Клиническая биохимия крови (лекция)

УЧЕБНЫЕ ВОПРОСЫ

ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ

ФРАКЦИЙ ОСТАТОЧНОГО АЗОТА

КРОВИ.

ОБМЕН АЗОТСОДЕРЖАЩИХ

СОЕДИНЕНИЙ И ЕГО КОНЕЧНЫЕ

ПРОДУКТЫ. НЕБЕЛКОВЫЕ

АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ КОМПОНЕНТЫ

КРОВИ.

3. АЗОТЕМИЯ И ЕЁ ВИДЫ.

Белки запасаются в организме

лишь в ограниченных количествах.

Кратковременный резерв белка

составляет всего

45 г

(40 г в

мышцах, 5 г – в крови и печени).

При безбелковой диете (

полностью

удовлетворяющей потребности орга

низма в энергии!

) потери белка в

результате катаболизма при весе

человека 70 кг составляют

23,2 г/сут

(

абсолютный белковый минимум

коэффициент изнашивания

Доля аминокислот, идущая на син

тез собственных белков организма,

зависит от состава пищевого белка.

Её величина определяет

биологи

ческую ценность белка

, показатель

которой – количество белков орга

низма, восполняемых при потреб

лении

100 г пищевого белка:

80-

100 г

–

для животных белков

60-

70 г

–

для растительных

Для поддержания белкового балан

са при смешанной диете необхо

димо

30-

40 г

белка в сутки.

АЗОТИСТЫЙ БАЛАНС

– отношение

суммарного азота, поступившего и

образовавшегося в организме к

выделившемуся из организма

Показателем нормального белкового

обмена является

азотистое равновесие

или

положительный азотистый баланс

Суточная потребность белка –

1 г/кг

(у детей и беременных

1,5

– 2 г /кг

Отрицательное значение азотистого

баланса

является следствием

дистрофических изменений в органах

при онкологических и

воспалительных заболеваниях,

анорексии и др.

Конечные продукты

азотистого обмена

(

способы

выведения аминного азота

АММОНИОТЕЛИЧЕСКИЕ ОРГАНИЗМЫ

УРИКОТЕЛИЧЕСКИЕ ОРГАНИЗМЫ

УРЕОТЕЛИЧЕСКИЕ ОРГАНИЗМЫ

АММОНИОТЕЛИЧЕСКИЕ ОРГАНИЗМЫ

(

большинство водных беспозвоночных,

костистые рыбы, личинки земноводных,

постоянно живущие в воде

земноводные)

В качестве конечного продукта азотис-

того обмена выделяют в окружающую

среду

NН

или

аммиачные соли

хорошо растворимые в воде и легко

диффундирующие через дыхательные

полости, омываемые водой.

Конечные продукты

азотистого обмена

(

способы

выведения аминного азота

УРИКОТЕЛИЧЕСКИЕ ОРГАНИЗМЫ

(

наземные насекомые и брюхоногие

моллюски, рептилии, птицы)

В качестве конечного продук-

та выделяют

мочевую кислоту

что связано со спецификой

их эмбрионального развития

в замкнутом пространстве яиц

и возможностью утилизации

аммониака практически

без расходования воды.

УРЕОТЕЛИЧЕСКИЕ ОРГАНИЗМЫ

(

наземные планарии, хрящевые рыбы,

взрослые земноводные, млекопитающие,

в т.ч. человек)

В качестве конечного

продукта азотистого обме-

на выделяют в окружаю-

щую среду

мочевину

Конечные продукты

азотистого обмена

(

способы

выведения аминного азота

Катаболизм аминокислот

Синтез ВЖК и

кетоновых тел

глюконеогенез

энергия

дезаминирование

декарбокси-

лирование

дезаминирование

Остаточный азот крови

–

небелковые азотсодержащие вещества

остающиеся после осаждения белков

сыворотки трихлоруксусной, фосфорно-

молибденовой или фосфорно-

вольфрамовой кислотами

мочевина

– 50%

аминокислоты

– 25%

креатин

– 5%

мочевая кислота

– 4%

креатинин

– 2,5%

нуклеотиды, индикан, аммиак и др.

Пределы физиологических

колебаний

остаточного азота

крови

14,3 – 28,6 ммоль/л

Компоненты остаточного

азота

Мочевина 3,33 - 8,32 ммоль/л

Аммониак 7,14 - 21,42

мк

моль/л

Мочевая кислота:

мужч 0,12 - 0,46 ммоль/л

женщ 0,12 - 0,38 ммоль/л

Азот 1,43 - 3,1 ммоль/л

аминокислот

Компоненты остаточного

азота

Креатинин 53 – 106

мк

моль/л

Индикан 1,19 - 3,18

мк

моль/л

Креатин:

мужч 15,25 - 45,75

мк

моль/л

женщ 45,75 - 76,25

мк

моль/л

Основные компоненты

остаточного азота

Мочевина 3,33 - 8,32 ммоль/л

Аммониак 7,14 - 21,42

мк

моль/л

Креатинин 53 – 106

мк

моль/л

Мочевая кислота:

мужч 0,12 - 0,46 ммоль/л

женщ 0,12 - 0,38 ммоль/л

АММОНИАК

непрерывно образуется во

всех органах и тканях, особенно в тка-

нях с высокой интенсивностью обмена

аминокислот и биогенных аминов (нерв-

ная ткань, печень, мышцы, кишечник).

Основные источники аммиака

– окислительное дезаминирование глута-

мата

– все ткани (

кроме мышечной

особенно

в печени и почках

Основные источники аммониака

– неокислительное дезаминирование се-

рина

треонина

гистидина

в печени

–

гидролитическое

дезаминирование

амидов

(

глутамина

аспарагина

)

–

печени, почках и кишечнике

Основные источники аммониака

– катаболизм биогенных аминов

–

во

всех тканях, особенно в нервной ткани.

– дезаминирование пуриновых

ката-

болизм пиримидиновых оснований

– во

всех тканях

– жизнедеятельность бактерий

ЖКТ

ТОКСИЧНОСТЬ АММОНИАКА

1. Аммониак в митохондриях

сдвигает катализируемую

глутаматдегидрогеназой

реакцию в сторону

образования глутамата:

α-Кетоглутарат

NAD-H

→ Глутамат + NAD

(снижение концентрации

метаболитов ЦТК –

гипо-

энергетическое состояние

ТОКСИЧНОСТЬ АММОНИАКА

2. Высокие концентрации

аммониака стимулируют синтез

глутамина (при участии

глутаминсинтетазы

Глутамат + NH

+ АТФ →

Глутамин + АДФ + Н

Р0

Накопление глутамина в

астроцитах повышает в них

осмотическое давление, что

может вызвать

отёк мозга

ТОКСИЧНОСТЬ АММОНИАКА

3. Снижение концентрации

глутамата нарушает синтез

основного тормозного медиатора

ГАМК

(

γ-аминомасляной кислоты

а также обмен аминокислот

(

реакций трансаминирования)

При недостатке ГАМК и других

медиаторов нарушается

проведение нервного импульса,

возникают

судороги

ТОКСИЧНОСТЬ АММОНИАКА

4. Избыток иона аммония

нарушает трансмембранный

перенос одновалентных

катионов

, конкурируя

с ними за ионные каналы

(

не способен проникать

через мембраны

), что также

влияет на проведение нервных

импульсов.

ТОКСИЧНОСТЬ АММОНИАКА

5. Снижение концентрации

метаболитов ЦТК вызывает

компенсаторное

усиление

синтеза оксалоацетата

из

пирувата, сопровождающееся

интенсивным потреблением

СО

Гипокапния

из-за

повышенного потребления СО

при гипераммониемии особенно

характерна для клеток

головного мозга.

ТОКСИЧНОСТЬ АММОНИАКА

6. Повышение концентрации

аммониака в крови вызывает

алкалоз

(

сдвиг рН в щелочную

сторону

), что увеличивает

сродство гемоглобина к

кислороду

и ведёт к

гипоксии

тканей

, от которой главным

образом страдает головной

мозг.

НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ (ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ)

АММОНИАКА

Поскольку

аммониак

является

чрезвычайно токсичным соединением

в тканях существует несколько путей

его обезвреживания:

Синтез

глутамина

(

взаимодействие

глутамата с аммониаком

)

Синтез

аспарагина

(

взаимодействие

аспартата с аммониаком

)

Синтез

глутамата

(

взаимодействие

α-кетоглутарата с аммониаком

)

Синтез карбамоилфосфата

(

образо-

вание мочевины, синтез нуклеотидов

)

Синтез солей аммония

(

)

НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ (ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ)

АММОНИАКА

Синтез глутамина

(

взаимодействие

глу-

тамата с аммониаком в митохондриях

)

–

главный

способ

связывания

аммониака,

наиболее активно происходит в нервной

и мышечной тканях,

печени, почках,

сетчатке.
Глутамин легко проникает во все клетки
(

облегченная диффузия

где есть потреб-

ность в аминогруппах для синтеза нуклео-

тидов, аргинина, аспарагина, глюкозамина

(предшественника всех остальных амино-

сахаров).

НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ (ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ)

АММОНИАКА

Синтез

аспарагина

– второстепенный

способ связывания аммониака.

Энергетически невыгоден

НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ (ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ)

АММОНИАКА

Синтез глутаминовой кислоты

из α-кето-

глутарата

аммониака

(

восстановительное

аминирование – кофермент НАДФ-Н

)

Проходит во всех тканях (кроме мышеч-

ной), но только при

значительных кон-

центрациях аммониака

, т.к. для

глута-

мат-дегидрогеназы

главный субстрат –

глутамат, и в о.у. равновесие реакции

сдвинуто в сторону α-кетоглутарата.

НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ (ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ)

АММОНИАКА

Синтез карбамоилфосфата

а)

из

бикарбоната

аммониака

в митохондриях

(фермент – аммониак-Mg

зависимая

карбамоил-

фосфатсинтетаза І

–

цикл

мочевины

синтез

аргинина);

б)

из

бикарбоната

амидной

аминогруппы

глутамина

в цитозоле (фермент – глутамин-

зависимая

карбамоилфосфатсинтетаза ІІ

–

синтез азотистых оснований

МОЧЕВИНА

синтезируется в

печени

(

орнитиновый цикл Кребса-Гензелейта

)

для

обезвреживания высокотоксичного

аммониака

Это низкомолекулярное

беспороговое

малотоксичное водорастворимое

соединение

, фильтрующееся в

почечных клубочках с последующей

значительной

пассивной

реабсорбцией с водой

в канальцах,

особенно если скорость тока мочи

снижена.

Концентрация мочевины в плазме

зависит от

скорости ее синтеза,

скорости клубочковой фильтрации

скорости ренальной перфузии

Мочевина –

осмотически активное

вещество

(её накопление приводит

к отеку тканей паренхиматозных

органов, миокарда, ЦНС, подкожной

клетчатки).

Мочевина малотоксична, гораздо

более

токсичны

накапливающиеся вместе с

ней в избыточном количестве

катионы

калия

(!!!) и

производные гуанидина

Суммарное уравнение синтеза

мочевины:

СО

Аспартат

3 АТФ

2 Н

О →

Мочевина

Фумарат

2 АДФ

2Н

Р0

АМФ

АТФ

→

2 АДФ

орнитиновый

цикл

Эффективность

работы

орнитинового

цикла

при нормальном питании человека

умеренных нагрузках –

около 60% его

мощности

. Это

необходимо для избежания

гипераммониемии

при изменении коли-

чества белка в пище, при продолжи-

тельной

интенсивной физической работе

или длительном голодании, при патоло-

гических

состояниях,

сопровождающихся

интенсивным

распадом

белков

тканей

(сахарный диабет и др.).

Известны

врожденные

метаболические

нарушения

связанные

недостатком

одного

из

ферментов, участвующих в

синтезе мочевины.

Заболевание

Дефект

фермента

Метаболиты

кровь

моча

Гипер-

аммониемия

тип I

Карбамоил-

фосфат-

синтетаза

Глн, Ала

Оротат

Гипер-

аммониемия

тип II

Орнитин-

карбамоил-

трансфераза

Глн, Ала

Оротат

Цитруллин-

емия

Аргинино-сукци-

нат-синтетаза

Цитр

Аргинино-

сукцинатурия

Аргинино-сукци-

нат-лиаза

Арг-сукц

Глн, Лиз

Гиперар-

гининемия

Аргиназа

Apr

, Лиз

Орнитин

МОЧЕВАЯ КИСЛОТА

–

продукт катаболизма

экзо

и эндогенных

пуринов.

Повышенное образование

мочевой кислоты – причина

гиперурикемии

Её проявления:

➢

нефропатии;

➢

мочекаменная болезнь;

➢

появление тофусов;

➢

подагра.

ПОДАГРА

В крови мочевая кислота находится

в виде

уратов

. При превышении по-

рога их растворимости (0,7 ммоль/л)

они кристаллизуются, образуя

тофусы

. Накапливающиеся в межкле-

точном веществе ураты фагоцити-

руются, но

фагоциты не способны

разрушить пуриновое кольцо

. Гибель

фагоцитов приводит к выходу лизо-

сомальных ферментов, активации

свободнорадикального окисления и

развитию острой воспалительной

реакции –

подагрический артрит

Играет роль наследственное

(

рецессивное, сцепленное с X-хромо-

сомой

) изменение активности

ферментов метаболизма пуринов:

➢

увеличение активности ФРПФ-

синтетазы

(повышен синтез пуринов)

➢

снижение активности

гипоксантин-гуанин-фосфорибозил-

трансферазы

(ФРПФ не используется для

реутилизации пуринов, а участвует в

первой реакции их синтеза, поэтому

одновременно повышается их

образование и разрушение

Креатинин

образуется в мышцах

из

фосфокреатина

. Его уровень не

зависит от пищевых продуктов,

нагрузок, циркадных ритмов и других

биологических констант. Креатинин –

более специфичный и чувствительный

показатель функции почек, чем

мочевина, т.к. в норме не

реабсорбируется, а при повышенной

концентрации в крови активно

экскретируется. Определение

содержания креатинина используют

для оценки скорости клубочковой

фильтрации (

проба Реберга

Повышение содержания

остаточного азота –

азотемия

Продукционная

Ретенционная

Внепочечная

П оч еч н а я

надпочечная

подпочечная

Факторы, влияющие на

уровень остаточного азота

Уровень

поступления

азота

с пищей

Уровень

катаболизма

азотистых

соединений

Уровень выведения азотистых

продуктов метаболизма

ПРОДУКЦИОННАЯ АЗОТЕМИЯ

обширные ранения (травмы), ожоги,

инфекции, воспаление (лихорадка),

злокачественные опухоли (лейкозы),

применение глюкокортикоидов,

бутадиона, допегита (альдомета),

алкалоидов раувольфии, анаболических

стероидов

Усиленное поступление в кровь

продуктов распада тканевых белков.

Функция почек не нарушена

При продукционных азотемиях

скорость образования мочевины

отстает от продукции аминокислот

Поэтому, среди фракций остаточного

азота преобладают

аминокислоты

аммиак

мочевая

кислота

креатин

креатинин

Содержание мочевины не

превышает

10 ммоль/л

, а при

тяжелом нарушении функций

печени может быть

снижено!

Печень обладает

исключительными

функциональными резервами

Дезаминирование и синтез

мочевины нарушается только

при очень тяжелых поражениях

печени

до 85% ее ткани

(острый некроз печени, цирроз,

печеночная кома, отравления

фосфором, мышьяком).

РЕТЕНЦИОННАЯ АЗОТЕМИЯ

(ПОЧЕЧНАЯ)

Гломеруло

и пиелонефриты,

туберкулез

амилоид

оз

почек

Недостаточное выделение

азотсодержащих веществ с

мочой при нормальном

поступлении их в кровь

При нарушении фильтрационной

функции почек содержание

мочевины составляет

до 95% остаточного азота

Содержание мочевины при острой

почечной недостаточности

средней тяжести – до

16 ммоль/л

тяжелой – до

33,2 ммоль/л

очень тяжелой (неблагоприятный

прогноз) – свыше

49,8 ммоль/л

РЕТЕНЦИОННАЯ АЗОТЕМИЯ

(ВНЕПОЧЕЧНАЯ)

сердечная декомпенсация, стеноз

привратника, обезвоживание,

ожоги, шок, кровотечения,

диабет, болезнь Адиссона,

аденома простаты

Нарушение гемодинамики и

снижение скорости

клубочковой фильтрации;

препятствие оттоку мочи

Азотемия при этой группе

заболеваний не достигает

больших значений,

содержание мочевины

обычно не превышает

13 ммоль/л

Клиническая биохимия крови (лекция) - 2016 год