1 / 30

Metabolismus erytrocytů

Metabolismus erytrocytů. Alice Skoumalová. Erytrocyty Struktura: bikonkávní tvar (7,7 μ m ) nemají nitrobuněčné organely (membrána obklopující roztok hemoglobinu) Funkce: transport - kyslík do tkání

griffin-calhoun
Télécharger la présentation

Metabolismus erytrocytů

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Metabolismus erytrocytů Alice Skoumalová

  2. Erytrocyty • Struktura: bikonkávní tvar (7,7 μm) nemají nitrobuněčné organely (membrána obklopující roztok hemoglobinu) • Funkce: transport - kyslík do tkání - odstraňování oxidu uhličitého a protonů • Doba života 120 dní • 4,6-6,2 milionů/μl u mužů, 4,2-5,4 milionů/μl u žen

  3. 1. Membrána erytrocytů

  4. 50% lipidová dvojvrstva (fosfolipidy, cholesterol) 50% proteiny SDS-PAGE: rozdělení podle migrace (proužek 1-7) isolace a analysa (10 hlavních bílkovin) Integrální: Protein vyměňující anionty, glykoforiny A, B, C Periferní: Spektrin, Ankyrin, Aktin • Dědičná sferocytóza(AD) • deficit v množství spektrinu nebo jeho abnormality • přítomnost sferocytů v periferní krvi • destrukce při průchodu slezinou

  5. 2. Hemoglobin 4 polypeptidové řetězce + 4 hemové skupiny

  6. Prostorové změny hemu a F-helixu během přechodu mezi T a R-formou hemoglobinu:

  7. Saturační křivka hemoglobinu:

  8. Autooxidace hemoglobinu: O2 se váže na Fe2+Hem - Fe2+- O2 Hem - Fe3+ - O2•- Methemoglobin (Fe3+) není schopen vázat O2 (methemoglobinreduktáza)

  9. 3. Specifika erytrocytů Nemají organely • produkce ATP oxidativní fosforylací • opravovat poškozené proteiny a lipidy Jsou vystaveny působení volných radikálů • autooxidace hemoglobinu (uvolňování O2•-) • PUFA v membráně (peroxidace lipidů) • deformace v kapilárách, uvolnění katalytických iontů (peroxidace lipidů)

  10. 4. Metabolismus erytrocytů • Glukóza: energie • Glykolýza: ATP, 2,3-bisfosfoglycerát, NADH • Pentosafosfátová dráha: NADPH • Syntéza glutathionu (antioxidant) • Zánik: globin, Fe2+, tetrapyrol

  11. Glukóza je zdroj energie Přenašeč pro glukosu 12 transmembránových helikálních úseků kanál pro průchod glukózy nezávislý na inzulínu Glykolýza 1. zdroj ATP laktát pouze z glykolýzy 2. dodavatel 2,3-bisfosfoglycerátu (2,3-BPG) (= Rapaport-Luebering shunt) odklonění glykolýzy (nevzniká ATP) vazba na deoxyhemoglobin, stabilizace, usnadnění uvolňování kyslíku v tkáních

  12. 2,3-bisfosfoglycerát Allosterický efektor hemoglobinu: • stabilizuje deoxyhemoglobin • snižuje afinitu hemoglobinu ke kyslíku Klinické aspekty: • zvýšená produkce u lidí žijících ve vysoké nadmořské výšce a u kuřáků • neváže se na fetální hemoglobin (HbF α2γ2), větší afinita ke kyslíku, předáváníkyslíku plodu přes placentu

  13. Pentosafosfátová dráha • NADPH: redukce oxidovaného glutathionu na redukovaný • Glutathion: odstraňuje H2O2 z erytrocytů (za katalýzy glutathionperoxidázy obsahující selen) Mutace glukosa-6-fosfátdehydrogenázy Hemolytická anémie: snížená tvorba NADPH oxidace hemoglobinu, Heinzova tělíska peroxidace lipidů, rozpad erytrocytů Klinika: požití bobů či různých léčiv (primachin, sulfonamidy) 100 milionů lidí deficit aktivity tohoto enzymu (nejčastější enzymopatie)

  14. V erytrocytech probíhá syntéza glutathionu

  15. Glutathion Důležitý pro ochranu před volnými radikály 1. Kofaktor glutathionperoxidázy (odstraňování H2O2 v erytrocytech) 2. Součást metabolismu kyseliny askorbové (recyklace) 3. Chrání proteiny před oxidací SH-skupin a tvorbou zkřížených vazeb Glutathionperoxidáza Gly Cys Glu Gly Cys Glu Gly Cys SH Glu S S Glutathionreduktáza Redukovaný glutathion (monomer) Oxidovaný glutathion (dimer)

  16. Oxyhemoglobin O2 Superoxiddismutáza Hemoglobin Superoxid H2O2 Kataláza Methemoglobinreduktáza Methemoglobin ½ O2+H2O GSH Pentosofosfátová dráha NADP+ Glutathionreduktáza Glutathionperoxidáza NADPH GSSG H2O GSH-redukovaný glutathion; GSSG-oxidovaný glutathion

  17. Autooxidace hemoglobinu 3% hemoglobinu každý den se oxiduje Konstantní uvolňování O2•- Hem - Fe2+- O2 Hem - Fe3+ - O2•- Hem – Fe2+- O2 Hem - Fe3+ + O2•- Methemoglobinreduktáza Redukce methemoglobinu FAD, cytochrom b5 a NADH (z glykolýzy) Methemoglobinemie 1.Dědičná: deficit methemoglobinreduktázy (AR) 2.Abnormální hemoglobin HbM (mutace hemoglobinu, náchylný k oxidaci) 3.Vyvolaná požitím léčiv či chemikálií (sulfonamidy, anilin) Klinika: cyanóza (10% Hb ve formě metHb) léčba podání redukčních činidel (methylenová modř, kyselina askorbová)

  18. Superoxiddismutáza (SOD) Konvertuje O2•- na H2O2 CuZnSOD ve vysoké koncentraci v erytrocytech Odstranění H2O2: 1. Kataláza hemová skupina s Fe3+ katalyzuje dekompozici H2O2 na vodu a kyslík: 2H2O2 2H2O+O2 2. Glutathionperoxidáza redukuje H2O2 na vodu a zároveň oxiduje glutathion H2O2+2GSH GSSG+2H2O Glutathionreduktáza GSSG+NADPH+H+ 2GSH+NADP+ NADPH z pentosafosfátové dráhy (glukóza-6-fosfátdehydrogenáza)

  19. 5. Biologické antioxidanty: α-tokoferol (vitamin E) v membráně erytrocytů chrání před peroxidací lipidů α-TocH+LO2• α-Toc•+LO2H Kyselina askorbová (vitamin C) v cytoplasmě recykluje α-tokoferol Dehydroaskorbátreduktáza (GSH dependentní) regeneruje askorbát

  20. 6. Hemoglobinopatie Mutace - abnormální struktury hemoglobinu V důsledku mutací dochází k tvorbě srpků, změně afinity ke kyslíku, ztrátě hemu či disociaci tetrameru Nejznámější jsou hemoglobin M a S, dále thalasemie Hemoglobin M Náhrada His (E8 neboF7) v podjednotce α nebo β Tyr Silná iontová vazba s Tyr stabilizuje železo ve formě Fe3+ (methemoglobin) Methemoglobin neváže kyslík Thalasemie V důsledku genetických poruch je snížená či chybí tvorba α či β-řetězců (α či β-thalasemie)

  21. Hemoglobin S • Srpkovitá anémie • Agregace patologického hemoglobinu S

  22. Hemoglobin S • tzv. lepkavý úsek na povrchu hemoglobinu (Glu - Val) • deoxyhemoglobin - komplementární místo k lepkavému úseku - polymeraci deoxyhemoglobinu S - vznik dlouhého vláknitého precipitátu

  23. Srpkovitá anémie • erytrocyty zkrouceny do tvaru srpků, blokují kapiláry, způsobují zánět a bolest; jsou fragilní a mají tendenci se rozpadat, což vede k anemii • v tropech (koincidence s malárií): heterozygotní forma hemoglobinu S - výhoda při nákaze malárií, rozpad erytrocytů přeruší parazitární cyklus

  24. 7. “Přepínání“ hemoglobinu:

  25. 8. Glykovaný hemoglobin (HbA1) • Neenzymová glykace na terminální NH2 skupině (Val) β-řetězce • Glykovaná frakce asi 5% celkového množství hemoglobinu(úměrná koncentraci glukózy v krvi) • Měřením hladiny HbA1 lze získat informace o průběhu diabetes mellitus (odráží hladinu glukózy za posledních několik týdnů); Cukr CHO + NH2 CH2Protein Cukr CH N CH2 Protein Cukr CH2 NH CH2Protein Schiffova base Amadoriho přesmyk Glykovaný protein

  26. Souhrn: • Specifická struktura a funkce erytrocytů • Specifika metabolismu (glykolýza, PPP) • Ochrana před oxidačním stresem • Hemoglobin, hemoglobinopatie

  27. Schémata použitá v prezentaci: Marks´ Basic Medical Biochemistry, A Clinical Approach, third edition, 2009 (M. Lieberman, A.D. Marks) Principles of Biochemistry, 2008, (Voet D, Voet J.G., and Pratt C.W) Color Atlas of Biochemistry, second edition, 2005 (J. Koolman and K.H. Roehm)

More Related