Медицинская биохимия: введение

1. ТЕМА 1. Медицинская биохимия: введение

Медицинская биохимия – наука об изменениях
химического состава и обмена веществ в органах и тканях
организма при различных патологических состояниях.

2.

Клиническая
Возрастная
Биохимия
витаминов
Биохимия
гормонов
Медицинская
биохимия
Метаболическая
Структурная
Энзимология
Функциональная
Иммунохимия

3.

СВЯЗЬ МЕДИЦИНСКОЙ БИОХИМИИ С ДРУГИМИ НАУКАМИ
МЕДИЦИНСКАЯ
БИОХИМИЯ

4. Содержание курса “Медицинская биохимия”

1.
Общая характеристика наиболее распространенных
нарушений обмена веществ
- Энзимопатии
- Наследственные нарушения транспортных систем
- Последствия несбалансированного питания
- Метаболические нарушения эндокринной природы
(сахарный диабет, несахарный диабет, ожирение, болезнь
Аддисона, гипертоническая болезнь).

5.

2. Молекулярно-биохимические механизмы опухолевого роста.
3. Биохимические основы нервных и психических заболеваний
(депрессия, шизофрения, болезнь Альцгеймера, болезнь
Паркинсона, придонные заболевания, “митохондриальные” болезни).
4. Патохимия крови (гемофилии, тромбозы, анемии).
5. Молекулярно-биохимические механизмы важнейших иммунных
реакций (воспаление, аллергии, нарушения функционирования
системы комплемента).
6. Патохимические механизмы развития заболеваний пищеварительной
системы (желтухи, язвенная болезнь желудка и кишечника).
7. Биохимия соединительной ткани в норме и при патологии
(коллагенозы, остеопороз и остеомаляция, ревматические
заболевания, кристалловые артропатии).
8. Биохимические предпосылки развития заболеваний почек
(мочекаменная болезнь, острая почечная недостаточность).
9. Особенности пластического и энергетического обмена крайних
возрастных групп.

6.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫХ
ДЕФЕКТОВ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

7.

Молекулярные причины наследственных дефектов обмена веществ
Нарушения синтеза определенных белков
Дефект синтеза фермента
Дефект синтеза белка-переносчика
Дефект синтеза рецепторного белка
цистинурия
галактоземия
семейная гиперхолестеринемия

8.

Частота встречаемости некоторых наследственных
метаболических заболеваний
Заболевание
Частота встречаемости
Семейная гиперхолестеринемия
1:500
Муковисцидоз
1:2500
Фенилкетонурия
1:10 000
Гликогенозы (все типы)
1:50 000
Классическая галактоземия
1:60 000
Наследственная непереносимость
фруктозы
1:250 000

9.

Общие клинические признаки наследственных
метаболических заболеваний,
проявляющиеся в детстве
Неспособность к сосанию
Ацидоз
Отсутствие аппетита
Гипогликемия
Необычный запах
Дисфункция ЦНС: гипотония,
судороги, повышенная
возбудимость, кома

10.

ЭНЗИМОПАТИИ
токсические
первичные
1. Нарушение
синтеза
конечных
продуктов
(альбинизм)
2. Накопление
субстратов
реакции
(алкаптонурия)
вторичные
1. + 2.
(болезнь Гирке)
иные
(синдром
короткой
кишки)
алиментарные
(квашиоркор)

11.

ГАЛАКТОЗЕМИЯ
галактоза
АТФ
галактокиназа
АДФ
галактозо-1-фосфат
галактозо-1- ФУДФ-глюкоза
уридил глюкозо-1-Ф
трансфераза
УДФ-галактоза
УДФ-галактозо4-эпимераза
УДФ-глюкоза
УДФ-глюкозо РР
пиро УТФ
фосфорилаза
глюкозо-1-фосфат
токсичный метаболит (!)

12.

ГЛИКОГЕНОЗЫ
гликоген
глюкозо-6-фосфат
гликоген-фосфорилаза
глюкоза
кровь
глюкозо-6-фосфатаза
мышечные
печеночные
(болезнь Гирке)
генерализованный
гипогликемия
летальный исход
мышечная слабость,
судороги

13.

глюкоза
АГЛИКОГЕНОЗ
гликоген-синтаза ↓
гипогликемия
гликоген
в постадсорбтивном
периоде
ФЕНИЛКЕТОНУРИЯ
фенилаланин
белок
фенилаланингидроксилаза
тирозин
белки
меланин
катехоламины
тироксин
фениллактат,
фенилпируват,
фенилацетил глутамин
судорожный синдром,
повышенная
возбудимость,
задержка развития
диета

14.

Нарушения синтеза и функционирования
транспортных белков
МУКОВИСЦИДОЗ
нарушение транспорта
ионов хлора
генерализованное нарушение
экзокринной секреции
дефект “регулятора трансмембранной
проводимости при муковисцидозе”
поражения легких,
панкреатическая дисфункция

15.

Последствия несбалансированного питания.
Диеты как способы коррекции нарушений обмена
веществ

16.

Белковое питание
! Минимальное количество белка для взрослых с массой тела 70 кг
при отсутствии физической нагрузки – 60 г/сутки.
А нам больше!!
!
АК
+
Незаменимые и заменимые аминокислоты
Оптимальная норма
г/сутки
Триптофан
Лизин
Метионин
1
3-5
2-4
Лейцин
Изолейцин
Валин
Фенилаланин
Треонин
Гистидин
4-6
3-4
3-4
2-4
2-3
1,5-2
Аргинин
6
Примечание
Мах дефицитные
в растительной
пище
Особенно важен
для детей
Незаменим для
новорожденных

17.

Среднее содержание наиболее дефицитных незаменимых аминокислот
в продуктах животного и растительного происхождения
(по А.А. Покровскому)
Продукт
Содержание АК, г/100 г
сырого веса
Количество продукта,
достаточное для
полного обеспечения
потребности в АК,
г/сутки на человека
трипто
фан
лизин
метион
ин
Коровье
молоко
0,05
0,30
0,09
2000
Творог
нежирный
0,20
1,30
0,50
400
Говядина
0,20
1,50
0,40
300
Рыба
(треска)
0,16
1,50
0,50
500
Картофель
0,02
0,10
0,03
6000
Кукуруза
0,05
0,23
0,15
700

18.

АЗОТИСТЫЙ БАЛАНС
Азотистое равновесие
(оптимальный режим)
Отрицательный
азотистый баланс
Белковое голодание,
продолжительное общее
голодание
Положительный
азотистый баланс
Интенсивный рост,
период выздоровления
после тяжелых
заболеваний

19.

Последствия несбалансированного белкового питания
Отечность
Малокровие
Задержка
развития
Дисфункция
печени и
почек

20.

Углеводное питание
Полисахариды : олиго- + моносахариды = 5:1
Целлюлоза
стимуляция перистальтики кишечника
сорбция токсических метаболитов
Последствия несбалансированного углеводного питания
САХАРНЫЙ
ДИАБЕТ
ОЖИРЕНИЕ
АТЕРОСКЛЕРОЗ

21.

Липиды в питании человека
Последствия несбалансированного липидного питания
ОЖИРЕНИЕ
АТЕРОСКЛЕРОЗ
Полиненасыщенные жирные кислоты:
1. Ограничивают всасывание холестерола в тонком кишечнике
2. Стимулируют синтез желчных кислот в печени
3. Тормозят синтез и секрецию ЛОНП в гепатоцитах
Полиненасыщенные жирные кислоты: насыщенные кислоты = 0,4

22.

ВИТАМИНЫ В ПИТАНИИ ЧЕЛОВЕКА
Недостаточный прием
(при нормальной потребности)
Нарушение всасывания
Нарушение метаболизма
Дефицит витамина
Повышенная потребность
Увеличение выведения
Мобилизация запасов витамина
Истощение тканевых депо
Биохимические нарушения
(субклинический дефицит)
Истинная недостаточность
(истинный дефицит)

23.

Высокоуглеводная
пища
Хронический
алкоголизм
Первичная сенсорная нейропатия
(сухая бери-бери)
Сердечная недостаточность
(влажная бери-бери)
Неполноценное
питание
Корсаковский психоз
(потеря памяти)
Энцефалопатия Вернике
ВИТАМИН В1
(2 мг/сутки)

24.

ВИТАМИН РР
(15 мг/сутки)
Недостаточное поступление
Болезнь Хартрупа
(нарушение всасывания триптофана)
Дефицит витамина РР
Карциноидный синдром
триптофан
витамин РР
ПЕЛЛАГРА
гидроксииндол

25.

Фолиевая кислота
(200 мкг/сутки)
гемопоэз
лейкопоэз
Синтез ДНК
Макроцитарная
анемия
Неврологические
расстройства
Дефекты
развития
нервной
трубки

26.

ВИТАМИН В12
(2 мкг/сутки)
Пернициозная анемия
Дефицит витамина В12
Строгое вегетарианство
Деменция
Атрофия
зрительного
нерва
Мегалобластическая
анемия
Неврологические
расстройства
Дегенерация
спинного
мозга
Периферическая
нейропатия

27.

ВИТАМИНЫ ГРУППЫ А
+
Несбалансированное питание
Нарушение функционирования
транспортных белков
Дефицит витамина
слепота

28.

ВИТАМИНЫ ГРУППЫ Е
(15 мг/сутки)
Нарушение всасывания
Снижение
фертильности
Дефицит витамина
Гемолитическая
анемия
Неврологические
расстройства
Мышечная
дистрофия

29.

ВИТАМИНЫ ГРУППЫ К
Несбалансированное питание
Антикоагулянтная терапия
(варфарин)
Дефицит витамина
Протромбиновое время ↑

30.

ВИТАМИНЫ ГРУППЫ D
(10 мкг/сутки – взрослые,
25 мкг/сутки – дети)
Неправильный рацион питания
Пренатальные нарушения
Дефицит витамина
Недостаточный синтез
остеомаляция
Нарушение
дифференцировки
клеток
рахит

31.

Микроэлементы в питании человека
Несбалансированное питание
Пренатальные нарушения
Дефицит
Избыточные потери микроэлементов
Иное
Железо
Йод
анемии
зоб
Цинк
дерматиты
Селен
миопатия

32.

ионизирующая
радиация
интоксикации
инфекции
алиментарные
нарушения
ЭНДОКРИНОПАТИИ
врожденные
аномалии
некроз,
опухоль,
воспаление
эндокринного
органа

33.

МЕХАНИЗМЫ ЭНДОКРИНОПАТИЙ:
1. Нарушения центральной регуляции эндокринной функции.
А) ЦНС
Эндокринный орган
Б) ЦНС
Эндокринный орган
2. Нарушения биосинтеза и секреции гормонов
гипофункция
масса
паренхимы
железы ↓
нарушения
депонирования
и секреции
гормона
гиперфункция
активность
ферментов синтеза ↑
масса
паренхимы
железы ↑
ферменты и
кофакторы синтеза ↓
3. Нарушения транспорта, метаболизма и реализации действия гормона

34.

НЕСАХАРНЫЙ ДИАБЕТ
- Центральный (нейрогенный) НД
Опухоли (30%)
Травмы,
воспаления
Гранулемы
Поражение
гипоталамуса
Вирусные
инфекции
Нарушение
синтеза и
секреции
вазопрессина
Аутоиммунный
энцефалит
Полиурия +
полидипсия
гиперосмоляльная
кома
- Нефрогенный НД
Поражение
клеток-мишеней
вазопрессина
Дефекты
V2-рецепторов
почек
цАМФ-зависимый ответ
или
активация аквапорина -2
Полиурия +
полидипсия

35.

БОЛЕЗНЬ АДДИСОНА
аутоАТ
21-стероидгидроксилаза
17-α-гидроксилаза
прогестерон
снижение синтеза
белков в печени
гипогликемия,
↓ количества
гликогена
туберкулез
коры
надпочечников
дезоксикортикостерон
↑ секреции
меланоцитстимулирующего
гормона
гипопротеинемия
гиперпигментация
↓ липогенез,
↑ липолиз

36.

ОЖИРЕНИЕ
(ИМТ ≥27 кг/м 2)
ацидоз
артрит,
остеохондроз
гормональные
расстройства
относительный
иммунодефицит
стеатоз
печени
СД II
гипертония
онкология
тромбофлебит,
варикозная
болезнь
атеросклероз

37.

Ожирение
первичное
(алиментарноконституциональногиподинамическое)
вторичное
центральное
(гипоталамогипофизарное)
периферическое
гипотиреоз
2300- 4000 ккал/сут (мужчины)
2000 – 3000 ккал/сут (женщины)
!
СД II

38.

ПЕРВИЧНОЕ ОЖИРЕНИЕ
Тучные люди
Нормальное
телосложение
Особенности биоэнергетики
Скорость “бесполезных”
циклов
низкая
высокая
Сопряжение дыхания с
фосфорилированием
прочное
непрочное
Активность транспортных
АТФаз
низкая
высокая
Особенности гормональной системы
Секреция эндогенных
опиатов
Лептиновая
недостаточность
высокая
нормальная
+
-

39.

ЛЕПТИНОВАЯ ТЕОРИЯ ОЖИРЕНИЯ
Прием пищи
Адипоциты
Лептин
Гипоталамус
(центр
терморегуляции)
Увеличение
термозатрат
Гипоталамус
(центр голода)
Нейропептид Y
Стимуляция
пищевого поведения
и аппетита

40.

САХАРНЫЙ ДИАБЕТ
1. Недержание воды
Деметриос
из Апамании
(II в. до н.э.)
2. Недержание глюкозы
“diabetes mellitus” – “проникать внутрь”
“Диабет бывает сладким и безвкусным”
Т. Уиллис (1675 г.)
3. Повышенный сахар
в крови
“Появлению сахара в моче предшествует
превышение уровня сахара в крови”
4. Инсулиновая недостаточность
5. Современная парадигма
СД
1 тип
Г.П. Химсворд (1936 г.)
Поджелудочная железа
Инсулин
2 тип
Инсулин
Рецептор

41.

аутоиммунные реакции
нарушения пуринового обмена
накопление амилоида
вирусы
генетическая
беременность
САХАРНЫЙ ДИАБЕТ
гипогликемия
диабетическая
ретинопатия
артропатия
диабетическая
кома
офтальмопатия
гиперосмотическая
кома
кетоацидоз
нефропатия
энцефалопатия
диабетическая
макроангиопатия

42.

БИОХИМИЧЕСКИЕ НАРУШЕНИЯ ПРИ СД
клетка
инсулин
нарушение
синтеза
жирных
кислот
кетоацидоз
катаболический
синдром
глюкоза↑
осмотическое давление↑
глюкоза
нарушение
синтеза
нуклеотидов и
НК
нарушение
синтеза
углеводов
потеря воды и электролитов

43.

БИОХИМИЧЕСКИЕ НАРУШЕНИЯ ПРИ СД
Скорость инсулин-независимых путей утилизации глюкозы из крови ↑
сорбитоловый шунт ↑
глюкоза
альдоредуктаза
сорбитол
отложение в тканях
давление ↑
синтез
глюкозаминогликанов ↑
нарушение функций
сухожилий и хрящей
избыточное
гликозилирование
нарушение
функций
ферментов
отложение
гликопротеинов
в стеках
сосудов
нарушение реологии
крови и агрегация
клеток крови

44.

АТЕРОСКЛЕРОЗ
поступление
холестерола с пищей,
его синтез
выведение холестерола
из организма
ЛПНП и ЛПОНП >>ЛПВП

45.

Причины атеросклероза:
Гиперхолестеролемия
высокая
концентрация
глюкозы
Модификация ЛП
ПОЛ
нарушение
ферментативной
активности
-гликозилирование ЛП (80%)
-ограниченный протеолиз ЛП
-агрегация ЛП
-перекисная модификация ЛП
-образование комплексов ЛПНП - IgG
и ЛПОНП - IgG
-образование комплексов ЛП- гликозаминогликан

46.

Механизм развития:
Модификация ЛПНП
1
Захват макрофагами
2
“Перегрузка” макрофагов
3
Образование “пенистых клеток”
Проникновение в субэндотелиальное
пространство
Появление липидных пятен (полосок)
в стенке сосуда
Нарушение баланса ПЦ/Тх
Прорастание места повреждения фиброзной тканью
Образование фиброзной бляшки
Агрегация тромбоцитов
Некроз клеток под фиброзной бляшкой
Отложение холестерола → холестероловые кристаллы
Тромб
Кальцификация бляшки
Уплотнение и разрастание
Нарушение кровообращения

47.

МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ СИНДРОМ
1. “Существует тесная связь артериальной гипертензии
с ожирением, нарушением углеводного обмена и подагрой ”
Г. Ланг, 1922 г.
2. “В основе синдрома Х лежит снижение чувствительности тканей к
инсулину”
Г. Ривен, 1988 г.
3. ВОЗ, 2005 г.
абдоминальное
ожирение
гиперкоагуляция,
гипофибринолиз
артериальная
гипертензия
инсулинорезистентность
дислипидемия
гиперурикемия
нарушение
толерантности
к углеводам

48.

Патологический каскад метаболического синдрома
Генетические факторы
Факторы среды
Ожирение, инсулинорезистентность
Мышцы:
↓ захват глюкозы
↓ окисление глюкозы
Печень:
↓ захват глюкозы
↑ триглицеролы
↑ синтез глюкозы
Жировая ткань :
↑ липолиз
↑ свободные жирные
кислоты
гиперинсулинемия
дислипидемия
артериальная гипертензия
СД II

49.

ПРИНЦИПЫ ГОРМОНОТЕРАПИИ
Терапия эндокринных заболеваний
Заместительная
(инсулин → СД I)
Стимулирующая
(тиреотропин→гипотиреоз)
Тормозящая
(половые гормоны→
рак предстательной и
молочной желез)
Дополнительные области:
1. Специальное назначение: кортизон → коллагенозы
2. Диагностика: АКТГ → исследование функции коры надпочечников