость почечной экскреции отдельных веществ из крови. Он определяется как объем плазмы крови, который в единицу времени может быть очищен от конкретного вещества.

Проба Реберга - Клиренс эндогенного креатинина относится к геморенальным пробам, оценивающим очистительную способность почек. Метод основан на расчёте клубочковой фильтрации по скорости очищения плазмы от креатинина, которую можно определить, если знать концентрацию креатинина в крови, моче и объём выделяемой мочи за определённое время (обычно сутки).

Очищение крови от продуктов метаболизма (депурация) обеспечивается, главным образом, почками (клубочковая фильтрация, канальцевая секреция и реабсорбция). Креатинин же относится к веществам, которые поступают в мочу в норме только путём фильтрации и после прохождения через клубочки не реабсорбируются в канальцах. Поэтому снижение выведения креатинина с мочой и рост его концентрации в крови говорят о снижении фильтрации в почках. После 40 лет клубочковая фильтрация уменьшается на 1% ежегодно.

Проба используется для:

-Контроль функции почек.

-Эндокринные заболевания.

-Оценка влияния больших физических нагрузок.

 

Уровень выше верхней границы референтных значений:

-начальный период сахарного диабета;

-гипертоническая болезнь;

-нефротический синдром.

 

Нарушения фильтрации - изменение состава фильтрата, уменьшение скорости клубочковой фильтрации: возможные причины, последствия, лабораторные показатели.

Основной показатель нарушения клубочковой фильтрации - это снижение СКФ (скорости клуб.фильтрации) ниже 70 мл/мин.

Причины снижения.

1) Почечные причины снижения СКФ:

1. Диффузионные повреждения клубочкового аппарата. Приводят к:

а) сокращению массы функциональных нефронов;

б) уменьшению проницаемости почечного фильтра и уплотнению мембраны капилляров клубочка.

Ситуации:

- острые и хронические воспалительные процессы в клубочках (ГН, васкулиты и др.);

- токсическое повреждения эпителия капилляров клубочка;

- аутоиммунные атаки.

 

2. Повышение внутриканальцевого гидростатического давления. Установлено, что при возрастании внутриканальцевого давления до 40-50 мм.рт.ст. давление ультрафильтрации = 0

Увеличение Pt может быть при процессах, нарушающих отток мочи.

- структуры мочеточников;

- гипертрофия простаты;

- мочекаменная болезнь;

- обструкция канальцев продуктами распада клеток или цилиндров.

 

Механизмы канальцевой реабсорбции и их регуляция. Реабсорбция глюкозы, аминокислот, белков, натрия, воды, бикарбонатов.

Канальцевая реабсорбция

- процесс обратного всасывания воды и ряда растворенных в ней веществ.

вторичной мочи лишь 1-1, 5 литра в сутки. Остальная часть реабсорбируется в канальцах и поступает в кровь. Такой объем реабсорбции обусловлен большой суммарной поверхностью канальцев. Основной путь транспорта веществ и воды – трансцеллюлярный (через клетку), часть воды - через межклеточные щели. Кроме того, этим путем за счет простой диффузии транспортируется незначительное количество веществ, растворенных в воде.

 

Механизмы:

Реабсорбция воды, некоторых ионов, мочевины осуществляется с помощью пассивного транспорта – по электрохимическому, концетрационному или осмотическому градиенту. При помощи пассивного транспорта в дистальном извитом канальце всасывается ион Сl по электрохимическому градиенту, который создается активным транспортом ионов Na

Для характеристики всасывания различных веществ в почечных канальцах большое значение имеет порог выведения. Непороговые вещества выделяются при любой их концентрации в плазме крови. Порог выведения для физиологически важных веществ организма различен, выделение глюкозы с мочой наступает в том случае, если ее концентрация в плазме крови и в клубочковом фильтрате превышает 10 ммоль/л.

 

Реабсорбция натрия и хлора представляет собой наиболее значительный по объему и энергетическим тратам процесс.

Первично-активным транспорт называется в том случае, когда происходит перенос вещества против электрохимического градиента за счет энергии клеточного метаболизма. Примером служит транспорт ионов Na+, который происходит при участии фермента Na+, К+-АТФазы, использующей энергию АТФ.

Вторично-активным называется перенос вещества против концентрационного градиента, но без затраты энергии клетки непосредственно на этот процесс; так реабсорбируются глюкоза, аминокислоты. Из просвета канальца эти органические вещества поступают в клетки проксимального канальца с помощью специального переносчика, который обязательно должен присоединить ион Na+. Этот комплекс (переносчик + органическое вещество + Na+ ) способствует перемещению вещества через мембрану щеточной каемки и его поступлению внутрь клетки. Движущей силой переноса этих веществ через апикальную плазматическую мембрану служит меньшая по сравнению с просветом канальца концентрация натрия в цитоплазме клетки.

 

Реабсорбция АК в

происходит также по механизму сопряженного с Na+ транспорта. Профильтровавшиеся в клубочках аминокислоты на 90% реабсорбируются клетками проксимального канальца почки. Этот процесс осуществляется с помощью вторично-активного транспорта, т.е. энергия идет на работу натриевого насоса. Выделяют не менее 4 транспортных систем для переноса различных аминокислот (нейтральных, двуосновных, дикарбоксильных и аминокислот).

 

Реабсорбция бикарбонатов

для реабсорбции каждого иона бикарбоната в просвет канальца необходимо секретировать один протон.

Около 80-90% реабсорбции ионов бикарбоната (и канальцевой секреции протонов) приходится на проксимальный каналец, поэтому лишь небольшое их количество поступает в дистальные сегменты нефрона. В толстом восходящем отделе петли Генле реабсорбируются другие 10% бикарбоната, прошедшего через почечный фильтр, а остаток поглощается дистальным канальцем и собирательной трубочкой.

 

Натрийуретический гормон

- вырабатывается в предсердии при раздражении волюморецепторов.

- рецепторы, которые расположены в дистальных канальцев почек, активируют мембранную гуанилатциклазу, что приводит к увеличению концентрации цГМФ и, как следствие, к активации протеинкиназы G.

Протеинкиназа G способна фосфорилировать мембранные белки:

-образующие лигандуправляемые К+ и Сl каналы, что увеличивает проницаемость этих каналов для соответствующих ионов;

-образующие лигандуправляемые Na+ и Са+ каналы, что приводит к уменьшению их проницаемости;

-образующие Na+, K+ насос в дистальных канальцах почек, и тем самым тормозит работу К+ Na+ насоса натрия, что приводит к увеличению выведения ионов натрия, а значит и воды из организма.

 

Прозрачность.

Нормальная свежевыпущенная моча прозрачна. Небольшое облако мути может появляться и в нормальной моче за счет эпителиальных клеток и слизи. Выраженное помутнение мочи может быть вызвано присутствием в ней эритроцитов, лейкоцитов, жира, эпителия, бактерий, значительного количества различных солей (уратов, фосфатов, оксалатов). Причины помутнения мочи выясняются при микроскопии осадка и с помощью химического анализа.

Слегка мутная моча нередко наблюдается у пожилых людей (преимущественно из уретры). Возникающее помутнение мочи при стоянии на холоде обычно зависит от выпадения уратов, в тепле — фосфатов. Однако прозрачная моча еще не свидетельствует об отсутствии заболеваний мочеполовой системы.

 

PH (кислотность).

Почки выделяют из организма " ненужные" и задерживают необходимые вещества для обеспечения обмена воды, электролитов, глюкозы, аминокислот и поддержания кислотно-основного баланса. Реакция мочи - рН - в значительной мере определяет эффективность и особенности этих механизмов. В норме чаще всего реакция мочи слабокислая (рН 5, 0 - 7, 0).

Она зависит от многих факторов: возраста, диеты, температуры тела, физической нагрузки, состояния почек и др. Наиболее низкие значения рН - утром натощак и наиболее высокие - после еды. При употреблении преимущественно мясной пищи - реакция более кислая, при употреблении растительной - щелочная. Изменения рН мочи зависит от рН крови: при ацидозах моча имеет кислую реакцию; при алкалозах - щелочную. Расхождение этих показателей происходит при хронических поражениях канальцев почек: в крови наблюдается гиперхлорный ацидоз, а реакция мочи щелочная.

Когда повышается рН (рН > 7):

- Метаболический и респираторный алкалоз.

- Почечный канальцевый ацидоз.

- Бактериальное расщепление мочевины при инфекциях мочевыделительной системы.

- После приема пищи, при вегетарианской диете.

- Гиперкалиемия.

- Хроническая почечная недостаточность.

- В результате действия цитрата натрия, бикарбонатов, адреналина, альдостерона.

- Гиперфункция паращитовидной железы.

- Длительная рвота.

- Новообразование органов мочеполовой системы.

Когда снижается рН (рН < 5):

- Метаболический и респираторный ацидоз.

- Диета с высоким содержанием мясного белка, клюквы.

- Голодание.

- Гипокалиемия.

- Обезвоживание.

- Лихорадка.

- Сахарный диабет.

- В результате действия аскорбиновой кислоты, кортикотропина, хлорида аммония, метионина.

- Туберкулез.

- Выраженная диарея.

 

Лейкоциты в моче

Лейкоциты в моче определяются при изучении пробы мочи под микроскопом. Содержание лейкоцитов в моче измеряется в количестве лейкоцитов видимых в 1 поле зрения под микроскопом.

В норме в мочевом осадке у здоровой женщины обнаруживается до 5, а у здорового мужчины — до 3 лейкоцитов в поле зрения. У детей и беременных женщин сохраняются эти же нормы лейкоцитов в моче. При анализе мочи по Нечипоренко в 1 мл может содержаться до 4000 лейкоцитов - это нормальный показатель.

Повышенное содержание лейкоцитов в моче называется лейкоцитурией. Слишком высокое содержание лейкоцитов в моче (когда количество этих клеток превышает 60 в поле зрения), называется пиурией, обычно она видна невооруженным глазом – моча приобретает мутный оттенок, в ней видны хлопья и нити.

Основными причинами присутствия в моче большого количества лейкоцитов у детей и взрослых являются воспалительные заболевания почек (острые и хронические пиелонефриты, при которых может наблюдаться болезненность в поясничной области с одной или двух сторон, изменение окраски мочи, подъем температуры тела) и мочевыводящих путей (циститы, уретриты, простатиты – они характеризуются болезненностью при мочеиспускании, болями в надлобковой области). В более редких случаях к увеличению числа лейкоцитов в моче может приводить поражение почек при туберкулезе, остром и хроническом гломерулонефрите, амилоидозе.

Очень часто повышение количества лейкоцитов в моче является следствиемнеправильного забора мочи для анализа.

 

Эритроциты в моче

В норме в эритроциты в общем анализе мочи находятся в количестве 0-2 в поле зрения. При исследовании мочевого осадка по методу Нечипоренко в может быть до 1000 эритроцитов. Единичные эритроциты в моче могут появиться после тяжелой физической нагрузки, при длительном стоянии. Наличие эритроцитов в моче у детей, беременных или у взрослых людей всегда свидетельствует о патологии и требует обращения к специалисту.

Эритроциты в моче могут присутствовать в виде небольшой примеси, которая не заметна невооруженным глазом, и выявляется только при микроскопическом исследовании мочи ( микрогематурия ).

 При макрогематурии эритроциты присутствуют в моче в больших количествах. В таких случаях примесь крови в моче определяется визуально, то есть моча приобретает красный цвет или красноватый оттенок (для этого достаточно всего 5 капель крови на 0.5 л мочи).

Непосредственной причиной присутствия эритроцитов в моче могут быть:

Чаще всего

-Заболевания почек: гломерулонефрит, пиелонефрит (в подобных случаях кроме наличия в моче эритроцитов наблюдается повышение температуры, боли в пояснице)

-Мочекаменная болезнь (для мочекаменной болезни характерны приступы почечной колики и эпизоды макрогематурии во время выхода крупных камней).

-Заболевания мочевого пузыря и мочеиспускательного канала: цистит, уретрит (кроме видимой примеси крови в моче для этих болезней характерно повышение температуры, боли в низу живота, которые усиливаются при мочеиспускании).

-У детей основными причинами появления эритроцитов в моче являются пиелонефрит, гломерулонефрит и цистит.

Реже

-Опухоли почки (эритроциты присутствую в моче в течение длительного времени без симптомов воспаления),

-Заболевания предстательной железы: аденома предстательной железы, при котором наличие эритроцитов в моче сопровождается длительным и прогрессирующим затруднением мочеиспускания.

 

Факторы, влияющие на мукоцилиарный клиренс. Неспецифические факторы защиты дыхательных путей: лизоцим, лактоферрин, иммуноглобулины, интерферон. Участие эпителия в неспецифической противовирусной защите дыхательных путей

 

а. Клиренс ингалируемых частиц

На него влияют: 1) реология слизи; 2) адгезивность слизи; 3) биение ресничек реснитчатого эпителия.

 

б. Реология слизи

Реологические свойства (текучесть) слизи определяются соотношением между сульфатированных протеогликанов и концентрацией ионов Ca2+. Повышение [Ca2+] в слизи нарушает текучесть слизи. Синтез сульфатируемых протеогликанов регулируется витамином ретиноевой кислотой, поэтому предшественника ретиноевой кислоты (ретинола) приводит к нарушению клиренса слизи, размножению бактерий и воспалению.

 

в. Адгезивность слизи

прямо пропорциональна содержанию Cl- и сурфактанта.

Поверхностный эпителий тонко регулирует реологические и адгезивные свойство слизи благодаря избирательной реабсорбции ионов, секрецией сурфактанта и паракринной регуляции подслизистых желез.

 

г. Биение ресничек

Слизь постоянно перемешивается благодаря биению ресничек реснитчатого эпителия.

Дыхательные пути следует рассматривать как реабсорбирующий участок (с максимумом реабсорбции в носоглотке), а респираторный отдел легких — как секретирующий. Поэтому направленный ток жидкости из нижних отделов в верхние обусловлен исключительно распределением секретирующих и реабсорбирующих элементов.

 

д. Подслизистые железы

Подслизистые железы обнаруживаются в дыхательных путях содержащих хрящ. Они содержат клетки 4 типов: серозные клетки, мукоциты, поверхностные эпителиоциты и камбиальные клетки.

Серозные клетки

Фундальная часть железы представлена серозными клетками секретирующими ионы Cl- и Na+, воду, лизоцим, лактоферрин и секреторный IgA. Секреция начинается с открытия Cl--канала дефектного при муковисцидозе (CFTR). Поступающий в просвет железы ионы Cl- обеспечивают трансэпителиальную разность потенциалов для парацеллюлярного транспорта ионов Na+. Вода поступает в просвет железы трансцеллюлярно.

Структура, механизм секреции ионов Cl- изучается. Установлено, что функция CFTR не ограничивается транспортом ионов. CFTR регулирует синтез и секрецию серозными клетками сульфатированных протеогликанов. Степень сульфатирования регулируется CFTR и ретиноевой кислотой.

Серозные клетки секретируют фермент лизоцим, расщепляющий клеточную стенку бактерий, и гликопротеин лактоферрин, связывающий ионы железа. Ионы железа появляются в слизи при разрушении эпителиоцитов и бактерий, а поскольку свободное железо токсично для клеток, то лактоферрин необходим для его нейтрализации.

Мукоциты

Мукоциты синтезируют муцины конденсированные с ионами Ca2+. Секреция муцинов регулируется CFTR.

Таким образом, Cl--канал CFTR сочетает в себе свойства анионного канала и внутриклеточного регулятора. CFTR активируется в ответ на внутриклеточный синтез цАМФ и повышение [Ca2+]i.

Поверхностные эпителиоциты

Фенотипически сходны с альвеоцитами II типа. Поверхностные эпителиоциты экспрессируют ENaC, 3Na+/2K+-АТФазу и ферменты синтеза сурфактанта. Поверхностный эпителий регулирует ионный состав слизи, паракринно регулирует секрецию подслизистыми железами и выполняет иммуномодулирующую функцию.

 

е. Неспецифические элементы противовирусной защиты

Помимо бактерий, против которых направлены выше перечисленные факторы защиты, дыхательная система вообще и эпителий дыхательных путей в частности из-за своего стратегического положения постоянно контактирует с вирусами. Поэтому эволюцией выработались универсальные механизмы противовирусной защиты, к которым относятся система цитокинов RANTES и интерферона-y.

RANTES

(пер. с англ. — цитокин синтезируемый нормальными T-лимфоцитами) секретируется многими эпителиоцитами (в том числе и поверхностным эпителием бронхов) при инфицировании вирусом. В норме эпителиоцит постоянно синтезирует мРНК RANTES и RANTES РНКазу, поэтому синтеза белка RANTES не происходит. При инфицировании эпителиоцита вирусные белки блокируют РНКазы и мРНК RANTES транслируется в секретируемый гликопротеин RANTES, привлекающий Т-лимфоциты.

Таким образом, регулируемый на посттранскрипционном уровне белок RANTES сообщает иммунной системе о внедрении вируса еще до начала его репликации. Синтез и секрецию RANTES блокируют глюкокортикоиды.

 

Интерферон-гамма (IFNy)

Гликопротеин IFNy секретируется многими иммунными клетками, а также эпителием бронхов, инфицированным вирусом. Синтез IFNy регулируется на уровне транскрипции, а его секреция начинается одновременно с началом репликации вируса. IFNy индуцирует синтез и экспрессию на клеточной мембране соседних неинфицированных эпителиоцитов молекул клеточной адгезии (ICAM-1), синтез iNOS, а также множества интерлейкинов (IL-1, IL-10 и др.) и белков теплового шока. Эта реакция обеспечивает защиту неинфицированных эпителиоцитов и адгезию Т-лимфоцитов.

Некоторые парамиксовирусы для обхождения системы IFNy синтезируют белки сходные с IFNy. Такой вирусный белок (при соответствующей генетической предрасположенности у человека) чрезмерно активирует сигнальный каскад IFNy, нарушает адаптацию эпителиоцитов и неправильную дифференцировку стволовых эпителиальных клеток с формированием провоспалительного фенотипа, при котором доля реабсорбирующих/иммуномодулирующих поверхностных эпителиоцитов снижается, а доля секретирующих/провоспалительных слизистных и серозных клеток — возрастает. Такое перепрограммирование фенотипа эпителия способно вызвать гиперреактивность бронхов и бронхиальную астму.

 

ENaC

— Na+-канал состоит из субъединиц α, β и γ. α -Субъединица  синтезируются конститутивно. Синтез β - и γ -субъединиц регулируется на уровне транскрипции альдостероном. ENaC обеспечивает пассивное проведение ионов Na+ в альвеоцит по градиенту концентрации.

3Na+/2K+-АТФаза

- осуществляет энергозависимое удаление Na+ через базолатеральную мембрану против градиента концентрации из цитоплазмы в интерстиций. 3Na+/2K+-АТФаза состоит из α и β -субъединиц. α -Субъединица конститутивна, а β -субъединица — регулируется на уровне транскрипции.

Скорость транспорта ионов через альвеоциты II типа определяется количеством ENaC и активностью 3Na+/2K+-АТФазы. Регуляция осуществляется на транскрипционном и посттранскрипционном уровне. Основными регуляторами транспорта ионов являются: адреналин, кортизол, альдостерон, супероксид (O2? − ) и предсердный (атриальный) натрийуретический пептид (ANP).

Адреналин

Адреналин через β -адренорецепторы (вторичный посредник — цАМФ) обеспечивает быструю интернализацию ENaC в апикальную мембрану и 3Na+/2K+-АТФазы в базолатеральную мембрану, тем самым быстро увеличивая реабсорбцию Na+.

Кортизол и альдостерон

Кортизол и альдостерон через рецепторы минералокортикоидов регулируют скорость транскрипции мРНК α -субъединицы ENaC и β -субъединицы 3Na+/2K+-АТФазы.

ANP (натриурет.пептид)

ANP синтезируется и секретируется при растяжении кардиомиоцитов левого предсердия (перегрузка сердца объемом или давлением). Через свой рецептор ANP увеличивает производство цГМФ и ингибирует интернализацию ENaC и 3Na+/2K+-АТФазы. Поэтому ANP может быть важным фактором патогенеза отека легких и «застойной пневмонии» при болезнях сердца и сосудов.

Супероксид и гипоксия

Поскольку альвеоциты II типа содержат митохондрии, то в ответ на гипоксию в клетках продуцируется O2-, который через активацию фактора транскрипции NF-κ B ингибирует транскрипцию мРНК α -субъединицы ENaC и β -субъединицы 3Na+/2K+-АТФазы. Таким образом, O2- является функциональным антагонистом кортизола и альдостерона.

 

Состав и функции слизи, механизм ее секреции эпителием дыхательных путей. Роль хлорного канала (муковисцидозного трансмембранного регулятора - CFTR). Понятие о муковисцидозе. Лабораторная диагностика муковисцидоза.

 

Сурфактант

Альвеоциты II типа синтезируют и секретируют поверхностно-активное вещество сурфактант. Молекулы сурфактанта содержат неполярную «головку» и полярные «хвосты». «Головки» молекулы сурфактанта направлены в сторону клеток, а «хвосты» — в просвет альвеолы. Сурфактант разрушает ассоциаты воды, снижает поверхностное натяжение и препятствует спадению стенок альвеол. Синтез сурфактанта индуцируется кортизолом.

Компонентами сурфактанта также являются особые белки — SP-A, SP-B, SP-C, SP-D.

Протеины SP-A и SP-D

относятся к особой группе белков коллектинов, распознающих поверхносные углеводы бактерий — останки маннозы и N-ацетилглюкозамина. Бактерии «помеченные» протеинами SP-A и SP-D фагоцитируются альвеолярными макрофагами. Таким образом, протеины сурфактанта SP-A и SP-D обеспечивают неспецифическую антимикробную защиту.

 

Протеины SP-B и SP-C

стабилизируют фосфолипидную пленку.

 

Синтез сурфактанта, субъединиц ENaC и 3Na+/2K+-АТФазы начинаются с 28 недели беременности, поэтому преждевременные роды для новорожденного грозят развитием синдрома дыхательной недостаточности.

 

Миелин

Аксоны некоторых нейронов защищены с поверхности миелиновой оболочкой, образованной шванновскими клетками, обвивающими аксон. Места, в которых он не покрыт миелиновой оболочкой, называются перехватами Ранвье.

Миелин — фосфолипид-диэлектрик, окружающий аксоны многих нейронов. Миелин является продуктом глиальных клеток Шванна (в периферической нервной системе) и олигодендроцитов (в центральной нервной системе).

Состав миелина

Миелин, синтезируемый разными клетками характеризуется различным химическим составом.

Липиды составляют 80 % массы миелина. Основными липидами миелина являются галактоцереброзид — тип цереброзида, содержащий церамид и галактозу. Галактоцереброзид играет важную роль в индукции апоптоза.

Протеины включают Основной белок миелина (MBP), миелиновый гликопротеин олигодендроцитов (MOG) и протеолипидный протеин (PLP). Белки миелина регулируют процесс миелинизации нервных волокон, поэтому их дефект обусловливает нарушения проведения нервных импульсов по нервным волокнам.

Функции миелина

Миелин обеспечивает высокую скорость передачи нервного импульса в миелиновых волокнах, поскольку нервный импульс перемещается скачкообразно. Вдоль безмиелиновых нервных волокон скорость передачи нервного импульса существенно ниже, поскольку потенциал действия распространяется последовательно вдоль мембраны нейрона. Миелиновая оболочка предотвращает перенос электрического импульса на соседние нейроны и формирует канал для роста аксона при его повреждении.

Повреждение миелина (демиелинизация) и нарушение синтеза миелина (дисмиелинизация) снижает скорость передачи нервных импульсов вдоль аксона, что вызывает нарушение чувствительности, мышечную слабость и нарушение зрения.

Повышение текучести миелиновой оболочки используется для общей анестезии (ингаляционный наркоз) при проведении хирургических операций.

 

Химический синапс: структура, локализация процесса синтеза нейромедиаторов. Протеины активной зоны (AZ), постсинаптической плотности (PSD). Механизм высвобождения нейромедиатора. Пресинаптический терминал. Протеины SNARE.

Химические синапсы — специализированные соединения между нейронами и другими клетками (мышцы, железы). Синапсы обеспечивают связь с другими нейронами и регуляцию нейронами других клеток. Количество синапсов снижается с возрастом.

Термин «синапс» происходит от слова «синаптеин», предложенного Чарльзом Скоттом Шеррингтоном от греч. «syn» — «вместе» и «haptein» — «скреплять».

 

Структура синапса

Химические синапсы функционально ассиметричны, т. е. передают информацию от пресинаптических клеток к постсинаптическим мембранам. Пресинаптические терминалы (синаптические расширения) — специализированные области аксона, содержащие нейротрансмиттеры в мембранных пузырьках (везикулах). В пресинаптических терминалах синаптические везикулы прикрепляются к пресинаптической плазматической мембране, называемых активной зоной (AZ).

На постсинаптической мембране расположены рецепторы нейротрансмиттеров. В случае синапсов между двумя нейронами постсинаптическая мембрана расположена на мембране дендрита. На постсинаптической мембране расположены белки постсинаптической плотности (PSD). Протеины PSD обеспечивают заякоривание и перемещение рецепторов нейротрансмиттера и модуляцию активности этих рецепторов.

Между пре- и постсинаптическими мембранами располагается щель шириной 20 нм. Небольшие размеры синаптической щели позволяют быстро повышать или снижать концентрацию нейромедиатора. Мембраны обеих клеток фиксированы белками клеточной адгезии, что позволяет ограничивать зону действия нейромедиатора областью синапса.

 

Связывание с рецептором

Рецепторы на противоположной стороне синаптической щели взаимодействуют с нейромедиатором и вызывают открытие ионных каналов постсинаптической мембраны, меняя локальный трансмембранный постсинаптический потенциал — возбуждающий потенциал (деполяризующий ток) и ингибиторный потенциал (гиперполяризующий ток). Результат зависит от нейромедиатора и типа ионных каналов, сопряженных с постсинаптическим рецептором.

 

Терминация

Завершение передачи сигнала обеспечивается разрушением нейромедиатора, или его повторным захватом.

 

Повторный захват

После высвобождения нейромедиатора в синаптическую щель некоторая его часть захватывается специализированными белками пре- и постсинаптической мембраны.

 

Разрушение нейромедиатора

Некоторые нейромедиаторы, например ацетилхолин и пептиды, разрушаются без повторного захвата. Часть ацетилхолина — холин может использоваться повторно для синтеза ацетилхолина. Пептидные нейромедиаторы полностью расщепляются до аминокислот, которые используются для построения новых молекул нейромедиатора.

 

 

А. Десенситизация

Десенситизация постсинаптических рецепторов — снижение ответа на нейротрансмиттер. Основной механизм десенситизации обусловлен фосфорилированием рецептора нейротрансмиттера с последующим его эндоцитозом. В случае высокой стимуляции рецептор убиквитинируется и распадается.

 

Б. Гомотропная модуляция

Гомотропная модуляция — это модуляция пресинаптического нейрона собственным нейротрансмиттером, т. е. форма аутокринной сигнализации. Модуляции подвергаются размер, число и скорость наполнения везикул. Гомотропная модуляция направлена на ингибирование сигнализации.

Примером гомотропной модуляции могут служить нейроны симпатической нервной системы (СНС), которые высвобождают норадреналин, стимулирующий пресинаптические α 2-адренорецепторы и снижающий высвобождение норадреналина.

 

В. Гетеротропная модуляция

Гетеротропная модуляция — это модуляция пресинаптической мембраны соседних нейронов. Аналогично модуляции подвергаются число, размер и наполнение везикул соседних нейронов.

Примером гетеротропной модуляции могут служить нейроны СНС, где высвобождение норадреналина одним нейроном ингибирует высвобождение норадреналина соседними нейронами.

Одним из вариантов гетеротропной модуляции может служить механизм регуляции тонуса сосудов головного мозга. При этом источником медиаторов (пуриновых оснований и глутамата) служит активный нейрон, а клеткой мишенью — астроцит, контактирующий с гладкими миоцитами кровеносных сосудов. Выделение возбуждающих медиаторов из активного нейрона стимулирует рецепторы астроцита и повышение концентрации в нем Ca2+, что в свою очередь через активацию фосфолипаз высвобождает арахидоновую кислоту (AA). AA служит предшественником простагландинов (PGs), синтезируемых циклооксигеназой. Полученные PGs вызывают вазодилятацию и усиление кровотока рядом с активным нейроном.

 

Интеграция синаптических входов. Взаимодействие между различными нейромедиаторами: их суммарный эффект. Возбуждающий постсинаптический потенциал. Возбуждающие нейромедиаторы. Ингибиторный постсинаптический потенциал. Тормозные нейромедиаторы.

 

А. Норадреналин

Норадреналин — главный симпатический нейромедиатор центральной и симпатической нервной системы.

Функции норадреналина

Норадреналин выделяется адренергическими нейронами центральной и симпатической нервной системы. Действие норадреналина осуществляется через адренергические рецепторы нейронов и периферических тканей.

Синтез

Норадреналин синтезируется из предшественников в несколько этапов: 1) окисление тирозина (образуется диоксифенилаланин — ДОФА); 2) декарбоксилирование ДОФА (образуется дофамин); 3) гидроксилирование дофамина (образуется норадреналин).

Деградация

У млекопитающих норадреналин разрушается до различных метаболитов: 1) норметанефрин посредством катехол-O-метилтрансферазы (COMT); 2) 3, 4-дигидроксиминдальная кислота посредством моноаминоксидазы (MAO); 3) 3-метокси-4-гидроксиминдальная кислота посредством MAO; 4) 3-метокси-4-гидроксифенилгликол посредством MAO.

Везикулярный транспорт

Между этапами декарбоксилирования и гидроксилирования норадреналин переносится в везикулы посредством везикулярных транспортеров моноаминов (VMAT).

Высвобождение

Высвобождение норадреналина из везикул модулируется α 2-адренорецепторами — отрицательная обратная связь.

Рецепторы

Адренергические рецепторы — класс G-протеин-ассоциированных рецепторов. Функционально выделяют 2 главные группы рецепторов: α -адренорецепторы (α 1 и α 2-адренорецепторы) и β -адренорецепторы.

α 1-Адренорецепторы сопряжены с Gq-протеином, активирующим фосфолипазу C (PLC). В свою очередь PLC высвобождает инозитолтрифосфат, который стимулирует выход Ca2+ из эндоплазматического ретикулума. Поэтому стимуляция α 1-адренорецепторов вызывает высвобождение нейромедиаторов и сокращение гладких миоцитов.

α 2-Адренорецепторы сопряжены с Gi-протеином, поэтому их стимуляция ингибирует аденилатциклазу, что приводит к снижению продукции цАМФ. Поэтому стимуляция α 2-адренорецепторов вызывает сокращение гладких миоцитов и ингибирование высвобождения нейротрансмиттера.

β -Адренорецепторы сопряжены с Gs-протеином, поэтому их стимуляция активирует аденилатциклазу, продуцирующую цАМФ.

 

Б. Ацетилхолин

Ацетилхолин — нейротрансмиттер периферической и центральной нервной системы.

Функция

В периферической нервной системе ацетилхолин стимулирует сокращение мышц. Ацетилхолин вызывает открытие лиганд-открываемых натриевых каналов клеточной мембраны. Вход Na+ вызывает сокращение мышц. В то же время, сократимость кардиомиоцитов снижается. Эти различия обусловлены разными типами рецепторов ацетилхолина. В автономной нервной системе ацетилхолин высвобождается во всех пре- и постганглионарных парасимпатических нейронах, во всех преганглионарных симпатических нейронах, некоторых постганглионарных симпатических нейронах (например, в потовых железах).

В центральной нервной системе ацетилхолин выполняет функцию нейромодулятора.

Синтез и деградация

Ацетилхолин синтезируется посредством холинацетилтрансферазы из холина и ацетил-КоА. Ацетилхолинэстераза (холинэстераза) превращает ацетилхолин в неактивные метаболиты холин и ацетат.

Рецепторы

Существуют два основных класса рецепторов ацетилхолина: никотиновые рецепторы ацетилхолина (nAChR) и мускариновые рецепторы ацетилхолина (mAChR).

Никотиновые рецепторы ацетилхолина являются ионотропными каналами, проницаемых для ионов Na+ и K+. Стимуляция Н-холинорецепторов вызывает деполяризацию мембраны клетки-мишени. Десенситизация Н-холинорецепторов обусловлена фосфорилированием их субъединиц посредством PKA и PKC.

Мускариновые рецепторы являются метаботропными G-протеин-ассоциированными рецепторами. Стимуляция М-холинорецепторов вызывает биохимические каскады, сопряженные с продукцией вторичных посредников и открытием ионных каналов.

 

А. ГАМК

Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК, GABA) — главный ингибиторный нейротрансмиттер ГАМКергических центральной нервной системы и сетчатки. ГАМК является непротеиногенной аминокислотой.

Функции ГАМК

ГАМК в синапсах головного мозга через стимуляцию специфических трансмембранных рецепторов пре- и постсинаптических нейронов. Стимуляция ГАМК-рецепторов вызывает открытие ионных каналов, обеспечивая вход ионов Cl− в нейрон или выход из нейрона ионов K+. Это вызывает гиперполяризацию мембраны клетки. Известны 3 вида рецепторов ГАМК — ионотропные ГАМКA- и ГАМКC-рецепторы, сопряженные с ионными каналами и метаботропные ГАМКB-рецепторы, сопряженные с G-протеинами.

Синтез

ГАМК синтезируется из глутамата посредством глутаматдекарбоксилазы, использующей пиридоксальфосфат (витамин B6) в качестве кофермента.

Распад

ГАМК подвергается трансаминированию, а затем окислению с образованием сукцината (янтарной кислоты), которая вступает в цикл Кребса.

ГАМКA- и ГАМКC-рецепторы

- являются ионотропными рецепторами, стимуляция которых вызывает открытие Cl− -каналов.

ГАМКB-рецепторы

- являются метаботропными трансмембранными рецепторами, стимуляция которых вызывает активацию G-протеина и аденилатциклазы с продукцией цАМФ и открытием K+-каналов.

Общим эффектом стимуляции ГАМКергических рецепторов является гиперполяризация постсинаптической мембраны нейронов с предотвращением развития потенциала действия.

 

Б. Глицин

Функции глицина

Глицин — протеиногенная аминокислота и ингибиторный нейротрансмиттер в центральной нервной системе, особенно в спинном мозге, стволе и сетчатке.

Синтез

Глицин синтезируется из аминокислоты серина с участием тетрагидрофолата и фермента серингидроксиметилтрансферазы.

Из CO2 + NH4 с участием тетрагидрофолата и NAD+ посредством глицинсинтазы.

Деградация

Глицин разрушается глицин-расщепляющим ферментом с образованием CO2 + NH4 с участием тетрагидрофолата и NADH+.

Превращение глицина в серин посредством серингидроксиметилтрансферазы. Затем серин посредством сериндегидратазы превращается в пируват.

Рецепторы

Стимуляция ионотропных рецепторов глицина GlyR вызывает открытие Cl− -каналов, что вызывает развитие ингибиторного постсинаптического потенциала (IPSP), гиперполяризацию.

 

Норадреналин. Функции. Ферменты, участвующие в синтезе норадреналина. Типы рецепторов норадреналина. Высвобождение и деградация норадреналина. Механизм нейрональной трансдукции с вовлечением рецепторов норадреналина.

А. Норадреналин

Норадреналин — главный симпатический нейромедиатор центральной и симпатической нервной системы.

Функции норадреналина

Норадреналин выделяется адренергическими нейронами центральной и симпатической нервной системы. Действие норадреналина осуществляется через адренергические рецепторы нейронов и периферических тканей.

Синтез

Норадреналин синтезируется из предшественников в несколько этапов: 1) окисление тирозина (образуется диоксифенилаланин — ДОФА); 2) декарбоксилирование ДОФА (образуется дофамин); 3) гидроксилирование дофамина (образуется норадреналин).

Деградация

У млекопитающих норадреналин разрушается до различных метаболитов: 1) норметанефрин посредством катехол-O-метилтрансферазы (COMT); 2) 3, 4-дигидроксиминдальная кислота посредством моноаминоксидазы (MAO); 3) 3-метокси-4-гидроксиминдальная кислота посредством MAO; 4) 3-метокси-4-гидроксифенилгликол посредством MAO.

Везикулярный транспорт

Между этапами декарбоксилирования и гидроксилирования норадреналин переносится в везикулы посредством везикулярных транспортеров моноаминов (VMAT).

Высвобождение

Высвобождение норадреналина из везикул модулируется α 2-адренорецепторами — отрицательная обратная связь.

Рецепторы

Адренергические рецепторы — класс G-протеин-ассоциированных рецепторов. Функционально выделяют 2 главные группы рецепторов: α -адренорецепторы (α 1 и α 2-адренорецепторы) и β -адренорецепторы.

α 1-Адренорецепторы сопряжены с Gq-протеином, активирующим фосфолипазу C (PLC). В свою очередь PLC высвобождает инозитолтрифосфат, который стимулирует выход Ca2+ из эндоплазматического ретикулума. Поэтому стимуляция α 1-адренорецепторов вызывает высвобождение нейромедиаторов и сокращение гладких миоцитов.

α 2-Адренорецепторы сопряжены с Gi-протеином, поэтому их стимуляция ингибирует аденилатциклазу, что приводит к снижению продукции цАМФ. Поэтому стимуляция α 2-адренорецепторов вызывает сокращение гладких миоцитов и ингибирование высвобождения нейротрансмиттера.

β -Адренорецепторы сопряжены с Gs-протеином, поэтому их стимуляция активирует аденилатциклазу, продуцирующую цАМФ.

 

 

Б. Ацетилхолин

Ацетилхолин — нейротрансмиттер периферической и центральной нервной системы.

Функция

В периферической нервной системе ацетилхолин стимулирует сокращение мышц. Ацетилхолин вызывает открытие лиганд-открываемых натриевых каналов клеточной мембраны. Вход Na+ вызывает сокращение мышц. В то же время, сократимость кардиомиоцитов снижается. Эти различия обусловлены разными типами рецепторов ацетилхолина. В автономной нервной системе ацетилхолин высвобождается во всех пре- и постганглионарных парасимпатических нейронах, во всех преганглионарных симпатических нейронах, некоторых постганглионарных симпатических нейронах (например, в потовых железах).

В центральной нервной системе ацетилхолин выполняет функцию нейромодулятора.

Синтез и деградация

Ацетилхолин синтезируется посредством холинацетилтрансферазы из холина и ацетил-КоА. Ацетилхолинэстераза (холинэстераза) превращает ацетилхолин в неактивные метаболиты холин и ацетат.

Рецепторы

Существуют два основных класса рецепторов ацетилхолина: никотиновые рецепторы ацетилхолина (nAChR) и мускариновые рецепторы ацетилхолина (mAChR).

Никотиновые рецепторы ацетилхолина являются ионотропными каналами, проницаемых для ионов Na+ и K+. Стимуляция Н-холинорецепторов вызывает деполяризацию мембраны клетки-мишени. Десенситизация Н-холинорецепторов обусловлена фосфорилированием их субъединиц посредством PKA и PKC.

Мускариновые рецепторы являются метаботропными G-протеин-ассоциированными рецепторами. Стимуляция М-холинорецепторов вызывает биохимические каскады, сопряженные с продукцией вторичных посредников и открытием ионных каналов.

 

А. ГАМК

Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК, GABA) — главный ингибиторный нейротрансмиттер ГАМКергических центральной нервной системы и сетчатки. ГАМК является непротеиногенной аминокислотой.

Функции ГАМК

ГАМК в синапсах головного мозга через стимуляцию специфических трансмембранных рецепторов пре- и постсинаптических нейронов. Стимуляция ГАМК-рецепторов вызывает открытие ионных каналов, обеспечивая вход ионов Cl− в нейрон или выход из нейрона ионов K+. Это вызывает гиперполяризацию мембраны клетки. Известны 3 вида рецепторов ГАМК — ионотропные ГАМКA- и ГАМКC-рецепторы, сопряженные с ионными каналами и метаботропные ГАМКB-рецепторы, сопряженные с G-протеинами.

Синтез

ГАМК синтезируется из глутамата посредством глутаматдекарбоксилазы, использующей пиридоксальфосфат (витамин B6) в качестве кофермента.

Распад

ГАМК подвергается трансаминированию, а затем окислению с образованием сукцината (янтарной кислоты), которая вступает в цикл Кребса.

ГАМКA- и ГАМКC-рецепторы

- являются ионотропными рецепторами, стимуляция которых вызывает открытие Cl− -каналов.

ГАМКB-рецепторы

- являются метаботропными трансмембранными рецепторами, стимуляция которых вызывает активацию G-протеина и аденилатциклазы с продукцией цАМФ и открытием K+-каналов.

Общим эффектом стимуляции ГАМКергических рецепторов является гиперполяризация постсинаптической мембраны нейронов с предотвращением развития потенциала действия.

 

Б. Глицин

Функции глицина

Глицин — протеиногенная аминокислота и ингибиторный нейротрансмиттер в центральной нервной системе, особенно в спинном мозге, стволе и сетчатке.

Синтез

Глицин синтезируется из аминокислоты серина с участием тетрагидрофолата и фермента серингидроксиметилтрансферазы.

Из CO2 + NH4 с участием тетрагидрофолата и NAD+ посредством глицинсинтазы.

Деградация

Глицин разрушается глицин-расщепляющим ферментом с образованием CO2 + NH4 с участием тетрагидрофолата и NADH+.

Превращение глицина в серин посредством серингидроксиметилтрансферазы. Затем серин посредством сериндегидратазы превращается в пируват.

Рецепторы

Стимуляция ионотропных рецепторов глицина GlyR вызывает открытие Cl− -каналов, что вызывает развитие ингибиторного постсинаптического потенциала (IPSP), гиперполяризацию.

 

Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ): анатомические особенности, функция, механизм функционирования. Проницаемость ГЭБ для компонентов плазмы крови в норме и при повреждении.

 

Гематоэнцефалический барьер

- (BBB, blood-brain barrier) открыт в конце XIX века Эрлихом. Позже было обнаружено, что BBB образован церебральными эндотелиоцитами (CEC) и глией. BBB обеспечивает гомеостаз центральной нервной системы (ЦНС), которая отделена от системного кровотока.

 

А. Морфология и функция BBB

BBB образован сложной клеточной системой эндотелиоцитов, астроглии, перицитов, периваскулярных макрофагов и базальной пластинки. Отростки астроцитов контактируют с CEC и погружены в базальную пластинку в месте с перицитами и периваскулярными макрофагами. Перициты являются сократительными клетками и окружают церебральные капилляры отростками. Перициты могут влиять на целостность капилляров и подавлять фагоцитоз эндотелиоциами, ограничивая проницаемость BBB для некоторых веществ.

CEC содержит узкие межклеточные плотные структуры, образуемые пояски типа zonula occludens. Межклеточные структуры могут парацеллюлярно транспортировать гидрофильные вещества через церебральный эндотелий.

В эндотелии BBB экспрессируется P-гликопротеина (Pgp) и протеины множественной лекарственной резистентности (MDR). MDR1 и Pgp локализуются на люминальной поверхности церебрального эндотелия и удаляют в кровь ксенобиотики.

Помимо анатомического барьера, CEC формируют метаболический барьер посредством моноаминооксидазы A и B, катехол-O-метилтрансферазы и псевдохолинэстеразы. Эти энзимы осуществляют деградацию нейромедиаторов.

Дополнительным барьером служит система нейтрализации лекарств в микрососудах, сосудистого сплетения, лептоменингеальной оболочке и околожелудочковом органе (circumventricular organ). К этой системе относятся гемопротеины P450, P450-зависимые монооксигеназы, NADPH-цитохром P450-редуктазы, UDP-глюкуронозилтрансферазы, щелочные фосфатазы, глутатионпероксидазы (GPx), эпоксидгидролазы, моноаминооксидазы A и B, катехол-O-метилтрансферазы и псевдохолинэстеразы. Продукты деградации или биотрансформации удаляются из мозга специфическими транспортными системами BBB или пассивно из паренхимы в цереброспинальную жидкость.

BBB имеется в 99 % церебральных капиллярах за исключением областей гематоцереброспинального барьера. К этим областям относятся срединная возвышенность, гипофиз, паутинное сплетение, сосудистое тело, субфорникальный орган и терминальная пластинка.

 

б. Механизмы транспорта веществ через гематоэнцефалический барьер

Крупные гидрофильные питательные вещества пересекают BBB посредством селективных транспортеров с затратой энергии.

Диффузия веществ через плазматическую мембрану эндотелиоцитов BBB зависит от их гидрофобности, молекулярной массы и заряда. Липофильные вещества быстро диффундируют в нервную ткань.

Специфичный транспортер глюкозы GLUT-1 переносит галактозу и глюкозу и асимметрично экспрессируется в люминальной и базальной мембранах CEC. Идентифицированы транспортеры нейтральных аминокислот (LNAA-система), основных кислот, пуринов, нуклеозидов, тиамина, монокарбоновых кислот и тироидных гормонов.

 

в. Повреждение гематоэнцефалического барьера при заболеваниях ЦНС

При многих заболеваниях, сопровождающихся нарушением целостности BBB, развивается периваскулярное воспаление, усиливается продукция провоспалительных цитокинов и адгезивных молекул в эндотелии, что усиливает привлечение миграции воспалительных клеток в ЦНС и нарушает транспорт питательных веществ.

 

 

Клиренс креатинина как показатель скорости клубочковой фильтрации.

Почечный клиренс (почечное очищение). Это наиболее используемый показатель, по которому определяют скорость почечной экскреции отдельных веществ из крови. Он определяется как объем плазмы крови, который в единицу времени может быть очищен от конкретного вещества.

Проба Реберга - Клиренс эндогенного креатинина относится к геморенальным пробам, оценивающим очистительную способность почек. Метод основан на расчёте клубочковой фильтрации по скорости очищения плазмы от креатинина, которую можно определить, если знать концентрацию креатинина в крови, моче и объём выделяемой мочи за определённое время (обычно сутки).

Очищение крови от продуктов метаболизма (депурация) обеспечивается, главным образом, почками (клубочковая фильтрация, канальцевая секреция и реабсорбция). Креатинин же относится к веществам, которые поступают в мочу в норме только путём фильтрации и после прохождения через клубочки не реабсорбируются в канальцах. Поэтому снижение выведения креатинина с мочой и рост его концентрации в крови говорят о снижении фильтрации в почках. После 40 лет клубочковая фильтрация уменьшается на 1% ежегодно.

Проба используется для:

-Контроль функции почек.

-Эндокринные заболевания.

-Оценка влияния больших физических нагрузок.

 

Уровень выше верхней границы референтных значений:

-начальный период сахарного диабета;

-гипертоническая болезнь;

-нефротический синдром.

 

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: