1. Skripta_Osnovi na Biohemija

УНИВЕРЗИТЕТ „ГОЦЕ ДЕЛЧЕВ“ – ШТИП

ФАКУЛТЕТ ЗА МЕДИЦИНСКИ НАУКИ

Доц. д-р ТАТЈАНА РУШКОВСКА

ОСНОВИ НА БИОХЕМИЈА РЕЦЕНЗИРАНА СКРИПТА

Штип, декември 2012 година

АвторДоц. д-р Татјана Рушковска

ОСНОВИ НА БИОХЕМИЈА- рецензирана скрипта -

Рецензенти:Проф. д-р Никола КамчевПроф. д-р Рубин ГулабоскиПроф. д-р Биљана Ѓорѓеска

Лектори:д-р Толе Белчев

д-р Ранко Младеноски

Техничко уредување:Татјана Рушковска

Издавач:Универзитет “Гоце Делчев” - Штип

Електронско издание

CIP - Каталогизација во публикацијаНационална и универзитетска библиотека “Св. Климент Охридски”, Скопје 577(075.8)612.015(075.8) РУШКОВСКА, Татјана Основи на биохемија [Електронски извор] : рецензирана скрипта / Татјана Рушковска. - Текст, слики. - Штип : Универзитет “Гоце Делчев”, Факултет за медицински науки, 2012. - 198 стр. : илустр. ; 27 см Начин на пристап (URL): http://www.ugd.edu.mk. - Наслов преземен одекранот. - Опис на изворот на ден 14.11.2012 ISBN 978-608-4504-92-4 а) Биохемија - Високошколски учебнициCOBISS.MK-ID 92683786

ПРЕДГОВОР КОН СКРИПТАТА „ОСНОВИ НА БИОХЕМИЈА“

Да се пишува учебно помагало е навистина тешка и одговорна задача, но во моментот кога се соочив со недостиг од адекватно учебно помагало по предметот Основи на биохемија, пишувањето на оваа скрипта се наметна како неминовност. Покрај големата одговорност што ја носи со себе, пишувањето на учебно помагало во исто време претставува и една благородна дејност од причина што и времето и трудот што се вложени во секоја страница и секој пасус се насочени кон една повисока цел: да се подигне нивото на наставниот процес на Универзитетот и да им се помогне на студентите да се стекнат со највисок степен на знаења од дадената област.

Скриптата „Основи на биохемија“ првенствено им е наменета на студентите кои го слушаат истоимениот курс на Факултетот за медицински науки, односно ја изучуваат биохемијата само еден семестар. Токму затоа, при пишувањето на оваа скрипта мојата основна идеја беше да ги запознаам студентите со најосновните биохемиски процеси во човековиот организам, а потоа, на еден специфичен и оригинален начин, да ги поврзам истите со дијагностичкото значење на најзначајните клиничко‐биохемиски параметри. Од причина што овој курс го слушаат и студентите од студиската програма за Дипломирана медицинска сестра /техничар, а знаејќи дека голем дел од нив во рамките на својот професионален ангажман ќе бидат инволвирани во преаналитичката фаза на изработката на клиничко‐биохемиските анализи, големо внимание обрнав токму на оваа проблематика.

Иако првенствено наменета за совладување на предвидената наставна материја по предметот Основи на биохемија, оваа скрипта можат да ја користат и студентите од студиските програми на Факултетот за медицински науки каде биохемијата подетално се изучува, но и веќе дипломираните студенти, како прирачник за брзо повторување и потсетување на претходно наученото.

Во оваа скрипта е сублимирана обемна релевантна литература од признати автори од нашата земја и од светот од областа на базичната и клиничката биохемија. Притоа се обидов целата таа обемна и комплексна материја да им ја приближам на студентите на еден едноставен и разбирлив начин. Знаејќи дека идеалното е речиси невозможно да се постигне, со задоволство ќе ја прифатам секоја конструктивна критика и сугестија од страна на читателите, што ќе претставува придонес за подобрување на квалитетот на оваа скрипта.

Од авторот

СОДРЖИНА 1. ВОВЕД

1.1. ДЕФИНИЦИЈА И ПОДЕЛБА НА БИОХЕМИЈАТА 1.2. ДЕФИНИЦИЈА НА КЛИНИЧКАТА БИОХЕМИЈА 1.3. ФАЗИ ВО РАБОТНИОТ ПРОЦЕС ВО КЛИНИЧКО-БИОХЕМИСКАТА ЛАБОРАТОРИЈА

1.3.1. Преаналитичка фаза и нејзини карактеристики 1.3.2. Аналитичка фаза 1.3.3. Постаналитичка фаза

2. ВОДА, ЕЛЕКТРОЛИТИ И КИСЕЛИНСКО-БАЗНА РАМНОТЕЖА 2.1. ВОДА

2.1.1. Рамнотежа на водата од организмот со надворешната средина 2.1.2. Внатрешна дистрибуција на телесната вода

2.2. ЕЛЕКТРОЛИТИ 2.2.1. Натриум 2.2.2. Калиум 2.2.3. Хлорид 2.2.4. Бикарбонат

2.3. КИСЕЛИНСКО-БАЗНА РАМНОТЕЖА 2.3.1. Пуфери

3. ХЕМИСКА СТРУКТУРА И ОСНОВИ НА МЕТАБОЛИЗМОТ НА ПРОТЕИНИТЕ

3.1. АМИНО КИСЕЛИНИ 3.1.1. Општи својства на амино киселините 3.1.2. Пептидна врска 3.1.3. Поделба на амино киселините

3.2. ПЕПТИДИ 3.2.1. Улога на пептидите во организмот

3.3. ПРОТЕИНИ 3.3.1. Прости протеини 3.3.2. Сложени протеини 3.3.3. Структура на протеините 3.3.4. Денатурација на протеините

3.4. ДИГЕСТИЈА И АПСОРПЦИЈА НА ПРОТЕИНИТЕ 3.5. ОСНОВИ НА МЕТАБОЛИЗМОТ НА ПРОТЕИНИТЕ 3.6. УРЕА

4. ПРОТЕИНИ ВО КРВНАТА ПЛАЗМА. ХЕМОГЛОБИН И БИЛИРУБИН

4.1. ПРОТЕИНИ ВО КРВНАТА ПЛАЗМА 4.1.1. Електрофореза на серумски протеини

4.2. ХЕМОГЛОБИН – УЛОГА, ХЕМИСКИ СОСТАВ И КАТАБОЛИЗАМ

4.2.1. Катаболизам на хемоглобинот 4.3. БИЛИРУБИН

5. ОСНОВНИ СВОЈСТВА НА ЕНЗИМИТЕ 5.1. ДЕФИНИЦИЈА И ХЕМИСКА СТРУКТУРА НА ЕНЗИМИТЕ 5.2. НОМЕНКЛАТУРА И КЛАСИФИКАЦИЈА НА ЕНЗИМИТЕ 5.3. АКТИВЕН ЦЕНТАР 5.4. МЕХАНИЗАМ НА ЕНЗИМСКИТЕ РЕАКЦИИ 5.5. КИНЕТИКА НА ЕНЗИМСКИТЕ РЕАКЦИИ

5.5.1. Влијание на температурата врз брзината на ензимската реакција 5.5.2. Влијание на концентрацијата на водородните јони врз ензимската активност 5.5.3. Влијание на концентрацијата на ензимот врз брзината на ензимската реакција 5.5.4. Влијание на концентрацијата на супстратот врз брзината на ензимската реакција 5.5.5. Влијание на ефекторите врз ензимската активност

6. ОСНОВИ НА КЛИНИЧКАТА ЕНЗИМОЛОГИЈА 6.1. АСПАРТАТ АМИНОТРАНСФЕРАЗА 6.2. АЛАНИН АМИНОТРАНСФЕРАЗА 6.3. КРЕАТИН КИНАЗА 6.4. α-АМИЛАЗА 6.5. γ-ГЛУТАМИЛ ТРАНСФЕРАЗА 6.6. ЛАКТАТ ДЕХИДРОГЕНАЗА 6.7. АЛКАЛНА ФОСФАТАЗА

7. ОСНОВНИ СВОЈСТВА И КЛАСИФИКАЦИЈА НА ЛИПИДИТЕ 7.1. КЛАСИФИКАЦИЈА НА ЛИПИДИТЕ

7.1.1. Триацилглицероли 7.1.1.1. Масни киселини

7.1.2. Восоци 7.1.3. Фосфолипиди 7.1.4. Гликолипиди 7.1.5. Стероиди 7.1.6. Каротеноиди

8. ОСНОВИ НА МЕТАБОЛИЗМОТ НА ЛИПИДИТЕ. ЛИПОПРОТЕИНИ НА КРВНАТА ПЛАЗМА

8.1. ДИГЕСТИЈА И АПСОРПЦИЈА НА ЛИПИДИТЕ 8.2. ОСНОВИ НА МЕТАБОЛИЗМОТ НА ЛИПИДИТЕ 8.3. ЛИПОПРОТЕИНИ ВО КРВНАТА ПЛАЗМА

8.3.1. Поделба и номенклатура на липопротеините од крвната плазма

8.3.2. Метаболизам на липопротеините од крвната плазма

8.3.2.1. Метаболизам на хиломикроните 8.3.2.2. Метаболизам на VLDL 8.3.2.3. Метаболизам на LDL 8.3.2.4. Метаболизам на HDL

8.3.3. Нарушувања на метаболизмот на липопротеините од крвната плазма 8.3.4. Поим за атеросклероза 8.3.5. Улога на липопротеините од крвната плазма во процесот на атеросклерозата

8.4. КЛИНИЧКО-БИОХЕМИСКИ МЕТОДИ ЗА ДИЈАГНОСТИКА НА ДИСЛИПИДЕМИИТЕ

9. ЈАГЛЕХИДРАТИ: МОНОСАХАРИДИ, ОЛИГОСАХАРИДИ И ПОЛИСАХАРИДИ

9.1. МОНОСАХАРИДИ 9.1.1. Изомерија кај моносахаридите

9.1.1.1. Оптичка изомерија 9.1.1.2. Стереоизомерија 9.1.1.3. α / β-изомерија

9.1.2. Хемиски реакции на моносахаридите 9.1.3. Поважни моносахариди

9.2. ОЛИГОСАХАРИДИ 9.3. ПОЛИСАХАРИДИ

9.3.1. Хомогликани 9.3.2. Хетерогликани

10. ОСНОВИ НА МЕТАБОЛИЗМОТ НА ЈАГЛЕХИДРАТИТЕ. ОРАЛЕН ГЛИКОЗА ТОЛЕРАНС ТЕСТ

10.1. ДИГЕСТИЈА И АПСОРПЦИЈА НА ЈАГЛЕХИДРАТИТЕ 10.2. ОСНОВИ НА МЕТАБОЛИЗМОТ НА ЈАГЛЕХИДРАТИТЕ 10.3. РЕГУЛАЦИЈА НА КОНЦЕНТРАЦИЈАТА НА ГЛИКОЗА ВО КРВТА 10.4. КЛИНИЧКО-БИОХЕМИСКИ МЕТОДИ ЗА ДИЈАГНОСТИЦИРАЊЕ И СЛЕДЕЊЕ НА ШЕЌЕРНАТА БОЛЕСТ

10.4.1. Одредување на концентрацијата на гликоза во крвта 10.4.2. Орален гликоза толеранс тест

11. НУКЛЕИНСКИ КИСЕЛИНИ 11.1. ОСНОВИ НА ФИЗИОЛОГИЈАТА И ФУНКЦИОНАЛНАТА РЕГУЛАЦИЈА НА НУКЛЕИНСКИТЕ КИСЕЛИНИ

11.1.1. Репликација 11.1.2. Транскрипција 11.1.3. Транслација 11.1.4. Варијации на секвенците на ДНК

11.2. МОЧНА КИСЕЛИНА

12. ВИТАМИНИ 12.1. ВИТАМИНИ РАСТВОРЛИВИ ВО ВОДА

12.1.1. Витамин B1 (Тиамин) 12.1.2. Витамин B2 (Рибофлавин) 12.1.3. Витамин В3 (Ниацин, Никотинска киселина, Витамин РР – Pellagra Preventing Factor) 12.1.4. Витамин B5 (Пантотенска киселина) 12.1.5. Витамин B6 (Пиридоксин, Пиридоксал и Пиридоксамин) 12.1.6. Витамин B7 (Биотин, Витамин H, Коензим R) 12.1.7. Витамин B9 (Фолна киселина, Птероилглутаминска киселина) 12.1.8. Витамин B12 (Кобаламин) 12.1.9. Витамин C (Аскорбинска киселина)

12.2. ВИТАМИНИ РАСТВОРЛИВИ ВО МАСТИ 12.2.1. Витамин А (Ретинол) 12.2.2. Витамин D (Калциферол) 12.2.3. Витамин Е (Токоферол) 12.2.4. Витамин К (Кинон)

ОСНОВИ НА БИОХЕМИЈА

ВОВЕД Доц. д‐р Татјана Рушковска

1

1. ВОВЕД

1.1. ДЕФИНИЦИЈА И ПОДЕЛБА НА БИОХЕМИЈАТА Биохемијата e природна наука што го проучува хемискиот состав на живите организми, како и хемиските процеси кои се одвиваат во нив. Taa е хемија на живата материја, односно хемија на животот. Биохемијата може да се подели во две главни области:

1. Статичка (дескриптивна) биохемија, која ги проучува: а) хемискиот состав на компонентите од кои е изградена живата материја и б) врската помеѓу биолошката функција и хемиската структура.

2. Динамичка биохемија која ја проучува севкупноста на хемиските реакции кои се одвиваат во живите организми, односно го проучува метаболизмот.

Биохемијата може да се подели и на друг начин и тоа на: 1. Биохемија на растенијата, 2. Биохемија на животните, 3. Биохемија на микроорганизмите, 4. Компаративна биохемија, која се занимава со споредување на хемискиот состав и хемиските процеси кај разни организми и 5. Клиничка биохемија, која се занимава со споредување на хемискиот состав на клетките, ткивата, телесните течности и екскретите кај здрав и болен човек.

Биохемијата е наука која има интердисциплинарен карактер и која е тесно поврзана со повеќе сродни науки:

1. Органската хемија, која ги опишува својствата на биомолекулите, 2. Физичката хемија, која ги проучува физичко-хемиските закони за движење на материјата во природата, 3. Биофизиката, која користи физички техники за проучување на животните процеси, 4. Науката за нутриција, која ги опишува нутритивните потреби за одржување на здравјето.

Од друга страна, самата биохемија претставува база на поголем број медицински дисциплини, во прв ред на физиологијата, патофизиологијата, интерната


ВОВЕД

Доц. д‐р Татјана Рушковска

2

медицина, педијатријата и др. Особено е големо значењето на биохемијата како база за клиничката биохемија. Покрај интердисциплинарниот карактер, биохемијата во исто време е и самостојна дисциплина, со сопствен идентитет. Нејзини најзначајни одлики се:

1. Ја истакнува структурата на биомолекулите и реакциите кои тие ги вршат. 2. Ги објаснува метаболичките процеси и нивната контрола. 3. Со примена на законите на хемијата ги чини разбирливи процесите на животот.

1.2. ДЕФИНИЦИЈА НА КЛИНИЧКАТА БИОХЕМИЈА Како што беше кажано претходно, биохемијата ја претставува базата на клиничката биохемија, научна дисциплина која има широка примена во секојдневната медицинска практика. Поради тоа што се работи за релативно нова научна дисциплина, постои извесна шареноликост во терминологијата, па клиничката биохемија може да се сретне и под називите „медицинска биохемија“ или „клиничка хемија“. Всушност називот „клиничка хемија“ има најширока примена во светски рамки, па и меѓународната организацијата која ги обединува професионалнците од оваа област го носи името Интернационалната федерација за клиничка хемија (IFCC – International Federation of Clinical Chemistry) Официјалната дефиниција за клиничката хемија, дадена од страна на IFCC гласи: Клиничката хемија ги проучува хемиските аспекти кај здравите и болните лица со примена на хемиско-лабораториски методи. На тој начин се доаѓа до резултати од испитувањата кои се користат за превенција на заболувањата, дијагноза и контрола (мониторинг) на третманот на заболувањето. Според тоа, клиничката хемија, односно клиничката биохемија, истовремено е и фундаментална и применета наука која се занимава со проучување на хемискиот состав на телесните течности и ткива. И ако биохемијата како наука се дефинира како “хемија на животот”, клиничката биохемија слободно може да биде наречена “хемија на здравјето и болеста”.



3

1.3. ФАЗИ ВО РАБОТНИОТ ПРОЦЕС ВО КЛИНИЧКО-БИОХЕМИСКАТА ЛАБОРАТОРИЈА Со цел да се добијат точни лабораториски резултати, во поранешните години централно внимание им било посветувано само на мерните процедури и постапки, односно на аналитичката фаза од лабораториската работа.

Меѓутоа, во последно време преовладува ставот дека, за добивање точни лабораториски резултати, целокупниот процес на работа, почнувајќи од земањето, транспортот и подготовката на примерокот, односно преаналитичката фаза, па сè до проверката и издавањето на лабораториските резултати, односно постаналитичката фаза, треба да биде детално дефиниран, стандардизиран и контролиран.

Од целокупниот лабораториски дијагностички процес на преаналитичката фаза отпаѓа околу 57%, од кои 20% надвор од лабораторијата и 37% во самата лабораторија, 25% отпаѓаат на аналитичката фаза и 18% на постаналитичката фаза.

Со цел резултатите од клиничко-биохемиските испитувања да бидат точни и да се изработат и издадат на време, неопходна е добра организација на работата и тимско работење.

1.3.1. Преаналитичка фаза и нејзини карактеристики

Како што беше кажано претходно, преаналитичката фаза ги опфаќа процесите на земање, транспорт и подготовка на примерокот за анализа.

Работниот процес во клиничко-биохемиските лаборатории започнува со

прием на пациентите во лабораторијата кој се состои од: Административен дел и Земање и / или оставање на материјал за анализа.

Административниот дел од приемот на пациентот ги опфаќа (1) идентификацијата на пациентот и на анализите кои е потребно да се изработат, и (2) нивното евидентирање во лабораторискиот протокол.

Потоа следува постапката на земање (оставање) на материјал за анализа. Во оваа фаза пациентот треба добро да се информира за начинот на земање (оставање) на материјалот за анализа, како и за времето потребно за изработка на анализите. Посебно внимание во оваа фаза треба да се посвети на пристапот кон децата, изнемоштените лица и лицата со посебни потреби. Просторијата за земање на крв треба да биде чиста, светла и проветрена. Треба да се внимава на хигиената на работната површина, која треба редовно да се чисти и дезинфицира. Покрај потребниот прибор за работа и специјалниот стол за земање на крв, во просторијата за земање на крв треба да има и еден кревет, кој треба да е


ВОВЕД


4

поставен веднаш до столот за земање на крв. Санитарниот јазол за оставање на урински примероци исто така треба редовно да се чисти и дезинфицира.

Во некои клиничко-биохемиски лаборатории се анализираат и примероци кои не се земаат (оставаат) во лабораторијата, туку во неа се донесуваат, најчесто од болничките одделенија или пак од истурени пунктови на самата лабораторија. Во таквите случаи медицинскиот персонал од одделенијата и истурените пунктови треба да биде добро обучен за правилно земање и транспорт на материјалот за анализа. Исто така, медицинскиот персонал од одделенијата и истурените пунктови треба да биде запознаен и со влијанието на преаналитичката фаза врз точноста на резултатите од клиничко-биохемиските анализи.

Клиничко-биохемиските параметри најчесто се одредуваат во примероци од крв. За анализа може да се користи венска, артериска или капиларна крв. Сепак, најчесто се анализираат примероци од венска и капиларна крв, додека артериската крв се користи поретко, на пример за изработка на гасни анализи.

При земањето на крв треба да се води особена грижа за времето на земање на примерокот, од причина што концентрацијата на некои аналити значајно се менува во текот на денот. На пример, концентрацијата на серумското железо е највисока наутро, а може да варира и до 70% во текот на денот, концентрацијата на кортизолот исто така е највисока наутро, а варираат и концентрациите на глукозата и триглицеридите (триацилглицероли). Поради ова најдобро е крв да се зема наутро, после „ноќно гладување“. По исклучок, крв за анализа може да биде земена и во било кое време од денот или ноќта, кај пациенти кај кои тоа е неопходно (акутни состојби, трауми и сл.).

Ако крвта се зема надвор од лабораторијата, на пример во болничките одделенија, неопходно е примероците веднаш да бидат доставени во лабораторијата, со означен датум и време на земањето на крв. Пролонгираниот контакт на серумот со крвниот коагулум, односно на плазмата со крвните клетки, влијае врз концентрацијата на некои аналити како што се на пример гликозата (намалување на нејзината концентрација) и калиумот (зголемување на неговата концентрација). При самото земање на крв, а и потоа, во процесот на обработка на примероците, треба да се води посебна грижа да не дојде до хемолиза - прскање на еритроцитите и ослободување на нивната содржина во серумот, односно плазмата. Хемолизата може да настане при земањето на крв кај пациенти со тенки, фрагилни и/или колабирани вени, каде земањето на крв е отежнато, односно кога крвта не тече со рамномерен млаз, туку капка по капка. Втора причина за појава на хемолиза е силното мешање на крвта после венепункцијата. Поради тоа е важно правилно да се манипулира со епруветите по земањето на крв. Замрзнувањето на полна крв задолжително резултира со силна хемолиза.



5

Хемолизата пречи при одредувањето на најголемиот број рутински клиничко-биохемиски параметри.

Дури и кога се работи за блага хемолиза, таа може да предизвика зголемување на концентрацијата на некои состојки во серумот (плазмата) доколку истите се наоѓаат во високи концентрации во крвните клетки. Таков е случајот со калиумот, магнезиумот, лактат дехидрогеназата, трансаминазитe. Како резултат на хемолизата ќе се добијат пониски концентации од реалните за оние состојки кои ги има помалку во еритроцитите во однос на серумот. Во случај на поизразена хемолиза обојувањето од хемоглобинот може да предизвика методолошка интерференција кај некои анализи.

По земањето на крв следува обработка на примероците, која зависи од типот на примерокот и од тоа кои анализи треба да бидат изработени. Серумските епрувети веднаш по земањето на крв се превртуваат само еднаш (за да се оствари подобар контакт помеѓу крвта и активаторот на коагулација), а потоа се оставаат во вертикална положба 20-30 минути, време кое е потребно за да коагулира крвта. Процесот на коагулација е забавен ако епруветата после земањето на крв се држи на мраз, што е потребно за изработка на некои специфични анализи.

Потоа следува процесот на центрифугирање, 10 минути со релативна центрифугална сила од 2000 х g на 20ºС, со што се врши одвојување на серумот од крвниот коагулум. При центрифугирањето епруветите секогаш мора да бидат затворени поради тоа што при центрифугирање на отворени епрувети се создаваат аеросоли кои претставуваат ризик за инфекција кај лабораторискиот персонал, а истовремено доаѓа и до испарување на примерокот, што може да влијае врз точноста на резултатите.

Вака подготвените примероци: а) Можат директно да бидат внесени во автоматски анализатори кои имаат техничка можност да работат со примарни епрувети, б) Од нив може да се издвои серумот кој ќе се внесе во анализатор на соодветни носачи или в) Можат да се употребат за мануелна изработка на одредени анализи.

Епруветите со антикоагуланс веднаш по земањето на крв благо се

промешуваат со превртување 2-3 пати, после што можат да се остават во хоризонтална, вертикална или пак искосена положба (стандардно се работи со затворен систем за земање на крв). Нивната понатамошна обработка зависи од тоа дали за изработката на анализите ќе биде потребна полна крв или пак крвна плазма. Доколку е потребна полна крв, епруветите со антикоагуланс добро се мешаат пред изработката на анализите (брзина на седиментација на еритроцитите, хемограм, гликозилиран хемоглобин), најдобро на специјална ротациона мешалка. Доколку е потребна крвна плазма (на пример за изработка на коагулационен статус) истите се центрифугираат.


ВОВЕД


6

Во широка употреба се следните антикоагуланси: етилендиамин тетраоцетна киселина (EDTA), цитрат, хепарин, оксалат и флуорид. EDTA најчесто се користи во облик на калиумови и натриумови соли. Нејзината антикоагулантна активност се должи на тоа што создава хелати со калциумовите јони. Обично се користи за хематолошки испитувања. Натриум цитратот има својство да го трансформира калциумот во растворлива, нејонизирана форма, на што се должи неговото антикоагулантно дејство. Го има во епруветите за хемостаза и во оние за одредување на брзината на седиментација на еритроцитите. Антикоагулантната активност на хепаринот се должи на неговото својство да го инхибира трансформирањето на протромбинот во тромбин. Хепаринот е супериорен во однос на останатите антикоагуланси поради фактот што не интерферира со повеќето методи. Недостаток му е високата цена. Се користат натриумови, калиумови или литиумови соли на хепарин. Хепаринот како антикоагуланс најчесто се користи при изработка на гасни анализи. Од оксалатите најчесто се користи калиум оксалат, поради својата растворливост. Оксалатите го врзуваат калциумот и на тој начин ја спречуваат коагулацијата. Натрум флуоридот во концентрација од околу 10 mg/mL крв ја спречува коагулацијата. Вообичаено натрум флуоридот попрво се користи како конзерванс отколку како антикоагуланс. Ja инхибира гликолизата со што ја стабилизира концентрацијата на гликоза во примерокот. Најчесто се користат смеси од 3 дела оксалат и 1 дел флуорид или пак 1 дел EDTA и 2 дела флуорид.

За клиничко-биохемиски анализи можат да се користат и различни видови

примероци на урина и тоа: 1. Прва утринска урина, 2. Било кој поединечен примерок на урина и 3. Урина која е собирана во точно определен временски интервал. Првите два вида примероци обично се користат за квалитативни

испитувања (иако има и исклучоци како што е на пример одредувањето на концентрацијата на коскениот маркер дезоксипиридинолин кое се врши во втора утринска урина), а третиот вид за квантитативни испитувања.

Првата утринска урина се користи за изработка на т.н. комплетен преглед

на урина, кој се состои од хемиски преглед и преглед на седиментот. Ова е едно од најчестите клиничко-биохемиски испитувања воопшто. Првата утринска урина е најконцентрирана и како таква е најпогодна за микроскопски испитувања. При собирањето на овој вид на примерок неопходна е соодветна хигиена на пациентот. Најдобро е да се користат садови за урина за еднократна употреба. Кај пациентни со акутна болка (ренална или абдоминална колика) комплетен преглед



7

на урина може да се изврши и во било кој поединечен примерок на урина. Комплетниот преглед на урината треба да се изврши веднаш, а најдоцна за два часа по оставањето на примерокот, пред сѐ заради нестабилноста на елементите на седиментот.

Урината може да се собира и во точно определен временски интервал и тоа најчесто во период од 2, 12 или 24 часа. Притоа целата урина треба да се собира во еден сад со соодветен волумен. Собирањето на ваков примерок на урина се врши на следниот начин (примерот е даден за 24-часовна урина): Првата утринска урина на почетокот на испитувањето се фрла, а потоа се собираат сите останати порции на урина во текот на денот и ноќта, како и првата утринска урина од наредниот ден. Поединечните порции на урина се собираат во посебен чист сад, а потоа се префрлаат во садот во кој се собираат сите останати порции на урина. Во текот на собирањето урината треба да се чува на 4ºC. За изработка на некои анализи потребно е во садот за собирање на урината да се стави соодветен конзерванс чија улога е да го спречи бактерискиот раст или хемиското разлагање на поодделни состојки. На крајот од собирањето целата урина добро се промешува, се мери нејзиниот волумен (диуреза) и се одвојува примерок од околу 10 – 15 mL кој се носи во лабораторијата за квантитативна анализа.

Освен крв и урина, за анализа се користат и други телесни течности како што се: цереброспинална течност (ликвор), амнионска течност, плеврална течност, перикардијална течност, перитонеална течност, синовијална течност, семинална течност, плунка.

Во клиничко-биохемиските лаборатории се анализираат и фецес, бубрежни и жолчни камчиња, хемолизат на еритроцити и примероци од ткива.

За анализа на содржината на елементи во траги можат да се користат и примероци од коса и нокти.

1.3.2. Аналитичка фаза

Аналитичката фаза ги опфаќа самите лабораториски испитувања, односно мерните процедури и постапки.

Oсвен за правилното поставување на методите и редовната калибрација и контрола, во оваа фаза треба да се води сметка и за следното: a) Лабораториската стакларија треба да биде добро измиена со детергент и вода со чистота на реагенс тип 3, а потоа задолжително да биде исплакната со вода со степен на чистота кој соодветствува со анализите кои треба да се изработуваат со таа стакларија и исушена во сушара. Садовите за еднократна употреба не се мијат.


ВОВЕД


8

б) Пипеторите треба да бидат исправни и редовно да се калибрираат и одржуваат. в) Реагенсите кои се подготвуваат во лабораторијата треба да се јасно означени, со забележен датум кога се подготвени.

г) На комерцијалните реагенси треба јасно да се означи датумот на отворањето и / или растворањето. Секогаш треба точно и доследно да се следат препораките кои се дадени од страна на производителот на реагенсите за рокот и температурата на нивното чување пред и после отворање / растворање. Ако во пакувањето на комерцијален реагенс има повеќе шишенца со ист реагенс, тогаш она кое е отворено треба јасно да се обележи.

д) Лабораториската опрема треба правилно да се користи, со доследно следење на сите препораки на производителот. Стручниот персонал во лабораторијата мора да биде обучен веднаш да ја забележи и да ја сигнализира секоја неисправност и секое отстапување од вообичаената работа на опремата. За секој апарат е неопходно да се води уредна евиденција за сите дефекти и сервисни интервенции.

1.3.3. Постаналитичка фаза

Во постаналитичката фаза се врши проверка и издавање на резултатите. Доколку има потреба, се врши повторување на некои анализи кај одредени примероци.

Се проверува и интегритетот на секој примерок односно се проверува дали има присуство на хемолиза, липемија и/или иктерус. Доколку ги има, тоа се назначува на наодот, со коментар за потенцијалните интерференции.

Хемолизата е важен фактор кој влијае врз точноста на резултатите и за неа веќе претходно е кажано.

Липемична плазма или серум – се среќава кај пациенти со висока концентрација на триацилглицероли. Плазмата е матна, млечно бела. Серумот исто така. Присутните триацилглицероли пречат при изработка на повеќето анализи.

Иктерична плазма или серум – се среќава кај пациенти со висока концентрација на билирубин. Билирубинот пречи при изработката на некои анализи.

На крај, особено важен сегмент од работата во клиничко-биохемиската

лабораторија е континуираното одржување на условите во работната средина. Работните површини, апаратурата и воопшто целиот работен простор треба да се одржуваат чисти и редовно да се дезинфицираaт.



9

Во следната табела е прикажан начинот на земање крв во зависност од тоа каков примерок за анализа ни е потребен, како и изгледот на примероците. Примерок потребен за анализа

Начин на земање крв Изглед

Полна крв Крв се зема во епрувета со антикоагуланс. Пред изработка на анализата епруветата добро се промешува.

Крвна плазма Крв се зема во епрувета

со антикоагуланс. Пред изработка на анализата епруветата се центрифугира. За анализа се користи само слојот од крвна плазма.

Крвен серум Крв се зема во епрувета

без антикоагуланс. Пред изработка на анализата епруветата се центрифугира. За анализа се користи само слојот од крвен серум.

Начин на земање крв во зависност од потребниот примерок за анализа и негов изглед

Крвна плазма (околу 55% од вкупното количество крв)

Buffy coat (леукоцити и тромбоцити – околу 1%) Еритроцити (околу 45% од вкупното количество крв)


ВОДА, ЕЛЕКТРОЛИТИ И КИСЕЛИНСКО‐БАЗНА РАМНОТЕЖА


10

2. ВОДА, ЕЛЕКТРОЛИТИ И КИСЕЛИНСКО-БАЗНА РАМНОТЕЖА

Со испитување на елементарниот состав на човековиот организам констатирано е дека во него се среќаваат голем број хемиски елементи што се процентуално различно застапени. Според нивната процентуална застапеност во организмот, хемиските елементи се поделени во две групи:

1. Макроелементи, чија концентрација во организмот изнесува 0,04% и повеќе и 2. Микроелементи, чија концентрација во организмот изнесува под 0,04%. Процентуалната застапеност, како и вкупната маса на макроелементите и

дел од микроелементите кај човек тежок 70 kg, се прикажани во следната табела:

Елемент % од телесна маса

Просечно кај човек од 70 kg

Макроелементи Кислород 63 44,1 kg

Јаглерод 20 17

Водород 10 7

Азот 3 2,1

Калциум 1 700 g

Фосфор 1 700

Калиум 0,25 175

Сулфур 0,2 140

Хлор 0,14 100

Натриум 0,14 100

Магнезиум 0,04 28 Микроелементи

Железо 0,005 4 g

Цинк 0,00125 1

Бакар 0,0002 150 mg

Јод 0,000036 25

Манган 0,00003 20

Кобалт 0,000015 10

Макроелементи и дел од микроелементите во човековиот организам


ВОДА, ЕЛЕКТРОЛИТИ И КИСЕЛИНСКО‐БАЗНА РАМНОТЕЖА Доц. д‐р Татјана Рушковска

11

Првите шест макроелементи од табелата (кислород, јаглерод, водород, азот, калциум и фосфор) заедно се застапени со вкупно 98% од телесната маса на човекот. Од друга страна сите микроелементи заедно се застапени со помалку од 0,1%. Хемиските елементи во организмот претставуваат градбени единици на молекулите на многубројни неоргански и органски соединенија. Од неорганските соединенија се среќаваат: водата, минералните соли, како и траги од некои неоргански киселини (хлороводородна, јаглеродна). Од органските соединенија најзастапени се: протеините, липидите, јаглехидратите и нуклеинските киселини. Освен овие органски соединенија има и други кои, макар присутни во многу помали концентрации, се многу важни за човековиот организам (порфирини, витамини и др.). Процентуалната застапеност, како и вкупната маса на овие органски и неоргански соединенија кај возрасен маж со телесна маса од 70 kg се прикажани во следната табела:

Компонента % од телесна маса kg

Вода 60 42,0 Протеини 20 14,0 Липиди 15 10,5 Јаглехидрати 1 0,7 Нуклеински кис. 1 0,4 Минерални соли 3 2,1

Органски и неоргански соединенија во човековиот организам

Во наредната табела е прикажана процентуалната застапеност на водата,

протеините, липидите и минералните соли кај различни органи, односно ткива: Орган, ткиво Вода Протеини Липиди Минерални

соли Кожа 58 27 14 0,6 Скелет 28 20 25 27,0 Мускули 70 22 6 1,0 Масно ткиво 23 6 71 0,2 Црн дроб 71 22 3 1,4 Мозок 75 11 12 1,4

Некои органски и неоргански соединенија во различни органи и ткива




12

2.1. ВОДА Водата претставува особено значајна и неопходна составна компонента на сите живи клетки. Таа е процентуално најзастапена материја во организмот и има незаменлива улога за одржување на структурата и функцијата на сите ткива. Сите биохемиски процеси во организмот се одвиваат во водени раствори. Молекулата на водата е изградена од два атоми водород и еден атом кислород, поврзани со ковалентни врски. Нејзината хемиска формула H2O е општо позната. Валенциите на кислородот образуваат агол од 104,45°. Атомот на кислород ги привлекува кон себе електроните кои ги образуваат ковалентните врски со атомите на водород. Поради тоа кислородниот атом станува понегативен, а водородните атоми – попозитивни. На тој начин настанува асиметрија во електронската структура на молекулата на водата, односно настанува електричен дипол.

Шематски приказ на молекулата на водата Диполниот карактер на молекулите на водата условува формирање на

водородни врски помеѓу самите молекули на водата. Во споредба со ковалентните, водородните врски претставуваат слаби врски. Тие се остваруваат помеѓу –ОН групата од една страна и слободниот електронски пар на кислородот од друга страна. Овие врски симболично се означуваат со точкаста црта. Формирањето на водородни врски помеѓу молекулите на водата е прикажано на следната слика:

кислороден атом

водородни атоми



13

Водородни врски помеѓу молекулите на водата Поради специфичната градба на нејзината молекула, водата претставува

универзален растворувач на органските и неорганските материи во клетките и околу нив. Таа е во состојба да раствори најмногу супстанции, различни по својата хемиска природа, во однос на останатите растворувачи. Така, нејзините поларни молекули ги растворуваат супстанциите на следниот начин:

Со формирање на хидратациона обвивка околу нив, Со формирање на водородни врски со нивните функционални групи, На двата начина истовремено.

Формирањето на хидратациона обвивка околу јоните Na+ и Cl- што се

создаваат при растворањето и дисоцијацијата на NaCl во вода е прикажано на следната слика:

водородни врски

Растворање на натриум хлорид во вода




14

Формирањето на водородни врски помеѓу поларните хидроксилни групи на гликозата и кислородот од водата шематски е прикажано на следната слика:

Растворање на гликоза во вода Во биохемиските реакции на хидролиза, водата активно учествува во

реакцијата, како реактант. Таков е примерот на хидролиза на еден молекул на сахароза до еден молекул гликоза и еден молекул фруктоза, кој е прикажан на следната слика:

Водата како реактант

сахароза

сахараза

гликоза фруктоза



15

При синтеза на високомолекуларните соединенија нивните основни градбени единици се поврзуваат меѓу себе со отцепување на една молекула вода како продукт од реакцијата. Таков е примерот на формирање на протеини од амино киселините. На следната слика е прикажана реакцијата на формирање на еден дипептид и формирањето на пептидна врска:

Најважната биохемиска реакција што всушност претставува основа на постоењето на целокупниот живот на нашата планета е реакцијата на разложување на водата под дејство на сончевата светлина која се одвива во зелените растенија и алги во процесот на фотосинтезата. Обратната реакција, добивањето на вода во респираторната верига, е најважна реакција за добивање на енергија кај аеробните организми. Непрекинатото кружење на водата низ сите клетки и простори во организмот овозможува транспорт на речиси сите хранливи и потребни материи, со истовремено отстранување на крајните метаболити.

пептидна врска

Водата како продукт на хемиска реакција




16

Чистата вода има својство да дисоцира на H+ и OH- јони, при што концентрацијата на H+ на 22°С изнесува 10-7 mol/dm3. Од оваа концентрација произлегува вредноста рН=7 за чиста вода, што претставува неутрална средина. Во суштина при дисоцијација на водата водородниот јон не останува слободен, туку се врзува за недисоцирана молекула вода, при што се формира хидрониум јон (H3O+):

Дисоцијација на водата

2.1.1. Рамнотежа на водата од организмот со надворешната средина Вкупното количество вода во човековиот организам зависи од дебелината,

полот и возраста. Слабите луѓе содржат процентуално повеќе вода во однос на дебелите. Женскиот организам содржи околу 10% помалку вода од машкиот поради повисоката процентуална застапеност на масното ткиво. Застапеноста на водата со возраста се намалува. Така, новороденчињата содржат најмногу вода, околу 75-80% од нивната телесна маса.

Волуменот на телесната вода е многу константен параметар за здрави возрасни лица и во текот на денот не се менува за повеќе од 1% од телесната маса. Тоа се постигнува со урамнотеженото примање и исфрлање на водата.

Организмот ја обезбедува водата од следните извори:

1. Од течностите и цврстата храна и 2. Со оксидација на органските материи во метаболните процеси,

т.н. ендогена или метаболна вода. Преку пиење течности, просечно дневно се внесуваат од 1500 - 2000 mL

вода, додека со цврстата храна од 350 - 400 mL. При согорување на протеините, мастите и јаглехидратите во организмот се

ослободува извесно количество ендогена вода која се нарекува метаболна вода. Така, од 100 g протеини се ослободуваат 41 mL вода, од 100 g масти се ослободуваат 107 mL вода, а од 100 g јаглехидрати се ослободуваат 57 mL вода.

Водата што е внесена per os се апсорбира во тенкото и дебелото црево, а апсорпцијата се врши кога содржината во цревото е хипотонична.

хидрониум јон (H3O+) хидроксилен јон (OH-)



17

Водата од организмот се излачува преку: а) Бубрезите, како урина, б) Цревата, како вода на фецесот, в) Кожата, како видливо и невидливо потење и г) Белите дробови, како водена пареа на издишаниот воздух.

Нормална дневна загуба на вода преку бубрезите изнесува 500 - 1600 mL, а преку дигестивниот тракт 80 - 150 mL. Минималното количество урина што е потребно да се исфрлат осмотски активните материи изнесува околу 450 mL дневно. Со незабележливо испарување, преку кожата и при дишењето, за 24 часа се губат околу 850 mL вода за човек со просечна тежина од 70 kg. При повраќање, проливи или силно потење може да се изгуби големо количество вода, што може да доведе и до нарушување на водено-електролитната хомеостаза.

2.1.2. Внатрешна дистрибуција на телесната вода

Внесената вода во организмот, од дигестивниот тракт прво преминува во крвта. Вишокот постепено се исфрла, преку урината, фецесот, преку кожата и со дишењето. Дел од водата од крвната плазма преку капиларните ѕидови го обезбедува потребното ниво на интерстицијалните течности. Од овие простори, преку клеточните мембрани, водата преминува во интрацелуларната течност.

Телесната вода главно е дистрибуирана во два главни оддели: 1. Интрацелуларен и 2. Екстрацелуларен. Интрацелуларна е онаа вода што се наоѓа внатре во клетките. Екстрацелуларната вода се наоѓа во состав на: 1. Крвната плазма, 2. Интерстицијалната течност и лимфата и 3. Трансцелуларната течност (ликвор, плунка, очна вода, и сл.) Екстрацелуларната течност може да се подели и на: 1. Интраваскуларна течност и 2. Екстраваскуларна течност.

Помеѓу сите овие простори непрекинато доаѓа до размена на вода бидејќи тие не се меѓусебно строго издвоени.




18

2.2. ЕЛЕКТРОЛИТИ Одржувањето на водената хомеостаза е од суштинско значење за одржување на животот. Во таа смисла особено важна е улогата на електролитите.

Електролитите претставуваат наелектризирани честички со мала маса што се присутни во интрацелуларната и екстрацелуларната течност. Според видот на електричниот полнеж електролитите се класифицирани во две групи: - Катјони, што се позитивно наелектризирани и - Анјони, што се негативно наелектризирани.

Најзначајни електролити во организмот се: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, HCO3-,

H2PO4-, HPO4

2-, SO42-, како и некои органски анјони како што е лактатот.

Амино киселините и протеините во воден раствор исто така носат електричен полнеж, но поради нивната хемиска природа тие вообичаено се разгледуваат одделно.

Кај човекот и цицачите одржувањето на осмотскиот притисок и

дистрибуцијата на водата во организмот е функција главно на четирите најзначајни електролити: натриум (Na+), калиум (К+), хлорид (Cl-) и бикарбонат (HCO3

-). Освен улогата која ја имаат во одржување на водената хомеостаза, овие

четири електролити имаат и други функции: - Учествуваат во одржување на рН во организмот, - Обезбедуваат правилна функција на срцето и мускулите, - Учествуваат во оксидо-редукциони реакции. Всушност речиси и да не постои метаболен процес кој не е во некаква

зависност од електролититe.

2.2.1. Натриум Натриумот претставува главен катјон на екстрацелуларната течност. Неговите серумски концентрации се движат во рамките од 135 – 145 mmol/L и не зависат од возраста. Храната генерално е сиромашна со натриум и затоа истиот се внесува како нејзин додаток во облик на NaCl (готварска сол). Се препорачува дневниот внес на готварска сол да биде под 5,8 g (Dietary Guidelines for Americans, 2005). Меѓутоа, со стандардна исхрана во организмот се внесува значително поголемо количество NaCl (дури и до 15 g дневно), кој речиси целосно се апсорбира во гастроинтестиналниот тракт. Вишокот се екскретира преку бубрезите кои се најзначајни регулатори на количеството на Na+, a со тоа и на количеството на вода во организмот.



19

Натриумот слободно се филтрира во гломерулите. Во проксималните тубули 60 – 70% од филтрираниот натриум активно се реапсорбира. При тоа водата и хлоридот пасивно го следат, со што се одржуваат осмотската еквивалентност и електронеутралноста. Во слегувачкиот дел на Henle-oвата петелка пасивно се реапсорбира само водата но не и електролитите, поради високата осмотска сила на интерстициелната течност во овој регион. Во качувачкиот дел на Henle-овата петелка активно се реапсорбира хлоридот, а натриумот го следи. На ниво на дисталните тубули, под дејство на хормонот алдостерон од кората на надбубрежните жлезди натриумот се реапсорбира во замена за калиум и во помала мерка H+ кои се секретираат за да се одржи електронеутралноста, a водата го следи натриумот пасивно. Тоа се случува при низок притисок во артериолите кој претставува стимулус за бубрежните југстагломеруларни клетки да лачат ренин. Тој, преку ангиотензинот ја стимулира секрецијата на алдостерон. На ниво на дисталните тубули дејствува и антидиуретичниот хормон (вазопресин) од задниот резен на хипофизата кој се лачи при намален волумен на плазмата или нејзина зголемена осмолалност и условува реапсорпција на водата. Вишокот натриум се екскретира. Освен преку урината натриумот се екскретира и преку потта. Хипонатремијата претставува состојба кога концентрацијата на Na+ во плазмата ќе падне под долната граница на референтните вредности. Се манифестира со наузеа и општа слабост, со ментална конфузија кога вредноста ќе достигне под 120 mmol/L и тешка ментална состојба при вредности од 90 - 105 mmol/L. Невролошките симптоми карактеристични за хипонатремијата се резултат на навлегувањето на вода (со цел да се одржи осмотската рамнотежа) во клетките на централниот нервен систем. Доколку хипонатремијата се развива брзо, клинички симптоми можат да се јават и при концентрации на Na+ од приближно 125 mmol/L. Хипернатремијата претставува состојба кога концентрацијата на Na+ во плазмата ќе се покачи над горната граница на референтните вредности. Симптомите се примарно невролошки: тремор, иритабилност, атаксија и кома. И во овој случај од брзината на развој на хипернатремијата ќе зависи концентрацијата на натриум на која ќе се јават симптомите.

2.2.2. Калиум

Калиумот претставува главен катјон на интрацелуларната течност. Во клетките на различни ткива неговата просечна концентрација е околу 150 mmol/L, додека во еритроцитите таа изнесува 105 mmol/L. Референтните вредности за калиум во серум кај возрасни се од 3,5 – 5,0 mmol/L, a за новороденчиња од 3,7 – 5,9 mmol/L.




20

Калиумот е доволно застапен во храната, па при рационална исхрана не се очекува негов дефицит. Се апсорбира од страна на гастроинтестиналниот тракт, дел се користи од страна на клетките, а вишокот се екскретира преку бубрезите.

Во бубрезите калиумот се филтрира во гломерулите, а потоа скоро целосно се реапсорбира на ниво на проксималните тубули. На ниво на дисталните тубули се секретира во замена за натриумот, под дејство на алдостеронот.

Хипокалемијата се дефинира како намалена концентрација на калиум во плазмата, под долната граница на референтните вредности. Клинички се манифестира со тахикардија и промени на EKG, иритабилност и парализа.

Хиперкалемијата претставува состојба на покачена концентрација на калиум во плазмата, над горната граница на референтните вредности, а се манифестира со брадикардија и промени на EKG, ментална конфузија и слабост. Пролонгирана тешка хиперкалемија (над 7,0 mmol/L) може да доведе до периферен васкуларен колапс и кардијален арест. Концентрации над 10,0 mmol/L се обично фатални.

Одредувањето на концентрациите на натриум и калиум се едни од најчестите анализи во клиничко-биохемиските лаборатории, особено во болнички услови. Oдредувањето вообичаено се врши електрохемиски при што се користат јон-селективни електроди (ISE – ion-selective electrode), а методите обично се означуваат како ISE методи. Постојат два типа ISE методи: директни и индиректни, кои се разликуваат во однос на принципот на одредувањето. Освен електрохемиски, концентрациите на овие аналити можат да се измерат и (1) со атомска апсорпциона спектрофотометрија, (2) со пламена емисиона спектрофотометрија и (3) спектрофотометриски. Сепак овие три техники во современите рутински лаборатории се користат ретко. За анализа најчесто се користи серум што е добиен од примерок од венска крв. Анализите обично се изработуваат на автоматски биохемиски анализатори кои имаат вградени јон-селективни електроди. Во единиците за интензивна нега и ургентните центри вообичаено е концентрацијата на натриум и калиум да се одредува во хепаринизирана полна крв (капиларна, венска или артериска), на посебни анализатори прилагодени за таа намена. Концентрацијата на натриум и калиум може да се одредува и во хепаринизирана плазма. Постои разлика во референтните вредности за различни типови примероци, но само разликата меѓу серум и плазма кај калиумот е клинички сигнификантна. Имено, зависно од бројот на тромбоцитите, во серум се мерат нешто повисоки концентрации на калиум во однос на плазмата поради тоа што дополнително количество калиум се ослободува во серумот како резултат на руптурата на тромбоцитите во процесот на коагулација на примерокот. Силно липемични примероци не треба да се употребуваат за анализа на натриум и калиум поради тоа што липемијата интерферира со одредувањето. Оваа интерференција е избегната само кај директните ISE методи.



21

Особено треба да се внимава за одредување на концентрацијата на калиум да не се користи хемолизиран примерок поради тоа што при хемолиза калиумот излегува од еритроцитите, што е причина за добивање на погрешен резултат. Проблем претставува идентификувањето на хемолизирани примероци кога се работи со полна крв. При пролонгиран контакт на серумот или плазмата со крвните клетки калиумот дифундира од клетките во серумот односно во плазмата, што исто така доведува до добивање на погрешен резултат. Ладењето на примерокот пред изработка на анализата исто предизвикува дифундирање на калиумот од крвните клетки. Иако поретко, концентрациите на натриум и калиум се одредуваат и во урина.

2.2.3. Хлорид Хлоридот претставува најзначаен екстрацелуларен анјон. Неговите серумски концентрации кај здрави лица се движат од 100 – 108 mmol/L. Хлоридните анјони примени со храната речиси целосно се апсорбираат во гастроинтестиналниот тракт.

Во бубрезите хлоридот се филтрира во гломерулите, а потоа, на ниво на проксималните тубули, пасивно се реапсорбира следејќи го натриумот. Во качувачкиот дел на Henle-овата петелка хлоридот активно се реапсорбира како резултат на функцијата на хлоридната пумпа, а натриумот го следи. Вишокот хлорид се екскретира преку урината. Хлорид се губи и преку потта.

Во одржување на киселинско-базната рамнотежа во организмот хлоридот учествува преку замена за бикарбонатот со цел да се одржи електронеутралноста. Во нормални услови концентрацијата на хлорид во плазмата главно ја следи концентацијата на натриумот. Меѓутоа во услови на нарушена киселинско-базна рамнотежа одредувањето на концентрацијата на хлоридот е значајно за поставување на диференцијална дијагноза на нарушувањето. Вообичаено концентрацијата на хлоридот се одредува заедно со натриумот и калиумот.

2.2.4. Бикарбонат

Бикарбонатот е екстрацелуларен анјон од ендогено потекло. Се синтетизира од CO2 кој е краен продукт на разложувањето на многубројни органски материи. За јаглерод диоксидот и водата е карактеристично тоа што, под дејство на ензимот карбон анхидраза, реагираат меѓу себе при што се добива јаглеродна киселина, која понатаму дисоцира:




22

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-

За концентрациите на водородниот јон (cН+), бикарбонатот (cHCO3

-) и растворениот СО2 (cdСО2) важи следната равенка:

К′ = c𝐇! c𝐇𝐂𝐎𝟑!

cd𝐂𝐎𝟐

каде: К’ e константа чија вредност изнесува 4,68 х 10-7.

Треба да се нагласи дека концентрацијата на растворениот CO2 (cdСО2) го

вклучува во себе и малото количество недисоцирана (растворена) јаглеродна киселина. Поради тоа важи следната равенка:

cdCO2 = α PCO2 каде: PCO2 e парцијалниот притисок на јаглерод диоксидот

α е коефициент на растворливост за CO2

Доколку двете константи К’ и α се заменат со К конечно се добива:

c𝐇! = К P𝐂𝐎𝟐c𝐇𝐂𝐎𝟑!

Значи, доколку се одреди концентрацијата на водородните јони (рН) и парцијалниот притисок на јаглерод диоксидот, може да се пресмета концентрацијата на бикарбонатот. Овие анализи се изработуваат со помош на гасен анализатор, во полна крв.

Промени на концентрациите на бикарбонатот (HCO3

-) и растворениот CO2 се среќаваат при нарушување на киселинско-базната рамнотежа. Одредувањето на овие два параметри, заедно со одредувањето на останатите три претходно споменати електролити и рН е од големо значење во дијагностиката и третманот на нарушувањата на киселинско-базната рамнотежа.



23

2.3. КИСЕЛИНСКО-БАЗНА РАМНОТЕЖА Во тек на метаболните процеси непрекинато се синтетизира релативно

големо количество кисели соединенија, така што организмот непрестајно е изложен на опасност од закиселување.

Меѓутоа, организмот поседува единствена способност да одржува рамнотежа меѓу киселите и базните компоненти, односно да ја одржува својата киселинско-базна рамнотежа. Така во нормални услови вредноста на рН на артериската крв се движи во тесни граници од 7,35 – 7,45, а во венската се разликува само за малку и изнесува од 7,32 – 7,38. Вредностите на рН на крвта над 7,8 и под 7,0 значат директна животна опасност за човекот за само неколку минути.

Најзначајните системи што ја регулираат киселинско-базната рамнотежа во организмот се следните:

1. Пуферните системи, 2. Респиратониот систем и 3. Бубрезите. Најголемо учество во одржување на киселинско-базната рамнотежа имаат

пуферните системи со 80% и моментно дејство. Потоа, за 1-3 минути се вклучува респираторниот систем со 10% и на крај бубрезите се вклучуваат последни, по 1-2 часа, со вкупно учество од 10%.

2.3.1. Пуфери Пуферите се раствори што се изградени од две компоненти: една кисела и

една базна, па поради тоа можат да се спротивстават на промената на pH на средината како под дејство на киселина, така и под дејство на база. Како резултат на активноста на пуферот тој самиот го менува својот состав, додека pH на средината останува константна.

Во регулацијата на киселинско-базната рамнотежа на крвта учествуваат

четири пуфери: 1. Бикарбонатен, 2. Фосфатен, 3. Протеински и 4. Хемоглобински. Првите три пуферни системи се пуфери на плазмата. Во еритроцитите е особено важен хемоглобинскиот пуфер, иако во помала

мерка се застапени и останатите.




24

Од сите пуфери во организмот бикарбонатниот пуфер е застапен во најголемо количество. Тој не зависи од внесената храна или течност, туку само од правилната работа на респираторниот систем, бубрезите и од нормалното одвивање на метаболните процеси во организмот.

Базната компонента на пуферот е претставена со бикарбонатот (cHCO-3), a

неговата кисела компонента е растворениот СО2 (cdCO2). Во нормални услови просечната концентрација на бикарбонатот во плазмата изнесува 25 mmol/L, a на растворениот СО2 е 1,25 mmol/L. Oд тука произлегува дека односот cHCO-

3 / cdCO2, односно базна / кисела компонента изнесува 20 / 1. Базната компонента на пуферот ги неутрализира киселините, а киселата базите.

На пример, ако во раствор што го содржи бикарбонатниот пуфер се додаде силна киселина, водородните јони ќе реагираат со HCO-

3 и ќе се формира јаглеродна киселина која е слаба киселина и која потоа ќе се разложи до јаглерод диоксид и вода. На тој начин опаѓањето на рН ќе биде минимално. Нарушената рамнотежа на пуферот повторно ќе се воспостави на тој начин што вишокот јаглерод диоксид ќе се отстрани преку белите дробови.

Ефикасноста на бикарбонатниот пуфер е особено висока поради тоа што истиот е тесно поврзан со функцијата на белите дробови и бубрезите.

Така, кога во организмот има вишок на кисели компоненти белите дробови вршат елиминација на јаглерод диоксидот, додека при вишок на базни компоненти вршат негова ретенција.

Бубрезите ја претставуваат последната одбранбена линија против промените на рН во организмот. Во услови кога има вишок на кисели компоненти бубрезите нив ги екскретираат, а ги конзервираат базите. Овие процеси главно се случуваат преку следните механизми: (1) секреција на водород во замена за натриум, (2) синтеза на амонијак и екскреција на NH4

+ и (3) реапсорпција на

бикарбонатот. Во услови кога има вишок на базни компоненти бубрезите нив ги екскретираат, а ги конзервираат киселините. Клиничките состојби што се означени како метаболни нарушувања на киселинско-базната рамнотежа се примарно нарушувања на cHCO-

3 (ренална компонента). Од друга страна, клиничките состојби кои се означени како респираторни нарушувања на киселинско-базната рамнотежа се примарно нарушувања на cdCO2 (респираторна компонента).

Ацидемија претставува состојба кога вредноста на рН на артериската крв е

помала од 7,35. Алкалемија е состојба кога вредноста на рН на артериската крв е поголема од 7,45. Со термините ацидоза и алкалоза се означуваат патолошките состојби кои доведуваат до ацидемија и алкалемија.


ХЕМИСКА СТРУКТУРА И ОСНОВИ НА МЕТАБОЛИЗМОТ НА ПРОТЕИНИТЕ


25

3. ХЕМИСКА СТРУКТУРА И ОСНОВИ НА МЕТАБОЛИЗМОТ НА ПРОТЕИНИТЕ

Протеините, кои уште се нарекуваат и белковини, претставуваат органски

соединенија кои во состав на човековиот организам (кај возрасен човек) се застапени со околу 20% од вкупната телесна маса. Ако се земе предвид дека околу 60% од вкупната телесна маса кај возрасен човек отпаѓа на водата, тогаш следува дека на протеините отпаѓаат околу 50% од сувата маса на телото. Tокму затоа оваа класа на органски соединенија со право го носи своето име: protos значи прв. Би можело слободно да се каже дека животот претставува форма на постоење на протеините, чија најзначајна одлика е размената на материите и енергијата со надворешната средина. Освен тоа што претставуваат основна градбена компонента на живата материја, протеините учествуваaт и во сите биохемиски процеси во организмот и имаат особено разновидна физиолошка функција. Имено, од протеинска природа се ензимите, некои хормони, антителата, факторите на коагулација, хемоглобинот и многу други соединенија. Протеинските молекули имаат сложен хемиски состав, а нивните основни градбени единици (мономери) се амино киселините, меѓу себе поврзани со пептидни врски.




26

3.1. АМИНО КИСЕЛИНИ

3.1.1. Општи својства на амино киселините

Амино киселините се бели кристални супстанции со релативно висока точка

на топење, над 200ºС. Најголем дел од амино киселините добро се раствораат во вода, а не се раствораат во неполарни растворувачи. Во природата постојат околу 300 амино киселини.

Само 20 протеиногени амино киселини се вклучени во генетскиот код и како такви редовно се среќаваат во состав на протеините.

Од аспект на нивниот хемиски состав за амино киселините е значајно тоа што тие поседуваат две функционални групи:

1) Aмино група (-NH2), која има базен карактер и 2) Kарбоксилна група (-COOH) која има кисел карактер,

како и страничен радикал, кој се обележува со -R.

Поради присуството на функционалните групи со кисел и базен карактер амино киселините имаат особини и на киселини и на бази, т.е. тие се амфотерни.

Општа хемиска формула на α-амино киселина

Природните амино киселини се главно α-амино киселини, односно

амино групата е врзана за јаглеродниот атом што се наоѓа веднаш до карбоксилната група, т.н. α-C атом.

Од друга страна, сите амино киселини што влегуваат во состав на природнитe протеини имаат L-конфигурација, односно иста конфигурација како кај L-глицералдехидот, која во случајот на амино киселините се однесува на положбата на амино групата. (L- и D-конфигурацијата ќе бидат објаснети во поглавјето за јаглехидрати.)

α




27

Функционалните групи на амино киселините се услов за нивната дисоцијација во воден раствор:

1. Карбоксилната група како киселинска група при дисоцијација во воден

раствор ослободува H+ јон, којшто базната -NH2 група може да го прифати и да премине во амониум јон -NH3

+. На тој начин амино киселината станува диполарен јон или т.н. цвитер јон (zwitterion).

Неутрална форма на амино киселина Цвитер-јонска форма на амино киселина

Вредноста на pH на средината при која амино киселината е во форма на

цвитер јон се нарекува изоелектрична точка. Во изоелектричната точка амино киселините се најмалку растворливи, најмалку стабилни и најлесно се таложат.

2. Кога во воден раствор на амино киселина каде таа се наоѓа во форма на

цвитер јон се додаде киселина, тогаш во растворот има вишок на H+ јони и дисоцираната карбоксилна група се неутрализира. Како резултат на тоа амино киселината како целина поминува во форма на катјон. Ваквата форма на аминo киселината се нарекува протонирана форма.

3. Кога во воден раствор на амино киселина каде таа се наоѓа во форма на

цвитер јон се додаде алкалија, тогаш во растворот се јавува вишок на -OH јони, амониум јонот од амино киселината ослободува H+ јон и се добива вода, а самата амино киселина поминува во форма на анјон. Ваквата форма на аминo киселината се нарекува протон акцепторна форма.




28

3.1.2. Пептидна врска

Постојат поголем број хемиски реакции што се карактеристични за амино киселините, а кои се резултат на хемиските својства на карбоксилната група, на амино групата или пак на специфичните групи кои влегуваат во состав на страничните радикали.

Сепак, може да се каже дека најзначајната хемиска реакција во која влегуваат амино киселините е реакцијата помеѓу амино групата од една амино киселина и карбоксилната група од друга амино киселина, при што се ослободува една молекула на вода и се формира пептидна врска.

На тој начин се формира дипептид, а оваа карактеристична хемиска реакција е прикажана на следната слика.

Формирање на пептидна врска и синтеза на дипептид

Рамнотежата на оваа реакција е во насоката на хидролизата, односно

разградбата на дипептидот. За да отпочне реaкцијата на синтеза на дипептидот потребна е претходна

активација на амино киселината, која in vivo вклучува реакција на активација со аденозин трифосфат (ATP).




29

3.1.3. Поделба на амино киселините

Со цел за нивно полесно изучување, амино киселините се систематизираат

според некоја нивна заедничка карактеристика. Најчесто користена е онаа поделба на амино киселините што е направена

според градбата на целата молекула и присуството или отсуството на функционални кисели или базни групи во радикалот. Така, врз основа на овие критериуми амино киселините се поделени на:

1. Амино киселини чија странична верига е јаглеводород, 2. Амино киселини со поларни, нејонизирани групи во страничната верига, 3. Моноамино дикарбонски киселини и 4. Диамино монокарбонски киселини. 1. Кај сите амино киселини чија странична верига е јаглеводород (освен кај

глицинот, каде страничната верига е всушност атом на водород) јаглеводородната низа создава хидрофобни врски. Поради тоа, овие амино киселини во состав на протеините имаат својство да го спречуваат контактот со водата. Во оваа група на амино киселини спаѓаат: глицин (Gly, G), аланин (Ala, A), валин (Val, V), леуцин (Leu, L), изолеуцин (Ile, I), фенилаланин (Phe, F) и пролин (Pro, P).

2. Амино киселините со поларни, нејонизирани групи во страничната верига

можат да ги содржат следните функционални групи: -OH, -SH, -CO NH2, како и некои хетероциклични групи. Овие поларни групи учествуваат во создавањето на водородни врски во пептидната верига и ја стабилизираат протеинската молекула. Во оваа група на амино киселини спаѓаат: серин (Ser, S), треонин (Thr, T), цистеин (Cys, C), метионин (Met, M), тирозин (Tyr, Y), триптофан (Trp, W), аспарагин (Asn, N) и глутамин (Gln, Q).

3. Моноамино дикарбонските киселини содржат уште една карбоксилна

група во страничната верига и поради тоа имаат кисел карактер. Во оваа група спаѓаат глутаминската киселина (Glu, E) и аспарагинската киселина (Asp, D).

4. Диамино монокарбонските киселини содржат уште една дополнителна

базна група во страничната верига и поради тоа имаат базен карактер. Во оваа група спаѓаат амино киселините: аргинин (Arg, R), лизин (Lys, K) и хистидин (His, H).




30

Од нутритивен и медицински аспект најзначајна е поделбата на амино киселините на:

- Есенциелни амино киселини и - Неесенциелни амино киселини.

Есенциелни амино киселини се оние амино киселини што се неопходни за

одржување на животните процеси во организмот, а истиот не може сам да ги синтетизира, туку мора да ги прима преку храната. Во оваа група спаѓаат: валин, леуцин, изолеуцин, фенилаланин, триптофан, треонин, метионин и лизин.

Неесенциелни амино киселини се оние амино киселини што се неопходни за одржување на животните процеси во организмот, но истиот има способност сам да си ги синтетизира. Во оваа група спаѓаат: глицин, аланин, серин, цистеин, аспарагинска киселина, аспарагин, глутаминска киселина, глутамин, аргинин, хистидин, пролин и тирозин.

Редовното внесување на амино киселини во организмот преку храната е од

суштинско значење за нормално одвивање на биохемиските процеси и одржување на здравјето. Хранливи продукти што содржат висок процент на протеини се: месото, рибата, јајцата и млекото. Протеините се застапени и во некои хранливи продукти од растително потекло: соја, грав, грашок, леќа, пченица, пченка.

Протеините што потекнуваат од месото, рибата, јајцата и млекото ги содржат сите есенциелни амино киселини и тоа во сооднос кој е соодветен со потребите на човековиот организам и затоа тие имаат висока биолошка вредност. Од друга страна, протеините од растително потекло, со исклучок на оние што потекнуваат од сојата, не ги содржат сите есенциелни амино киселини или барем не во сооднос кој е соодветен со потребите на човековиот организам, па поради тоа нивната биолошка вредност е ниска.

На следната слика се дадени структурните формули на 20-те протеиногени

амино киселини.




31

Структурни формули на 20-те протеиногени амино киселини




32

3.2. ПЕПТИДИ

Пептидите претставуваат соединенија што се составени од два или повеќе, а најмногу до 100 амино киселински остатоци кои се врзани со пептидни врски.

Пептид кој е составен од два амино киселински остатоци се вика дипептид, од три амино киселински остатоци трипептид, од шест хексапептид и т.н. Пептидите кои се изградени од два до десет амино киселински остатоци се викаат олигопептиди, а над десет до сто амино киселински остатоци се викаат полипептиди.

При номенклатурата на пептидите, амино киселините што ја вклучуваат карбоксилната група во реакцијата добиваат наставка -ил, а последната амино киселина која ја има зачувано карбоксилната група останува со непроменето име (пр. аланил-глицил-валин). За целосно детерминирање на пептидот важен е редоследот на амино киселините во него. Така, дипептидот глицил-валин е сосема различно соединение од валил-глицинот.

Во секој пептид има една слободна амино група и една слободна карбоксилна група (види ја сликата за формирање на пептидна врска). По договор, терминалната амино група во формулата на пептидот секогаш се пишува на левата страна. Тој крај од молекулата се означува како N-terminus. Според истиот договор, терминалната карбоксилна група во формулата на пептидот секогаш се пишува на десната страна. Тој крај од молекулата се означува како С-terminus.

3.2.1. Улога на пептидите во организмот

Постојат голем број на природни пептиди од кои некои имаат мошне важни физиолошки функции.

- Глутатионот е најпознатиот и најраспространетиот природен пептид. Тој

всушност е трипептид: глутамил-цистеинил-глицин. Има значајна улога во оксидо-редукционите реакции во организмот.

- Невропептидите се среќаваат во мозокот и се смета дека тие се

невротрансмитери и невромодулатори. Од посебно значење се ендорфините. - Пептидна структура имаат и некои хормони, од кои тука ќе бидат

наброени следните: а) Окситоцинот (оцитоцин) и вазопресинот (антидиуретичен хормон) од задниот резен на хипофизата, кои имаат по 9 амино киселински остатоци,




33

б) Адренокортикотропниот хормон од предниот резен на хипофизата кој е составен од 39 амино киселински остатоци, в) Инсулинот од панкреасот, кој се состои од 51 амино киселински остаток, г) Глукагонот, исто така од панкреасот, кој е составен од 29 амино киселински остатоци, д) Калцитонинот од тироидната жлезда составен од 32 амино киселински остатоци, ѓ) Паратхормонот од паратироидната жлезда, со 84 аминокиселински остатоци.

Тродимензионална структура на паратхормонот




34

3.3. ПРОТЕИНИ

Протеините можат да се дефинираат како високомолекуларни полимери на амино киселините. Нивните молекули содржат повеќе од 100 амино киселински остатоци.

Класификацијата на протеините може да биде направена според различни критериуми: според нивната биолошка функција, според растворливоста, според нивните хемиски и физички својства. Меѓутоа, секоја од овие класификации се одликува со одредена недоследност, па затоа овде ќе биде претставена класичната класификација на оваа група органски соединенија според која протеините можат да се поделат во две групи:

а) Протеини или прости протеини и б) Протеиди или сложени протеини. Простите протеини се изградени само од амино киселински остатоци,

додека сложените протеини се изградени од прост протеин за кој е врзана некоја непротеинска молекула.

3.3.1. Прости протеини

Во групата на прости протеини спаѓаат: Албумини.- Тие се широко застапени во живата природа. Ги има и во

растителниот и во животинскиот свет. Се одликуваат со тоа што се растворливи во вода и во разредени раствори на соли, а не се раствораат во концентрирани раствори на соли.

Глобулини.- Тие се исто така широко застапени во живата природа. Се раствораат само во разредени раствори на соли, а се нерастворливи во вода и во концентрирани раствори на соли.

Албумините и глобулините се застапени и во хуманата крвна плазма. Во клиничко-биохемиските лаборатории нивната концентрација се одредува рутински, вообичаено во серумски примероци. Всушност, со користење на соодветни биохемиски методи се одредува концентрацијата на вкупните протеини и на албумините, додека концентрацијата на глобулините се одредува како нивна разлика:

Конц. на глобулини = Конц. на вкупни протеини – Конц. на албумини Хистони.- Тие се исклучиво животински протеини. Влегуваат во составот на

нуклеопротеидите.




35

Протеиноиди.- Тие по својата структура се фибриларни протеини и влегуваат во состав на косата, епидермот, коскеното ткиво и ‘рскавиците. Во оваа група спаѓаат: колагенот, кератинот, осеинот и фиброинот.

Проламини.- Тие се наоѓаат исклучиво во семето од житата. Не ја содржат есенциелната (за човековиот организам) амино киселина лизин. Познати проламини се: глијадин од пченицата, зеин од пченката и аванин од овесот.

Глутелини.- Тие се исто така растителни протеини. Познати глутелини се: глутенин од пченицата, глутелин од пченката и оризенин од оризот.

Фосфопротеини.- Како и секоја друга класификација во биохемијата, така

и класификацијата на протеините на прости и сложени има свој недостаток кој се манифестира кај фосфопротеините. Имено, станува збор за една мала група на протеини кои некои автори ги класифицираат како прости протеини, додека други автори ги класифицираат како сложени протеини. За хемиската структура на фосфопротеините е карактеристично тоа што за хидроксилната група на амино киселинскиот остаток на серинот или треонинот естерски е поврзана фосфорна киселина. Фосфопротеините имаат важна улога во развојот на ембрионот и во растот на младите организми. Позначајни фосфопротеини се: казеинот од млекото и вителинот од жолчката од јајце.

3.3.2. Сложени протеини

Зависно од хемиската структура на непротеинската молекула, сложените протеини можат да се поделат на:

Липопротеиди.- Тие се комплекси помеѓу протеини и липиди. Учествуваат

во транспортот на липидите во крвната плазма, но претставуваат и структурна компонента на мембранските системи и на нервното ткиво.

Гликопротеиди.- Кај нив непротеинската молекула е некој јаглехидрат. Влегуваат во состав на коскеното ткиво, ‘рскавиците, тетивите и слузавите секрети. Се среќаваат и во состав на клеточните мембрански системи.

Хромопротеиди.- Тие како непротеинска молекула содржат некој пигмент. Во оваа група на сложени протеини спаѓаат:

а) Порфиринските хромопротеиди, кои како непротеинска молекула содржат порфирински прстен. Тука спаѓаат хемоглобинот, миоглобинот, цитохромите, пероксидазата и каталазата. б) Флавопротеидите, кои како непротеинска молекула содржат рибофлавин (вит. B2). Тука спаѓаат оксидо-редукционите ензими флавин дехидрогенази.

Нуклеопротеиди.- Тие претставуваат комплекси помеѓу протеини (хистони) и нуклеински киселини. Имаат незаменлива улога во процесите на наследувањето и биосинтезата на протеините.




36

Металопротеиди.- Тие во својата молекула содржат метал. На пример, феритинот и трансферинот содржат железо, церулоплазминот содржи бакар, ензимот алкохол дехидрогеназа содржи цинк итн.

3.3.3. Структура на протеините

Хемискиот состав на протеинската молекула е дефиниран со нејзината примарна структура, додека нејзиниот просторен распоред се дефинира преку секундарната, терциерната и кватерната структура.

Примарната структура е определена со редоследот на амино киселините

во протеинската молекула. Супституцијата на само една амино киселина со друга во линеарната секвенца на некој протеин ги менува или целосно ги уништува неговите биолошки активности.

Повисоките нивоа на организација на протеините не се случајни и се во директна зависност од примарната структура, односно од редоследот на амино киселините.

Секундарната структура се однесува на просторниот распоред на атомите

на пептидните врски по должината на веригата, не земајќи ги предвид атомите на амино киселинските странични радикали (-R). Таа е резултат на постоењето на бројни водородни врски помеѓу атомите во протеинската молекула.

Можни се два типа на секундарна структура на протеините и тоа: а) спирална структура (α-хеликс) и б) набрана структура (β-ленти). Двата типа секундарна структура на протеините се прикажани на следната

слика:




37

Секундарна структура на протеините

Терциерната структура се однесува на просторниот распоред на сите атоми во протеинската молекула, вклучувајќи ги и атомите на амино киселинските странични радикали. Таа претставува највисоко ниво на структурна организираност на протеините кои се изградени само од една верига.

Кватерната структура пак, се однесува на протеините кои се изградени од повеќе одделни полипептидни вериги, при што секоја поединечна полипептидна верига си има своја примарна, секундарна и терциерна структура. Поединечните полипептидни вериги кои ја градат протеинската молекула се нарекуваат субединици.

3.3.4. Денатурација на протеините

Многу хемиски агенси (киселини, бази, алкохоли, соли на тешки метали) и физички фактори (високи температури, јонизирачки зрачења) можат да предизвикаат промена на физичките и физиолошките својства на протеините, односно можат да предизвикаат нивна денатурација. Со денатурацијата не се менува примарната структура на протеините (не се менува нивниот хемиски состав), туку се менуваат само секундарната, терциерната и кватерната структура. Всушност денатурацијата претставува премин од високо организирана состојба во една неорганизирана состојба или т.н. состојба на “случајно клопче“.

По денатурација растворливоста на протеините се намалува. Под точно определени услови денатурацијата може да биде реверзибилна и овој процес се означува како ренатурација.

β‐ленти α‐хеликс

водородни врски




38

3.4. ДИГЕСТИЈА И АПСОРПЦИЈА НА ПРОТЕИНИТЕ

Протеините се внесуваат во организмот преку храната, но никогаш не влегуваат во состав на ткивата без претходно да се разградат до амино киселини. Поточно кажано, организмот за своите потреби не ги искористува протеините од храната, туку нивните градбени блокови - амино киселините, како и некои едноставни пептиди. Всушност, за протеините е карактеристична строга видска, па дури и ткивна специфичност. Туѓи протеини внесени во организмот интравенски предизвикуваат имунолошка реакција. Примените туѓи протеини преку храната се хидролизираат во дигестивниот тракт под дејство на протеолитичките ензими, со што тие се лишуваат од нивната видска специфичност.

Во дигестивниот систем на човекот постојат повеќе протеолитички ензими: пепсин, трипсин, химотрипсин, еластаза, карбоксипептидази, аминопептидази, трипептидази и дипептидази. Специфичноста на овие ензими не се однесува на точно определени протеини, туку на определени структурни карактеристики на протеинскиот синџир (делуваат само на точно определени места во протеинскиот синџир, пред или после определена амино киселина). Денатурираните протеини полесно се хидролизираат во однос на нативните. По делувањето на протеолитичките ензими, амино киселините и некои мали пептиди (до 8 амино киселини) се апсорбираат од страна цревната слузокожа и преку порталниот крвоток доаѓаат до црниот дроб. За организмот е карактеристично тоа што телесните протеини подлежат на постојано разложување и синтеза, при што брзината на обновувањето на различните протеини е различна и се изразува преку времето на полуживот - време за кое половината од даденото количество на протеинот ќе се обнови. Во литературата постојат податоци дека времето на полуживот на протеините од црниот дроб изнесува околу 6-10 дена, а кај оние кои влегуваат во состав на мускулното ткиво - околу 180 дена. Протеините што се внесуваат со храната, т.н. егзогени протеини (поточно амино киселини), постојано се мешаат со ендогените протеини и на тој начин го образуваат метаболичкиот пул (резерва) на протеини и амино киселини.




39

3.5. ОСНОВИ НА МЕТАБОЛИЗМОТ НА ПРОТЕИНИТЕ

Амино киселините што се апсорбирани во гастроинтестиналниот систем, како и амино киселините што настанале со разградбата на телесните протеини можат да бидат метаболизирани на следниот начин:

1. Можат да бидат искористени за биосинтеза на нови телесни протеини. 2. Можат да претрпат процес на декарбоксилација, при што карбоксилната

група на амино киселината се откинува и се одделува во форма на молекул на јаглерод диоксид. Процесот се одвива под каталитичкото дејство на специфичен ензим од класата на лиазите. Во тек на овој процес, покрај СО2, се создава и специфичен амин. Овие амини, т.н. биогени амини, се од особена важност за организмот.

Таков е примерот со декарбоксилацијата на амино киселината хистидин под каталитичкото дејство на ензимот хистидин декарбоксилаза, при што се создава биогениот амин хистамин.

Реакција на декарбоксилација на амино киселина

3. Можат да бидат вклучени во процесот на трансаминација, каде под

каталитичкото дејство на специфична аминотрансфераза (трансаминаза), амино киселината ја предава својата амино група на кетокиселина.

Таков е примерот на реакцијата на аланинот со α-кето глутарната киселина, под дејство на ензимот аланин аминотрансфераза (ALT), при што како продукт на реакцијата се добиваат пирогроздова киселина и глутаминска киселина.

Реакција на трансаминација

хистамин хистидин

глутаминска киселина

пирогроздова киселина аланин

α‐кето глутарна киселина

хистидин декарбоксилаза




40

За трансаминацијата е карактеристично тоа што е реверзибилен процес и како таква претставува врска помеѓу метаболизмот на протеините, поточно метаболизмот на амино киселините од една страна и метаболизмот на јаглехидратите и липидите од друга страна.

4. Можат да претрпат оксидативна дезаминација која се одвива во два

чекори: а) одземање на два атоми на водород и б) адиција на една молекула на вода,

при што како продукт се добиваат соодветна кето киселина и амонијак.

Реакција на оксидативна дезаминација

Оксидативната дезаминација на глутаминската киселина се врши под

каталитичкото дејство на ензимот глутамат дехидрогеназа. Овој ензим е присутен во митохондриите на сите клетки, а особено го има во митохондриите на хепатоцитите.

Амонијакот, како исклучително токсичен, особено за централниот нервен систем, ефикасно се отстранува од организмот со помош на циклусот за синтеза на уреа, која, главно преку урината, се излачува надвор од организмот.

Еден помал дел од амонијакот се елиминира преку урината во форма на амониумови соли.

амонијак α‐кето глутарна киселина

глутаминска киселина




41

Еден дел од амино киселините кои се присутни во организмот секојдневно иреверзибилно се деградираат и мора да се надоместуваат преку внесување со храната. Се смета дека на здрав возрасен човек нормално дневно му се потребни околу 0,8 g протеини на 1 kg телесна маса.

Една од карактеристиките на протеините е тоа што, покрај другите хемиски елементи, во својот состав содржат и азот и тоа во прилично константен сооднос: околу 16% од нивната вкупна маса.

Најголемиот дел од азотот кој во организмот се внесува преку храната потекнува од протеините, а исто така и најголемиот дел од излачениот азот од организмот во форма на распадни продукти потекнува од разложувањето на протеините. Како резултат на тоа, за изучување на протеинскиот метаболизам е дефиниран поимот азотен биланс, како разлика помеѓу внесениот и излачениот азот. Позитивен азотен биланс има кога количеството на внесениот азот е поголемо од количеството на излачениот азот и е карактеристичен за млади организми во периодот на раст, во текот на бременоста и кај реконвалесценти. Негативен азотен биланс се среќава при протеинско гладување, заболувања на гастроинтестиналниот систем, инфекции, трауми, албуминурија и сл. Урамнотежен азотен биланс има тогаш кога организмот излачува онолку азот колку што е внесен, што е случај кај возрасни здрави лица. Разложувањето на ткивните протеини во услови на протеинско гладување се врши со цел за обезбедување на амино киселини за синтеза на протеини за оние ткива кои постојано се обновуваат или непрекинато растат: коса, нокти, епидермис, цревна слузница, крвни клетки, како и за синтеза на ензими и некои хормони.

За разлика од мастите и јаглехидратите кои можат да се депонираат во организмот, за протеините е карактеристично тоа што тие не можат да се чуваат како резерва, туку вишокот амино киселини влегува во енергетскиот метаболизам.




42

3.6. УРЕА Уреата претставува метаболен продукт на разложувањето на

протеините кај човекот. Над 75% од целокупниот непротеински азот кој се екскретира кај човекот потекнува од уреата.

Биосинтезата на уреата се одвива во црниот дроб во циклусот на конверзија на амонијакот во уреа. глутаминска киселина + H2O + NAD+ α-кетоглутарна киселина + NH3

Оксидативна дезаминација и синтеза на амонијак

Циклус на синтеза на уреата

2

глутамат дехидрогеназа

Ензими кои се вклучени во циклусот:




43

Во молекулата на уреата се наоѓаат два атоми азот, така што од 60, колку што изнесува релативната молекулска маса на уреата, на азотот отпаѓа 28, односно односот уреа / уреа азот изнесува 2,14.

Уреа азотот се означува и како BUN (blood urea nitrogen).

C (уреа) = 2,14 х С (BUN) односно С (BUN) = 0,466 х C (уреа)

Околу 90% од уреата се екскретира преку бубрезите, а останатиот дел преку гастроинтестиналниот тракт и кожата. Во бубрезите уреата слободно се филтрира на ниво на гломерулите. На ниво на тубулите нема активна реапсорпција ниту пак секреција на уреата. Меѓутоа, нормално околу 40-70% од уреата пасивно дифундира од тубулите во интерстициелната течност и потоа во плазмата. Степенот на оваа дифузија е обратнопропорционален со протокот на урина.

Одредувањето на концентрацијата на уреа во серум (плазма) и урина долги

години се користело како индикатор за функцијата на бубрезите. Денеска генерално е прифатено дека креатининот дава подобри информации во тој поглед.

Зголемени серумски концентрации на уреата се мерат кај пациенти со намалена функционална способност на бубрезите.

Постренално, опструкцијата на уринарниот тракт од најразлични причини (присуство на камчиња, зголемена простата, тумори) може исто така да предизвика покачување на серумската концентрација на уреата.

Серумската концентрација на уреата во голема мерка зависи од начинот на исхрана, така што кај лицата кои консумираат храна богата со протеини се мерат повисоки концентрации на уреа.

При дехидратација исто така се регистрираат покачени концентрации на уреа во серумот.

Зголемени серумски концентрации на уреата има и кај пациенти кај кои постои интензивно разградување на протеините во организмот (трауми, некроза на ткива).

Намалени серумски концентрации на уреата се среќаваат кај долготрајна

малнутриција. Намалената серумска концентрација на уреата кај пациенти со тешки

оштетувања на црниот дроб е знак за нејзината намалена синтеза.

Уреа (карбамид)


ПРОТЕИНИ ВО КРВНАТА ПЛАЗМА. ХЕМОГЛОБИН И БИЛИРУБИН


44

4. ПРОТЕИНИ ВО КРВНАТА ПЛАЗМА. ХЕМОГЛОБИН И БИЛИРУБИН

4.1. ПРОТЕИНИ ВО КРВНАТА ПЛАЗМА

Познато е дека доколку се земе крв во епрувета без антикоагуланс крвта за кратко време ќе коагулира, а после центрифугирањето над крвниот коагулум ќе се одвои крвниот серум. Серумот се разликува од крвната плазма со тоа што тој не го содржи протеинот фибриноген кој во процесот на коагулацијата се трансформирал во нерастворлив фибрин, кој пак при центрифугирањето се одвоил од серумот заедно со крвниот коагулум.

Имајќи предвид дека концентрацијата на фибриногенот во крвната плазма вообичаено изнесува само околу 2-4 g/L, додека концентрацијата на вкупните протеини изнесува од 66-87 g/L, сосема е разбирливо и оправдано тоа што за квантитативно одредување на протеинскиот статус вообичаено се користат серумски примероци.

Крвната плазма практично претставува еден комплексен воден раствор во

кој се растворени бројни неоргански и органски соединенија. Околу 93% од крвната плазма отпаѓаат на водата, а од останатите 7% во најголема мерка се застапени протеините.

Протеините кои се среќаваат во крвната плазма имаат најразлични

функции. Некои од нив по својата функција се ензими, други се антитела, фактори

на коагулација или пак транспортни протеини. Протеините од крвната плазма имаат и нутритивна функција. Кога

организмот за тоа има потреба, тие можат да бидат хидролизирани во црниот дроб до амино киселини, кои повторно можат да бидат искористени како градбени блокови за синтеза на други протеини. Како алтернатива, овие амино киселини можат да бидат дезаминирани до соодветни кето киселини, кои можат да бидат вклучени во метаболизмот на јаглехидратите или липидите.

Друга значајна функција на протеините во крвната плазма е одржувањето на колоидно-осмотскиот (онкотскиот) притисок во крвта. Поради тоа што протеинските молекули имаат голема молекулска маса, тие не можат да дифундираат низ капиларните мембрани, туку остануваат во васкуларниот систем каде го одржуваат колоидно-осмотскиот притисок. На тој начин се одржува




45

нормалниот волумен на крвта и нормалната содржина на водата во интерстициелната течност и во ткивата. Всушност албумините, како една од фракциите на тоталните протеини во крвната плазма, се тие кои имаат најзначајна улога при одржувањето на колоидно-осмотскиот притисок во крвта. Поради тоа, при значително намалени концентрации на албумините во крвната плазма водата од крвните садови поминува во интерстициелната течност и во ткивата, предизвикувајќи отоци. Протеините од крвната плазма учествуваат и во одржувањето на киселинско-базната рамнотежа. Зголемени концентрации на протеините во крвната плазма (хиперпротеинемија), и тоа за 10-15%, се регистрираат при дехидратација, а ова зголемување се рефлектира пропорционално кај сите протеински фракции. Притоа апсолутното количество на протеините во крвната плазма останува непроменето, но нивната концентрација е зголемена поради намалениот волумен на растворувачот – водата. Оваа појава се манифестира при дехидратацијата воопшто, без оглед на нејзината етиологија: недоволно внесување на вода во организмот, дијареја и/или повраќање, ацидоза кај пациенти со Diabetes mellitus. Изразена хиперпротеинемија е карактеристична кај пациентите со мултипла миелома1, каде можат да бидат измерени концентрации на вкупните протеини и над 100 g/L. Кај овие пациенти е зголемена концентрацијата само на моноклоналните имуноглобулини (парапротеини), додека концентрациите на останатите фракции се главно непроменети.

Хиперпротеинемија се среќава и кај пациенти со цироза, како и кај автоимуни заболувања како што се реуматоидниот артрит и лупусот. Хипопротеинемија или намалена концентрација на протеините во крвната плазма, се среќава кај бројни заболувања и состојби. Така, хипопротеинемија може да се забележи кај пациенти со нефротски синдром, каде големи количини на албумини се исфрлаат преку урината како резултат на оштетувањето на бубрезите. Значајни загуби на протеини се карактеристични и при тешки изгореници, отворени рани и крвавења. Малапсорпцијата и малнутрицијата, доколку се присутни во подолг временски период, резултираат со намалување на концентрацијата на серумските протеини. Во клиничката пракса за одредување на концентрацијата на вкупните протеини во серум, односно во плазма се користи биурет методата, додека албумините квантитативно се одредуваат со методата со бромкрезол зелено. 1 Мултипла миелома е неопластична пролиферација на плазма клетки кои продуцираат големо количество на моноклонални имуноглобулини (парапротеини). Овие парапротеини формираат карактеристичен пик при електрофореза на серумските протеини. Истовремено плазма клетките продуцираат и големо количество на слободни лесни ланци кои се појавуваат во урината како Bence-Jones-ов протеин.




46

4.1.1. Електрофореза на серумски протеини

Во поглавјето за амино киселини беше објаснето дека функционалните групи на амино киселините се услов за нивната дисоцијација.

Да повториме: карбоксилната група како киселинска група при дисоцијација во воден раствор ослободува H+ јон, којшто базната -NH2 група може да го прифати и да даде амониум јон -NH3

+. На тој начин се добива диполарен јон или т.н. цвитер јон. Вредноста на pH на средината при која амино киселината е во форма на цвитер јон се нарекува изоелектрична точка. Аналогно на амино киселините и протеинските молекули имаат своја изоелектрична точка, кога бројот на позитивните и негативните полнежи во молекулата е еднаков. За протеините од крвната плазма изоелектричните точки се при pH на средината помеѓу 4,6 и 6,2, односно во слабо кисела средина.

Кога pH на средината е под вредноста на изоелектричната точка, во тој случај протеинот се однесува како позитивен јон, односно катјон.

При физиолошки вредности на pH на средината (7,35 – 7,45 за артериска крв) протеинските молекули се однесуваат како негативни јони, односно анјони.

Во in vitro услови, при pH на средината од 8,6 (веронален пуфер) сите серумски протеини се во форма на негативни јони, па доколку во таков раствор се вметне еден пар на електроди и се пушти еднонасочна електрична струја, протеините ќе мигрираат кон позитивната електрода. Притоа албумините најбрзо ќе мигрираат, а потоа следуваат α, β и γ-глобулините.

На овој принцип всушност се засновува техниката на сепарација на протеини која се означува како електрофореза, што во современите лаборатории се врши на целогел ленти, кои претставуваат еден вид на комбинација помеѓу целулоза ацетат и гел.

На следната слика шематски е прикажан еден апарат за електрофореза.




47

Шематски приказ на едноставен апарат за електрофореза

По сепарацијата на протеините под дејство на електрична струја следува

постапката на боење, а потоа се врши квантификација на фракциите, дензитометриски.

Изглед на обоена целогел лента и наод од дензитометриска квантификација




48

Изглед на нормален електроферограм

Тенката лента што се забележува пред албумините му припаѓа на

преалбуминот. Најшироката и најсилно обоената лента на електроферограмот им припаѓа на албумините. Лентите кои следуваат им припаѓаат на α, β и γ-глобулините. α-лентата се состои од два дела: α-1 и α-2. Најзначајни компоненти кои се дел од α-1 фракцијата се: α-1 антитрипсинот и HDL-липопротеинот.

Најзначајни компоненти кои се дел од α-2 фракцијата се: хаптоглобинот, церулоплазминот и VLDL-липопротеинот (пре-β).

Најзначајни компоненти кои се дел од β фракцијата се: трансферинот,

протеините на комплементот и LDL-липопротеинот. Во состав на γ фракцијата влегуваат имуноглобулините. Тие се

протеини кои учествуваат во одбраната на организмот. Парапротеините кај пациенти со мултипла миелома се појавуваат во оваа

лента.




49

Изглед на електроферограм кај пациент со мултипла миелома

Само при екстремно високи концентрации C-реактивниот протеин може да

се појави на електроферограмот како слаба, дополнителна лента во γ-регионот. За прецизно квантитативно одредување на секој од горенаведените

специфични протеини се користат имунохемиски (турбидиметриски или нефелометриски) методи.




50

4.2. ХЕМОГЛОБИН – УЛОГА, ХЕМИСКИ СОСТАВ И КАТАБОЛИЗАМ

Хемоглобинот претставува главен функционален протеин на еритроцитите. Во крвната плазма нормално нема хемоглобин. Но при хемолиза in vivo,

хемоглобинот преминува во крвната плазма и се врзува за протеинот означен како хаптоглобин. Одредувањето на концентрацијата на хаптоглобин во серумот се користи при дијагностицирање на хемолитичка анемија.

Во состав на еритроцитите хемоглобинот врши низа функции, од кои најзначајни се следните:

1. Го транспортира молекуларниот кислород од белите дробови до ткивата, 2. Учествува во преносот на СО2 од ткивата до белите дробови, 3. Учествува во регулација на рН на крвта. По својата хемиска структура хемоглобинот е хромопротеид изграден од

протеинска компонента – глобин и непротеинска компонента, односно простетична група – хем.

Хемоглобинот претставува тетрамер што е изграден од четири субединици, а секоја од нив содржи по еден полипептиден синџир и по еден хем.

Структура на хемоглобинот и хемот

Хемоглобин Хем

Fe-протопорфирин IX

Хем

Fe α-полипептидна верига

β-полипептидна верига




51

Во хуманите еритроцити се среќаваат следните видови хемоглобин: 1. Хемоглобин А, во кој се среќаваат 2α и 2β полипептидни синџири и кој чини околу 95-98% од хемоглобинот во еритроцитите кај возрасни здрави лица,

2. Хемоглобин А2, во кој се среќаваат 2α и 2δ полипептидни синџири и кој чини околу 2,0 - 3,5% од хемоглобинот во еритроцитите кај возрасни здрави лица,

3. Феталниот хемоглобин (HbF), во кој се среќаваат 2α и 2γ полипептидни синџири и кој е главен хемоглобин во крвта на фетусот, додека во адултните еритроцити е застапен со помалку од 1% и

4. Примитивниот хемоглобин (HbP), кој се синтетизира во ембрионалниот период, од 7-12 недела, а потоа се заменува со феталниот хемоглобин.

Покрај гореспоменатите видови на хемоглобин, во еритроцитите се среќава

и извесно количество на хемоглобин А1c кој се формира по пат на неензимско врзување на гликозата (гликозилирање) со валинските остатоци од N-терминалнот крај на β-синџирот на хемоглобинот А.

Хемоглобинот А1c има две значајни карактеристики кои го прават погоден

за широка клиничка употреба, како индикатор за регулацијата на гликемијата во претходните два до три месеци:

1. Концентрацијата на хемоглобинот А1c е пропорционална со концентрацијата на гликозата во крвта и тоа гледано долгорочно.

2. Хемоглобинот А1c не се разложува, туку останува присутен во крвта сè додека не се разорат самите еритроцити.

4.2.1. Катаболизам на хемоглобинот

По отстранувањето на протеинскиот дел од молекулата на хемоглобинот тетрапиролскиот прстен на хемот се оксидира со помош на ензимот хем оксигеназа и се трансформира во тетрапиролски синџир. Тетрапиролскиот синџир, продукт на оваа реакција е пигментот биливердин кој има зелена боја. Во тек на оваа реакција се ослободува и железото од хемот.

Понатаму, под дејство на ензимот биливердин редуктаза биливердинот се трансформира во жолто-портокалов билирубин.




52

Билирубин

Катаболизам на хемот и добивање на билирубин Железото и протеинската компонента кои се добиваат со разградувањето

на хемоглобинот понатаму повторно можат да бидат искористени во процесите на биосинтеза во организмот.

хем оксигеназа

Хем

биливердин редуктаза

биливердин




53

4.3. БИЛИРУБИН

Билирубинот претставува краен продукт на метаболизмот на непротеинскиот дел од молекулата на порфиринските хромопротеиди: хемоглобинот, миоглобинот, цитохромите, пероксидазата и каталазата.

Билирубинот во организмот се создава континуирано, во количество од

околу 400-500 µmol (240-300 mg) дневно. Во најголем процент (85-90%) тој потекнува од катаболизмот на хемоглобинот кој се одвива во ретикулоендотелните клетки на слезената, коскената срцевина и црниот дроб.

Од ретикулоендотелните клетки билирубинот постепено поминува во крвта. Поради тоа што билирубинот практично е нерастворлив во вода истиот може да се транспортира само доколку е врзан за албумините од крвната плазма. Билирубинот кој е врзан за албумините се означува како неконјугиран билирубин (неговата конјугација со глукуронска киселина се случува подоцна, во хепатоцитите). Друг, широко прифатен назив за неконјугираниот билирубин е индиректен билирубин кој потекнува од таму што неговата концентрација не може да се измери директно со диазо реакција, туку само после реакцијата за отстранување на албумините.

Неконјугираниот билирубин врзан за албумините брзо се транспортира во црниот дроб каде се одвива хепаталната фаза на неговиот метаболизам. Преземањето на билирубинот од страна на хепатоцитите се врши на тој начин што најпрвин врз надворешната мембрана на хепатоцитите се врши разложување на билирубин-албумин комплексот. Албумините остануваат во крвта, а билирубинот се поврзува со специфичните интрацелуларни носачи кои го транспортираат до ендоплазматичниот ретикулум. На ниво на ендоплазматичниот ретикулум на хепатоцитите, билирубинот се конјугира со глукуронската киселина. Конјугираниот билирубин се одликува со тоа што е растворлив во вода. Друг, широко прифатен назив за конјугираниот билирубин е директен билирубин кој доаѓа од таму што неговата концентрација може да се одреди директно со диазо реакција.

По напуштањето на хепатоцитите сосема мал дел од конјугираниот билирубин се враќа во крвта, додека најголемиот дел влегува во состав на жолчката и се излачува во дуоденумот, каде започнува цревната фаза во метаболизмот на билирубинот.

Конјугираниот билирубин не се апсорбира од страна на интестиналната мукоза. Во луменот на тенкото црево доаѓа до негова хидролиза при што глукуронската киселина се ослободува, а самиот билирубин, под дејство на ензимите од микроорганизмите кои ја чинат нормалната цревна флора, се редуцира до три безбојни супстанции кои заедно се наречени уробилиногени:




54

стеркобилиноген, мезобилиноген и уробилиноген. (TIETZ, Fundamentals of Clinical Chemistry).

Стеркобилиноген Уробилиноген Понатамошниот метаболен пат на уробилиногенот е следниот: 1. Мал дел од уробилиногенот влегува во ентерохепаталната циркулација, се пренесува до црниот дроб, а од таму во жолчката и потоа повторно во цревата. 2. Сосема мал процент од уробилиногенот влегува во системската циркулација и преку бубрезите се исфрла со урината. 3. Најголем дел од уробилиногенот, заедно со мезобилиногенот и стеркобилиногенот, преминува во дебелото црево. Тука, повторно под дејство на ензимите на цревната флора тие се оксидираат до стеркобилин, мезобилин и уробилин, кои се исфрлаат со фецесот2.

Стеркобилин Уробилин

Нормално во крвта се наоѓа извесно количество и на неконјугиран и на

конјугиран билирубин, кои заедно го чинат вкупниот билирубин. Уробилиногенот во урината исто така нормално го има во мали концентрации. Кај здрави лица билирубин во урината не е присутен.

2 Стеркобилиногенот, мезобилиногенот и уробилиногенот и се безбојни за разлика од стеркобилинот, мезобилинот и уробилинот кои се обоени супстанции и кои го даваат обојувањето на фецесот.




55

Нарушувањата во метаболизмот на билирубинот се манифестираат со зголемување на неговата концентрација во крвта над референтните вредности, состојба која се означува како хипербилирубинемија. Клиничка манифестација на хипербилирубинемијата е жолтицата (icterus). При високи концентрации на конјугираниот билирубин во крвта истиот се екскретира преку урината.

Постојат различни класификации на жолтицата. Во практиката таа многу често се дели на:

1. Прехепатална (хемолитична), 2. Хепатална (хепатоцелуларна) и 3. Постхепатална (опструктивна). 1. Хемолитичната жолтица се јавува како резултат на засилена хемолиза

поради што доаѓа до создавање на поголемо количество билирубин во ретикулоендотелните клетки, што резултира со појава на хипербилирубинемија.

2. Кај хепатоцелуларната жолтица и покрај создавањето на нормално количество билирубин во ретикулоендотелните клетки, функционално инсуфициентните хепатоцити не се во состојба комплетно да го метаболизираат истиот, што резултира со покачување на неговата концентрација во крвта.

3. Кај опструктивната жолтица билирубинот во ретикулоендотелните клетки нормално се создава, а нормална е и функцијата на хепатоцитите. Меѓутоа, поради опструкција на жолчните патишта, билирубинот не може да се излачува во тенкото црево туку се враќа назад во крвта, каде концентрацијата му расте.

Покрај наведените видови на жолтица постојат и вродени нарушувања на

метаболизмот на билирубинот што исто така се манифестираат со хипербилирубинемија.

Одредувањето на концентрацијата на вкупниот билирубин во серум е едно

од најчестите испитувања што се вршат во рутинските клиничко-биохемиски лаборатории. Одредувањето пак на концентрацијата на конјугираниот билирубин и пресметувањето на концентрацијата на неконјугираниот билирубин како разлика меѓу вкупниот и конјугираниот билирубин има клиничко значење само во случаите каде постои хипербилирубинемија која не е следена со патолошки вредности на останатите тестови за функцијата на црниот дроб, како што се вродените нарушувања на метаболизмот на билирубинот и жолтицата кај новороденчиња.

За билирубинот е карактеристична изразита фотосензитивност, па поради

тоа примероците што се користат за одредување на неговата концентрација треба да бидат заштитени од светлина.


ОСНОВНИ СВОЈСТВА НА ЕНЗИМИТЕ


56

5. ОСНОВНИ СВОЈСТВА НА ЕНЗИМИТЕ

5.1. ДЕФИНИЦИЈА И ХЕМИСКА СТРУКТУРА НА ЕНЗИМИТЕ Од органската хемија е познато дека на собна температура гликозата има способност да остане хемиски непроменета со години и дека за нејзино разложување до крајните продукти јаглерод диоксид и вода надвор од организмот е потребно истата да се загрее на температура од околу 300°C.

Од друга страна, во живите организми секојдневно настанува разложување на гликозата до истите крајни продукти (јаглерод диоксид и вода), на нормална телесна температура, без создавање на пламен и со ослободување на енергија што организмот може да ја користи за одржување на животните процеси.

Ваквиот тек на хемиските реакции во живите организми е можен единствено заради присуството на биолошките катализатори (биокатализаторите), што се нарекуваат и ферменти или ензими. Краток историски преглед Првите ензимски процеси човекот ги запознал уште на самиот почеток на развојот на цивилизацијата, но немал објаснување за истите. Имено, ензимски процеси се: поткиселувањето на млекото, добивањето на алкохолни пијалаци со ферментација на слатките овошни сокови, производството на пиво, киснењето на лебот, добивањето на оцет од виното и сл. Ваквите хемиски процеси за кои е карактеристично нагло развивање на гасови биле нарекувани „fermentatio“ - ферментација, што значи бурно вриење.

Основите на науката за ензимите – ензимологијата ги поставил познатиот научник Louis Pasteur. Тој докажал дека стерилен раствор на гликоза оставен во затворен сад нема да претрпи хемиски промени, односно нема да започне процес на ферментација. Но доколку во растворот на гликоза се додадат квасни габички, тогаш ќе настане процес на вриење (ферментација):

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2




57

Pasteur сметал дека микроорганизмите, кои тој ги нарекол ферменти, се одговорни за овие промени. Во 1903 год. научникот Buchner подготвил екстракт од квасни габички во кој воопшто немало живи клетки. Тој утврдил дека со додавање на екстрактот во раствор од гликоза започнува процес на ферментација. Заклучокот бил дека во екстрактот од квасните габички има катализатори кои довеле до вриење на шеќерот. Тие катализатори се наречени ензими („во квасец“ – грчки). Катализаторите воопшто можат да се дефинираат како супстанции што учествуваат во хемиските реакции и ги забрзуваат истите. Иако катализаторите претрпуваат физички промени во тек на реакцијата, кога таа ќе заврши тие се враќаат во првобитната состојба. Биокатализаторите пак претставуваат катализатори од биолошко потекло. Тие се една посебна класа на биомолекули, главно со протеинска структура што ги катализираат хемиските реакции во живите организми. За неорганските катализатори е карактеристично тоа што тие не поседуваат својство на специфичност. Таков е примерот со платината која е универзален катализатор во неорганската катализа.

За разлика од нив, биокатализаторите го поседуваат својството на специфичност, но во различен степен. Имено, има ензими што се строго специфични и што делуваат само на еден супстрат. Таков е случајот со ензимот аргиназа што го разградува само аргининот. Други ензими покажуваат помал степен на специфичност, како што е случајот со пепсинот што ги хидролизира пептидните врски помеѓу ароматична и било која друга амино киселина. Некои ензими пак се само групно специфични, како што е алкалната фосфатаза што врши хидролиза на најразлични моноестри на фосфорната киселина.

Супстанцијата која се менува под каталитичкото дејство на ензимот се нарекува супстрат, а на крајот од реакцијата се добива продукт/и. СУПСТРАТ ПРОДУКТ/И ензим

Улогата на ензимот во ензимската реакција е да ја забрзува реакцијата (за 1000 па и повеќе пати), при што тој е само посредник и забрзувач на реакцијата, но не и нејзин задвижувач.




58

Со мали исклучоци, сите досега познати ензими по својата хемиска структура се или прости или сложени протеини.

Ензимите кои според својата хемиска структура се прости протеини се составени само од протеинска компонента.

Ензимите кои според својата хемиска структура се сложени протеини се составени од протеинска компонента – апоензим и непротеинска компонента – кофактор, кои заедно ја сочинуваат комплексната ензимска молекула – холоензим.

АПОЕНЗИМ + КОФАКТОР ХОЛОЕНЗИМ Доколку кофакторот е цврсто врзан за апоензимот, истиот се означува како

простетична група. Доколку пак кофакторот лесно се одделува од апоензимот, тогаш тој се

означува како коензим. Според местото каде го пројавуваат своето дејство ензимите можат да се

поделат во две групи: 1. Ензими што дејствуваат во самите клетки каде што се синтетизирани и се нарекуваат ендоензими и

2. Ензими што се синтетизираат во клетките, најчесто во секреторните, а потоа со секретите се лачат надвор од нив и таму го пројавуваат своето дејство и се нарекуваат ектоензими. Таков е примерот со дигестивните ензими.

Постојат исто така и изоензими. Тоа се ензими што катализираат иста реакција, но имаат различни хемиски или физичко-хемиски својства, а се наоѓаат кај еден животински вид или кај човекот. Таков е примерот со изоензимите на креатин киназата, лактат дехидрогеназата и др.

До неодамна се сметаше дека сите биохемиски каталитички реакции се катализирани од протеини. Меѓутоа, најновите истражувања покажале дека и некои молекули на рибонуклеинска киселина (РНК) можат да дејствуваат како биокатализатори и тие се означени како рибозими. Во понатамошниот текст ќе бидат обработени само биокатализаторите кои по својата хемиска структура се прости или сложени протеини.




59

5.2. НОМЕНКЛАТУРА И КЛАСИФИКАЦИЈА НА ЕНЗИМИТЕ Имињата на некои ензими се добиени според името на супстратот врз кој

делува ензимот и тоа на тој начин што на името на супстратот се додава наставката -аза [уреа – уреаза; сахароза – сахараза; амилум (скроб) – амилаза; аргинин – аргиназа итн.].

Ензимите можат да бидат именувани и според видот на реакциите кои ги катализираат и тоа:

1. Ензимите што вршат хидролиза се нарекуваат хидролази; 2. Ензимите што пренесуваат кисели групи се нарекуваат

трансацилази; 3. Ензимите што пренесуваат амино групи се трансаминази итн.

Некои ензими се именувани и според името на супстратот и според типот на реакцијата што ја катализираат: лактат дехидрогеназа, гликоза оксидаза и сл.

Постојат и ензими кои имаат и свои тривијални имиња, како што е случајот со плунковата α-амилаза која се нарекува и птијалин (ензим кој се среќава во плунката).

За да се надминат проблемите на класифицирањето на ензимите кои

произлегле од нивната бројност и разнообразната функција, во 1961 година Меѓународната унија за биохемија препорачала класификација според која сите ензими се поделени во шест големи класи:

1. Оксидоредуктази, кои ги катализираат оксидо-редукционите реакции;

2. Трансферази, кои ги катализираат реакциите на пренесување на различни функционални групи, а кое пренесување може да биде внатремолекулско или меѓумолекулско;

3. Хидролази, кои ги катализираат реакциите на хидролиза; 4. Лиази, кои ги катализираат реакциите на откинување на одделни групи од некои соединенија како слободни молекули (на пример јаглерод диоксид) без учество на вода;

5. Изомерази, кои ги катализираат реакциите на изомеризација и 6. Лигази, кои ги катализираат реакциите на биосинтеза.

Според оваа класификација секоја класа се дели на повеќе групи, зависно од супстратот на кого дејствува ензимот.




60

Секоја група понатаму се дели на повеќе подгрупи според кофакторот кој учествува во реакцијата. И на крај, секој ензим си има свој реден број. Со оваа класификација секој ензим си добил свој единствен класификациски број кој еднозначно го определува и кој се користи кога е потребна точна идентификација на ензимот. На пример, класификацискиот број на ензимот алкохол дехидрогеназа е E.C.1.1.1.1. Првата единица означува дека овој ензим припаѓа на првата класа ензими, а тоа се оксидоредуктазите. Втората единица означува дека тој ензим припаѓа на првата група на оксидоредуктази, а тоа се оние кои делуваат врз алкохолната група. Третата единица означува дека во алкохол дехидрогеназата како акцептор на водородот се јавува кофакторот никотинамид аденин динуклеотид и четвртата единица означува дека алкохол дехидрогеназата е првиот ензим од оваа подгрупа.

5.3. АКТИВЕН ЦЕНТАР Во хемиската структура на ензимот централно место има активниот центар кој всушност е местото во протеинскиот дел на ензимот каде се врзува супстратот. Наспроти класичното гледиште дека активниот центар на ензимот и соодветниот супстрат се структурно комплементарни, односно дека си одговараат како „клуч и клучалка“, во последно време е прифатена хипотезата на индуцирано прилагодување, според која супстратот е тој кој при врзувањето со ензимот ги индуцира конформациските промени во активниот центар на ензимот. Овие две хипотези шематски се прикажани на сликите кои следуваат.




61

ХИПОТЕЗА НА „КЛУЧ И КЛУЧАЛКА“

ХИПОТЕЗА НА „ИНДУЦИРАНО ПРИЛАГОДУВАЊЕ“

Супстрати кои соодветствуваат на активниот центар

Супстрати кои не соодветствуваат на активниот центар

Ензим‐супстрат комплекс

Продуктот го напушта активниот центар

Супстрат Активен центар

Ензим Ензим‐супстрат комплекс

Продукти

Супстрат

Продукти

Продуктите го напуштаат активниот центар на ензимот

Ензим‐супстрат комплекс

Активен центар

Супстратот навлегува во активниот центар на ензимот

Промена на активниот центар на ензимот како резултат на врзувањето на супстратот




62

Амино киселините кои го градат активниот центар, според својата функција можат да се поделат во три групи:

1. Контактни амино киселини, што го врзуваат супстратот со ензимот и обезбедуваат погодна положба за дејствување на каталитичките амино киселини,

2. Каталитички амино киселини, што хемиски делуваат врз супстратот за време на катализата и

3. Амино киселини што ја одржуваат карактеристичната тродимензионална структура на активниот центар.

5.4. МЕХАНИЗАМ НА ЕНЗИМСКИТЕ РЕАКЦИИ

Постојат неколку теории за механизмот на одвивање на ензимските реакции, но денес општо прифатена е теоријата на интермедиерно соединение според Michaelis-Menten. Според оваа теорија во првата фаза од ензимската реакција ензимот се соединува со супстратот при што се формира ензим-супстрат комплекс. Притоа настануваат промени во структурата на супстратот со што ензим-супстрат комплексот се активира, односно станува нестабилен. Во втората фаза доаѓа до моментно распаѓање на нестабилниот ензим-супстрат комплекс до продукти на реакцијата, при што се ослободува и самиот ензим. Фаза 1: E + S ↔ ES ↔ ES’ Фаза 2: ES’ ↔ E + P E го означува ензимот S го означува супстратот ES e првиот комплекс помеѓу ензимот и супстратот ES’ e нестабилниот (активиран) комплекс помеѓу ензимот и супстратот P го означува продуктот




63

После оваа реакција ослободениот ензим има способност да стапува во реакција со други молекули на супстрат. Од ова произлегува дека мало количество ензим може да катализира трансформација на големо количество супстрат. Меѓутоа, живите организми поседуваат регулаторни механизми кои овозможуваат да се произведува само онолку продукт колку што му е потребен на организмот. Во живиот организам, без присуство на ензим, би требало предолго време за да се изврши реакцијата, односно таа практично не се врши. Надвор од живиот организам, за да се изврши реакцијата, на реакциониот систем му се додава од надвор енергија на активација (најчесто со загревање), која ја зголемува кинетичката енергија на молекулите кои реагираат, односно го зголемува бројот на нивните меѓусебни судири, а со тоа и брзината на реакцијата. Меѓутоа, зголемувањето на температурата како начин за зголемување на кинетичката енергија и за активација на супстратот е некомпатибилно со животот. Всушност ензимите се тие кои ја снижуваат енергијата на активација преку создавање на интермедиерно соединение со супстратот, со што се овозможува одвивање на биохемиските реакции на релативно ниски (телесни) температури. Токму во ова се согледува значењето на ензимите за одржувањето на животните процеси во целокупниот жив свет.




64

Еа – Енергија на активација ΔG – Ослободена енергија

Компаративен приказ на енергетските промени при ензимска и неензимска

реакција

Слоб

одна

ене

ргија

Тек на реакцијата

Некатализирана реакција

Катализирана реакција

Реактанти

Продукти




65

5.5. КИНЕТИКА НА ЕНЗИМСКИТЕ РЕАКЦИИ Кинетиката на ензимските реакции се занимава со проучување на влијанието на различни фактори (како што се температурата, концентрацијата на водородните јони, концентрацијата на ензимот и на супстратот и влијанието на ефекторите) врз брзината на ензимските реакции.

5.5.1. Влијание на температурата врз брзината на ензимската реакција Во рамките на ограничен температурен интервал брзината на ензимските реакции расте со порастот на температурата. Промената на брзината на реакцијата при пораст на температурата за 10°C се нарекува температурен коефициент и се бележи со Q10. Брзината на голем број биохемиски реакции се удвојува при пораст на температурата за 10°C, односно Q10=2. За секоја ензимска реакција постои оптимална температура на која реакцијата е најбрза. Над таа температура брзината на реакцијата нагло опаѓа, главно поради денатурацијата на ензимот. За повеќето хумани и анимални ензими оптималната температура е околу 40°C, а за растителните од 60 - 70°C. На следната слика е даден графички приказ за влијанието на температурата врз брзината на ензимската реакција.

Зависност на брзината на ензимската реакција од температурата

Температура

Брзина

на ре

акци

јата Зголемување

на брзината

Оптимална температура

Денатурација на ензимот




66

5.5.2. Влијание на концентрацијата на водородните јони врз ензимската активност

За секој ензим постои таква концентрација на водородните јони во средината во која се одвива реакцијата при која брзината на ензимската реакција е најголема. Таквата концентрација на водородните јони се нарекува оптимална pH. Оптималната pH за еден ист ензим може да варира зависно од реакцијата која ја катализира. Таков е примерот со ензимот лактат дехидрогеназа. Пируват + NADH + H+ → Лактат + NAD+ (оптимална pH e 7,5) Лактат + NAD+ → Пируват + NADH + H+ (оптимална pH e 9,2) Во силно кисела или силно алкална средина речиси сите ензими иреверзибилно се денатурираат, при што ја губат способноста да ги катализираат дадените биохемиски реакции. На следната слика е даден графички приказ за влијанието на концентрацијата на водородните јони врз брзината на ензимската реакција.

LDH

LDH

Зависност на брзината на ензимската реакција од рН

Оптимална рН

Брзина

на ре

акци

јата




67

5.5.3. Влијание на концентрацијата на ензимот врз брзината на ензимската реакција

При доволно количество на супстрат, почетната брзина на реакцијата која ја катализира ензимот е правопропорционална со концентрацијата на ензимот. Овој факт ни овозможува преку мерење на брзината на ензимските реакции, при одржување на константност на сите други услови, да донесеме заклучок за количеството на ензимите, што има значајна практична примена во клиничката ензимологија. На следната слика е даден графички приказ за влијанието на концентрацијата на ензимот врз концентрацијата на продуктот што се создава во текот на реакцијата во услови на доволно количество супстрат.

Зависност на концентрацијата на добиениот продукт при ензимската реакција од концентрацијата на ензимот

Реакција од „нулти ред“

Конц

ентрац

ија на

про

дуктот

Време

Без присуство на ензим

Со 1х ензим

Со 2х ензим




68

5.5.4. Влијание на концентрацијата на супстратот врз брзината на ензимската реакција

При константни вредности за температурата, pH и концентрацијата на ензимот, брзината на ензимската реакција е пропорционална со концентрацијата на супстратот само во услови кога концентрацијата на супстратот е ниска. Со понатамошно зголемување на концентрацијата на супстратот брзината на реакцијата се зголемува и понатаму, но сега во помала мерка, односно непропорционално со покачувањето на концентрацијата на супстратот. Доколку концентрацијата на супстратот уште се зголемува, се постигнува максималната брзина на ензимската реакција (Vmax), после што концентрацијата на супстратот повеќе не влијае врз брзината на ензимската реакција. Концентрацијата на супстратот при која се постигнува половината од максималната брзина на реакцијата се нарекува Michaelis-ова константа (Кm). Michaelis-овата константа ја претставува состојбата кога ензимот е полузаситен, односно кога половината од количеството ензим е врзан во ES комплексот, а половината е во слободна форма. Кm има карактеристична вредност за секоја ензимска реакција. Така, кај ензимите кои имаат повеќе супстрати, секој супстрат си има своја карактеристична вредност за Кm. На следната слика е даден графички приказ за влијанието на концентрацијата на супстратот врз брзината на ензимската реакција:

Зависност на брзината на ензимската реакција од концентрацијата на

супстратот

Концентрација на супстратот

Брзина

на ре

акци

јата




69

5.5.5. Влијание на ефекторите врз ензимската активност

Поодделни хемиски фактори можат:

1. Да го забрзуваат дејството на ензимите - се нарекуваат активатори; 2. Да го спречуваат дејството на ензимите - се нарекуваат инхибитори.

Активаторите и инхибиторите со заедничко име се означени како ефектори. 1. Освен ензимот и супстратот, за одвивање на ензимските реакции често пати е потребен и некој трет фактор, односно активатор на ензимот, без чие присуство ензимската реакција би била невозможна. Многу често како активатори на ензимите се среќаваат металните јони: Mg2+, Ca2+, Zn2+, Cu2+, Mn2+ и др. Важно е да се нагласи дека некои метални јони врз некои ензими делуваат како активатори, а врз други ензими делуваат како инхибитори. 2. Инхибицијата на ензимската активност може да биде: а) Реверзибилна и б) Иреверзибилна. Реверзибилниот инхибитор се врзува за ензимот со слаба врска и создадениот комплекс ензим-инхибитор може да дисоцира. Иреверзибилниот инхибитор цврсто се врзува за ензимот и создадениот комплекс ензим-инхибитор не може да дисоцира. а) Постојат неколку вида на реверзибилна инхибиција: - Компетитивна, - Некомпетитивна, - Акомпетитивна, - Инхибиција со супстрат и - Алостерична инхибиција. - Компетитивна инхибиција се јавува тогаш кога инхибиторот има многу слична хемиска структура со супстратот, па му конкурира на истиот (англ. compete – се натпреварува) при неговото врзување за активниот центар на ензимот. Всушност, компетитивниот инхибитор „го лаже“ активниот центар, кој не може да го разликува инхибиторот од супстратот. Притоа, покрај ензим-супстрат комплекс




70

се создава и ензим-инхибитор комплекс кој е непродуктивен, односно не може да се распадне на продукт/и и ензим. На следната слика е даден шематски приказ на: а) Ензимска реакција која се одвива непречено и б) Дејството на компетитивниот инхибитор.

Шематски приказ на компетитивната инхибиција - Некомпетитивна инхибиција се јавува тогаш кога инхибиторот нема слична хемиска структура со супстратот и не му конкурира при неговото врзување за активниот центар, туку инхибиторот реверзибилно се врзува за некое друго место на ензимската молекула кое е надвор од активниот центар. При ваквото поврзување на инхибиторот со ензимот доаѓа до конформациски промени на ниво на ензимот кои резултираат:

- или со оневозможување на врзувањето на ензимот со супстратот (примерот в на следната слика),

- или пак со забавување на реакцијата доколку сепак врзувањето на ензимот со супстратот се оствари.

Супстрат

Ензим


Компетитивен инхибитор

Ензим


Супстратот се врзува за активниот центар

Компетитивниот инхибитор се врзува за активниот центар

Ензимската реакција се одвива непречено и се формираат продукти на реакцијата

Компетитивниот инхибитор оневозможува врзување на супстратот за активниот центар




71

На следната слика е даден шематски приказ на разликата помеѓу: а) Ензимска реакција која се одвива непречено, б) Компетитивна инхибиција и в) Некомпетитивна инхибиција.

Компаративен шематски приказ на компетитивна и некомпетитивна инхибиција на ензимската активност

- Акомпетитивна инхибиција се јавува тогаш кога инхибиторот не се врзува за слободниот ензим, туку за веќе создадениот ензим-супстрат комплекс и ја оневозможува неговата конечна трансформација до продукт/и и ензим. - Инхибиција со супстрат се јавува тогаш кога супстратот е присутен во реакционата смеса во прекумерна концентрација и создава непродуктивни ензим-супстрат комплекси.

Компетитивен инхибитор

Некомпетитивен инхибитор

Ензим

Ензим

Ензим

а)

б)

в)




72

- Алостеричната инхибиција е значајна за регулацијата на ензимската активност, а со тоа и на метаболичките процеси во организмот. Така на пример, доколку во една низа на ензимски реакции која доведува до синтеза на определен продукт, концентрацијата на продуктот се зголеми над определеното ниво, тогаш тој продукт се врзува за алостеричниот центар на некој од ензимите кои учествуваат во неговата синтеза, со што ја намалува активноста на ензимот и на тој начин автоматски самиот продукт со т.н. feed back механизам ја забавува својата синтеза. На следната слика е даден шематски приказ на алостеричната инхибиција.

Шематски приказ на алостеричната инхибиција

б) Иреверзибилна инхибиција настанува тогаш кога инхибиторот цврсто и иреверзибилно се врзува за ензимот и при тоа ја блокира неговата активност. Поради тоа иреверзибилните инхибитори уште се нарекуваат и „отрови на ензимите“. Речиси сите иреверзибилни ензимски инхибитори се токсични супстанции. Така на пример живата и бакарот иреверзибилно ја инхибираат активноста на ензимите кои содржат -ЅН групи. Иреверзибилни инхибитори се и многу пестициди и нервни гасови кои се на база на органофосфати. Тие иреверзибилно ја инхибираат активноста на холинестеразата на тој начин што вршат фосфорилирање на серинот во активниот центар на овој ензим.

Супстрат

Ензим 1 Ензим 3

Ензим 1

Ензим 2

Алостеричен центар

Продукт

Продуктот се врзува за алостеричниот центар

Ензим 1, но со променет активен центар


ОСНОВИ НА КЛИНИЧКАТА ЕНЗИМОЛОГИЈА


73

6. ОСНОВИ НА КЛИНИЧКАТА ЕНЗИМОЛОГИЈА Во претходното поглавје беше кажано дека основите на науката за ензимите – ензимологијата ги поставил познатиот научник Louis Pasteur. Подоцна, со развојот на оваа наука, во втората половина на 20. век, во рамките на ензимологијата се развила една посебна гранка означена како клиничка ензимологија. Клиничката ензимологија може да се дефинира како наука што ги користи податоците за активноста на ензимите во дијагностички цели. Одредувањето на каталитичката активност на ензимите во голема мерка ја унапредило дијагностиката на многу заболувања. Познато е дека ензимите по својот хемиски состав се главно протеини кои, со оглед на тоа дека се макромолекули, во физиолошки услови не ја преминуваат клеточната мембрана. Сепак, во крвната плазма се детектира извесна мала активност на интрацелуларни ензими што потекнуваат од клетките кои нормално изумреле во организмот. Во живите клетки активноста на истите овие ензими е многукратно повисока во однос на нивната активност во крвната плазма. Така на пример, во миокардот има 10 000 пати повеќе аспартат аминотрансфераза отколку во серумот, додека во простатата има 1 000 000 пати повеќе кисела фосфатаза во однос на серумот. При заболување на некој орган или ткиво ензимите кои нормално се наоѓаат во неговите клетки излегуваат во крвната плазма и можат да бидат искористени во дијагностички цели. Зголемената активност на клеточните ензими во крвната плазма може да биде резултат на различни процеси и тоа:

1. Зголемена синтеза на ензимите.- Кај децата на пример, во периодот на раст на коските, интензивирана е функцијата на остеобластите во кои е засилена синтезата на алкалната фосфатаза. Поради тоа, активноста на алкалната фосфатаза во серумот кај деца е повисока во однос на таа кај возрасните.




74

2. Нарушување на пермеабилноста на клеточната мембрана.- При различни воспалителни процеси, кога доаѓа до нарушување на пермеабилноста на клеточната мембрана, големо количество на ензими кои се локализирани во цитоплазмата поминуваат во крвната плазма. Така, уште во раниот стадиум на вирусен хепатит се регистрира покачена серумска активност на аминотрансферазите, а дури и при лесни форми на панкреатит расте активноста на α-амилазата и липазата во серумот.

3. Некроза на клетките.- При некроза, што претставува процес на целосна дезинтеграција на клетките, клеточната содржина се излева во екстрацелуларната течност. Поради тоа некрозата е следена со изразен пораст на активноста на клеточните ензими во серумот. И додека при нарушувањето на пермеабилноста на клеточната мембрана во серумот расте само активноста на цитоплазматичните ензими, при некроза расте активноста и на ензимите што потекнуваат од клеточните органели, пред сè од митохондриите.

4. Пречки во секрецијата.- Секретите од различни жлезди (панкреас, плункови жлезди, простата) содржат ензими. Во физиолошки услови еден мал дел од тие ензими нормално поминува во циркулацијата. Меѓутоа, во случај на пречки во истекувањето на секретите низ одводните каналчиња, во циркулацијата поминува значително поголемо количество на ензими од секретите.

5. Пречки во елиминацијата на ензимите од циркулацијата.- По навлегувањето во циркулацијата ензимите релативно бргу се отстрануваат од крвта. Ензимите од крвта не се елиминираат преку жолчката, туку веројатно биваат подложени на интраваскуларна деградација. Еден мал број ензими, и тоа оние што се помали молекули, можат да го поминат гломеруларниот филтер и да се екскретираат преку урината. Таков е случајот со α-амилазата, лизозимот и пепсиногенот, чија активност во серумот може да порасне при олигурија или анурија.




75

Времето што е потребно активноста на ензимот во циркулацијата да опадне на половина од почетната активност се нарекува време на полуживот. Ова време за различни ензими е различно и се движи од неколку часа до неколку дена. Овие податоци се прикажани во следната табела:

ЕНЗИМ Време на полуживот Аспартат аминотрансфераза 12-22 часа Аланин аминотрансфераза 37-57 часа Креатин киназа околу 15 часа α-Амилаза 3-6 часа γ-Глутамил трансфераза 3-4 дена Лактат дехидрогеназа, изоензим 1 53-173 часа Лактат дехидрогеназа, изоензим 5 8-12 часа Алкална фосфатаза 3-7 дена

Време на полуживот на некои клинички значајни ензими

Како резултат на високата диференцијација на клетките во човековиот организам постојат значајни разлики во однос на содржината на ензимите во различни ткива и органи. За да може врз основа на зголемувањето на активноста на ензимите во серумот да се дојде до заклучок кој орган е оштетен, треба да се знае кои ензими се карактеристични за поодделни органи, односно ткива, што е прикажано во следната табела:




76

ОРГАН ЕНЗИМ Специфичност Панкреас Липаза *** α-Амилаза ** Аспартат аминотрансфераза * Плункови жлезди α-Амилаза ** Коски Алкална фосфатаза ** Простата Кисела простатична фосфатаза *** Миокард Креатин киназа ** Лактат дехидрогеназа, изоензим 1 ** Аспартат аминотрансфераза * Аланин аминотрансфераза * Скелетни мускули Креатин киназа ** Лактат дехидрогеназа, изоензим 5 ** Аспартат аминотрансфераза * Аланин аминотрансфераза * Црн дроб Лактат дехидрогеназа, изоензим 5 ** Аланин аминотрансфераза ** Аспартат аминотрансфераза * Жолчни патишта Алкална фосфатаза ** Еритроцити Лактат дехидрогеназа, изоензим 1 ** Аспартат аминотрансфераза * Аланин аминотрансфераза *

Легенда: *** Висока специфичност ** Умерена специфичност * Ниска специфичност

Ензимска слика на некои органи и ткива во човековиот организам




77

Иако има малку ензими кои се строго специфични за одреден орган, сепак распределбата на ензимите во поодделни органи е различна, односно различните органи си имаат своја карактеристична ензимска слика:

а) Срцевиот мускул содржи креатин киназа, лактат дехидрогеназа, аспартат аминотрансфераза и аланин аминотрансфераза. б) Црниот дроб содржи лактат дехидрогеназа, аланин аминотрансфераза и аспартат аминотрансфераза, а воопшто не содржи креатин киназа.

Од друга страна, различна е и локализацијата на ензимите во рамките на самата клетка, што има особено значење во дијагностиката. Некои ензими, како што се аланин аминотрансферазата и лактат дехидрогеназата се наоѓаат во цитоплазмата и нивната активност во серумот се покачува дури и при благи оштетувања на клетките, кога се менува само пропустливоста на клеточната мембрана. Други ензими пак се наоѓаат во митохондриите, како што е случајот со глутамат дехидрогеназата. Овие ензими се ослободуваат од клетките тогаш кога се распаѓаат митохондриите, а тоа се случува при некроза. Ензимот аспартат аминотрансфераза се наоѓа и во цитоплазмата и во митохондриите. Во клиничката биохемија, во рутинската лабораториска практика, за дијагностицирање на различни заболувања и следење на текот на болеста најчесто се користат следните ензими:

1. Аспартат аминотрансфераза (AST; ASАT; sGOT; GOT), 2. Аланин аминотрансфераза (ALT; ALАT; sGPT; GPT), 3. Креатин киназа (CK, CPK) и нејзиниот изоензим CK MB, 4. α-Амилаза (AMY), 5. γ-Глутамил трансфераза (γGT; γ-GT; GGT), 6. Лактат дехидрогеназа (LDH) и 7. Алкална фосфатаза (ALP; AP).




78

6.1. АСПАРТАТ АМИНОТРАНСФЕРАЗА Аспартат аминотрансферазата (АЅТ) е ензим што ја катализира реверзибилната реакција на трансаминација помеѓу аспарагинската и α-кетоглутарната киселина, реакција со која всушност се врши поврзување метаболизмот на јаглехидратите со метаболизмот на протеините.

Реакција на трансаминација катализирана од ензимот AST Аспартат аминотрансферазата е застапена во бројни органи, ткива и клетки како што се: црниот дроб, миокардот, скелетните мускули, мозокот, бубрезите, панкреасот, белите дробови, еритроцитите и леукоцитите. Највисока активност на овој ензим има во црниот дроб, срцето и скелетните мускули. Не се среќава во коските и забите.

Орган / Клетки Застапеност на АЅТ (U/g)

Црн дроб 59 Срце 52 Скелетни мускули 36 Мозок 15 Бубрези 10 Панкреас 3 Бели дробови 1 Еритроцити 0,8

Застапеност на ензимот AST кај човекот

Аспарагинска кис. α-Кетоглутарна кис. Оксалоцетна кис. Глутаминска кис.

H




79

Постојат два изоензима на аспартат аминотрансферазата:

а) Цитоплазматична АЅТ, застапена со околу 40% од вкупната клеточна АЅТ и

б) Митохондријална АЅТ, застапена со 60%. Овие два изоензима ја катализираат истата реакција, но се разликуваат меѓу себе по своите својства (афинитет спрема супстратот, електрофоретска подвижност, термостабилност и сл.). Одредувањето на активноста на АЅТ во серум е индицирано при поставувањето на дијагноза и следењето на текот на болеста кај: а) Инфаркт на миокардот, б) Хепатобилијарни заболувања и в) Заболувања на скелетните мускули. Покрај тоа, серумската активност на АЅТ, заедно со ALT, се одредува и како дел од редовни систематски прегледи. Кај пациенти со инфаркт на миокардот активноста на АЅТ во плазмата може да порасне и до 10 пати над горната референтна вредност, при што порастот е правопропорционален со масата на миокардот која е зафатена со инфарктот. Активноста на АЅТ почнува да расте 6 часа по инфарктот, ја достигнува максималната вредност по 24 - 48 часа, после што опаѓа и се враќа во рамките на референтните вредности во рок од 3 - 5 дена. Секој реинфаркт доведува до појава на повторен раст на активноста на АЅТ. Понекогаш после инфаркт на миокардот може да се јави инсуфициенција на десното срце со стаза во црниот дроб. Во тој случај повторно може да се покачи активноста на серумската АЅТ, но сега таа потекнува од црниот дроб и е следена и со уште позначително покачување на активноста на аланин аминотрансферазата (ALT). При стенокардија активноста на серумската AST не расте. Кај заболувања на црниот дроб паралелно со активноста на АЅТ се одредува и активноста на ALT во серумот и се проценува вредноста на количникот на De Ritis: AST/ALT што претставува индикатор за степенот на оштетувањето на црниот дроб.




80

Имено, количник кој има вредност помала од 1,0 индицира благо оштетување на црниот дроб, главно од инфламаторна природа, додека количник поголем од 1,0 индицира тешко заболување на црниот дроб што обично е следено со некроза. Кај пациенти со акутен вирусен хепатит активноста на серумската АЅТ може да биде покачена и до 50 - 70 пати над горната референтна вредност, што е следено со уште поизразен пораст на активноста на АLT. При акутен токсичен хепатит активноста на серумската АЅТ исто така бележи голем пораст, но во овој случај најчесто за АЅТ се мерат повисоки вредности во однос на ALT. Кај перзистирачки хроничен хепатит вредноста за АЅТ е нормална или само благо покачена. Покачена активност на АЅТ во серум се регистрира и кај опструктивен иктерус и цироза. Кај заболувањата на скелетните мускули исто така е индицирано одредувањето на активноста на овој ензим во серум. Изразито висока активност на АЅТ се среќава кај пациенти со мускулна дистрофија. Благо покачување на активноста на АЅТ има кај миозитис, додека кај миастенија гравис активноста на овој ензим е нормална. Зголемена активност на АЅТ во серум е присутна и при најразлични други заболувања: акутен панкреатит, хемолитичка анемија, пулмонарна емболија, гангрена. Благо покачување на активноста на АЅТ се јавува при користење на лекови (антибиотици, опијати, салицилати и др.) или при злоупотреба на алкохол.




81

6.2. АЛАНИН АМИНОТРАНСФЕРАЗА Аланин аминотрансферазата (ALT) e eнзим што ја катализира реверзибилната реакција на трансаминација помеѓу аланинот и α-кетоглутарната киселина и како таков има значајна улога во метаболизмот на протеините и јаглехидратите.

Реакција на трансаминација катализирана од ензимот ALT Овој ензим е локализиран во цитоплазмата. Поради тоа дури и при благи оштетувања на ткивото, кога доаѓа до промена во пропустливоста на клеточните мембрани, истиот излегува од клетките во циркулацијата. ALT се среќава во речиси сите органи, освен во коските и забите. Во најголема мерка овој ензим е присутен во црниот дроб, а потоа следуваат скелетните мускули, срцето, бубрезите, панкреасот, еритроцитите и др.

Орган / Клетки Застапеност на АLТ (U/g)

црн дроб 35,0 скелетни мускули 3,4 срце 2,9 бубрези 1,3 панкреас 0,7 еритроцити 0,1

Застапеност на ензимот ALT кај човекот

аланин

α-кетоглутарна кис.

пирогроздова кис.

глутаминска кис.




82

Ако се направи споредба помеѓу AST и ALT ќе се увиди дека црниот дроб содржи нешто повеќе AST отколку ALT. Сепак, поради тоа што содржината на ALT во другите органи е релативно мала, ALT се смета за ензим што е доста специфичен за црниот дроб. Aктивноста на ALT во серум е покачена при најразлични болести на хепатобилијарниот тракт. Најголем пораст има при акутен вирусен хепатит кога активноста на обете аминотрансферази - AST и ALT се покачува дури до три недели пред појавата на останатите клинички и лабораториски знаци на болеста, при што активноста на ALT е повисока од онаа на AST. При акутен вирусен хепатит активноста на ALT може да порасне и до 70 - 100 пати над горната референтна вредност, а потоа опаѓа паралелно со падот на концентрацијата на билирубинот. Кај токсичен хепатит исто така се регистрираат високи вредности за активноста на ALT но, како што беше претходно истакнато, во овој случај најчесто за АЅТ се мерат повисоки вредности во однос на ALT. Кај перзистирачки хроничен хепатит активноста на овој ензим е обично во референтните граници или е само малку покачена. Покачена активност на серумската ALT се среќава и кај цироза и опструктивен иктерус. При заболувањата на панкреасот (акутен или хроничен панкреатит или пак карцином на панкреасот) исто така може да биде регистрирано зголемување на активноста на ALT во серумот. Тоа може да е резултат на оштетувањето на самиот панкреас, но може да биде и резултат на секундарното оштетување на црниот дроб. Кај инфаркт на миокардот активноста на ALT се зголемува на сличен начин како и онаа на AST, односно ги достигнува максималните вредности по 24 - 48 часа после инфарктот. Но, поради релативно малата содржина на ALT во миокардот најчесто ниту таа максимална вредност не ја преминува горната референтна граница. Меѓутоа, ако со инфарктот е зафатена релативно голема маса на срцевиот мускул, тогаш активноста на ALT може да ја премине горната референтна граница. Поради тоа ALT се користи како показател за проценка на тежината на инфарктот.




83

Како што беше кажано претходно, понекогаш после инфаркт на миокардот може да се јави инсуфициенција на десното срце со стаза во црниот дроб. Во тој случај ALT во серумот потекнува од црниот дроб и има повисока активност од онаа на АЅТ. Благо покачување на активноста на АLТ се јавува при користење на лекови (антибиотици, опијати, салицилати и др.) или при злоупотреба на алкохол.

6.3. КРЕАТИН КИНАЗА Креатин киназата (СК) [креатин фосфокиназа (CPK)] е ензим кој ја катализира реверзибилната реакција на пренесување на фосфат помеѓу креатин фосфатот и ADP, односно помеѓу креатинот и АТР.

Функција на ензимот креатин киназа Молекулата на CK е димер што се состои од еднакви или различни мономери. Мономерот M (од англискиот збор muscle, мускул) и мономерот B (од англискиот збор brain, мозок) се спојуваат во димери: MM, MB и BB и на тој начин се создаваат три изоензими.

- Изоензимот MM е карактеристичен за скелетните мускули. - Изоензимот BB е карактеристичен за мозокот. - Изоензимот MB е карактеристичен за миокардот.

Овие три изоензими се среќаваат во цитоплазмата. Покрај овие три, постои уште еден изоензим кој е лоциран помеѓу внатрешната и надворешната митохондријална мембрана и кој се означува како CK-Mt.

Креатин Креатин фосфат

Креатин киназа




84

За СК е карактеристично тоа што има 2 активни центри. Друга значајна карактеристика на овој ензим е тоа што понекогаш може да се јави во макромолекуларна форма. Познати се две макромолекуларни форми на CK:

1. Макромолекуларната форма тип 1 вообичаено претставува комплекс од CK-BB и IgG, иако се опишани и други комплекси како на пример комплексот од CK-MM и IgA. Комплексот од CK-BB и IgG интерферира со имуноинхибиторната метода за одредување на активноста на СК-МВ.

2. Макромолекуларната форма тип 2 претставува олигомер на CK-Mt.

CK најмногу ја има во скелетните мускули, во мозокот и во срцевиот мускул, а сосема малку ја има во мазните мускули, бубрезите и црниот дроб.

Застапеност на ензимот CK во различни органи и ткива кај човекот

Во клиничката практика одредувањето на активноста на СК во серум се користи кај болести на скелетните мускули и при инфаркт на миокардот.

Raspodjela CK u covecjim organima Распределба на СК во човечките органи

670

350

12 2 0,70

200

400

600

800

1000

скелетнимускули

мозок срце мазнимускули

бубрег црн дроб

U/g




85

Многу високи вредности на СК во серумот се карактеристични за пациенти со мускулна дистрофија. Многу високи вредности на CK во серумот има и при акутна рабдомиолиза. Активноста на серумската CK е доста висока кај миозитис. Кај миастенија гравис активноста на серумската CK е во границите на референтните вредности. Активноста на CK во серумот се зголемува и после тежок физички напор1. Кај инфаркт на миокардот веќе после 3 часа, а најдоцна после 6 часа, активноста на CK во серумот на пациентот започнува да расте. Максималното ниво се достигнува обично после 24 часа (12 - 36 часа), при што во серумот можат да се измерат вредности на CK и до 5 пати повисоки од референтните. По 3 - 5 дена активноста на СК се нормализира. Отстапки од ваквиот тек, во смисла на пораст на активноста на CK и по 36 часа од настанувањето на инфарктот или пак отсуство на нејзино нормализирање после петтиот ден, се јавуваат при комплициран миокарден инфаркт. Кај стенокардија или белодробен инфаркт активноста на СК во серумот на пациентот останува во рамките на референтните вредности. Со оглед на фактот дека зголемената активност на CK во серумот може да потекнува од скелетните мускули (силни удари, повреди, тежок физички напор, интрамускулни инјекции и сл.), специфичноста на овој тест за дијагностицирање на инфаркт на миокардот не е голема. Поради тоа, во одредени недоволно јасни случаи, потребно е покрај одредувањето на активноста на вкупната CK да се одреди и активноста (а понекогаш и масата) на CK-MB изоензимот во серумот2. Бројни лекови во фармаколошки дози можат да влијаат врз вредноста на серумската CK. Зголемена активност на серумската СК е регистрирана и кај околу 60% од пациентите со хипотиреоза.

1 Интересен е феноменот на зголемување на содржината на СК-МВ во скелетните мускули кај тренирани маратонци, поради што доаѓа до зголемување и на серумската СК-МВ. 2 Денеска се познати и други клиничко-биохемиски показатели за рано детектирање на миокарден инфаркт. Еден од нив е тропонинот кој широко се користи во рутинските клиничко-биохемиски лаборатории.




86

6.4. α-АМИЛАЗА α-Амилазата е ензим со хидролитичко дејство врз α-1,4 гликозидните врски на скробот и гликогенот, при што овие супстрати се хидролизираат главно до малтоза и во помали количини до малтотриоза и смеса од разгранети олигосахариди (декстрини).

Најмногу е застапена во плунковите жлезди и во панкреасот, а ја има и во тестисите, овариумите, скелетните мускули, белите дробови и масното ткиво, но во значително помали количини. Молекулата на α-амилазата е мала, па поради тоа таа лесно го поминува гломеруларниот филтер и се екскретира со урината. Во крвната плазма α-амилазата понекогаш се појавува во комплекс со имуноглобулините, како макроамилаза. Со електрофореза α-амилазата од серумот или урината може да се раздвои на неколку изоензими, од кои најзначајни се саливарниот и панкреасниот. Одредувањето на активноста на α-амилазата во серум и урина има најголемо дијагностичко значење кај болестите на плунковите жлезди и панкреасот. Покачени вредности на α-амилазата во серум и урина се среќаваат кај различни заболувања на плунковите жлезди: инфекции, опструкција на изводните каналчиња, тумори. Вредноста на α-амилазата расте и по хируршки интервенции врз плунковите жлезди.

Хидролиза на α-1,4 гликозидна врска




87

Кај акутен панкреатит активноста на α-амилазата во серумот започнува да расте 3 - 12 часа по започнувањето на болеста, го достигнува максимумот по 24 -36 часа, а потоа почнува да опаѓа и може да се нормализира по 2 - 4 дена. Во урината активноста на овој ензим почнува да расте 6 - 10 часа по започнувањето на болеста, а се нормализира по 3 - 4 дена. Кај хроничен панкреатит порастот на активноста на α-амилазата во серумот е помалку изразен, а понекогаш таа може да биде и во рамките на референтните вредности. Кај карцином на панкреасот активноста на α-амилазата во серумот може да варира, а во урината е најчесто покачена. Кај тешка некроза на панкреасот може да биде регистрирано намалување на активноста на α-амилазата. Зголемена активност на α-амилазата има и кај болести на билијарниот тракт, перфорација на чир на желудник, перитонитис, акутен апендицитис, интестинална опструкција, илеус, постоперативни состојби, бубрежна инсуфициенција и сл. Зголемена активност на α-амилазата може да се регистрира и како резултат на ектопичното создавање на овој ензим од страна на малигни тумори на овариумите и белите дробови. Поради тоа што α-амилазата се екскретира со урината, многу често, покрај одредувањето на нејзината активност во серумот, таа се одредува и во урината. Има примери кога активноста на овој ензим во серумот е во рамките на референтните вредности, додека во урината е зголемена, на пример кај хроничен панкреатит и кај карцином на панкреасот. Висока активност пак во серумот, без соодветно покачување во урината се регистрира во два случаи:

а) Ако се работи за бубрежна инсуфициенција, кога α-амилазата не може да се екскретира со урината поради оштетувањето на бубрезите. б) Кај макроамилаземија, кога макромолекулите на комплексите на α-амилазата со имуноглобулините не можат да поминат низ гломеруларниот филтер.




88

6.5. γ-ГЛУТАМИЛ ТРАНСФЕРАЗА γ-Глутамил трансферазата (γ-GT) е ензим кој катализира три типа на реакции: 1. Реакција на хидролитичко отцепување на глутаминската киселина која е врзана со некој пептид, амино киселина или амин, 2. Реакција на екстерна транспептидација, кога отцепениот остаток на глутаминска киселина се пренесува на амино киселина или пептид кои имаат функција на акцептор и 3. Реакција на интерна транспептидација, кога отцепените остатоци на глутаминска киселина се врзуваат меѓу себе и создаваат γ-глутамилглутамински пептиди. γ-Глутамил трансферазата во организмот претежно се јавува врзана за клеточните мембрани. Најмногу ја има во бубрезите и тоа на ниво на проксималните тубули и Хенлеовата петелка. Ја има и во црниот дроб, панкреасот и тенкото црево. Иако овој ензим е најзастапен во бубрежното ткиво, γ-глутамил трансферазата која се среќава во крвната плазма главно потекнува од хепатобилијарниот систем. Поради тоа во клиничката практика γ-глутамил трансферазата се користи како показател за оштетувањата токму на хепатобилијарниот систем. При акутен вирусен хепатит активноста на γ-глутамил трансферазата во серумот расте од 2 - 5 пати над горната граница на референтните вредности. Кај перзистирачки хроничен хепатит активноста на γ-GT може благо да порасне. Кај агресивен хроничен хепатит и кај цироза активноста на γ-GT во серумот е висока, особено ако овие состојби се последица од злоупотреба на алкохол. При опструктивна жолтица активноста на γ-GT во серумот значително расте и тоа од 5 - 30 пати над горната граница на референтните вредности. Високи вредности на серумската γ-GT се регистрираат и при карцином на црниот дроб. За γ-GT е карактеристично тоа што нејзината активност е индуцирана од страна на некои лекови (барбитурати, антиепилептици, контрацептиви и др.) и особено од алкохолот. Индуктивниот ефект на алкохолот врз активноста на γ-GT е особено силно изразен, па поради тоа одредувањето на активноста на овој ензим во серумот се користи како screening-тест за откривање на алкохоличари. И додека кај алкохоличарите активноста на γ-GT во серумот е изразито зголемена, под дејство на погоре споменатите лекови нејзината активност само благо се покачува.




89

6.6. ЛАКТАТ ДЕХИДРОГЕНАЗА Лактат дехидрогеназата (LDH) е ензим што ја катализира реверзибилната реакција на трансформирање на пируват во лактат. LDH ја има во сите клетки и ткива, а најмногу во црниот дроб, скелетните мускули, миокардот и еритроцитите. LDH во клетките е локализирана исклучиво во цитоплазмата и поради тоа е доволно само малку да се промени пермеабилноста на клеточната мембрана, па ензимот да помине во циркулацијата. LDH е тетрамер во чиј состав влегуваат два вида мономери: Н (heart, срце) и М (muscle, мускул) кои се комбинирани на следниот начин: 4Н, 3Н1М, 2Н2М, 1Н3М и 4М. На тој начин се формираат 5 различни изоензими на LDH кои се означени како LDH1, LDH2, LDH3, LDH4 и LDH5. Изоензимите LDH1 и LDH2 кои се составени од 4Н, односно од 3Н1М мономери соодветно, се карактеристични за миокардот и еритроцитите. Изоензимите LDH4 и LDH5 кои се составени од 1Н3М, односно од 4М мономери соодветно, се карактеристични за црниот дроб и за скелетните мускули. Одредувањето на активноста на LDH во серум дава најзначајни дијагностички податоци кај инфаркт на миокардот, болести на црниот дроб, хематолошки заболувања и карциноми. Кај инфаркт на миокардот активноста на LDH во серумот започнува да расте 8 - 10 часа по инфарктот, ја достигнува максималната вредност по 3 - 5 дена кога, кај некомплициран инфаркт, почнува да се намалува и се нормализира во рок од 8 - 14 дена по инфарктот. Кај инфаркт на миокардот максималната вредност на LDH достигнува и до 5 пати повисоки вредности во однос на референтните. Поради ваквото специфично движење на активноста на LDН нејзиното одредување е значајно кај пациенти со миокарден инфаркт кои доцна стигнале во болница, кога активноста на CK и AST веќе се нормализирала. Слично како и за CK и AST и за LDH е карактеристично тоа што нејзината активност не расте при стенокардија.




90

Кај болестите на црниот дроб и жолчните патишта е карактеристично умерено зголемување на активноста на LDH во серумот. Кај акутен вирусен хепатит активноста на овој ензим расте само 2 - 3 пати над горната референтна вредност. Кај токсичен хепатит порастот на активноста на LDH е поголем и изнесува до 10 пати над горната референтна вредност. Кај перзистирачки хроничен хепатит активноста на LDH во серумот е обично во рамките на референтните вредности. Кај агресивен хроничен хепатит и цироза активноста на LDH во серумот е зголемена, но не во толкава мерка како активноста на AST и ALT. Кај опструктивна жолтица активноста на LDH во серумот е обично нормална или слабо покачена. Еритроцитите содржат значително количество на LDH, па поради тоа кај пациенти со хемолитичка анемија се мерат високи вредности за активноста на овој ензим во серумот. Од истата причина примероците кои хемолизарале во тек на земањето на крв или после тоа, при манипулацијата со примерокот, не треба да се користат за одредување на активноста на овој ензим, поради тоа што кај нив ќе се измери висока активност на LDH која потекнува од еритроцитите кои се распаднале во преаналитичката фаза. При мегалобластна анемија, поради недостигот на витамин В12 и/или фолна кислина и неефективната еритропоеза, клетките прекурсори на еритроцитите интензивно се распаѓаат во коскената срцевина и ослободуваат големо количество на LDH1 и LDH2. Од таа причина во серумските примероци од пациенти со мегалобластна анемија можат да се измерат екстремно високи вредности за LDH, и до 50 пати над горната референтна вредност. Овие вредности се нормализираат после соодветен третман на пациентот. И леукоцитите содржат значително количество на LDH, па поради тоа активноста на овој ензим е зголемена во серумот кај пациенти заболени од акутна миелоична леукемија и инфективна мононуклеоза. Покачување на активноста на LDH во серумот се регистрира и кај малигни заболувања.




91

6.7. АЛКАЛНА ФОСФАТАЗА Под називот алкална фосфатаза е опфатена група ензими што во алкална средина делуваат хидролитички врз естерската врска кај фосфатните моноестри. Освен тоа, во присуство на акцептор, овие ензими делуваат и трансфосфорилирачки. Опишани се поголем број изоензими на алкалната фосфатаза од кои позначајни се: цревната, бубрежната, коскената, црнодробната и плаценталната. Одредувањето на активноста на алкалната фосфатаза во серум има особено дијагностичко значење кај болестите на коските кои се асоцирани со зголемена активност на остеобластите и кај болестите на црниот дроб и жолчните патишта. Активноста на алкалната фосфатаза во серум физиолошки е покачена кај децата во периодот на раст на коските, што е резултат на активноста на остеобластите. Во серумот на бремени жени, во третиот триместар од бременоста, има зголемена активност на алкалната фосфатаза која потекнува од плацентата. При зараснување на коскените фрактури и создавање на калус исто така се бележи зголемување на активноста на алкалната фосфатаза во серумот. Отсуството на ваквиот пораст е знак за намалено создавање на калус. Зголемена активност на алкалната фосфатаза има при различни заболувања на коските: Пагетова болест, остеомалација, рахитис, малигни тумори на коските. За диференцијална дијагноза на коскените болести освен активноста на алкалната фосфатаза потребно е да се одредат и концентрациите на калциум и фосфор во серум и урина. Одредувањето на активноста на алкалната фосфатаза во серум има големо значење за диференцијалната дијагностика на болестите на хепатобилијарниот тракт, во прв ред за разликување на опструктивната од хепатоцелуларната жолтица. Така, кај опструктивната жолтица активноста на алкалната фосфатаза во серумот најчесто е над три пати повисока од нормалната, а може да порасне и до 12 пати над горната референтна вредност.




92

Кај хепатоцелуларната жолтица пак активноста на алкалната фосфатаза во серумот е само благо покачена, а понекогаш дури е и нормална. Висока активност на алкалната фосфатаза во серум има и кај карцином на црниот дроб. Зголемена активност на серумската алкална фосфатаза се среќава и кај заболувањата на бубрезите: гломерулонефритис, пиелонефритис, хронична бубрежна инсуфициенција.


ОСНОВНИ СВОЈСТВА И КЛАСИФИКАЦИЈА НА ЛИПИДИТЕ


93

7. ОСНОВНИ СВОЈСТВА И КЛАСИФИКАЦИЈА НА ЛИПИДИТЕ Заедно со протеините и јаглехидратите, липидите го чинат главниот дел од органската материја на живите клетки. Липидите (мастите) претставуваат една голема група на мошне хетерогени органски соединенија што се широко распространети во живата материја, чија заедничка особина е тоа што се релативно нерастворливи во вода, а се раствораат во неполарни (органски) растворувачи како што се: етер, хлороформ, петролетер и сл. Биолошките функции на липидите во организмот се многубројни и разновидни:

1. Tриацилглицеролите претставуваат значаен извор на енергија во организмот (со согорување на 1 g маст се ослободува енергија од 38,9 kJ);

2. Триацилглицеролите се и значајна енергетска резерва депонирана во масните депоа;

3. Фосфолипидите и гликолипидите влегуваат во состав на биолошките мембрани и нервното ткиво;

4. Холестеролот претставува прекурсор за синтеза на стероидните хормони и жолчните киселини, кои и самите се класифицирани во групата на липиди;

5. Холестеролот исто така претставува значајна структурна компонента на биoлошките мембрани;

6. Го овозможуваат транспортот на витамините растворливи во масти; 7. Претставуваат механичка изолација на виталните органи во организмот.




94

7.1. КЛАСИФИКАЦИЈА НА ЛИПИДИТЕ Според класификацијата на Bloor липидите се класифицирани во шест групи:

1. Триацилглицероли (неутрални масти или вистински масти), 2. Восоци, 3. Фосфолипиди, 4. Гликолипиди, 5. Стероиди и 6. Каротеноиди.

7.1.1. Триацилглицероли Триацилглицеролите (триглицеридите) претставуваат естри на трихидроксилниот алкохол глицерол со вишите масни киселини, при што сите три хидроксилни групи од глицеролот се естерифицирани со по една молекула од масна киселина. Реакцијата на естерификација се одвива на тој начин што во меѓусебна реакција стапуваат: А) Хидроксилната група од глицеролот и Б) Карбоксилната група од масната киселина, при што се ослободува една молекула на вода.

Со естерификација на сите три хидроксилни групи на глицеролот, ќе се ослободат три молекули на вода.

Оваа реакција е прикажана на следната слика:




95

Триацилглицерол

Реакција на синтеза на триацилглицерол

Глицерол Масни киселини

+ 3H2O

Модел на триацилглицерол




96

Ретка е појавата триацилглицеролите да бидат хомогено изградени, односно сите три хидроксилни групи на глицеролот да бидат естерифицирани со иста масна киселина, како што е дадено во претходниот пример.

Од друга страна можно е во молекулата на глицеролот естерски да биде врзана само една масна киселина со што се добива моноацилглицерол или пак две масни киселини со што се добива диацилглицерол. Овие хемиски реакции се прикажани со хемиските равенки кои следуваат, каде со R’ е означен радикалот на масната киселина, што значи дека тоа може да биде било која масна киселина.

Реакции на синтеза на моноацилглицерол, диацилглицерол и триацилглицерол

Глицерол Масна киселина

Моноацилглицерол

Глицерол

Глицерол Масни киселини

Масни киселини

Диацилглицерол

Триацилглицерол




97

Триацилглицеролите во најголема мерка се среќаваат во состав на масното ткиво, како депонирани резервни масти во адипоцитите. Тие претставуваат енергетски потенцијал што по потреба може да се мобилизира, со што се обезбедува енергија за непречено одвивање на метаболичките процеси.

Се среќаваат и во крвната плазма, во состав на липопротеинските партикли.

7.1.1.1. Масни киселини

Масните киселини се органски киселини што имаат долга неразгранета алифатична јаглеводородна низа. Најчесто се среќаваат како конститутивен елемент на комплексните липиди, а поретко и во мали концентрации како слободни масни киселини. Според својата хемиска структура тие можат да бидат поделени на:

А) Заситени масни киселини и Б) Незаситени масни киселини.

А) Заситените масни киселини не поседуваат двојна врска во јаглеводородната низа. Нивната општа формула е CnH2nO2 или CH3(CH2)nCOOH.

Од заситените масни киселини позначајни се:

1. Лауринската киселина (Lauric acid, со општа формула C12H24O2, која поблиску се означува како 12:0);

2. Миристинската киселина (Myristic acid, со општа формула C14H28O2, која поблиску се означува како 14:0);

3. Палмитинската киселина (Palmitic acid, со општа формула C16H32O2, која поблиску се означува како 16:0);

4. Стеаринската киселина (Stearic acid, со општа формула C18H36O2, која поблиску се означува како 18:0) и

5. Арахидинската киселина (Arachidic acid, со општа формула C20H40O2, која поблиску се означува како 20:0)

Покрај ова сите масни киселини си имаат и свои системски имиња, кои овде

нема да бидат обработени.




98

Симболот 12:0 за лауринската киселина означува дека таа масна киселина има вкупно 12 јаглеродни атоми и дека истата нема ниту една двојна врска во јаглеводородната низа. Истата логика важи и за останатите заситени масни киселини: палмитинската киселина (16:0) има 16 јаглеродни атоми и во јаглеводородната низа нема ниту една двојна врска итн.

Структурната формула на палмитинската киселина е следната:

Постои уште еден, од просторен аспект порационален начин за

претставување на масните киселини, каде секој врв од искршената линија претставува еден јаглероден атом:

Б) Незаситените масни киселини поседуваат една или повеќе двојни врски во јаглеводородната низа. Нивната општа формула е:

а) CnH2n-2O2 → ако има една двојна врска, б) CnH2n-4O2 → ако има две двојни врски, в) CnH2n-6O2 → ако има три двојни врски итн.

Доколку во јаглеводородната низа на незаситената масна киселина има

само една двојна врска, таквата масна киселина се нарекува мононезаситена. Доколку незаситената масна киселина содржи две или повеќе двојни врски во својата јаглеводородна низа истата се означува како полинезаситена.

Палмитинска киселина





99

Од незаситените масни киселини позначајни се: 1. Олеинската киселина (со една двојна врска) (Oleic acid, со општа формула C18H34O2, која поблиску се означува како 18:1;9);

2. Линолеинската киселина (со две двојни врски) (Linoleic acid, со општа формула C18H32O2, која поблиску се означува како 18:2; 9,12);

3. Линоленската киселина (со три двојни врски) (Linolenic acid, со општа формула C18H30O2, која поблиску се означува како 18:3; 9,12,15) и

4. Арахидонската киселина (со четири двојни врски) (Arachidonic acid, со општа формула C20H32O2, која поблиску се означува како 20:4; 5,8,11,14).

Хемиската структура на линоленската киселина е следната:

Линоленска киселина

Јаглеродниот атом кој влегува во состав на карбоксилната група е означен

со број 1. Првиот јаглероден атом после него е означен со α (алфа). Последниот јаглероден атом е означен со ω (омега). Ваквиот принцип на означување на јаглеродните атоми се применува кај сите масни киселини.

Во ознаката за линоленската киселина (18:3;9,12,15) бројот 18 означува дека таа има вкупно 18 јаглеродни атоми и 3 двојни врски. Првата двојна врска започнува на 9-тиот јаглероден атом, втората на 12-тиот и третата на 15-тиот јаглероден атом.

Броено од назад, од последниот, ω-јаглероден атом, првата двојна врска почнува од третиот јаглероден атом одзади и затоа се нарекува ω-3 двојна врска, а самата масна киселина се класифицира во групата на ω-3 масни киселини.

Се смета дека ω-3 масните киселини имаат антиатерогено и антиинфламаторно дејство. Ги има во рибино масло и масло од ленено семе.




100

Масните киселини кај кои првата двојна врска, броено од назад, почнува од 6-тиот односно од 9-тиот јаглероден атом се нарекуваат ω-6 односно ω-9 масни киселини, соодветно.

ω-6 Масна киселина (Линолеинска киселина) Постојат два вида конфигурација на двојните врски кај незаситените масни

киселини: А) trans- конфигурација, кога водородните атоми врзани за двата

јаглеродни атоми меѓу кои се наоѓа двојната врска се од различна страна и Б) cis- конфигурација, кога водородните атоми врзани за двата

јаглеродни атоми меѓу кои се наоѓа двојната врска се од иста страна.

Структура на trans- и cis- незаситена масна киселина




101

Според тоа можни се две изомерни форми на една мононезаситена масна киселина: trans- и cis- изомерна форма. На следната слика се прикажани trans- и cis- изомерите на олеинската киселина:

Масните киселини што содржат двојни врски со trans- конфигурација на

местото на тие двојни врски се сосема незначително извиткани во просторот и по својата структура многу потсетуваат на заситените масни киселини.

За разлика од нив, масните киселини кои имаат двојни врски со cis- конфигурација на местото на тие двојни врски се значително извиткани (види ја следната слика, на која се прикажани моделите на некои позначајни масни киселини).

Природните масти и масла вообичаено содржат cis- масни киселини и

сосема малку масни киселини со trans- конфигурација на двојните врски, што ги има најмногу во месото и млекото.

Најголемиот дел од trans- масните киселини што се присутни во храната настануваат во процесот на парцијално хидрогенизирање на маслата во прехранбената индустрија и при изложување на маслата на високи температури. Поновите истражувања го поврзуваат консумирањето на trans- масните киселини со значително зголемен ризик за атеросклероза, па се препорачува нивното внесување со храната да биде сведено на минимум.

trans-Oлеинска киселина

cis-Oлеинска киселина




102

Модели на некои позначајни масни киселини Важна особина на масните киселини е таа што со зголемување на бројот на

јаглеродните атоми во нивната молекула им се зголемува и точката на топење. Така, заситените масни киселини што имаат помал број јаглеродни атоми

во својата молекула (од 4 до 8), на собна температура имаат течна конзистенција. Заситените масни киселини со 8-12 јаглеродни атоми на собна температура имаат маслена конзистенција, а оние со 14 и повеќе јаглеродни атоми на собна температура се во цврста состојба.

Присуството пак на двојни врски во јаглеводородната низа на масната киселина придонесува за значително намалување на точката на топење во однос на соодветната (онаа која има ист број на јаглеродни атоми) заситена масна киселина.

Во состав на природните триацилглицероли скоро секогаш се среќаваат

масни киселини со парен број јаглеродни атоми. Најчесто се застапени палмитинската, стеаринската и олеинската киселина.


Стеаринска киселина

Арахидинска киселина

Олеинска киселина

Линолеинскакиселина

Линоленска киселина

Арахидонска киселина




103

Од хемиските својства на масните киселини кои влегуваат во состав на триацилглицеролите зависат и физичките својства на самите триацилглицероли, што може да се илустрира со следниот пример:

Доколку трите хидроксилни групи на глицеролот се естерифицирани со олеинска киселина (мононезаситена масна киселина со 18 јаглеродни атоми), се добива триацилглицерол кој на собна температура има маслена конзистенција, односно е во течна агрегатна состојба.

Доколку пак трите хидроксилни групи на глицеролот се естерифицирани со стеаринска киселина (заситена масна киселина со 18 јаглеродни атоми), се добива триацилглицерол кој на собна температура има масна конзистенција, односно е во цврста агрегатна состојба.

Влијание на хемиските својства на масните киселини врз физичките

својства на триацилглицеролите

Најголем дел од масните киселини човековиот организам има способност самиот да ги синтетизира, но дел од нив мора да ги прима со храната [линолеинската, линоленската и арахидонската (Koolman и Roehm)] и тие се означени како есенциелни масни киселини (во постарата литература можат да се сретнат означени и како витамин F). Најзначаен извор на овие масни киселини се: морската риба, растителните масла и семиња, како и јаткастите плодови.




104

7.1.2. Восоци Природните восоци се широко распространети во природата. Попознати восоци се: пчелиниот восок, растителните восоци, восоците од пердувите на пловните птици и маста од главата на китовите.

Природните восоци претставуваат смеса од различни соединенија. Меѓутоа, нивна основна компонента е естер на долговерижен еднохидроксилен алкохол со некоја виша масна киселина.

Така, главната состојка на пчелиниот восок е мирицинот кој претставува естер на алкохолот мирицил (C30H61OH) со палмитинската киселина.

7.1.3. Фосфолипиди Фосфолипидите претставуваат една група на соединенија со комплексна хемиска структура кои се одликуваат со тоа што во својата молекула, покрај масна киселина естерски поврзана со алкохолна компонента, вклучуваат и фосфат. Класификацијата на фосфолипидите е направена според алкохолната компонента која влегува во состав на нивната молекула, па така фосфолипидите ги делиме на:

1. Глицерофосфолипиди, кои се деривати на глицеролот и 2. Сфингофосфолипиди, кои се деривати на алкохолот сфингозин. 1. Глицерофосфолипидите по својата хемиска структура се доста слични

со триацилглицеролите, со таа разлика што третата хидроксилна група од глицеролот наместо со масна киселина е естерифицирана со фосфорна киселина.

Фосфорна киселина

H3PO4




105

Кога првите две хидроксилни групи во молекулата на глицеролот се естерифицирани со виши масни киселини, а третата со фосфорна киселина, се добива основната структура на фосфолипид кој се нарекува фосфатидна киселина. Од причина што е можно естерско поврзување на различни виши масни киселини, посоодветен е називот фосфатидни киселини.

Фосфатидна киселина

За фосфатот од фосфатидната киселина може естерски да се поврзат: холин, серин, етанол амин или мио-инозитол.

Холин Доколку за фосфатот од фосфатидната киселина се врзе амино алкохолот

холин, тогаш се добива фосфатидил холин кој е попознат под називот лецитин. Поради тоа што во молекулата на фосфатидил холинот можат да се

сретнат различни масни киселини од кои едната секогаш е незаситена, поправилно е да се користи називот: фосфатидил холини, односно лецитини.

Фосфатидил холинот за прв пат е изолиран во1847 година од жолчка од јајце, според што и го добил своето име лецитин (λέκιθος – жолчка, грчки). Го има и во сојата. Денес има широка употреба во прехранбената индустрија како емулгатор.

На следната слика се прикажани симболот и структурната формула на еден молекул фосфатидил холин:

холин

Остаток од масна киселина, вообичаено заситена

Остаток од масна киселина, вообичаено незаситена

фосфат Н ‐




106

Симбол и структурна формула на фосфатидил холин За молекулите на фосфатидил холин е карактеристично присуството на

поларна, силно хидрофилна “глава“ и неполарна хидрофобна “опашка“. Поларноста на “главата“ е резултат на постоењето на позитивен полнеж на

атомот на азотот и негативен полнеж на фосфатната група. Јаглеводородната низа на масните киселини ја претставува хидрофобната

“опашка“. Соединенијата од овој тип кои содржат и поларна и неполарна компонента

се означуваат како амфипатични соединенија. Поради нивната специфична структура, фосфолипидите претставуваат

значајна структурна компонента на клеточните мембрани и на сите останати интрацелуларни мембрански системи кај живите организми.

На следната слика е даден шематски приказ на клеточната мембрана:

Хидрофилна глава

Хидр

офоб

на опа

шка

фосфат

масна киселина масна

киселина

глицерол




107

Шематски приказ на структурата на клеточната мембрана Фосфолипидите се среќаваат и во крвната плазма, во состав на

липопротеинските партикли.

Фосфолипиден двослој Фосфатидил холин

Хидрофилна глава

Хидрофобна опашка

Клетка

Клеточна мембрана

Холестерол




108

2. Сфингофосфолипидите се карактеризираат со тоа што наместо глицерол содржат двовалентен (со две хидроксилни групи) незаситен амино алкохол кој има 18 јаглеродни атоми - сфингозин.

Сфингозин

Кога за сфингозинот амидно (преку амино групата) ќе се врзе виша масна

киселина се добива церамид. Кога на основната церамидна структура преку примарната хидроксилна

група на сфингозинот естерски ќе се врзе холин фосфат (фосфохолин) се добива сфингомиелин.

Сфингомиелините се застапени во нервното ткиво, и тоа во прв ред во

миелинските обвивки, според што и го добиле своето име. Во состав на природните сфингомиелини претежно се среќаваат долговерижни масни киселини, со 24 јаглеродни атоми.

7.1.4. Гликолипиди Гликолипидите претставуваат сложени соединенија што во својата

молекула покрај липидна компонента вклучуваат и јаглехидратен дел. Слично како фосфолипидите, зависно од основната алкохолна компонента

и гликолипидите се делат на: 1. Глицеролгликолипиди, кои се деривати на глицеролот и 2. Гликосфинголипиди, кои се деривати на сфингозинот.




109

1. Глицеролгликолипидите имаат релативно едноставна структура. Кај нив, за првиот и вториот јаглероден атом естерски се поврзани виши масни киселини, додека на третата позиција гликозидно е поврзан некој моно- или олигосахарид.

Се среќаваат кај бактериите, а ги има и кај некои цицачи.

2. Гликосфинголипидите се соединенија кај кои на основната церамидна структура преку примарната хидроксилна група на сфингозинот гликозидно е поврзана јаглехидратна компонента. Гликосфинголипидите се поделени на три подгрупи:

- Цереброзиди, што како јаглехидратна компонента содржат галактоза или гликоза, - Сулфатиди, што како јаглехидратна компонента содржат галактоза за која е врзана –SO3 група и - Ганглиозиди, кај кои јаглехидратната компонента е некој олигосахарид.

Гликосфинголипидите се значајна компонента на нервното ткиво. Ги има и

во состав на клеточните мембрански системи.

Поларните липиди во водени раствори формираат специфични организирани структури.

Наједноставни се мицелите. Кај нив поларните делови од молекулите се ориентираат кон водата, додека неполарните “опашки“ остануваат во внатрешноста. Тие се карактеристична формација за поларните липиди кои имаат единечна опашка, на пример лизофосфатидил холинот (види ја реакцијата на естерификација на холестеролот).

Повисoка структурна организација имаат ламелите кои претставуваат еден липиден двослој. Тие се карактеристична формација за поларните липиди со двојна опашка.

Со истегнување на ламелите истите се затвораат и се добиваат најсложено организираните структури кои имаат форма на везикули и се означуваат како липозоми. Липозомите се всушност прамодел на биолошките мембрани.




110

7.1.5. Стероиди Стероидите претставуваат една голема група природни соединенија со

различни физиолошки функции. Тие можат да бидат од животинско потекло, од растително потекло или пак да потекнуваат од габички.

Според својата хемиска структура стероидите спаѓаат во една поголема група органски соединенија кои се означени како изопреноиди. Основното соединение е изопренот. Прекурсор за синтеза на изопреноидите е ацетил КоА кој во овој случај образува разгранети молекули. На следната слика е прикажана структурната формула на изопренот:

Изопрен

1. Мицела

2. Ламела

3. Липозом




111

Според систематската хемиска номенклатура основното соединение од кое се изведуваат стероидите е јаглеводородот циклопентаноперхидрофенантрен. Структурата на овој јаглеводород е следната:

Циклопентаноперхидрофенантрен

Ова соединение не е најдено во природата. Во молекулите на природните стероиди за различни јаглеродни атоми од

циклопентаноперхидрофенантренот се врзани различни радикали. За човековиот организам најзначајни стероиди се: 1. Стеролите, 2. Жолчните киселини и 3. Стероидните хормони. 1. Стероли.- Стеролите претставуваат алкохолни деривати на

циклопентаноперхидрофенантренот кои на позиција 17 имаат странична низа, на позициите 10 и 13 имаат метил групи, а на третата позиција се наоѓа хидроксилната група.

Попознати стероли се: - Холестерол, кој го има кај ‘рбетниците, - Ергостерол, кој го има во квасните габички и кој е провитамин на витаминот D2 (ергокалциферол) и

- 7-Дехидрохолестерол, кој го имa во кожата на цицачите и кој е провитамин на витаминот D3 (холекалциферол).




112

Холестеролот е застапен во сите клетки каде, заедно со фосфолипидите, учествува во изградбата на мембранските системи. Во крвната плазма холестеролот влегува во состав на липопротеинските партикли. Покрај тоа, холестеролот претставува појдовна супстанца (прекурсор) за синтезата на жолчните киселини и стероидните хормони (половите хормони и хормоните на кората на надбубрежната жлезда).

Структурната формула на холестеролот е следната:


Позната квалитативна метода за докажување на холестерол е методата по

Salkowsky.

Поради присуството на хидроксилна група на третиот јаглероден атом холестеролот може да се естерифицира при што се добиваат различни естри, зависно од масната киселина со која е извршена естерификацијата.

На следната слика е претставена реакцијата на естерификација на

холестеролот во крвната плазма:




113

Реакција на естерификација на холестеролот

Холестеролот е продукт на животинскиот метаболизам и затоа се среќава

само во хранливи продукти од животинско потекло. Покрај тоа, постои и негова ендогена синтеза. Имено, речиси сите клетки кои содржат јадро можат да синтетизираат холестерол, но неговата синтеза е најинтензивна во црниот дроб (околу 1,5 g дневно), а помала е во надбубрежните жлезди и половите жлезди (околу 0,5 g дневно).

2. Жолчни киселини.- Во црниот дроб најголем дел од холестеролот (околу

80%) се користи како прекурсор во процесот на биосинтеза на жолчните киселини. Жолчните киселини се најзначајната компонента на жолчката и имаат незаменлива улога во процесот на дигестија на храната. Тие, вршејќи емулгирање на мастите примени со храната, го овозможуваат делувањето на липазите од панкреасниот и цревниот сок. Откако ќе ја извршат својата функција, најголем дел од жолчните киселини (околу 90%) се реапсорбираат и преку порталната циркулација доаѓаат во црниот дроб, од каде повторно се излачуваат во жолчната кеса. Овој процес е познат како ентерохепатална циркулација. Другиот дел од жолчните киселини се исфрла преку фецесот во надворешната средина, претходно претрпувајќи модификации како резултат на делувањето на цревните бактерии.


Естер на холестеролот

Фосфатидил холин

Лизофосфатидил холин

Лецитин‐холестерол‐ацилтрансфераза (LCAT)




114

Примарни жолчни киселини што се присутни во жолчката кај човекот се: - Холна киселина и - Хенодезоксихолна киселина.

Пред да се секретираат во жолчните каналикули, двете примарни жолчни киселини се конјугираат со глицин или таурин, со што се создаваат: холилглицин, холилтаурин, хенодезоксихолилглицини хенодезоксихолилтаурин. Оваа конјугација ја засилува поларноста и растворливоста во вода. Кај здрави лица глицинските конјугати доминираат во однос 3:1 до 4:1 додека пак неконјугираните (слободни) жолчни киселини не се присутни во жолчката.

За време на транспортот низ цревото примарните жолчни киселини се

менуваат од ензимите на бактериската флора, при што се јавуваат т.н. секундарни жолчни киселини:

- дезоксихолна и - литохолна киселина.

Секундарните жолчни киселини се приклучуваат кон примарните како компоненти на жолчката.

Поради алкалната реакција на жолчката, жолчните киселини најчесто се во форма на натриумови соли, така што вообичаено се користи терминот: соли на жолчните киселини.

Еден дел од холестеролот директно, без претходна хемиска трансформација, доаѓа во жолчната кеса каде може да формира жолчни камења.

CH3

Холна киселина:

Структура на примарните жолчни киселини

Хенодезоксихолна киселина:




115

3. Стероидни хормони.- Холестеролот претставува прекурсор и во процесот на биосинтеза на стероидните хормони:

- Прогестеронот од жолтото тело и плацентата, со 21 С-атом, - Кортизолот од кората на надбубрежната жлезда, со 21 С-атом,

- Алдостеронот од кората на надбубрежната жлезда, со 21 С-атом, - Тестостеронот од тестисите, со 19 С-атоми и

- Естрадиолот од овариумите, со 18 С-атоми. Биосинтезата на стероидните хормони е комплексен процес кој сумарно е прикажан на следната слика:

Сумарен приказ на биосинтезата на стероидните хормони




116

7.1.6. Каротеноиди Каротеноидите, исто како и стероидите припаѓаат кон групата на

изопреноиди. Изградени се од 8 изопренски остатоци. Каротеноидите се обоени масни супстанции кои се широко распространети

во животинскиот и растителниот свет. Иако се присутни и кај растенијата и кај животните, тие секогаш се од растително потекло. На присуството на каротеноидите во растенијата се должи нивната боја: каротенот и ликопенот се црвени, а ксантофилите имаат жолта боја

Поради присуството на долга јаглеводородна низа каротеноидите се растворливи во масти, па поради тоа го носат називот липохроми.

За човекот и цицачите најголемо значење има β-каротенот, кој е најважен

провитамин А. Многу го има во морковите. Ликопенот е силен природен антиоксиданс. Го има во доматите, црвените

пиперки и други растителни плодови.

β-Каротен

Освен значењето што го имаат како пигменти на цветовите и плодовите, каротеноидите учествуваат и во процесот на фотосинтезата. Во мембраните на хлоропластите, заедно со хлорофилот, тие се главни “собирачи на светлината“.


ОСНОВИ НА МЕТАБОЛИЗМОТ НА ЛИПИДИТЕ. ЛИПОПРОТЕИНИ НА КРВНАТА ПЛАЗМА


117

8. ОСНОВИ НА МЕТАБОЛИЗМОТ НА ЛИПИДИТЕ. ЛИПОПРОТЕИНИ НА КРВНАТА ПЛАЗМА

8.1. ДИГЕСТИЈА И АПСОРПЦИЈА НА ЛИПИДИТЕ

Липидите се значајна состојка на храната. Стандардната мешана храна во најголем процент во однос на сите останати липиди ги содржи триацилглицеролите. За да може организмот да ги искористи истите, најпрво мора да ги хидролизира. Оваа хидролиза се одвива во тенкото црево под дејство на панкреасни и цревни ензими кои се означени како липази. Липазите го пројавуваат своето хидролитичко дејство само врз мастите што се претходно емулгирани од страна на солите на жолчните киселини. Се смета дека солите на жолчните киселини не само што ги емулгираат мастите, туку и ги активираат самите липази. Панкреасната липаза врши хидролиза на естерските врски на триацилглицеролите на првиот и третиот јаглероден атом, при што како продукти на оваа хидролиза се создаваат:

- 2-Моноацилглицероли и - Слободни масни киселини.

Најголем дел од триацилглицеролите (околу 50-60%) се апсорбираат во форма на 2-моноацилглицероли и слободни масни киселини. Остатокот целосно се хидролизира до глицерол и слободни масни киселини под дејство на цревната 2-моноацилглицерол липаза.

Вака хидролизираните триацилглицероли, заедно со фосфолипидите и солите на жолчните киселини формираат комплексни структури и навлегуваат во ентероцитите.

Во ентероцитите повеќето од продуктите на хидролизата повторно се преведуваат во триацилглицероли, процес што се означува како ресинтеза на триацилглицероли. Како супстрат за ресинтеза на триацилглицеролите служат: 2-моноацилглицероли, масни киселини и глицерол фосфат. Притоа треба да се истакне дека 2-моноацилглицеролите потекнуваат од хидролизираните и апсорбираните масти од храната, додека глицерол фосфатот потекнува од метаболизмот на јаглехидратите. Масните киселини пак, за да можат да се вклучат во процесот на ресинтеза на триацилглицеролите, најпрвин треба да се активираат со нивно трансформирање во ацил КоА.

Ресинтетизираните триацилглицероли влегуваат во состав на хиломикроните, чиј метаболизам ќе биде објаснет подоцна.




118

8.2. ОСНОВИ НА МЕТАБОЛИЗМОТ НА ЛИПИДИТЕ За липидите беше кажано дека тие претставуваат значајна енергетска

резерва во организмот, што се однесува во прв ред за триацилглицеролите. Така, во услови на зголемени енергетски потреби или при гладување, доаѓа до мобилизација на мастите складирани во адипоцитите, при што се активира еден процес кој е означен како интрацелуларна хидролиза на масти.

Липазата која е одговорна за интрацелуларната хидролиза на масти е под директна хормонска регулација и затоа овој ензим се нарекува и хормон сензитивна липаза. Адреналинот и глукагонот ја активираат оваа липаза и на тој начин делуваат липолитички.

Продуктите на интрацелуларната хидролиза на мастите ги напуштаат адипоцитите и преминуваат во крвната плазма. Тука слободните масни киселини се врзуваат за албумините и на тој начин се транспортираат до ткивата каде ќе бидат искористени.

Глицеролот се вклучува во метаболизмот на јаглехидратите. Разградувањето на масните киселини се врши преку еден метаболен пат кој

е познат како β-оксидација на масни киселини. Овој процес се одвива во матриксот на митохондриите. Името го добил поради тоа што оксидацијата се врши на јаглеродниот атом во β-положба.

Познато е дека масните киселини се хемиски релативно инертни соединенија. За да можат да се вклучат во процесот на β-оксидација тие претходно треба да се активираат, односно да се трансформираат во форма на ацил КоА. Оваа реакција се одвива во цитоплазмата.

За активираните масни киселини е карактеристично тоа што тешко можат да ја поминат митохондријалната мембрана. Поради тоа се формирал специфичен транспортен систем каде како носач се користи карнитинот.

Во митохондриите активираните масни киселини се вклучуваат во процесот на β-оксидација.

β-оксидацијата на масните киселини претставува метаболен пат кој се одвива во циклуси, а секој циклус се состои од 4 реакции. На крајот од секој циклус се откинува еден мол ацетил КоА и се добива еден мол ацил КоА кој е пократок за 2 јаглеродни атоми почетниот за тој циклус. Циклусите се повторуваат сè додека масната киселина целосно не се разгради до n мола ацетил КоА.




119

Четирите реакции од еден циклус на β-оксидација на масните киселини се следните:

β-Оксидација на масни киселини

Познато e дека природните триацилглицероли вообичаено содржат масни киселини со парен број јаглеродни атоми. Сепак, иако во многу мала мерка, можат да се сретнат и масни киселини со непарен број јаглеродни атоми. Нивната β-оксидација се одвива на ист начин како и на оние со парен број C-атоми, со тоа што во последниот циклус наместо два мола ацетил КоА се добиваат еден мол ацетил КоА и еден мол пропионил КоА (со три јаглеродни атоми). Пропионил КоА, преку низа реакции се преведува во сукцинил КоА и како таков се вклучува во циклусот на лимонова киселина.

Ацил КоА

Ацил КоА Ацетил КоА




120

Оксидацијата на незаситените масни киселини се одвива на ист начин како и на заситените, сè до местото на двојната врска. Тука доаѓа до ензимска трансформација на двојната врска од cis- во trans- положба, после што процесот повторно се одвива идентично како и кај заситените масни киселини.

Видовме дека главен продукт на β-оксидацијата на масните киселини е

ацетил КоА кој понатаму може да се вклучи во циклусот на лимонова киселина. Меѓутоа, во услови на интензивна липолиза доаѓа до создавање на големи количини ацетил КоА што го надминуваат капацитетот на циклусот на лимонова киселина во црниот дроб. Поради тоа, во такви случаи во црниот дроб се активира еден друг метаболен пат означен како кетогенеза, кој ќе биде обработен во поглавјето за јаглехидрати.

На крај треба да се истакне и метаболниот пат за биосинтеза на масни

киселини преку кој вишокот јаглехидрати што не се искористуваат или пак не се депонираат во форма на гликоген, се преведуваат во масни киселини. Овие масни киселини понатаму се користат за синтеза на триацилглицероли што потоа се депонираат во масното ткиво.

Појдовна супстанца за биосинтезата на масните киселини е ацетил КоА кој настанува при гликолизата и оксидативната декарбоксилација на пируватот.

Во биосинтезата на масните киселини учествуваат три различни ензимски

системи: 1. Систем за биосинтеза на палмитинска и стеаринска киселина, 2. Систем за елонгација на масните киселини и 3. Систем за десатурација на масните киселини.

Биосинтезата на палмитинската и стеаринската киселина се одвива во

цитоплазмата со учество на еден високоорганизиран мултиензимски комплекс што е означен како комплекс на синтетази на масни киселини. Процесот се одвива во 7, односно 8 циклуси. На крајот од секој циклус се добива масна киселина со два јаглеродни атоми повеќе од појдовната.

Системот за елонгација на масните киселини дејствува во митохондриите и ендоплазматскиот ретикулум, а негова задача е да врши продолжување (елонгација) на веригите на масните киселини со 12-16 јаглеродни атоми.

Системот за десатурација на масните киселини е сместен на ниво на ендоплазматскиот ретикулум. Тој се состои од ензими кои вршат преведување на заситените масни киселини во незаситени.




121

8.3. ЛИПОПРОТЕИНИ ВО КРВНАТА ПЛАЗМА Во крвната плазма се среќаваат следните липидни фракции:

1. Холестерол, кој го има како естерифициран и како неестерифициран (слободен) холестерол,

2. Триацилглицероли, 3. Фосфолипиди и 4. Слободни масни киселини.

Транспортирањето на липидите што се нерастворливи во вода, во

крвната плазма која претставува една водена средина, е овозможено со постоењето на комплексни честички - липопротеини.

Структурата на липопротеините е мошне сложена. Тие се изградени од

протеини и липиди со специфичен распоред. Имено, неполарните липиди (триацилглицеролите и естрите на холестеролот) се наоѓаат во внатрешноста на честичката, а поларните липиди (слободниот, односно неестерифицираниот холестерол и фосфолипидите), заедно со протеините, се наоѓаат на површината од честичката.

Што се однесува пак до слободните масни киселини, тие се транспортираат врзани за албумините од крвната плазма.

На следната слика е прикажана структурата на липопротеинските честички:

Структура на липопротеинските честички во крвната плазма

Триацилглицероли и естри на холестеролот

Слободен холестерол

Фосфолипиди

Протеини




122

8.3.1. Поделба и номенклатура на липопротеините од крвната плазма

Поделбата на липопротеините од крвната плазма може да се направи врз основа на 2 критериуми:

I. Густина и II. Електрофоретска подвижност. I. Со ултрацентрифугирање, липопротеините од крвната плазма можат да

се поделат врз основа на нивната густина, и тоа на: 1. Хиломикрони, чија густина изнесува од 0,93 – 0,96 g/mL; 2. VLDL (Very Low Density Lipoproteins), т.е. липопротеини со многу мала

густина, чија густина изнесува 0,96 – 1,006 g/mL; 3. LDL (Low Density Lipoproteins), т.е. липопротеини со мала густина, од

1,006 – 1,063 g/mL; 4. HDL (High Density Lipoproteins), т.е. липопротеини со голема густина, од

1,063 – 1,210 g/mL. II. Од друга страна, бидејќи содржат протеини, липопротеините подлежат на

електрофоретско раздвојување. Притоа, врз основа на локализацијата во однос на глобулините, липопротеините се делат на:

α - Липопротеини, а тоа се всушност HDL честичките; Пре - β - липопротеини [VLDL]; β - Липопротеини [LDL]; Хиломикрони, кои остануваат на стартот. Во следната табела е прикажана процентуалната застапеност на

составните компоненти во различните липопротеински фракции:

Состав на липопротеините од крвната плазма

Триацилглицероли

(%) Холестерол

(%) Фосфолипиди

(%) Протеини

(%)

Хиломикрони 90 5 4 1

VLDL 65 13 13 10

LDL 10 45 23 20

HDL 2 18 30 50




123

Во следната табела е прикажана големината на различните видови липопротеински честички:

Хиломикрони VLDL LDL HDL

Дијаметар

(nm) 80 – 1000 25 - 70 19,6 - 24 4 - 10

Големина на липопротеинските честички од крвната плазма

Протеините што влегуваат во состав на липопротеините од крвната плазма

се означуваат како аполипопротеини (или апопротеини, или, скратено, апо). Тие имаат тројна функција, и тоа:

1. Обезбедуваат транспорт на липидите во водената средина; 2. Некои од нив се јавуваат како активатори на ензимите што учествуваат

во метаболизмот на липопротеините; 3. Некои од нив се врзуваат за специфичните мембрански рецептори, со

што се овозможува навлегувањето на липопротеините во клетките, а со тоа и нивниот понатамошен катаболизам.

Покрај досега наведените липопротеини, постојат уште два вида, и тоа: 1. Липопротеин (а), [Lp(a)] и 2. Липопротеин X, [LpX]. Зголемената концентрација на Lp(a) во крвната плазма претставува мошне

значаен дополнителен фактор на ризик за појавата и прогресијата на атеросклерозата. Референтната вредност за серумската концентрација на Lp(a) изнесува од 0-30 mg/dL.

Што се однесува до LpX, тој е еден атипичен липопротеин што се среќава во серумот на болни од холестаза.




124

8.3.2. Метаболизам на липопротеините од крвната плазма

8.3.2.1. Метаболизам на хиломикроните

а) Создавање на хиломикроните Процесот на создавање на хиломикроните започнува со синтезата на апо B-

48 и на аполипопротеините од класата А во рапавиот ендоплазматичен ретикулум на ентероцитот. Потоа, во мазниот ендоплазматичен ретикулум аполипопротеините се поврзуваат со апсорбираните (егзогените) липиди. Вака оформените хиломикрони се ослободуваат од ентероцитите по пат на егзоцитоза, доаѓаат во лимфниот систем кој ги дренира цревата, а потоа и во крвта. Иако хиломикроните изолирани од крвта содржат апо C и апо E, новосоздадените или т.н. насцентни хиломикрони не ги содржат овие аполипопротеини. Се смета дека апо C и апо E се пренесуваат на хиломикроните од HDL по нивното навлегување во циркулацијата.

б) Катаболизам на хиломикроните Најзначајна улога во катаболизмот на хиломикроните има ензимот

липопротеинска липаза. Таа се наоѓа врзана за ѕидовите на крвните капилари од различните ткива. (Во нормални услови, крвта не содржи значителни количини од овој ензим, но по инјекција од хепарин липопротеинската липаза се ослободува од ѕидовите на крвните капилари и доаѓа во циркулацијата, што доведува до намалување на липемијата in vivo.)

За активноста на липопротеинската липаза, како активатор е потребно присуството на апо C II.

Процесот на хидролиза се одвива додека хиломикроните се врзани за ензимот на ендотелот. Триацилглицеролите се хидролизираат постепено, преку диацилглицероли и моноацилглицероли до глицерол и слободни масни киселини.

По реакцијата со липопротеинската липаза, при што се хидролизираат и до 90% од триацилглицеролите кои биле во состав на хиломикроните, апо C и апо A се пренесуваат на HDL, а новодобиените липопротеини кои содржат апо E и апо B-48, се нарекуваат хиломикрон ремнанти.

Апо E од хиломикрон ремнантите го овозможуваат преземањето на овие липопротеински честички од страна на црниот дроб преку специфичните клеточни рецептори кои ги поседуваат хепатоцитите. Во црниот дроб хиломикрон ремнантите конечно се хидролизираат и метаболизираат.

Отстранувањето на хиломикроните од циркулацијата е мошне брзо, па токму затоа нивното присуство во серумските примероци дури и 12 h по последниот оброк (односно по вечерата), кога вообичаено се одредува липидниот статус, претставува патолошка појава.




125

8.3.2.2. Метаболизам на VLDL

а) Создавање на VLDL Метаболизмот на VLDL има многу сличности со тој на хиломикроните, со

таа разлика што VLDL претставуваат средство за транспорт на т.н. ендогени (синтетизирани во црниот дроб) липиди од црниот дроб до останатите ткива.

Масните киселини што се користат за синтеза на триацилглицеролите во црниот дроб потекнуваат од 2 можни извори:

1. Синтеза во црниот дроб од ацетил КоА, кој потекнува главно од метаболизмот на јаглехидратите или

2. Преземање на слободните масни киселини од циркулацијата. Првиот извор доминира во услови на добра снабденост на организмот со

јаглехидрати, додека пак вториот извор доминира при гладување, при Diabetes mellitus или при исхрана со многу масти, состојби кога концентрацијата на слободните масни киселини во плазмата е зголемена.

Создавањето на VLDL честичките започнува со синтеза на апо B-100 во рибозомите од рапавиот ендоплазматичен ретикулум на хепатоцитите. Потоа, во мазниот ендоплазматичен ретикулум апо B-100 се врзуваат со липидите. На крај, VLDL честичките се ослободуваат од хепатоцитите по пат на егзоцитоза. Тие најпрво доаѓаат во синусоидите на црниот дроб, а потоа и во циркулацијата. Штотуку формираните VLDL честички не поседуваат апо C и апо E, туку ги примаат од HDL после навлегувањето во циркулацијата.

б) Катаболизам на VLDL Централната улога во катаболизмот на VLDL честичките ја има ензимот

липопротеинска липаза, а процесот се одвива на ист начин како кај хиломикроните.

По делувањето на липопротеинската липаза врз VLDL, аполипопротеините од класата C се враќаат на HDL и во циркулацијата се појавуваат IDL честичките (IDL: Intermediate Density Lipoproteins – липопротеини со средна густина). Тие всушност се аналогни на хиломикрон ремнантите, а од аполипопротеините ги содржат апо E и апо B-100.

Во понатамошниот метаболен пат IDL честичките се трансформираат во LDL честички, процес кој се одвива со посредство на ензимот хепатална липопротеинска липаза и на апо E. LDL честичките се разликуваат од IDL по тоа што се процентуално побогати со холестерол, а посиромашни со триацилглицероли како и по тоа што од аполипопротеините во најголем процент го содржат апо B-100.




126

8.3.2.3. Метаболизам на LDL

На површината на своите клеточни мембрани клетките поседуваат специфични LDL рецептори што имаат незаменлива улога во метаболизмот на липопротеините со ниска густина. Имено, со врзување на апо B-100 од LDL честичките за специфичните клеточни рецептори е овозможено навлегувањето на овие липопротеински честички во клетките. Тука тие биваат хидролизирани со помош на ензимите од лизозомите. Притоа, аполипопротеините се разградуваат до амино киселини, триацилглицеролите се разградуваат до глицерол и слободни масни киселини, а естрите на холестеролот до слободен холестерол и слободни масни киселини.

Холестеролот што навлегува во клетките преку специфичните рецептори активира два регулаторни механизми:

1. Делува инхибиторно врз синтезата на нови LDL рецептори; 2. Ја инхибира активноста на ензимот HMG - CoA редуктаза (3-хидрокси-3-

метилглутарил коензим А редуктаза), со што се оневозможува ендогената синтеза на холестеролот.

Овие регулаторни механизми всушност ги заштитуваат клетките од натрупување на енормно големо количество на липиди.

Слободниот холестерол во клетките може да се искористи: 1. Во процесите на синтеза на мембрански системи на клетката; 2. За синтеза на стероидни хормони или други соединенија за чија синтеза

е неопходно стероидно јадро. Еден дел од слободниот холестерол, и тоа оној што претставува вишок за

клетката, може да се естерифицира со помош на ензимот ацил-холестерол-ацилтрансфераза (ACAT) и да се складира во клетката како резерва. По потреба, овој резервен холестерол може повторно да се искористи, откако претходно ќе се хидролизира до слободен холестерол и слободни масни киселини.

8.3.2.4. Метаболизам на HDL

Една од позначајните особини на HDL честичките е нивната способност да го врзуваат вишокот на холестерол од ткивата и да го транспортираат до црниот дроб, поради што имаат заштитно, антиатерогено дејство.

HDL честичките се синтетизираат во црниот дроб и во тенкото црево. Насцентниот HDL, било да потекнува од црниот дроб или од цревото, има дискоиден облик и се состои од фосфолипиден двослој во кој се среќаваат аполипопротеини и слободен холестерол. Клучна улога во понатамошниот метаболизам на HDL честичките има ензимот лецитин-холестерол-ацилтрансфераза (LCAT) од плазмата. Негов активатор е апо A I од HDL. Овој ензим се врзува за дискоидната HDL честичка и ја катализира реакцијата на




127

естерификација на холестеролот. Потоа, неполарните естри на холестеролот се поместуваат кон внатрешноста на HDL честичката, со што се добива сферична HDL честичка.

Конечната деградација на HDL се врши во црниот дроб.

8.3.3. Нарушувања на метаболизмот на липопротеините од крвната плазма

Нарушувањата на метаболизмот на липопротеините од крвната плазма се означуваат како дислипидемии. Тие можат да бидат:

примарни и секундарни. Примарните дислипидемии се вистински нарушувања на метаболизмот на

липопротеините, по правило генетски условени. Секундарните се развиваат во рамките на некоја друга болест (шеќерна

болест, хипотиреоза, опструктивен иктерус, прекумерна здебеленост). Нарушениот метаболизам на липопротеините од крвната плазма, без оглед

на тоа дали станува збор за примарно или за секундарно нарушување, претставува значаен фактор на ризик за појава атеросклероза.




128

Шематски приказ на метаболизмот на липопротеините од крвната плазма




129

8.3.4. Поим за атеросклероза

Атеросклерозата е едно од најчестите заболувања во современиот свет. Станува збор за мултифакторијално заболување при чие настанување значајна улога имаат како генетските фактори, така и стилот на живеењето.

Атеросклерозата е најкарактеристична за коронарните артерии, но може да се сретне и на ниво на каротидите и на феморалните артерии, како и воопшто кај речиси сите артериски крвни садови чиј надворешен дијаметар е поголем од 3 mm. Сепак, со највисок степен на ризик се токму коронарните артерии.

Атеросклерозата е заболување што е резултат на акумулирањето на липиди во ѕидот на артерискиот крвен сад. Притоа, во самиот почеток на нивното формирање, атероматозните промени се забележуваат во субендотелниот простор во облик на мошне тенки масни ленти. За масните ленти е карактеристично присуството на многубројни т.н. пенасти клетки, што се преполни со липиди и кои потекнуваат од циркулирачките моноцити. Понатаму, масните ленти еволуираат во фиброзни плочи кај кои централниот дел, што е богат со липиди, е прекриен со соединително ткиво и кои помалку или повеќе навлегуваат во луменот на крвниот сад. Во крајната фаза се среќаваат нестабилни атероматозни плочи кои се подложни на руптура.

Заради мошне бавната прогресија, за атеросклерозата е карактеристична една долга пресимптоматска фаза.

На следната слика шематски се прикажани фазите на атеросклерозата:

1. 2. 3. Легенда:

1. масни ленти 2. фиброзни плочи 3. нестабилни атероматозни плочи, подложни на руптура

Фази на процесот на атеросклероза




130

Последиците од руптура на нестабилни атероматозни плочи, зависно од нивната локализација, се прикажани на следната слика:

Последици од руптура на нестабилните атероматозни плочи

Руптура на нестабилна атероматозна плоча

Руптура на нестабилна атероматозна плоча

Срцев удар

Мозочен удар




131

8.3.5. Улога на липопротеините од крвната плазма во процесот на атеросклерозата

Првите сознанија за учеството на липидите во процесот на атеросклерозата потекнуваат од почетокот на минатиот век кога е утврдено дека атероматозните плочи, покрај другото, содржат и значителен процент на холестерол (Windaus, 1910 год.). Теоретски, овој холестерол би можел да биде создаден и локално, бидејќи сите клетки што се среќаваат во близината на атероматозните плочи, со исклучок на еритроцитите, имаат способност да го синтетизираат истиот. Но во текот на годините што следувале направени се бројни истражувања кои овозможиле да се идентификуваат дел од липопротенските фракции од крвната плазма како одговорни за настанувањето и прогресијата на атероматозните плочи.

Со експериментални истражувања е докажано дека високите серумски концентрации на вкупниот и на LDL-холестеролот во крвната плазма претставуваат директна причина за појавата и напредувањето на атероматозните промени кај оние експериментални животни кај кои хиперхолестеролемијата е предизвикана преку исхраната богата со холестерол и заситени масни киселини.

Силен доказ за атерогеноста на LDL дале Brown и Goldstein (1986) кои го проучувале механизмот на навлегување на LDL честичките во клетките со посредство на специфичните рецептори. Притоа, тие утврдиле дека генетски условените дефекти на ниво на LDL рецепторите претставуваат директна причина за забавеното, или пак во крајна линија за оневозможеното отстранување на LDL честичките од циркулацијата. Ваквата состојба резултира со изразита хиперхолестеролемија и прерана атеросклероза.

Епидемиолошките истражувања со кои биле опфатени различни популации исто така ги посочиле како атерогени високите концентрации на вкупниот и на LDL-холестеролот. Постојат податоци дека само кај оние популации кои одржуваат мошне ниски концентрации на вкупниот (под 3,9 mmol/L) и на LDL- холестеролот (под 2,6 mmol/L) атеросклерозата скоро и да не е присутна, како и тоа дека секоја концентрација на LDL-холестеролот над 2,6 mmol/L е всушност атерогена.

Особено атерогени се малите и густи LDL честички што се среќаваат во циркулацијата кај пациенти со висока серумска концентрација на триацилглицеролите и кои, заедно со ниската концентрација на HDL-холестеролот претставуваат дел од т.н. атерогена липидна тријада. За малите и густи LDL честички е карактеристично тоа што се многу поподложни на оксидативна модификација во субендотелниот простор во однос на LDL честичките со нормална големина и густина.

Докажана е и атерогеноста на липопротеинските ремнанти кои се сѐ уште богати со триацилглицероли, но кои од аспект на атерогениот потенцијал имаат особини слични на LDL.




132

Од друга страна, податоците од епидемиолошките истражувања покажуваат дека ниските серумски концентрации на HDL-холестеролот се мошне тесно поврзани со зголемениот ризик за појава на атеросклероза, додека високиот HDL-холестерол (над 1,55 mmol/L) е асоциран со намален атероген ризик. Токму поради тоа, HDL-холестеролот се означува како негативен фактор на ризик, односно има заштитно, антиатерогено дејство.

Значи, атерогени липопротеини се LDL и ремнантите, а заштитно,

антиатерогено дејство има HDL. Липопротеините навлегуваат во субендотелниот простор со помош на

механизмот на трансцитоза. Трансцитозата претставува еден неспецифичен процес што не ги вклучува LDL рецепторите. Таа се одвива на тој начин што најпрво се формира везикула на површината на ендотелната клетка по пат на ендоцитоза, потоа следува миграција на така формираната везикула на спротивниот крај од клетката и на крај се ослободува содржината на везикулата во субендотелниот простор по пат на егзоцитоза. Големината на трансцитозните везикули изнесува околу 70 nm, што говори дека хиломикроните поради своите димензии не можат да навлезат во субендотелниот простор, односно дека тие не се директно атерогени.

Интензитетот на трансцитозата, а со тоа и инфлуксот на липопротеините во интимата на артерискиот крвен сад, е во правопропорционална зависност од концентрацијата на циркулирачките липопротеини. Многу важна особина на процесот на трансцитоза е нејзината двонасочност. Тоа значи дека липопротеините кои еднаш навлегле во субендотелниот простор се изменливи со липопротеините од крвната плазма, со што се објаснува делумната регресија на атероматозните плочи поради намалувањето на концентрацијата на циркулирачките липопротеини.

Во субендотелниот простор настанува оксидативна модификација на липопротеинските честички. На самиот почеток на процесот на оксидативна модификација на LDL се формираат т.н. минимално оксидирани LDL честички (moxLDL), за кои е карактеристична сигнификантна оксидација на липидните компоненти и само незначителна модификација на молекулите на апо B-100. Тоа значи дека овие липопротеински честички сѐ уште можат да се метаболизираат со посредство на LDL рецепторите. Доколку процесот на оксидација продолжи и понатаму, доаѓа до значителна оксидација и на молекулите на апо B-100. Тоа доведува до значајни промени во структурата и својствата на овие аполипопротеини, односно истите повеќе не можат да бидат препознаени од страна на специфичните клеточни рецептори и добиваат особини на антиген. Тоа претставува стимулус за позитивна хемотакса на циркулирачките моноцити и нивна диференцијација во макрофаги кои, со помош на “scavenger” рецепторите (рецептори - чистачи) ги интернализираат модифицираните LDL честички, при што самите се трансформираат во пенести клетки. Акумулацијата на мошне големи




133

количини оксидирани LDL честички (бидејќи во овој процес не се вклучени специфичните LDL рецептори) доведува до иреверзибилно оштетување на макрофагите и клеточна смрт.

Во исто време во циркулацијата се појавуваат и автоантитела против оксидираните LDL честички (anti-oxLDL) што претставуваат дополнителен маркер за степенот на атерогениот ризик и чие присуство говори за автоимуниот карактер на атеросклерозата.

LDL

oxLDL

moxLDL

цитотоксичен ефект инамалување нафакторите на релаксација

агрегација на тромбоцитите

пролиферација на мазни мускулни клетки

moxLDL

моноцит

диференцијација

превземање од макрофагите

пенаста клетка

продукција на anti‐oxLDL

субендотелен простор

Шематски приказ на улогата на атерогените липопротеини од крвната плазма во процесот на атеросклерозата




134

8.4. КЛИНИЧКО-БИОХЕМИСКИ МЕТОДИ ЗА ДИЈАГНОСТИКА НА ДИСЛИПИДЕМИИТЕ

Четирите основни клиничко-биохемиски параметри за проценка на

липидниот статус се:

1. Одредување на концентрацијата на вкупниот холестерол, 2. Одредување на концентрацијата на триацилглицеролите, 3. Одредување на концентрацијата на холестерол во HDL фракцијата и 4. Одредување на концентрацијата на холестерол во LDL фракцијата.

Одредувањето на серумските концентрации само на вкупниот

холестерол и на триацилглицеролите, без притоа да се одредат и концентрациите на холестеролот во HDL и во LDL фракцијата не дава комплетна слика за липидниот статус и за степенот на атерогениот ризик кај пациентот.

Референтните вредности за четирите основни параметри што го детерминираат липидниот статус се:

1. 4,1-5,2 mmol/L за вкупниот холестерол, 2. <2,6 mmol/L за LDL-холестеролот, 3. 0,3-1,7 mmol/L за триацилглицеролите и 4. 1,00-2,00 mmol/L за HDL-холестеролот.

Крв за анализа на липиден статус задолжително се зема наутро, на

гладно, 12-14 часа по вечерата. Во лабораториите на специјализирани здравствени институции

дијагностиката на дислипидемиите може да се прошири со одредување на концентрацијата на следните аналити:

1. Одредување на концентрацијата на аполипопротеинот А1, за што се користат турбидиметриски или нефелометриски методи,

2. Одредување на концентрацијата на аполипопротеинот B, за што се користат исто така турбидиметриски или нефелометриски методи и

3. Одредување на концентрацијата на Lp(a), најчесто со турбидиметриска метода.


ЈАГЛЕХИДРАТИ: МОНОСАХАРИДИ, ОЛИГОСАХАРИДИ И ПОЛИСАХАРИДИ


135

9. ЈАГЛЕХИДРАТИ: МОНОСАХАРИДИ, ОЛИГОСАХАРИДИ И ПОЛИСАХАРИДИ

Јаглехидратите, заедно со протеините и липидите се основните конституенти на живата материја. Не може да се каже дека некоја од овие класи органски соединенија е поважна за одвивањето на животните процеси од другите поради тоа што нивните физиолошки улоги се испреплетуваат и взаемно се надополнуваат.

Јаглехидратите, кои често пати се нарекуваат и шеќери, сахариди или глициди (глуциди), се органски соединенија што се изградени само од три елементи: јаглерод, водород и кислород, во сооднос 1:2:1. Нивната општа формула е Cn(H2О)n, што всушност бил и основниот мотив за нивното именување како јаглехидрати. Сепак, некои соединенија кои според своите хемиски својства не се јаглехидрати ја имаат истата ваква емпириска формула (на пример формалдехидот, оцетната киселина), а од друга страна некои јаглехидрати (на пример дезоксирибозата) имаат емпириска формула различна од горенаведената.

Токму заради тоа јаглехидратите најчесто се дефинираат како полихидроксилни алдехиди или кетони и се означуваат како алдози (оние кои имаат алдехидна група) или кетози (оние кои имаат кето група).

Алдози Кетози

Општи структурни формули на алдозите и кетозите




136

Јаглехидратите се синтетизираат од страна на зелените растенија преку процесот на фотосинтеза за чие одвивање освен јаглерод диоксид и вода е потребно и присуството на хлорофил и сончева светлина. Фотосинтезата е комплексен биохемиски процес, што поедноставено може да се прикаже со следната хемиска равенка: 6CО2 + 6H2О C6H12О6 + 6О2 Синтетизираните јаглехидрати (C6H12О6) се користат од страна на растенијата за изградба на нивните ткива, за синтеза на разни други органски соединенија потребни за нивниот развој, а дел се складира и како резервна храна. Животните и човекот ги внесуваат јаглехидратите во својот организам со користење на растителна храна. Кај нив се одвива процес обратен на фотосинтезата, односно јаглехидратите се разложуваат до вода и јаглерод диоксид, при што се ослободува енергија. Покрај тоа, животните и човекот имаат способност вишокот на внесените јаглехидрати да го складираат во црниот дроб и во мускулите во облик на полисахаридот гликоген, или пак од вишокот на јаглехидрати да синтетизираат масти, поконкретно триацилглицероли, кои исто така служат како резервна енергија. Дел од јаглехидратите пак влегуваат во состав на сложени хетеромакромолекули. Сите јаглехидрати, според можноста за нивно хидролизирање на попрости шеќери можат да се поделат во три групи:

1. Моносахариди, 2. Олигосахариди и 3. Полисахариди.




137

9.1. МОНОСАХАРИДИ Моносахаридите се дефинираат како алдози или кетози кои со хидролиза не можат да се разложат на попрости шеќери. Според бројот на јаглеродните атоми во нивната молекула моносахаридите се делат на: биози, триози, тетрози, пентози, хексози и хептози, со 2, 3, 4, 5, 6 и 7 јаглеродни атоми соодветно. Според Fisher, структурните формули на моносахаридите се формираат на тој начин што јаглеродната низа се пишува вертикално, алдехидната или кето групата е горе, примарната алкохолна група е најдолу, додека броењето на јаглеродните атоми се врши од горе кон долу.

Fisher-ова структурна формула на D-гликозата




138

9.1.1. Изомерија кај моносахаридите

9.1.1.1. Оптичка изомерија За моносахаридите е карактеристично присуството на јаглеродни атоми кај кои за сите четири валенции се врзани различни атоми или атомски групи. Тие се означуваат како асиметрични (хирални) јаглеродни атоми. Кај гликозата асиметрични се вториот, третиот, четвртиот и петтиот јаглероден атом. Соединенијата што во својата молекула поседуваат еден или повеќе асиметрични јаглеродни атоми имаат својство да ја вртат рамнината на поларизираната светлина за извесен агол, појава која се означува како оптичка активност. Секое оптички активно соединение поседува две оптички активни модификации, односно оптички изомери, чиј структурен распоред на атомите во молекулата е како кај предмет и неговиот лик во огледало. Едната модификација ја врти рамнината на поларизираната светлина десно (во насока на движење на стрелката на часовникот), се нарекува декстрогира и се обележува со (+), а другата ја врти рамнината на поларизираната светлина лево (спротивно од насоката на движење на стрелката на часовникот), се нарекува левогира и се обележува со (-). Кога двата оптички изомери од една иста супстанција ќе се најдат во еден раствор во еднакви концентрации, таквата смеса не е оптички активна, се нарекува рацемска и се обележува со (±).

9.1.1.2. Стереоизомерија Покрај оптичката, за моносахаридите е карактеристичен уште еден вид на изомерија, а тоа е стереоизомеријата. Како пример за стереоизомерија може да се земе глицералдехидот кој има еден асиметричен јаглероден атом и кој се јавува во две стереоизомерни форми: L и D. Буквата L пред името на ова соединение означува дека во структурната формула на глицералдехидот хидроксилната група на претпоследниот јаглероден атом се наоѓа од левата страна, додека буквата D означува дека истата се наоѓа од десната страна.




139

D (+) глицералдехид и L (-) глицералдехид Овој принцип важи за сите моносахариди: Сите моносахариди кои имаат иста конфигурација на претпоследниот јаглероден атом како кај D-глицералдехидот, односно хидроксилната група е десно ориентирана се викаат десни или D-моносахариди. Обратно, сите моносахариди кои имаат иста конфигурација на претпоследниот јаглероден атом како кај L-глицералдехидот, односно хидроксилната група е лево ориентирана се викаат леви или L-моносахариди. Притоа треба да се потенцира дека претпоследниот јаглероден атом е хирален и прв до примарната алкохолна група, односно најоддалечен од алдехидната или кето групата. Најголемиот број на природни моносахариди се со десна конфигурација и декстрогири истовремено.

9.1.1.3. α / β-изомерија И на крај, постои уште еден тип на изомерија што е карактеристичен за моносахаридите, а тоа е α / β-изомеријата. Таа е резултат на постоењето на полуацеталните форми на моносахаридите. При растворањето на моносахаридите во вода, за која e познато дека е поларен растворувач, доаѓа до интрамолекуларна реакција помеѓу карбонилната група од една страна и хидроксилната група од γ или δ положба во истата молекула од друга страна, при што доаѓа до циклизација на молекулата, односно формирање на полуацетална форма. Со формирањето на полуацетал, се создава нова хидроксилна група на првиот јаглероден атом која се нарекува полуацетална или гликозидна група, а со тоа и првиот јаглероден атом станува хирален.




140

Ако полуацеталната хидроксилна група во молекулата се наоѓа ориентирана на десната страна, тогаш имаме α-изомерна форма, а ако е ориентирана на левата страна, тогаш имаме β-изомерна форма. Структурните формули на D-гликозата со нејзините полуацетални форми се следните:

β-D-гликопираноза D-гликоза α-D-гликопираноза

β-D-гликофураноза D-гликоза α-D-гликофураноза

D-гликоза и нејзините полуацетални форми

α

β

β α




141

Со создавањето на полуацеталните форми моносахаридите добиваат хетероциклична структура. Ако се формира шесточлен прстен што потсетува на структурата на соединението пиран, таквите шеќери се нарекуваат пиранози. Ако пак се формира петочлен прстен што потсетува на структурата на соединението фуран, таквите шеќери се нарекуваат фуранози. Пиранозите се постабилни и поради тоа почесто се создаваат. Во воден раствор секогаш се воспоставува рамнотежа помеѓу α- и β-пиранозите, α- и β-фуранозите и карбонилната форма на моносахаридот. Токму затоа некои реакции кои кај типичните алдехиди течат лесно, кај моносахаридите се или бавни, или воопшто не се одвиваат. Покрај претходно прикажаниот начин со Fisher-ови формули, постои и уште еден начин за прикажување на полуацеталните форми на моносахаридите, а тоа се перспективните формули на Hаwоrth, кој замислил дека хетероцикличното јадро на моносахаридот лежи врз хоризонтална површина. Hаwоrth-овите формули на α-D-гликопиранозата и β-D-гликопиранозата се следните: α-D-гликопираноза β-D-гликопираноза

Hаwоrth-ови формули на α-D-гликопираноза и β-D-гликопираноза

β

α




142

9.1.2. Хемиски реакции на моносахаридите За моносахаридите се карактеристични повеќе хемиски реакции од кои позначајни се следните:

Редукција на алдехидната или кето групата, при што се добиваат полихидроксилни алкохоли. Со редукција на гликозата се добива сорбитол.

Блага оксидација на алдехидната група до карбоксилна група. Како продукт се добиваат -онски киселини. На пример, со блага оксидација на гликозата се добива глуконска киселина. Ова е реакцијата врз која се темели Фелинговата проба.

Оксидација на примарната алкохолна група до карбоксилна група, со што се добиваат уронски киселини. Најзначајна е глукуронската киселина, која ги отстранува штетните супстанции од организмот преку урината.

Оксидација на првиот и последниот С-атом до карбоксилна група, со што се добиваат шеќерни киселини.

9.1.3. Поважни моносахариди

Биозите, триозите и тетрозите во организмот се среќаваат само како меѓупродукти во метаболичките процеси. Од пентозите најзначајни се рибозата и дезоксирибозата, што всушност претставуваат алдопентози. D-рибоза D-дезоксирибоза Рибозата учествува во изградбата на рибонуклеинските киселини (РНК), на ензимските кофактори никотинамид аденин динуклеотид (NАD+) и никотинамид аденин динуклеотид фосфат (NАDP+) и на високоенергетското соединение аденозин трифосфат (АТР). Дезоксирибозата влегува во состав на дезоксирибонуклеинската киселина (ДНК).




143

Хексозите се најзастапените моносахариди во природата. Се среќаваат и како слободни, но најчесто се јавуваат како конституенти на различни олиго и полисахариди. За човековиот организам најзначајни се гликозата и галактозата, кои се алдози и фруктозата, која е кетоза. Гликозата често пати ја нарекуваат и гроздов шеќер, поради тоа што ја има во грозјето или пак декстроза, поради тоа што е декстрогира. Во крвта на човекот и на животните се среќава во слободна состојба. Нормално, концентрацијата на гликоза во крвта на човекот изнесува од 3,5 – 6,0 mmol/L, мерено на гладно. Галактозата, заедно со гликозата учествува во изградбата на млечниот шеќер (лактоза). Галактозата во човековиот организам влегува во состав на полисахаридите на крвните групи. Фруктозата е најпознатата кетохексоза, што често пати ја нарекуваат и овошен шеќер или левулоза (таа е левогира). Во еднакви количества со гликозата, како слободна фруктоза, е застапена во медот, што претставува природен инвертен шеќер. Во сврзана состојба, заедно со гликозата, фруктозата влегува во состав на најпознатиот дисахарид сахароза, што е познат и под името сукроза, а за кој во секојдневниот говор се користи називот шеќер. Во човековиот организам фруктозата се среќава како меѓупродукт во метаболичкиот пат на гликолиза. Освен тоа, фруктозата се секретира од страна на семиналните везикули во семената течност и претставува главен енергетски извор за сперматозоидите. Структурните формули на галактозата и фруктозата се следните: D (+) галактоза D (-) фруктоза Хептозите, (со еден исклучок: D-манохептулоза) во природата не се среќаваат во слободна форма. Во човековиот организам една хептоза се среќава како меѓупродукт во пентозо-фосфатниот циклус на разложување на гликозата. Станува збор за седохептулоза-7-фосфат која се добива од рибоза-5-фосфат.




144

9.2. ОЛИГОСАХАРИДИ

Олигосахаридите се органски соединенија што се создаваат со соединување на две до шест, а според некои автори до десет моносахаридни единици. Зависно од бројот на моносахаридните единици кои влегуваат во состав на олигосахаридната молекула тие се делат на дисахариди, трисахариди, тетрасахариди итн. Најдобро се проучени дисахаридите, кои всушност и најмногу се користат во човековата исхрана. Најважните дисахариди се изградени од две хексози, со одземање на една молекула на вода, и имаат емпириска формула C12H22О11. Постојат два основни начини на поврзување на моносахаридните единици во молекулата на дисахаридот и тоа:

1. Малтозен начин на поврзување и 2. Трехалозен начин на поврзување.

Малтозниот начин на поврзување настанува кога полуацеталната хидроксилна група од едниот моносахарид ќе се поврзе со било која хидроксилна група од другиот моносахарид, но не и со неговата полуацетална хидроксилна група. Така, на добиениот дисахарид му останува една слободна полуацетална хидроксилна група, што му овозможува да ги задржи сите физичко-хемиски својства кои произлегуваат од постоењето на истата. Во оваа група дисахариди спаѓаат: а) Малтозата, која е изградена од две молекули α-D-гликоза и б) Лактозата, која е изградена од β-D-галактоза и α-D-гликоза. Малтозата уште се нарекува и сладен шеќер поради тоа што се среќава во пивскиот слад. Од друга страна пак малтозата е продукт на разложувањето на скробот и гликогенот во дигестивниот тракт. Под дејство на ензимот малтаза се хидролизира до две молекули на гликоза. Лактозата е позната под името млечен шеќер поради тоа што се среќава во млекото. Во тенкото црево, под дејство на ензимот лактаза, лактозата хидролизира до галактоза и гликоза.

Малтоза Лактоза

Н Н Н Н




145

Трехалозниот начин на поврзување настанува кога двете полуацетални

хидроксилни групи од моносахаридните единици меѓусебно ќе реагираат, така што формираните дисахариди не поседуваат слободна полуацетална хидроксилна група.

Во оваа група дисахариди спаѓаат: а) Трехалозата, која е изградена од две молекули α-D-гликоза и б) Сахарозата, која е изградена од α-D-гликоза и β-D-фруктоза.

Сахароза

9.3. ПОЛИСАХАРИДИ Полисахаридите се јаглехидрати кои се составени од мошне голем број на моносахаридни единици. Според својот хемиски состав полисахаридите можат да се поделат на три групи:

а) Хомогликани, кои се изградени од истородни моносахаридни единици; б) Хетерогликани, кои се изградени од два или три различни вида на моносахаридни единици; в) Конјугирани соединенија (гликопротеиди и гликолипиди).

Н НО




146

9.3.1. Хомогликани

Позначајни претставници од групата на хомогликаните се: скробот, гликогенот и целулозата. Скробот е полисахарид од растително потекло што претставува смеса од амилоза и амилопектин. Молекулата на амилозата е спирално извиткана, но не е разгранета и е изградена од голем број на гликозни единици поврзани со α-1,4 гликозидни врски. Амилопектинот пак има разгранета молекула изградена од гликозни единици поврзани со α-1,4 и α-1,6 гликозидни врски. Растенијата го депонираат скробот како резервна храна во плодовите, подземните стебла и корените. Скробот претставува значаен извор на гликоза за човекот и животните. Гликогенот претставува интрацелуларен резервен полисахарид кај животните и човекот. Неговата молекула е голема и разгранета и е изградена од голем број на гликозни единици поврзани со α-1,4 и α-1,6 гликозидни врски. Гликогенот е најзастапен во црниот дроб и мускулите. Резервите од гликоген во црниот дроб се доволни за 12-18 часа гладување. Целулозата, како најзначаен структурен полисахарид кај растенијата, воопшто не е застапена во човековиот и анималните организми. Нејзината молекула е изградена од голем број на гликозни единици поврзани со β-гликозидна врска. Во човековиот дигестивен систем нема ензим кој може да ја разложи целулозата внесена со храната, па поради тоа таа е неопходна и корисна за регулирање на столицата, преку активирањето на интестиналниот мотилитет.

9.3.2. Хетерогликани

Позначајни претставници од групата на хетерогликаните се: 1. Хијалуронската киселина, која влегува во состав на сврзните ткива; 2. Хондроитин сулфатот, кој влегува во состав на коските,’рскавиците и

сврзното ткиво; 3. Хепаринот, кој има антикоагулантно дејство и 4. Полисахаридите на крвните групи.


ОСНОВИ НА МЕТАБОЛИЗМОТ НА ЈАГЛЕХИДРАТИТЕ. ОРАЛЕН ГЛИКОЗА ТОЛЕРАНС ТЕСТ


147

10. ОСНОВИ НА МЕТАБОЛИЗМОТ НА ЈАГЛЕХИДРАТИТЕ. ОРАЛЕН ГЛИКОЗА ТОЛЕРАНС ТЕСТ

10.1. ДИГЕСТИЈА И АПСОРПЦИЈА НА ЈАГЛЕХИДРАТИТЕ Јаглехидратите претставуваат најважен извор на енергија за човекот и за повеќето живи организми. Нивната калориска вредност изнесува 17,2 kJ/g (4,1 kcal/g). Јаглехидратите се внесуваат во организмот преку храната, со консумирање на хранливи продукти од растително потекло (компир, житарки, овошје), но и во облик на шеќер (сахароза). Преку храната од животинско потекло во организмот исто така се внесува одредено количество на јаглехидрати, но во многу помала мерка во однос на продуктите од растително потекло. И додека јаглехидратите претставуваат најважен извор на енергија за организмот, неговите главни енергетски резерви се депонирани во облик на масти (триацилглицероли), чија енергетска вредност изнесува 38,9 kJ/g (9,3 kcal/g). И покрај тоа што еден дел од депонираните резервни масти во организмот потекнува директно од мастите кои се внесени со храната, најголемиот дел од нив потекнува од јаглехидратите кои се внесуваат во организмот во количество кое е поголемо од неговите енергетските потреби. Поради тоа луѓето кои консумираат прекумерни количини на јаглехидрати во својата секојдневна исхрана стануваат прекумерно здебелени. Од друга страна, неумереното хранење и дебелината претставуваат фактори на ризик за појавата на Diabetes mellitus тип 2, заболување кое е поврзано со зголемен ризик за појава на атеросклероза, хипертензија, бубрежни заболувања, слепило и др. Најважни јаглехидрати што се внесуваат со храната се: а) Полисахаридите - скроб и гликоген, б) Дисахаридите - сахароза и лактоза и в) Моносахаридите - гликоза, фруктоза, рибоза и дезоксирибоза. Покрај тоа, со храната се внесуваат и значителни количини на целулоза, гликопротеиди и гликолипиди. Дигестијата на јаглехидратите започнува уште во усната празнина со хидролитичкото дејство на ензимот α-амилаза од плунката, која е специфична за α-1,4 гликозидните врски на скробот и гликогенот. Поради тоа што потекнува од плунката, овој ензим се нарекува и птијалин. Поради краткотрајното задржување на храната во усната празнина, дејството на α-амилазата од плунката е незначително за организмот.




148

Во желудникот, во кисела средина, плунковата α-амилаза бргу се инактивира, денатурира и станува супстрат врз кого делуваат протеолитичките ензими. Дигестијата на јаглехидратите продолжува во тенкото црево, под дејство на ензимите од панкреасниот и тенкоцревниот сок. Покрај останатите ензими, во панкреасниот сок е присутен и ензимот панкреасна α-амилаза која, исто како и плунковата α-амилаза, е специфична за α-1,4 гликозидните врски. Под дејство на панкреасната α-амилаза скробот и гликогенот се хидролизираат главно до малтоза и во помали количини до малтотриоза и смеса на разгранети олигосахариди (декстрини). За дефинитивната дигестија на јаглехидратите особено значајна улога имаат ензимите кои се означени како специфични дисахаридази од тенкото црево и тоа:

a) Малтаза, што ја хидролизира малтозата до две молекули на гликоза, б) Сахараза, што ја хидролизира сахарозата до гликоза и фруктоза и

в) Лактаза, што ја хидролизира лактозата до галактоза и гликоза. Апсорпцијата на јаглехидратите, поточно на моносахаридите, се врши главно во средниот дел на тенкото црево. Нивната апсорпција се одвива со различна брзина. Така, ако брзината на апсорпција на гликозата се означи со 100, тогаш брзината на апсорпција на галактозата ќе изнесува 110, а на фруктозата 43. Апсорпцијата на моносахаридите може да биде намалена доколку се присутни промени на ниво на цревната слузокожа, на пример при нејзино воспаление. Од друга страна, апсорпцијата на моносахаридите е стимулирана од страна на тироксинот, така што кај лица со хипотиреоза истата може да биде забавена. Овие фактори треба да бидат земени предвид при интерпретација на тестот на орално оптоварување со гликоза (оГТТ – орален гликоза толеранс тест). Нарушувањата на дигестијата на јаглехидратите се јавуваат како резултат на вроден или стекнат дефицит на α-амилазата или пак на некоја од специфичните дисахаридази. Како резултат на ваквиот дефицит се јавува интолеранција (неподносливост) кон специфичниот јаглехидрат. Така, доколку постои дефицит на α-амилазата се јавува неподносливост кон скробот, при дефицит на лактазата се јавува неподносливост кон лактозата, при дефицит на сахаразата се јавува неподносливост кон сахарозата, а при дефицит на малтазата – неподносливост кон малтозата. Неподносливоста кон лактоза е релативно честа појава. Поради дефицит на ензимот лактаза, лактозата не може да биде хидролизирана до галактоза и гликоза и останува во тенкото црево каде задржува и вода, а како резултат на ферментациското дејство на цревните бактерии врз неа се создаваат и низа продукти кои дополнително ги надразнуваат цревата. Поради ова се јавуваат абдоминални грчеви, проливи, надуеност на абдоменот и сл. Промената на начинот на исхраната, односно исфрлањето на млекото (лактозата) од секојдневната исхрана доведува до исчезнување на симптомите.




149

Најголем дел од апсорбираните моносахариди, преку порталниот крвоток се транспортираат до црниот дроб, каде настанува процес на конверзија на сите останати хексози до гликоза.

10.2. ОСНОВИ НА МЕТАБОЛИЗМОТ НА ЈАГЛЕХИДРАТИТЕ Метаболизмот на јаглехидратите во организмот може да биде поделен на следните поединечни метаболни циклуси:

1. Гликогенеза (гликогенoгенеза), 2. Гликонеогенеза, 3. Гликогенолиза, 4. Пентозо-фосфатен циклус, 5. Гликолиза и 6. Оксидативна декарбоксилација на пируватот до ацетил КоА.

1. Гликогенезата, или како што понекогаш се нарекува гликогеногенеза, е метаболен пат на синтеза на гликоген од гликоза. При нормална исхрана количеството на гликоген изнесува до 6% од масата на црниот дроб и до 1% од мускулната маса. Но, поради тоа што вкупната мускулна маса е значително поголема од масата на црниот дроб, вкупното количество на гликоген во мускулите е околу два пати поголемо од она во црниот дроб. Функцијата на гликогенот во мускулите и во црниот дроб е различна. Мускулниот гликоген се користи како извор на енергија при зголемена мускулна активност. Гликогенот од црниот дроб пак претставува резерва на гликоза за одржување на нејзината концентрација во крвта. 2. Гликонеогенезата претставува процес на биосинтеза на нови молекули на гликоза од соединенија што се од нејаглехидратна природа. Овој метаболен пат е од особена важност за организмот во услови на гладување или на интензивна мускулна активност поради тоа што обезбедува континуирано снабдување на мозокот со гликоза.

Главни супстрати за процесот на гликонеогенеза се: - Лактатот, што се добива во процесот на гликолизата во скелетните мускули и еритроцитите,

- Амино киселините, што потекнуваат од протеините внесени со храната или пак од протеинската разградба на мускулите при гладување и

- Глицеролот, што е добиен со хидролиза на триацилглицеролите (масните киселини кои се добиени главно со хидролиза на триацилглицеролите се разградуваат до ацетил КоА и не можат да се употребат за синтеза на јаглехидрати).




150

Гликонеогенезата главно се врши во црниот дроб и во помала мерка во бубрезите.

Определени мускулни влакна исто така имаат способност за гликонеогенеза, но во ограничен обем. Гликонеогенезата во мускулите всушност се користи само за пополнување на резервите од гликоген. Поради ова, во многу учебници стои дека гликонеогенезата и не се врши во мускулното ткиво. 3. Гликогенолизата претставува метаболен пат на хидролиза на гликогенот до гликоза. Повторно ќе нагласам дека гликозата што потекнува од мускулниот гликоген се користи како извор на енергија при мускулната активност, додека гликозата што потекнува од хепаталниот гликоген се користи за одржување на нејзината концентрација во крвта.

4. Пентозо-фосфатниот циклус, кој се нарекува уште и фосфоглуконатен пат или хексозо-монофосфатен шант, претставува алтернативен метаболен пат на разградување на гликозата преку нејзина директна оксидација на ниво на хексоза, а не на ниво на триоза.

Во тек на овој метаболен циклус се создаваат: А) Пентози и Б) Екстрамитохондријални (цитоплазматски) редукциски еквиваленти во форма на NADPH. Основната разлика меѓу NADH и NADPH е во тоа што NADH се

реоксидира во респираторниот синџир (во митохондриите) при што се синтетизира АТР, додека NADPH служи како донатор на протони и електрони при биосинтетските процеси што се вршат со редукција (во цитосолот). Така, NADPH е потребен во процесите на синтеза на масните киселини и на стероидите, но и за одржување на интегритетот на мембраната на еритроцитите за кои е познато дека немаат митохондрии. Поради ова пентозо-фосфатниот циклус се одвива во кората на надбубрежните жлезди, во млечните жлезди, тестисите, црниот дроб, масното ткиво и еритроцитите, но не и во мускулите, каде гликозата се разградува само по пат на гликолиза.

Покрај тоа што пентозо-фосфатниот циклус го снабдува организмот со пентози, истиот ја овозможува и интерконверзијата на моносахаридите со 3, 4, 5, 6 и 7 јаглеродни атоми, при што некои од нив можат да се вклучат во процесот на гликолиза. Интерконверзијата на моносахаридите е овозможена со активноста на ензимите трансалдолаза и транскетолаза. 5. Гликолизата претставува метаболен пат при кој гликозата се разградува до две молекули на пируват. Тоа е речиси универзален метаболен пат во сите живи организми. Гликолизата се изведува потполно еднакво и во аеробни и во анаеробни услови, единствено понатамошната судбина на пируватот зависи од условите (аеробни или анаеробни).




151

Метаболен пат на гликолизата




152

Во анаеробни услови, под дејство на ензимот лактат дехидрогеназа, пируватот се редуцира до лактат. Оваа реакција е особено карактеристична за скелетните мускули при тешка физичка работа, кога натрупаниот лактат предизвикува чувство на замор.

Редукција на пируватот до лактат

6. Во аеробни услови пируватот претрпува процес на оксидативна

декарбоксилација до ацетил КоА. Оксидативната декарбоксилација е следена со голема промена на слободната енергија, па според тоа е иреверзибилна. Токму од оваа причина масните киселини, чија разградба оди до ацетил КоА, не можат да се искористат за синтеза на јаглехидрати.

Понатаму, ацетил КоА влегува во циклусот на лимонова киселина и во респираторниот синџир, при што се создаваат крајните продукти на разградбата на гликозата: јаглерод диоксид, вода и АТР.

За метаболните патишта на јаглехидратите, протеините и липидите е

карактеристична една особено тесна взаемна поврзаност. Имено, преку процесите на трансаминација на пируватот, оксалацетатот и α-кетоглутаратот метаболизмот на гликозата, односно на јаглехидратите, се поврзува со метаболизмот на амино киселините, односно протеините. Вишокот јаглехидрати може да се искористи за синтеза на масти. Од друга страна, глицеролот преку пируватот ја обезбедува врската на метаболизмот на јаглехидратите со метаболизмот на мастите (триацилглицеролите). Единствено е затворена насоката на синтеза на јаглехидратите од масни киселини.

Пирогроздова киселина Млечна киселина




153

10.3. РЕГУЛАЦИЈА НА КОНЦЕНТРАЦИЈАТА НА ГЛИКОЗА ВО КРВТА

Регулацијата на концентрацијата на гликоза во крвта, односно на

гликемијата, е сложен процес. Во нормални услови гликемијата главно е регулирана со дејството и со меѓусебните концентрациски односи на инсулинот, глукагонот и соматотропниот хормон, додека при стрес и/или гладување влијаат и адреналинот, кортизолот и тироксинот.

Од сите горенаведени хормони инсулинот е единствениот што ја намалува концентрацијата на гликоза во крвта, додека останатите имаат спротивно дејство. Ваквиот регулаторен механизам се објаснува со фактот што организмот, а особено мозокот, е многу почувствителен на намалувањето на концентрацијата на гликоза во крвта отколку на нејзиното зголемување.

Инсулинот е хормон што се синтетизира во β-клетките на Лангерхансовите

островца во панкреасот, а неговото лачење е регулирано преку концентрацијата на гликоза во крвта со позитивен feed back механизам. Имено, зголемената концентрација на гликоза во крвта го стимулира лачењето на инсулинот, а намалената делува инхибиторно.

Важно е да се нагласи дека концентрацијата на инсулин во крвта што е неопходна за адекватно снижување на гликемијата зависи од специфичните услови во организмот. Така, кај прекумерно здебелените лица кои не се заболени од шеќерна болест е потребно многу повеќе инсулин за регулација на гликемијата во однос на лицата со нормална телесна маса, што е резултат на резистенцијата на дебелите лица кон дејството на инсулинот.

Дејството на инсулинот е повеќекратно: 1. Ја зголемува пропустливоста на мускулните клетки и на клетките на

масното ткиво за гликозата. (За навлегување на гликозата во еритроцитите, во хепатоцитите и во клетките на централниот нервен систем инсулинот не е потребен, туку таа во нив навлегува пасивно.)

2. Го стимулира процесот на гликогенеза (гликогеногенеза). 3. Го стимулира процесот на гликолиза. 4. Го инхибира процесот на гликонеогенеза и ја стимулира синтезата на

протеините. 5. Ја инхибира липолизата, а ја стимулира липогенезата, со што ја

намалува концентрацијата на слободни масни киселини во циркулацијата. Сумарно, инсулинот ја намалува концентрацијата на гликоза и на

слободни масни киселини во крвта и ја спречува појавата на кетонски тела.




154

Точниот механизам на дејството на инсулинот на клеточно ниво сѐ уште не е детално проучен, но сепак е познато дека на површината на инсулин-сензитивните клетки (мускулните клетки и клетките на масното ткиво) постојат специфични рецептори за овој хормон. Инсулинските рецептори имаат тетрамерна структура и се изградени од две α- и две β-субединици.

α-Субединиците се наоѓаат на површината на клеточната мембрана и поседуваат места за врзување на инсулинот.

β-Субединиците се протегаат низ самата клеточна мембрана сè до внатрешноста на клетката.

Врзувањето на инсулинот за α-субединиците предизвикува фосфорилација на β-субединиците, што резултира со зголемување на активноста на низа интрацелуларни протеини кои посредуваат при делувањето на инсулинот. Сите овие процеси во крајна линија резултираат со намалување на концентрацијата на гликоза во крвта.

Шематски приказ на овие процеси е даден на сликата што следува:

Дејство на инсулинот врз транспортот и искористувањето на гликозата во

клетките

Инсулин Гликоза

неактивен

активен

Рецептор за инсулин Клеточна

мембрана

Цитоплазма

Транспортер за гликоза

Искористување на гликозата

Синтеза на гликоген, липиди и протеини

Експресија на гени

Пренесување на сигнали




155

Во случај на: а) Ниска концентрација на инсулин во плазмата (кај неконтролиран Diabetes mellitus), кога гликозата не може да се искористи од страна на клетките или пак б) При гладување, кога нема прилив на егзогена гликоза во организмот,

се одвива процес на липолиза на ендогените триглицериди до глицерол и слободни масни киселини.

Глицеролот се вклучува во метаболизмот на јаглехидратите, поточно во процесот на гликонеогенеза.

Масните киселини се метаболизираат во процесот на β-оксидација до

ацетил КоА, кој понатаму може да се вклучи во циклусот на лимонова киселина. Меѓутоа, во услови на интензивна липолиза доаѓа до создавање на големи количини ацетил КоА кои го надминуваат капацитетот на циклусот на лимонова киселина во црниот дроб. Поради тоа, во такви случаи во црниот дроб се активира еден друг метаболен пат означен како кетогенеза, каде сумарно, од два молекули ацетил КоА се синтетизира ацетоцетна киселина.

Ацетоцетната киселина во најголема мерка се редуцира до β-хидроксибутерна киселина. Реакцијата на редукција на ацетоцетната киселина во β-хидроксибутерна киселина е реверзибилна. Еден дел од ацетоцетната киселина спонтано се декарбоксилира до ацетон кој, како краен метаболит, се исфрла од организмот преку урината. Ацетоцетната киселина, β-хидроксибутерната киселина и ацетонот се познати под заедничкиот назив “кетонски тела“, и покрај тоа што од хемиски аспект гледано β-хидроксибутерната киселина не е кетон.

Ацетоцетната и β-хидроксибутерната киселина од црниот дроб, преку крвта, се пренесуваат до периферните органи и ткива, каде нивниот метаболизам продолжува. Имено, од секоја молекула ацетоцетна киселина се добиваат по две молекули ацетил КоА, што сега можат да бидат вклучени во циклусот на лимонова киселина во периферното ткиво. На тој начин, ацетоцетната киселина која се синтетизирала во црниот дроб овозможува екстрахепаталните ткива да се снабдат со продукт од метаболизмот на масните киселини кој е растворлив во вода и кој може да се искористи за добивање на енергија. Ова е од особено значење за мозокот што единствен не е способен да ги искористи масните киселини од крвта, па метаболниот пат за синтеза на кетонски тела претставува значаен извор за енергија за него при недостиг на јаглехидрати.




156

Метаболен пат за синтеза на кетонски тела

+ Н+




157

Дејството на глукагонот врз концентрацијата на гликоза во крвта е резултат на тоа што овој хормон, што се синтетизира во α-клетките на Лангерхансовите островца на панкреасот, ги стимулира процесите на гликогенолиза во црниот дроб и гликонеогенеза. Во исто време глукагонот го стимулира и лачењето на инсулинот.

Соматотропниот хормон ја зголемува концентрацијата на гликоза во крвта преку спречување на влезот и искористувањето на гликозата во мускулните клетки од една страна и преку стимулирање на липолизата од друга страна.

Кортизолот влијае врз концентрацијата на гликоза во крвта на тој начин што ја стимулира гликонеогенезата.

Адреналинот ја стимулира гликогенолизата и го инхибира лачењето на инсулинот.

Тироксинот ја стимулира интестиналната апсорпција на гликозата, но ја стимулира и гликогенолизата.

Со помош на ваквата комплексна хормонална регулација, кај здрави лица

концентрацијата на гликоза во крвта се одржува во релативно тесни граници и тоа од 3,5 – 6,0 mmol/L, мерено на гладно.

Зголемената концентрација на гликоза во крвта се означува како хипергликемија, а нејзината намалена концентрација се нарекува хипогликемија.

Најчеста причина за појавата на хипергликемија е шеќерната болест. Меѓутоа, хипергликемија може да се регистрира и кај сите состојби кај кои има зголемено лачење на адреналинот (феохромоцитом, шок, тешки изгореници). Кај пациенти со акромегалија (зголемено лачење на соматотропниот хормон), со Кушингова болест (зголемено лачење на кортизолот) и со хипертиреоза (зголемено лачење на тироксинот) исто така може да се регистрира хипергликемија.

Хипогликемијата многу поретка појава. Може да се јави како резултат на хиперпродукција на инсулин од страна на панкреасот (при инсулином). Хипогликемија може да се регистрира и кај пациенти со Адисонова болест (намалено лачење на кортизолот) или кај тешки функционални оштетувања на црниот дроб.




158

10.4. КЛИНИЧКО-БИОХЕМИСКИ МЕТОДИ ЗА ДИЈАГНОСТИЦИРАЊЕ И СЛЕДЕЊЕ НА ШЕЌЕРНАТА БОЛЕСТ

Како што беше кажано претходно, најчеста причина за појава на

хипергликемија е шеќерната болест. Шеќерната болест (Diabetes mellitus) се дефинира како клинички синдром

кој е следен со состојба на хронично покачени концентрации на гликоза во крвта, како на гладно, така и по внесување на јаглехидрати, при што може да се регистрира и појава на гликоза во урината.

Шеќерната болест е последица на апсолутен или релативен недостиг на

инсулинот. Експертите од Светската здравствена организација (WHO – World Health Organization, 1999) го дефинираат Diabetes mellitus врз основа на лабораториските наоди и тоа:

а) Ако концентрацијата на гликоза во венската плазма на гладно изнесува 7,0 mmol/L и повеќе и/или б) Ако концентрацијата на гликоза во венската плазма изнесува 11,1 mmol/L и повеќе два часа по оброк со јаглехидрати или орално оптоварување со 75 g гликоза. Според категоризацијата на WHO, клинички постојат три типа на Diabetes

mellitus и тоа: 1. Примарен (идиопатски), 2. Секундарен и 3. Гестациски.

1. Во примарен Diabetes mellitus спаѓаат:

а) Diabetes mellitus тип 1 и б) Diabetes mellitus тип 2.

2. За појава на секундарниот Diabetes mellitus постојат низа потенцијални причинители и тоа:

а) Оштетување на панкреасот или негово хируршко отстранување, б) Различни ендокринолошки заболувања и сл.

3. Гестацискиот Diabetes mellitus за прв пат се јавува во тек на бременоста. Diabetes mellitus тип 1 се нарекува и јувенилен дијабетес, а сѐ уште се

среќава и постариот назив – инсулин зависен diabetes mellitus (IDDM). Обично се јавува кај младите, иако неговата појава не е исклучена на било која возраст. Кај најголемиот број на новооткриени пациенти со Diabetes mellitus тип 1 (дури над 90%) во серумот можат да се детектираат автоантитела насочени кон β-клетките на Лангерхансовите островца на панкреасот, што говори за автоимуниот карактер




159

на заболувањето. Кај повеќето пациенти, по неколку години овие автоантитела исчезнуваат. Постојат податоци дека Diabetes mellitus тип 1 може да се јави и после некоја вирусна инфекција која условила деструкција на β-клетките.

Значи, за Diabetes mellitus тип 1 е карактеристичен апсолутен недостиг на инсулин, тешка хипергликемија и кетоацидоза, кои, ако не се третираат на време, можат да резултираат со смртен исход. Со примена на соодветна доза на инсулин кај овие пациенти се постигнува задоволителна регулација на концентрацијата на гликоза во крвта, иако со тек на време се развиваат микроваскуларни компликации.

Од сите случаи на Diabetes mellitus на типот 1 отпаѓаат од 5-10%. Diabetes mellitus тип 2 се нарекува и дијабетес на возрасните, а сѐ уште се

среќава и постариот назив – инсулин независен diabetes mellitus (NIDDM). Најчесто се јавува кај лица на возраст над 40 години кои имаат вишок на килограми и седентарен стил на живот, иако не е исклучена неговата појава и кај помладите. Во плазмата на овие пациенти се детектираат концентрации на инсулин кои се повисоки од нормалните, меѓутоа нивните клетки се резистентни кон инсулинот па поради тоа тој не е во состојба да ја одржува нормалната концентрација на гликоза во крвта.

Значи, за Diabetes mellitus тип 2 е карактеристичен релативен недостаток на инсулин. Кетоацидоза ретко се јавува. Третманот е со орални хипогликемици и со регулирање на телесната маса, а само кај некои пациенти во подоцнежниот стадиум на болеста е потребен третман со инсулин поради секундарниот развој на апсолутен недостаток на инсулин.

Од сите случаи на Diabetes mellitus на типот 2 отпаѓаат од 80-90%.

10.4.1. Одредување на концентрацијата на гликоза во крвта Одредувањето на концентрацијата на гликоза во крвта е една од најчестите

анализи во клиничко-биохемиските лаборатории. Концентрацијата на гликозата може да се одредува во полна крв или пак во

крвна плазма (серум). Притоа, како примерок може да се користи капиларна или пак венска крв.

Поради можноста за користење на различни видови примероци при

одредувањето на концентрацијата на гликоза, секогаш треба да се имаат предвид следните факти:




160

1. Концентрацијата на гликозата е нешто пониска во полната крв во однос на плазмата, односно серумот.

2. Концентрацијата на гликозата е нешто пониска во венската крв во однос на капиларната.

Од оваа причина, а со цел да се овозможи споредливост на резултатите кои

се добиени за еден ист пациент во различно време, од суштинско значење е секоја лабораторија да си воспостави свој стандарден начин на работа и на изработка на оваа особено значајна анализа.

Во повеќето клинички лаборатории што користат современи биохемиски

анализатори концентрацијата на гликозата се одредува заедно со другите биохемиски параметри и за таа цел обично се користи серум добиен од венска крв.

При користење на серум добиен од венска крв треба да се има предвид уште еден многу значаен факт:

Кога крвта ќе се извади и ќе се остави да коагулира на собна температура доаѓа до снижување на концентрацијата на гликозата поради гликолизата што се одвива во крвните клетки и тоа во просек за 0,3 – 0,6 mmol/L за еден час. Поради тоа и во однос на манипулацијата со епруветите после земањето на

крвта секоја лабораторија, но и секоја здравствена установа треба да си воспостави своја стандардна постапка која ќе биде во склад со принципите на добра лабораториска пракса, односно да воспостави систем на работа каде нема да се дозволи пролонгиран контакт на серумот со крвниот коагулум.

Во некои лаборатории за инхибирање на гликолизата, а со тоа за стабилизирање на концентрацијата на гликозата, се користат епрувети со натриум флуорид. Меѓутоа, од друга страна пак натриум флуоридот пречи при одредувањето на некои други параметри (уреа, некои ензими), така што генерално истиот нема некоја многу широка примена.

За одредување на концентрацијата на гликоза најчесто се користат следните методи:

1. GOD-PAP методата, 2. Методата со хексокиназа и 3. Методата со гликоза дехидрогеназа.

Овие методи се ензимски и специфични за гликозата.




161

10.4.2. Орален гликоза толеранс тест За препознавање и категоризација на шеќерната болест од особено

значење е оралниот гликоза толеранс тест – оГТТ. Овој тест има незаменлива улога во поставувањето на точна дијагноза кај пациенти кај кои концентрациите на гликоза во крвта на гладно се околу или лесно над горната референтна вредност. Токму од таа причина мошне значајно е правилното изведување на ова испитување.

оГТТ се изведува под точно дефинирани услови и тоа: 1. Пред изведувањето на тестот пациентот може да има стандардна, неограничена активност, меѓутоа не смее да се изложува на невообичаено интензивно физичко напрегање.

2. Пред изведувањето на тестот пациентот треба да се придржува кон нормален режим на исхрана кој, меѓу другото, мора да содржи и најмалку 150 g јаглехидрати дневно во период од три дена пред изведувањето на тестот.

3. Доколку е можно (со дозвола на лекарот) пред изведувањето на тестот пациентот треба да престане со земањето на лековите што влијаат на толеранцијата кон гликоза, како што се кортикостероидите и диуретиците.

4. оГТТ не се изведува кај пациенти кои се под влијание на некоја траума, инфекција или ако се во фаза на закрепнување од некоја тешка болест.

5. Пред изведувањето на тестот, како и во текот на самото испитување пациентот не смее да пуши, да јаде или да пие било што друго освен растворот на гликоза кој му се дава за изведување на тестот.

6. Во текот на изведувањето на тестот пациентот мора да мирува. Најдобро е во текот на изведувањето на тестот пациентот да седи, а доколку лежи тоа треба да биде на десната страна за да се обезбеди празнење на желудникот. Пациентот не смее да лежи на левата страна!

7. Тестот се изведува после ноќно гладување од 12-14 часа, во кој временски период пациентот може да пие само вода, ако за тоа има потреба.

8. Со изведување на тестот се почнува наутро, најдобро околу 8:00 часот.

Пред да се даде раствор на гликоза, на пациентот најпрвин му се зема венска крв за одредување на концентрацијата на гликоза во серумот на гладно.

Потоа на пациентот му се дава да испие свежо подготвен раствор на гликоза кој е подготвен на следниот начин:

75 g гликоза се раствораат со 250-300 mL вода. За подобро растворање, растворот благо се загрева. Кога гликозата ќе се раствори, растворот се




162

лади до собна температура. Вака подготвениот раствор му се дава на пациентот да го испие во рок од 1-2 минути. За изведување на оГТТ кај деца се подготвува раствор во концентрација од 1,75 g гликоза на килограм телесна маса, сè до постигнување на количината од 75 g.

При подготвувањето на растворот на гликоза особено треба да се внимава на хигиената!

Стандардно, крв повторно се зема 120 минути по оптоварувањето со

гликоза или според протокол даден од страна на дијабетологот. Во времето на земање на крв може да се остави и урина за детектирање на потенцијалната гликозурија.

Во случај на суспектна реактивна (постпрандијална) хипогликемија тестот

може да се продолжи и до 6 часа по оптоварувањето со гликоза, при што крв се зема на секои 60 минути.

При суспектна реактивна хипогликемија добро е да се има подготвен раствор на гликоза кој би се искористил доколку пациентот почувствува изразени симптоми на хипогликемија. После тоа оГТТ тестот се прекинува.

Критериумите на Светската здравствена организација (1999 год.) за

интерпретација на резултатите од оГТТ се прикажани во следната табела:

Конц. на гликоза

Референтни вредности

Нарушување на гликемијата на

гладно

Нарушување на толеранцијата кон

гликоза Diabetes mellitus

венска плазма

на гладно

по 2 часа на гладно по 2

часа на

гладно по 2 часа

на гладно

по 2 часа

mmol/L < 6,1 < 7,8 ≥ 6,1 и <7,0 < 7,8 < 7,0 ≥ 7,8 ≥ 7,0 ≥ 11,1

Критериуми за интерпретација на резултатите од оГТТ

ОСНОВИ НА БИОХЕМИЈА НУКЛЕИНСКИ КИСЕЛИНИ Доц. д‐р Татјана Рушковска

163

11. НУКЛЕИНСКИ КИСЕЛИНИ Нуклеинските киселини претставуваат група органски соединенија чија

процентуална застапеност во човековиот организам изнесува околу 1%. Тоа се високомолекуларни соединенија што се составени од голем број мономери – нуклеотиди, па поради тоа се означуваат и како полинуклеотиди.

Секој нуклеотид е изграден од: - Азотна база, - Шеќерна компонента, пентоза (рибоза или дезоксирибоза) и - Фосфат.

Шематски приказ на структурата на еден нуклеотид Постојат два типа нуклеински киселини: - Дезоксирибонуклеинска киселина (ДНК) и - Рибонуклеинска киселина (РНК).

1. ДНК претставува двојноверижен полимер од нуклеотиди чија основна

функција е да ја чува и пренесува генетската информација. Секој нуклеотид се состои од следните три компоненти:

- Азотна база, која може да биде пуринска или пиримидинска, - Шеќер, дезоксирибоза и - Фосфат.

Азотна база

О Пентоза 1’

2’ 3’

4’

5’

Фосфат


НУКЛЕИНСКИ КИСЕЛИНИ


164

Од пуринските бази во состав на ДНК се среќаваат аденинот (А) и гванинот (G), а од пиримидинските цитозинот (С) и тиминот (Т).

Нуклеотидите се поврзуваат меѓу себе со фосфодиестерски врски на тој начин што секогаш се поврзува 5’-фосфатната група од едниот нуклеотид со 3’-хидроксилната група од другиот нуклеотид. На тој начин се формира една оска од шеќер и фосфат со константен состав, додека секвенцата на базите варира и еднозначно ја дефинира молекулата на ДНК.

Поврзување на нуклеотидите во полинуклеотидна верига

Цитозин Гванин Тимин Аденин


165

Понатаму, за конечно оформување на двојноверижната молекула на ДНК, значајно е поврзувањето на азотните бази што се врши со помош на водородни врски и секогаш на следниот начин:

- Аденинот се поврзува со тиминот (со две водородни врски). - Гванинот се поврзува со цитозинот (со три водородни врски).

Поврзување на азотните бази во молекулата на ДНК со водородни врски

Оска од шеќер и фосфат




166

На тој начин се формираат базните парови А-Т, односно G-C и карактеристичната структура на ДНК: двојноверижен, десно свиткан хеликс (модел на Crick и Watson), кој има 10 базни парови во секој свиок.

Шематски приказ на структурата на ДНК

Двете единични вериги се ориентирани во спротивен правец (едната е во правец 5’-3’, а другата е во правец 3’-5’), односно се антипаралелни по својата ориентација. Што се однесува пак до нивниот хемиски состав, тие се означуваат како комплементарни, што произлегува од специфичното поврзување на азотните бази (аденинот е комплементарен со тиминот, гванинот со цитозинот).

Градбени блокови на ДНК фосфат

дезоксирибоза

азотна база нуклеотид

Единична верига

Двојна верига Двојноверижен хеликс

Оска од шеќер и фосфат

Базни парови поврзани со водородни врски


167

ДНК се наоѓа во јадрото, сместена во хромозомите, каде е поврзана со хистоните (за кои е познато дека спаѓаат во групата на прости протеини) и во мала мерка со некои нехистонски протеини.

Освен тоа, постои и митохондријална ДНК, сместена во митохондриите. Таа се наследува од мајката. 2. РНК исто така претставува полинуклеотид, но се разликува од ДНК по неколку карактеристични особини:

- Шеќерна единица е рибозата, - Наместо тимин ја содржи азотната база урацил, - Има единична верига.

Постојат три вида РНК: информативна, рибозомална и транспортна. Освен структурно, РНК се разликува од ДНК и по својата функција, со што ќе се запознаеме во следното поглавје. Урацил

11.1. ОСНОВИ НА ФИЗИОЛОГИЈАТА И ФУНКЦИОНАЛНАТА РЕГУЛАЦИЈА НА НУКЛЕИНСКИТЕ КИСЕЛИНИ Нуклеинските киселини претставуваат своевидно складиште на генетската информација и средство за преведување на таа информација во животните процеси на клетката. Централниот принцип на молекуларната биологија гласи: генетската информација се пренесува од ДНК на РНК и понатаму на протеините.

11.1.1. Репликација При секоја делба на клетката целокупното количество ДНК што таа го содржи треба правилно да се удвои и целата генетска информација да биде пренесена во секоја новоформирана клетка-ќерка. Овој процес се нарекува репликација.

За да може да се изврши процесот на репликација, најпрвин двете вериги од двојноверижната родителска ДНК мора да се раздвојат, при што се формира репликациона виљушка. Потоа, ќеркините вериги се синтетизираат со помош на




168

ензимот ДНК полимераза III, што има способност да го чита редоследот на базите во родителската единична верига и да ги врзува базите во ќеркината верига според правилото за формирање на базни парови.

Шематски приказ на процесот на репликација на ДНК

Родителска ДНК

Okazaki-фрагменти

Водечка верига

Заостанувачка верига

ДНК полимераза III

Родителска единична верига (матрица)

Родителска единична верига (матрица)

Водечка верига

Заостанувачка верига

ДНК лигаза

Насока на репликацијата

Репликациона виљушка


169

Според правилото за формирање на базни парови (A-T, G-C), секвенцата на бази од единичните родителски вериги ја диктира секвенцата на бази на нивните ќеркини вериги. Овој начин на синтеза на новите ДНК молекули се нарекува семиконзервативен поради тоа што секоја од двете нови ДНК молекули се состои од една родителска (конзервирана) верига и една новосинтетизирана, ќеркина верига.

ДНК полимеразата III има способност да ја синтетизира полинуклеотидната верига само во насока 5’-3’. Поради тоа едната ќеркина верига се синтетизира континуирано и се нарекува водечка верига (leading strand). Другата пак верига се синтетизира дисконтинуирано, од помали фрагменти кои, според името на научникот кој прв ги открил, се нарекуваат Okazaki-фрагменти. Таа верига се означува како заостанувачка верига (lagging strand). Okazaki-фрагментите потоа се поврзуваат со помош на ензимот ДНК лигаза.

11.1.2. Транскрипција Информациите што се запишани во молекулата на ДНК се организирани во форма на гени, кои претставуваат основни единици на наследувањето. Гените се дефинираат како единици на ДНК што кодираат синтеза на една РНК молекула. Генот има специфична организација и се состои од:

- Кодирачки регион, што ја специфицира секвенцата на амино киселини на протеинот чија синтеза ја кодира и

- Регулаторен регион, односно промотор, што го контролира времето на синтезата и количеството на синтетизираниот протеин.

Во кодирачкиот регион на генот се среќаваат: - Егзони, кои се кодирачки сегменти и - Интрони, кои се некодирачки сегменти. Синтезата на протеините е посредувана од страна на РНК молекулата што

ја носи информацијата од ДНК од јадрото до цитоплазмата каде всушност се врши самата синтеза на протеини. Таа РНК се нарекува информативна РНК (иРНК) или messenger RNA (mRNA – messenger ribonucleic acid). Процесот на пренесување на информацијата од ДНК на РНК се нарекува транскрипција. За да се оствари процесот на транскрипција треба најпрвин да дојде до раздвојување на двојната верига на ДНК, а потоа ензимот РНК полимераза II се врзува за промоторот и ја започнува синтезата на комплементарната секвенца од рибонуклеотиди. За транскрипција се користи само 3’-5’ единичната ДНК верига, со што се избегнува потребата од формирање на Okazaki-фрагменти.




170

Шематски приказ на процесот на транскрипција Крајот на транскрипцијата се случува како одговор на специфични

секвенци. Потоа, транскрибираната молекула брзо се одвојува од ДНК. Оваа

комплементарна секвенца од рибонуклеотиди се нарекува пре-иРНК. Таа ги содржи сите потребни информации за синтеза на протеинот. Сепак, за да се добие зрела иРНК се потребни дополнителни модификации и тоа:

- На 5’ крајот се врзува 7-метил гванозин и се формира една структура која се нарекува капа.

- На 3’ крајот се врзуваат поголем број бази аденин со што се формира поли-А опашка.

И капата и опашката имаат заштитно дејство, односно ја заштитуваат иРНК

од ензимска деградација. Потоа се отстрануваат некодирачките интрони, а егзоните се подредуваат,

со што се добива зрела иРНК молекула која се транспортира во цитоплазмата.

РНК полимераза II

РНК транскрипт


171

Формирање на зрела иРНК

11.1.3. Транслација

Транслацијата претставува процес на преведување на секвенцата на иРНК во секвенца на амино киселини. Секоја од дваесетте протеиногени амино киселини е специфицирана со секвенца од три нуклеотиди на иРНК што е позната како кодон. Можни се вкупно 64 кодони, па поради тоа повеќето амино киселини се специфицирани со повеќе од еден кодон. Притоа два кодони воопшто не специфицираат амино киселини, туку запирање на синтезата на протеинот и се означени како стоп кодони. Кодонот UGA специфицира или селеноцистеин или запирање на синтезата на протеинот, зависно од соседните секвенци.

Целосната листа на секвенци на кодоните се нарeкува генетски код.

Генетски код

Зрела иРНК




172

На претходната слика е прикажан генетскиот код во форма на круг. Првата база од кодонот е онаа што се наоѓа во центарот на кругот, втората база е онаа што се наоѓа во средниот круг, а третата база е базата што се наоѓа во надворешниот круг. За секоја секвенца од три нуклеотиди е придружена соодветната амино киселина или пак е назначено дека станува збор за стоп кодон (на пример, ААА → лизин, CUG → леуцин, UAC → тирозин).

Транслацијата се врши во цитополазмата, со активно учество на

рибозомите. Рибозомите се клеточни органели кои претставуваат комплекс од рибозомална РНК (рРНК) и протеини. Изградени се од две субединици: голема и мала. Рибозомите функционираат како своевидни фабрики за синтеза на протеини.

За да започне синтезата на протеинот неопходно е рибозомот да се врзе за иРНК. Во текот на синтезата, кодоните од иРНК се читаат од страна на транспортните РНК (тРНК).

Шематски приказ на процесот на транслација

Синтеза на пептидна низа

иРНК

Рибозом

Објаснување:TRNA e тРНК


173

Транспортните РНК се изградени од мал број нуклеотиди, вообичаено 75-95. Се наоѓаат во цитоплазмата и ги транспортираат амино киселините до местото на синтеза на протеинот. За секоја амино киселина постои најмалку една специфична тРНК. Транспортните РНК поседуваат секвенца што е комплементарна на секвенцата на кодонот и што се означува како антикодон.

Шематски приказ на структурата на тРНК По транспортирањето на амино киселината до местото на синтеза на

протеинот, ензимот пептидил трансфераза од рибозомот ја катализира реакцијата на формирање на пептидна врска помеѓу таа и претходната амино киселина. Потоа тРНК од претходната амино киселина се ослободува во цитоплазмата, а рибозомот се придвижува по должината на иРНК за едно место, односно за еден кодон.

Рибозомот се движи по должината на иРНК и го синтетизира протеинот сè додека не стигне до стоп кодон. Тогаш синтезата на протеинот запира, а рибозомот и синтетизираниот протеин се ослободуваат од иРНК. иРНК претрпува деградација.

Најчесто поголем број рибозоми се движат по должината на иРНК во исто време, на кој начин се формира една структура која е означена како полирибозом.

Антикодон




174

11.1.4. Варијации на секвенците на ДНК Секоја промена на секвенцата на ДНК, споредено со референтната секвенца се нарекува алтерација. Доколку алтерацијата е присутна со фреквенција од најмалку 1%, истата се нарекува полиморфизам. Најчести алтерации се промените на само една база (single nucleotide polimorfisms – SNPs). Алтерациите за кои е познато дека предизвикуваат одредени заболувања се означуваат како мутации. Варијациите на секвенците на ДНК се одредуваат со помош на техниките на молекуларната дијагностика.


175

11.2. МОЧНА КИСЕЛИНА

Мочната киселина (acidum uricum) претставува краен метаболен продукт на пурините во човековиот организам, без оглед на тоа дали станува збор за ендогени (синтетизирани во организмот) или егзогени (внесени со храната) пурини.

Човекот, цицачите и повеќето ‘рбетници имаат способност за de novo

синтеза на нуклеинските киселини, така што нивниот опстанок не зависи од внесувањето на овие соединенија со храната.

Сепак, со исхраната човекот секојдневно прима значајни количини на нуклеински киселини и тоа пред сè преку месото.

Нуклеинските киселини во организмот се внесуваат главно во форма на

нуклеопротеиди. Под дејство на протеолитичките ензими од дигестивниот систем нуклеопротеидите се разложуваат до нуклеински киселини и амино киселини. Нуклеинските киселини понатаму се хидролизираат до нуклеотиди, кои потоа се хидролизираат до нуклеозиди1 и фосфат.

Пуринските бази се метаболизираат на следниот начин: 1. Аденинот се преведува до хипоксантин, 2. Гванинот се преведува до ксантин. И хипоксантинот и ксантинот се оксидираат до мочна киселина под дејство

на ензимот ксантин оксидаза.

Хипоксантин Ксантин Мочна киселина

1 Ако со хидролиза се отстрани фосфатот од нуклеотидот, преостанатата структура се нарекува нуклеозид.




176

Мочната киселина потоа се апсорбира од страна на интестиналната мукоза и се излачува со урината. Еден мал дел од мочната киселина се разложува под дејство на цревните бактерии, процес означен како уриколиза.

Разложувањето на клеточните (ендогените) нуклеински киселини се одвива

во лизозомите по ензимски пат, слично како разложувањето на егзогените нуклеински киселини во дигестивниот систем. Значајно е дека по разложувањето на ендогените нуклеотиди еден дел од пурините можат повторно да бидат искористени за синтеза на нуклеотиди (т.н. purine salvage pathway), додека оние што претставуваат вишок се метаболизираат во мочна киселина.

Бубрежната екскреција на мочната киселина е комплексна и вклучува

четири чекори: 1. На ниво на гломерулите мочната киселина комплетно се филтрира од плазмата.

2. На ниво на проксималните тубули, и тоа во нивниот почетен извиткан дел, речиси целата филтрирана мочна киселина се реапсорбира.

3. На ниво на дисталниот дел на проксималните тубули се врши секреција на мочна киселина.

4. На ниво на дисталните тубули мочната киселина повторно се реапсорбира.

Како резултат на сите овие процеси конечно се екскретира од 6 – 12% од филтрираната мочна киселина на ниво на гломерулите.

Формата во која се среќава мочната киселина зависи од рН на средината. При рН вредности под 5,75 таа се наоѓа во форма на мочна киселина, која е

крајно нерастворлива супстанца, што претставува причина за создавање на нејзини кристали во мочните патишта.

При физиолошки вредности на рН, во крвната плазма, мочната киселина се

наоѓа во форма на натриум урат, кој е растворлив до концентрација од 416 µmol/L на 37°С. При концентрации над 416 µmol/L се создаваат кристали од натриум урат кои се таложат во меките ткива или околу зглобовите. Како туѓи тела овие кристали биваат фагоцитирани од страна на полиморфонуклеарните леукоцити што предизвикува инфламаторна реакција. Ова заболување е познато како гихт (подагра). Гихтот се карактеризира со повремени напади и долги периоди на ремисија. Голем ризик за појава на гихт имаат пациентите кај кои високи концентрации на мочна киселина (над 600 µmol/L) се задржуваат во подолг временски период.


177

Депозит на кристали на натриум урат Серумските концентрации на мочната киселина зависат од повеќе фактори: 1. Пол. - Мажите имаат повисоки серумски концентрации на мочна киселина

во однос на жените. 2. Телесна маса. - Кај дебелите лица серумските концентрации на мочната

киселина се исто така повисоки. 3. Социјална состојба. - Кај популациите со повисок социјален статус

обично се мерат повисоки концентрации на мочна киселина. 4. Начин на исхрана. - Лицата кои користат храна богата со нуклеински

киселини, во прв ред црвено месо и месо од внатрешни органи (црн дроб, мозок и сл.), имаат повисоки серумски концентрации на мочна киселина.

5. Генетски фактори. - Некои вродени нарушувања на метаболизмот на пурините значајно влијаат врз серумската концентрација на мочната киселина.

Зголемените концентрации на мочна киселина во серум се означуваат со

терминот хиперурикемија. Хиперурикемија се среќава кај некои хематолошки заболувања, на пример

кај хронични леукемии и мултипла миелома, како резултат на интензивираниот метаболизам на нуклеинските киселини и пурините.

Како доцен ефект при хронично труење со олово исто така се среќава хиперурикемија, како резултат на оштетувањето на бубрезите и нарушувањето на елиминацијата на мочната киселина.

Состојбите на ацидоза и кетоза исто така се следени со хиперурикемија како резултат на конкуренцијата на млечната и на β-хидроксибутерната киселина со мочната киселина за тубуларната секреција.

Хиперурикемија се регистрира и кај прееклампсија, каде концентрацијата на мочна киселина во серумот се користи и како индикатор за тежината на состојбата.

Постојат и генетски условени дефекти на метаболизмот на пурините кои предизвикуваат хиперурикемија и гихт.




178

Намалените концентрации на мочна киселина во серумот се означуваат со терминот хипоурикемија и истите немаат особено клиничко значење. Некои од овие состојби се генетски условени.

Наспроти метаболизмот на пурините, како резултат на метаболизмот

на пиримидините се создаваат метаболити кои се растворливи во вода и чија зголемена продукција ретко доведува до клинички значајни нарушувања.

Концентрацијата на мочна киселина се одредува во серум (плазма) и урина.

Мочната киселина во урина се одредува кај пациенти со гихт со цел да се избере вистинскиот третман. Одредувањето се врши во примерок од 24-часовна урина. Примерокот треба претходно да се алкализира при што мочната киселина се трансформира во растворлив натриум урат.


ВИТАМИНИ Доц. д‐р Татјана Рушковска

179

12. ВИТАМИНИ Гледано од аспект на нивната хемиска структура, витамините

претставуваат една особено хетерогена група органски соединенија чија заедничка особина е тоа што се неопходни за непречено одвивање на животните процеси во организмот, меѓутоа организмот нема способност самиот да ги синтетизира, туку мора да ги прима од надворешната средина, односно преку храната.

Сепак, во однос на оваа општа дефиниција за витамините има и некои исклучоци:

- Извесен исклучок е витаминoт А што во човековиот организам може да се синтетизира од неговите прекурсори, провитамините на витаминот А, кои во крајна линија сепак мора да бидат примени од надворешната средина, со храната.

- Извесен исклучок се и витамините што можат да се синтетизираат од страна на бактериите од цревната флора на човекот.

- Исклучок е и витаминот D, кој долго време се сметал за витамин, но кој денес се класифицира во групата на хормони и кој може да се синтетизира во кожата под дејство на сончевата светлина.

- И на крај исклучок претставува и никотинската киселина што може да се синтетизира од амино киселината триптофан.

Многу одамна, уште пред да се знае за постоењето и за хемискиот состав

на витамините, на луѓето им биле познати ефектите од нивниот недостаток. Така, морнарите кои на долгите патувања не консумирале свежо овошје и зеленчук заболувале од скорбут. Но скорбут не се јавувал кај морнарите кои на своите бродови носеле и консумирале кисела зелка, за која денес знаеме дека изобилува со витамин C.

Народите што се хранеле исклучиво со полиран ориз заболувале од болеста бери-бери. Дури во 1911 година полскиот научник Kazimir Funk успеал, од алкохолен екстракт од трици од ориз, да изолира една супстанца со која можела да се лекува болеста бери-бери. Таа супстанца подоцна била идентификувана како витамин B1. Поради тоа што изолираната супстанца по својот хемиски состав била амин, Funk ја нарекол витамин (за животот важен амин). Од тука потекнува името на сите витамини, иако повеќето од нив според својот хемиски состав не се амини.

Со постепеното откривање на витамините, поради тоа што не постоеле

критериуми за нивна класификација, тие биле означувани со латинските букви A, B, C, D, E… Овие имиња се задржале и до ден денес, иако денес паралелно со овие се користат и имињата кои се добиени врз основа на хемиската структура на витамините.


ВИТАМИНИ


180

Иако, гледано од хемиски аспект, витамините претставуваат една хетерогена група органски соединенија, сепак, тие имаат и одредени заеднички особини:

1. Витамините се главно продукти на растенијата и на некои микроорганизми.

2. За нормално функционирање на човековиот организам тие се потребни во многу мали количини, често пати во делови од милиграм, со исклучок на витаминот C.

3. Животните имаат способност да депонираат витамини во некои свои органи, така што тие претставуваат значаен извор на витамини за човекот (црн дроб, млеко, јајца, рибино масло).

4. Недостигот на секој витамин се манифестира со карактеристично заболување.

Класификацијата на витамините е направена врз основа на нивната

растворливост и тоа: 1. Витамини растворливи во вода (хидросолубилни витамини), во која група спаѓаат витамините од B-комплексот и витаминот C и

2. Витамини растворливи во масти (липосолубилни витамини), во која група спаѓаат витамините A, D, E и К.

Целосниот недостиг на некој витамин се означува како авитаминоза на тој

витамин. При стандардна, рационална и разновидна исхрана авитаминозите практично не се јавуваат.

Делумниот недостиг на некој витамин се означува како хиповитаминоза на тој витамин.

Хипервитаминоза е состојба кога во организмот има преголемо количество од некој витамин. Хипервитаминозите се покарактеристични за витамините растворливи во масти и никогаш не се резултат на неоптимална исхрана, туку претставуваат последица на погрешно дозирана витаминска терапија.

Особено треба да се истакне дека витаминските препарати во никој

случај не претставуваат замена за рационалната и разновидна исхрана.



181

12.1. ВИТАМИНИ РАСТВОРЛИВИ ВО ВОДА

Основна заедничка карактеристика на сите хидросолубилни витамини е поларниот карактер на молекулите, што всушност претставува предуслов за нивната растворливост во вода.

Поради растворливоста во вода овие витамини немаат стабилна форма за депонирање, па затоа мора постојано да се внесуваат со храната. Исклучок е витаминот B12 кој може да се депонира во црниот дроб на човекот во количини доволни за повеќе години. Од друга страна, поради нивната растворливост во вода, вишокот на овие витамини се излачува преку урината, па затоа истите ретко се натрупуваат во организмот во токсични концентрации.

12.1.1. Витамин B1 (Тиамин)

Витаминот B1 е тесно поврзан со зачетоците на науката за витамините и со името на научникот Kazimir Funk.

Иако тиаминот се наоѓа во бројни хранливи продукти од растително и животинско потекло, сепак негов најбогат извор се интегралните житарки. Се препорачува здрави, возрасни луѓе дневно да внесуваат 1,2 mg тиамин (RDA = 1,2 mg; RDA - Recommended Dietary Allowance). Дополнителни количини се потребни при бременост, лактација, зголемена мускулна активност, инфекции и трауми.

Витамин B1 - Тиамин

Во фосфорилирана форма, како тиамин дифосфат (или како што уште се

нарекува тиамин пирофосфат) овој витамин има улога на ензимски кофактор. Најзначајни реакции во кои тиамин пирофосфатот учествува како кофактор се реакциите на оксидативна декарбоксилација на пирогроздовата и α-кето


ВИТАМИНИ


182

глутарната киселина. Исто така тој е кофактор и на транскетолазата од пентозо-фосфатниот циклус.

Недостигот на тиамин во организмот ја предизвикува болеста бери-бери. Таа се манифестира со нарушување на функцијата на нервниот и кардиоваскуларниот систем. За ова заболување најкарактеристични се следните симптоми: воспаление на периферните нерви (полиневритис), слабост на срцевиот мускул и општо физичко пропаѓање на организмот.

Недостиг на тиамин во организмот може да се јави при неадекватна исхрана базирана речиси исклучиво на полирани житарки. Недостиг се среќава и кај хронични алкохоличари, каде истиот е резултат на комбинираниот ефект од неадекватен внес, нарушена апсорпција и забрзана елиминација на тиаминот. Други ризични групи за појава на дефицит на тиамин се возрасни лица кои примаат диуретици и пациенти на хемодијализа.

12.1.2. Витамин B2 (Рибофлавин)

Витаминот B2 најмногу го има во црн дроб, бубрег и срце. Го има доста и во млеко, печурки и зеленчук. Во житарки го има малку. Исто така и интестиналната бактериска флора има способност да го синтетизира овој витамин. Стабилен е при изложување на висока температура, но се разложува под дејство на светлината. Има жолта боја (flavus – жолт, лат.).

RDA за возрасен човек изнесува 1,3 mg, со тоа што потребите растат при

бременост и лактација.

Витамин В2 – Рибофлавин



183

Во храната рибофлавинот се наоѓа во врзана форма, во состав на флавопротеидите. Единствено во млекото се среќава слободен рибофлавин. Во киселата средина на желудникот витаминот се одвојува од протеинската компонента, за потоа, заедно со слободниот рибофлавин, да се апсорбира од страна на интестиналната мукоза.

По апсорпцијата рибофлавинот во организмот се користи за синтеза на: - Флавин мононуклеотид (FMN) или - Флавин аденин динуклеотид (FAD).

FMN и FAD се кофактори кои се вклучени во бројни ензимски оксидо-редукциони реакции во организмот.

Поради комплексната и специфична функција на рибофлавинот при негов недостиг страдаат првенствено ткивата кои се подложни на регенерација, а тоа се кожата и слузниците. Така, најчести симптоми при недостиг на рибофлавин се: воспаление на аглите на устата, воспаление на слузницата на јазикот и воспаление на непцата.

Иако рибофлавинот е присутен во многу хранливи продукти, сепак, како резултат на неправилна и еднолична исхрана, минорни симптоми на негов дефицит се забележуваат многу често насекаде во светот. Функционален дефицит на овој витамин е присутен кај пациенти со хипотиреоза и адренална инсуфициенција, каде е инхибиран процесот на трансформација на рибофлавинот во коензимите FMN и FAD.

12.1.3. Витамин В3 (Ниацин, Никотинска киселина, Витамин РР – Pellagra Preventing Factor)

Овој витамин го има во квасец, месо, црн дроб, млеко и разни видови

зеленчук. За разлика од другите витамини, витаминот В3 може да се синтетизира и во

човековиот организам и тоа од амино киселината триптофан, со која се богати млекото и жолчката од јајце.

Дејство еквивалентно на тоа од ниацинот има неговиот амид кој е познат како: ниацинамид или амид на никотинската киселина или никотинамид. За возрасен човек RDA изнесува 16 mg ниацин дневно. Потребите се нешто повисоки при бременост и лактација. Во храната овој витамин се среќава во состав на ензимските кофактори NAD (никотинамид аденин динуклеотид) и NADP (никотинамид аденин динуклеотид фосфат), но го има и во форма на слободна никотинска киселина. Во дигестивниот систем кофакторите NAD и NADP се хидролизираат при што се ослободува никотинамидот кој, заедно со слободната никотинска киселина, се апсорбира и преку плазмата се транспортира во ткивата.


ВИТАМИНИ


184

Никотинска киселина Амид на никотинската киселина = Никотинамид (Ниацин) (Ниацинамид) Во клетките и двете форми: и ниацинот и ниацинамидот се користат за синтеза на NAD и NADP кои претставуваат кофактори на бројни ензими кои учествуваат во различни оксидо-редукциони процеси во организмот. Во дози значително повисоки од RDA (1000, 2000 mg, па и повеќе) ниацинот се користи за третман на дислипидемиите при што ја намалува концентрацијата на триацилглицеролите во плазмата, ја зголемува концентрацијата на холестерол во HDL фракцијата и го намалува атерогениот потенцијал на LDL партиклите. Чести несакани ефекти од земањето на ниацин во толку високи терапевтски дози се црвенило на лицето и гастроинтестинални тегоби.

Недостатокот на овој витамин доведува до појава на болеста пелагра, што е особено честа во подрачјата каде луѓето главно се хранат со храна подготвена од пченкарно брашно, кое е сиромашно со аминокиселината триптофан, а не консумираат доволно млеко, месо и јајца. Пелаграта се манифестира со дерматитис, дијареја и деменција. Дерматитисот пак од своја страна се манифестира со пигментација на кожата која е директно изложена на светлина, а на лицето таа е во форма на симетрични промени во облик на пеперутка.



185

На следната слика е прикажан процесот на биосинтеза на никотинската киселина од амино киселината триптофан:

Биосинтеза на никотинска киселина (ниацин), серотонин и мелатонин од амино киселината триптофан


ВИТАМИНИ


186

12.1.4. Витамин B5 (Пантотенска киселина) Пантотенската киселина е широко распространета во природата, поради

што и го добила своето име (πάντοθεν – пантотен, од секаде, грчки). Ја има во црн дроб, месо, млеко, квасец, зелка, карфиол, домати, а се синтетизира и од страна на цревната флора.

Препораките за адекватен внес (adequate intake, AI) за возрасен човек се 5

mg пантотенска киселина дневно. Како и кај повеќето други витамини и во овој случај потребите се зголемени при бременост и лактација.

Пантотенска киселина

Значењето на пантотенската киселина како витамин се состои во тоа што

таа влегува во состав на коензимот А, па на тој начин учествува во бројни важни биохемиски процеси.

Недостиг на пантотенска киселина се јавува исклучително ретко и тоа

само во екстремно тешки и нехумани услови на преживување. Недостигот се манифестира со раздразливост, срцебиење при напор, гастоинтестинални тегоби, здрвеност и боцкање на дланките и стапалата, слабост на мускулите екстензори на прстите. Дефицит на пантотенска киселина е забележан кај воените затвореници во Азија во текот на Втората светска војна, кај кои симптомите на синдромот “burning feet” исчезнале единствено после примање на пантотенска киселина.

Препарати на пантотенската киселина во медицината се користат за третирање на кожни болести, болести на црниот дроб и др.



187

12.1.5. Витамин B6 (Пиридоксин, Пиридоксал и Пиридоксамин) Сите три соединенија: пиридоксин, пиридоксал и пиридоксамин ја

поседуваат активноста на витаминот B6. Всушност, сите тие во организмот се трансформираат во биолошки активната форма на витаминот, а тоа е пиридоксал фосфат.

Ги има во месо, риба, жолчка од јајце, житарици и квасец, а се синтетизираат и од страна на бактериската флора во дебелото црево.

Потребите за витамин B6 се во тесна зависност од внесот на протеини во организмот, што произлегува од функцијата на овој витамин. Стандардно, RDA за возрасни лица изнесува 1,3 mg пиридоксин дневно, со тоа што потребите се нешто поголеми при бременост и лактација.

Пиридоксал фосфат

Значењето на овој витамин се состои во тоа што пиридоксал фосфатот

како кофактор учествува во бројни ензимски реакции во организмот, првенствено во метаболизмот на амино киселините. Учествува и во синтезата на хемот.

Недостиг само на витамин B6 се јавува многу ретко. Вообичаено, недостиг

на овој витамин се јавува заедно со недостигот на други витамини од В-комплексот. Недостиг на витамин В6, заедно со недостиг на витамин В12 и фолна киселина е асоциран со хиперхомоцистеинемија, состојба која претставува независен фактор на ризик за кардиоваскуларни заболувања.

Недостиг на витамин B6 е опишан кај деца, каде се манифестира со хиперексцитабилност на централниот нервен систем. Дополнителни симптоми се: промени на кожата, промени на слузокожата во усната празнина и хематолошки манифестации.


ВИТАМИНИ


188

Примање на витамин В6 во високи дози преку препарати на овој витамин може да предизвика несакани последици како што се невротоксични и фотосензитивни ефекти. Од таа причина се препорачува највисоката дневна доза на овој витамин да не изнесува повеќе од 100 mg дневно за возрасни.

12.1.6. Витамин B7 (Биотин, Витамин H, Коензим R) Витаминот H најмногу го има во црн дроб, бубрег, јајца, млеко и квасец.

Помалку го има во месо, овошје, зеленчук и житарки. Човековите потреби од овој витамин се задоволуваат главно преку негова синтеза од страна на интестиналната бактериска флора.

Препораките за адекватен внес за возрасни лица изнесуваат 30 µg биотин дневно. Дополнителни 5 µg се потребни во периодот на лактација.

Витамин B7 – Биотин, Витамин H, Коензим R Функцијата на биотинот како витамин е резултат на неговото учество во

ензимските реакции на карбоксилација, како кофактор.

Биотинот е растворлив во вода, меѓутоа со гликопротеинот авидин што го има во белката од јајцето гради нерастворливо соединение кое не може да се апсорбира во дигестивниот тракт. Поради тоа, прекумерното консумирање на жива белка од јајце може да доведе до авитаминоза на биотин, која се манифестира со дерматитис и опаѓање на косата. Од тука произлегува и името витамин H: "Haar und Haut” - коса и кожа, герм.



189

12.1.7. Витамин B9 (Фолна киселина, Птероилглутаминска киселина) Главен извор на фолната киселина е лиснатиот зеленчук (спанаќ, карфиол,

зелка), според што и го добила името (folium – лист, лат.). Ја има и во продукти од животинско потекло, како што се црн дроб, месо, жолчка од јајце. Покрај тоа, фолната киселина ја синтетизира и флората на дебелото црево.

RDA за возрасен човек изнесува 400 µg фолна киселина дневно. Во бременоста RDA e 600 µg дневно, a во периодот на лактација - 500 µg дневно.

Фолна киселина

Биолошки активни се само редуцираните форми на фолната киселина: FH2

и FH4 (F = фолна киселина). Главна функција на фолната киселина во организмот е нејзиното учество во

биосинтезата на нуклеинските киселини како кофактор. Поради тоа има особено значење за организмот во периодот на растење и интензивна делба на клетките. Неопходна е за созревање на еритроцитите. Вклучена е и во метаболизмот на хомоцистеинот, конкретно во реакцијата на негово метилирање до метионин.

Мегалобластната анемија е најзначајната клиничка манифестација на дефицитот на фолна киселина, иако можат да се регистрираат и сензорни и невропсихијатриски нарушувања.

Поради интензивната синтеза на ДНК, за периодот на бременост се карактеристични зголемени потреби од фолна киселина. Суплементацијата со фолна киселина во почетокот на бременоста значително го намалува ризикот од дефекти на невралната туба кај плодот.


ВИТАМИНИ


190

12.1.8. Витамин B12 (Кобаламин) Витаминот B12 исклучиво се синтетизира од страна на микроорганизмите.

Поради тоа во храна од растително потекло не е присутен. Најмногу го има во црн дроб, а во помала мерка се среќава во месо, млеко и јајца. Под поволни услови може да го синтетизираат и бактериите од цревната флора.

За возрасен човек RDA изнесува 2 µg дневно. При бременост и лактација потребите се нешто повисоки.

Хемиската структура на овој витамин е многу комплексна, а значајно е тоа што содржи прстен сличен на порфиринот, со кобалт наместо железо во центарот на молекулата.

Кобаламин



191

Кобаламинот што е внесен со храната може да се апсорбира само доколку е присутен т.н. внатрешен фактор. Тоа е гликопротеин кој се синтетизира во клетките на желудникот, поточно во неговиот пилорусен дел. Со соединувањето на витаминот B12 и внатрешниот фактор се создава комплекс кој се апсорбира преку специфичните рецептори сместени во илеумот. Потоа витаминот B12 се транспортира до црниот дроб и тука се депонира. Тоа е единствен пример за депонирање на хидросолубилен витамин. При недоволен внес или нарушување на апсорпцијата на кобаламинот организмот ги користи резервите од црниот дроб, така што симптоми на дефицит ќе се јават дури по околу 5 години.

Витаминот B12 има значајна улога при созревањето на еритроцитите. Исто така тој е кофактор на повеќе од 12 различни ензимски системи.

Дефицитот на витамин B12 може да биде последица од неговото недоволно внесување со храната, но почесто е резултат од неговата нарушена апсорпција кај пациенти кај кои е отстранет делот од желудникот кој е одговорен за синтеза на внатрешниот фактор.

Недостигот на витамин B12 доведува до појава на пернициозна анемија што се манифестира со намалување на бројот на еритроцитите и нивно нарушено созревање, а во потешки случаи се јавуваат и дегенеративни промени на ‘рбетниот мозок.

12.1.9. Витамин C (Аскорбинска киселина) Под поимот витамин С се опфатени соединенијата што имаат

антискорбутно дејство кај човекот, а тоа се аскорбинската киселина и нејзината оксидирана форма – дехидроаскорбинската киселина.

Главен извор на витамин C е свежото овошје и зеленчук. Витаминот C е термолабилен, па затоа со термичка обработка на храната

(особено при долго готвење во отворени садови, со често мешање) истиот се разорува.

Додека растенијата и повеќето животни ја синтетизираат аскорбинската киселина од D-глукоза, човекот и некои цицачи ја немаат таа способност.

RDA за возрасен човек изнесува 90 mg. На пушачите им се потребни дополнителни 35 mg дневно. Потребите се зголемени и во периодот на бременост и лактација.

Аскорбинската киселина дејствува како кофактор на бројни оксидази каде

има функција да ги одржува металните јони (првенствено железото и бакарот) во нивната редуцирана форма.


ВИТАМИНИ


192

Аскорбинска киселина Дехидроаскорбинска киселина

Најзначајни биохемиски процеси во кои е вклучена аскорбинската киселина

се следните: 1. Учествува во биосинтезата на хормоните од кората на надбубрежната

жлезда. 2. Обезбедува интестинална редукција на тривалентното железо во

двовалентно, со што ја овозможува неговата aпсорпција. 3. Учествува во трансформирањето на фолната киселина во нејзините

активни редуцирани форми. 4. Учествува во процесот на синтеза на колагенот. 5. Учествува во синтезата на карнитин, серотонин, норадреналин и др.

Витаминот С е еден од најзначајните хидросолубилни антиоксиданси во

биолошките течности. Тој ефикасно ги отстранува слободните радикали и ги регенерира останатите нискомолекуларни антиоксиданси како што се: α-токоферолот, β-каротенот, глутатионот и уратот.

Недостигот на витамин C предизвикува појава на болеста скорбут што се

манифестира со: фрагилност (кршливост) на крвните капилари (поради нарушеното вградување на колаген и хондроитин сулфат во соединителното ткиво) и појава на поткожни крвавења, анемија, крвавење од непцата, клатење и паѓање на забите, болни и отечени зглобови и нарушено зараснување на раните.

Високи дози витамин С, до 2 g дневно, генерално добро се поднесуваат, освен што може да се јави иритација на гастроинтестиналниот систем. Други, иако значително поретки несакани ефекти се: зголемена екскреција на оксалати и формирање на бубрежни камчиња, зголемена екскреција на мочна киселина, прекумерна апсорпција на железо, намалена концентрација на витаминот B12.



193

12.2. ВИТАМИНИ РАСТВОРЛИВИ ВО МАСТИ

За липосолубилните витамини е карактеристично тоа што за нивна апсорпција е неопходна пред сè нормална апсорпција на мастите. Нарушувањето на апсорпцијата на мастите од било која причина доведува и до малапсорпција на липосолубилните витамини, што во крајна линија може да доведе до нивни недостиг. По апсорпцијата, липосолубилните витамини влегуваат во состав на хиломикроните кои ги транспортираат до црниот дроб.

Заради нивната нерастворливост во вода организмот има способност да ги депонира овие витамини, па поради тоа може да се јави токсичност поради предозирање.

12.2.1. Витамин А (Ретинол)

Главни извори на витамин A за човекот се рибино масло, црн дроб и млеко. Во зеленчукот, особено во морковите, доматите и црвените пиперки има

доста β-каротен кој претставува најзначаен провитамин, односно прекурсор за синтеза на витаминот А. Освен β-каротенот, и останатите каротеноиди можат да бидат искористени во организмот како провитамини на витаминот А.

RDA за витамин А кај возрасен човек изнесува 900 µg. Потребите се нешто

поголеми во периодот на бременост и лактација. Биохемиските функции на витаминот А се следните: 1. Ги контролира и регулира процесите на репродукција, растење и развој

(особено ембрионалниот), како и функцијата на имунолошкиот систем. 2. Учествува во процесите на фотохемиска визуелна активност.

Механизмите на делување на витаминот А врз процесите на раст и развој не се доволно јасни, но од друга страна пак неговото значење за процесот на гледање е добро проучено.

Познато е дека за остварување на процесот на гледање од особена важност се два вида рецепторни клетки сместени во ретината на окото, а тоа се т.н. чепчиња и стапчиња. Чепчињата се специјализирани за силна светлина и бои, додека стапчињата се специјализирани за детекција на слаба светлина. Во составот на стапчестите клетки влегува еден протеин – опсин, кој се врзува со витаминот А, поточно за неговиот дериват 11-cis ретинал. Комплексот од опсин и 11-cis ретинал се нарекува родопсин или виден пурпур. Тој има улога за апсорпција на фотоните, после што се иницира една цела каскада биохемиски реакции чиј краен ефект е испраќање сигнали до очниот нерв.


ВИТАМИНИ


194

Ретинол

Токму поради тоа, најраниот симптом на дефицит на витамин А е ноќното слепило, или како што уште се нарекува, кокошкино слепило. Ова заболување се манифестира со добро гледање преку ден, на нормална дневна светлина, но приквечер, при слаба светлина, пациентите слабо гледаат и ја губат способноста за ориентација, што е последица на намаленото количество на родопсин и намалената осетливост на стапчињата кон фотоните.

Долготрајниот недостиг на витаминот А доведува до сушење на корнеата, односно ксерофталмија (суво око). Кога кај сувата корнеа ќе се јави улцерација и некроза, таквата состојба се означува како кератомалација.

Недостигот на витамин А кај деца доведува до нарушување на растот и развојот.

12.2.2. Витамин D (Калциферол)

До пред извесно време калциферолот се сметал за витамин од едноставна причина што кај децата со рахитис состојбата се подобрувала по орална терапија со овој витамин. Меѓутоа, денес со право калциферолот сè почесто се класифицира во групата на хормони, поради тоа што подлежи на слични регулаторни механизми како и оваа група биолошки активни супстанци.

Витаминот D најмногу го има во рибино масло, црн дроб, жолчка од јајце и

млеко. Но, главен извор на витаминот D не е храната, туку тоа е неговата синтеза во кожата под дејство на ултравиолетовите В зраци.

RDA за витаминот D изнесува 5-15 µg дневно. Има податоци дека потребите од овој витамин се значително повисоки кај старите лица.



195

Постојат две форми на витаминот D, двете стероидни деривати:

1. Ергокалциферол, (витамин D2), кој е продукт од ултравиолетовото зрачење врз ергостеролот од квасните габички и

2. Холекалциферол, (витамин D3), кој кај животните и човекот се добива со ултравиолетово зрачење врз провитаминот 7-дехидрохолестерол, кој се наоѓа во кожата.

Меѓутоа ниту ергокалциферолот ниту холекалциферолот не се биолошки

активни форми на витаминот D, туку биолошката активност ја имаат нивните деривати:

- Еркалцитриол (1,25-дихидроксиергокалциферол или 1,25(ОН)2D2) и

- Калцитриол (1,25-дихидроксихолекалциферол или 1,25(ОН)2D3). Првата хидроксилација на ергокалциферолот и холекалциферолот се врши

на 25-иот јаглероден атом во црниот дроб, а втората се врши на првиот јаглероден атом во бубрезите и плацентата. Кога се зборува за двете биолошки активни форми на витаминот D заедно, тие се означуваат како 1,25(ОН)2D – 1,25 дихидрокси витамин D.

25(ОН)D2 и 25(ОН)D3 [заедно: 25(ОН)D] се транспортни форми на витаминот D.

Интензитетот на синтезата на 1,25(ОН)2D зависи од концентрацијата на

калциум и фосфор во серумот, кои пак се контролирани од паратхормонот и калцитонинот.

Калцитриол


ВИТАМИНИ


196

Биолошката функција на активните форми на витаминот D се состои во регулирање на концентрациите на калциум и фосфор во крвта. Тоа го остваруваат преку комплексни регулаторни механизми и влијание врз функцијата на тенкото црево, коските, бубрезите и паратиреоидните жлезди.

Недостигот на витамин D кај децата доведува до појава на болеста рахитис

која се манифестира со нарушена минерализација на коските и појава на коскени деформитети.

Дефицитот на витамин D кај возрасните доведува до појава на остеомалација, која се манифестира со ослабување на структурата на коските и нивна кршливост.

12.2.3. Витамин Е (Токоферол)

Главни извори на токоферол се растителните масла. Постојат четири форми на овој витамин кои меѓу себе се разликуваат по

бројот на метил групите и кои се означуваат како алфа-, бета-, гама- и делта-токоферол. Најраспространет и со најсилно биолошко дејство е α-токоферолот.

RDA за возрасен човек изнесува 15 mg витамин Е.

α-Токоферол

По апсорпцијата и транспортот со помош на хиломикроните, витаминот Е се

концентрира во клеточните мембрански системи, каде главно го пројавува своето дејство. Најголем дел од витаминот Е се депонира во масното ткиво.

Биолошката функција на витаминот Е е резултат на неговото силно

антиоксидантно дејство. Имено, овој витамин ја спречува пероксидацијата на полинезаситените масни киселини кои влегуваат во состав на мембранските фосфолипиди.



197

Витаминот Е е значаен за нормално функционирање на нервниот систем, ги штити еритроцитите од хемолиза, а ја превенира и ретинопатијата кај недоносени деца.

Недостиг на витамин Е кај луѓето речиси и да не се среќава.

12.2.4. Витамин К (Кинон) Витаминот К е познат како антихеморагичен витамин или витамин за

коагулација ("Koagulations-Vitamin", германски). Освен тоа учествува и во метаболизмот на коските.

Го има во спанаќ, зелка, зелена салата, млеко и млечни производи, јајца, а го синтетизира и цревната флора.

RDA за возрасен човек изнесува 120 µg. Во природата постојат две основни класи витамин K:

- Филокинони (витамин К1), кои се од растително потекло и - Менакинони (витамин К2), кои ги синтетизираат бактериите.

Филокинон

Најпознат синтетички витамин К е менадион (витамин К3), кој во

организмот се трансформира во менакинон.


ВИТАМИНИ


198

Витаминот К во организмот ја контролира коагулацијата на крвта на тој начин што учествува во синтезата на следните фактори на коагулација: фактор II, VII, IX и X, која се врши во црниот дроб. Недостигот на витаминот К се манифестира со крвавења.

Кај возрасните дефицит на витамин К е ретка појава. Ризик за дефицит е присутен кај пациенти со малапсопција на мастите и кај оние кои примаат лекови кои интерферираат со метаболизмот на овој витамин (варфарин, цефалоспорин).

Хеморагичната болест кај новороденчиња е директна последица од недостиг на витаминот К. Истата се превенира со препарати на овој витамин кои се даваат интрамускулно или орално.

Литературa

1. „БИОХЕМИЈА“, Слобода А. Џекова-Стојкова и соработници, Катедра по биохемија при Медицинскиот факултет - Скопје, НИП „Форум“, Скопје, 1999.

2. „COLOR ATLAS OF BIOCHEMISTRY“, Koolman and Roehm, 2nd edition, Thieme, Stuttgart, New York, 2005.

3. „BIOKEMIJA - za studentе kemije i medicine“, Peter Karlson, превод на хрватски јазик, Školska knjiga, Zagreb, 1993.

4. „TIETZ, Fundamentals of Clinical Chemistry“, 6th edition, Saunders, Elsevier, 2008.

5. „КЛИНИЧКА ХЕМИЈА - принципи, процедури, корелации“, Бишоп, Фоди и Шоеф, петто издание, превод на македонски јазик, Просветно дело, Скопје, 2009.

6. „MEDICINSKA BIOHEMIJA“, Nada Majkić-Singh, drugo dopunjeno izdanje, Društvo medicinskih biohemičara Srbije, Beograd, 2006.

7. „MEDICINSKA BIOKEMIJA“, Štraus Božidar, Jugoslavenska medicinska naklada, Zagreb, 1988.

8. „Влијание на ловастатинот врз оксидативниот стрес и врз IgG автоантителата против MDA модифицираните LDL честички кај пациенти со дислипидемија“, Татјана Рушковска, докторска дисертација, Универзитет „Кирил и Методиј“, Скопје, 2002.

Documents

1. Skripta_Osnovi na Biohemija