Альвеоциты II типа. Особенности строения, функции. Особенности энергетического обмена. Механизм реабсорбции воды, его регуляция адреналином и глюкокортикоидами
Главной функцией альвеоцитов II типа является реабсорбция ионов Na+. Такая работа требует больших затрат энергии, поэтому альвеоциты II типа получают энергию в процессе окисления глюкозы до CO2 и H2O. Вслед на ионами Na+ парацеллюлярно транспортируются ионы Cl-, а трансцеллюлярно — вода. Альвеоциты II типа имеют кубическую форму и апикальную щеточную каемку. В щеточной каемке экспрессируется эпителиальный Na+-канал (ENaC), а в базолатеральной мембране — 3Na+/2K+-АТФаза. Кроме того, альвеоциты II типа синтезируют и секретируют сурфактант.
ENaC
— Na+-канал состоит из субъединиц α, β и γ. α-Субъединица синтезируются конститутивно. Синтез β- и γ-субъединиц регулируется на уровне транскрипции альдостероном. ENaC обеспечивает пассивное проведение ионов Na+ в альвеоцит по градиенту концентрации.
3Na+/2K+-АТФаза
- осуществляет энергозависимое удаление Na+ через базолатеральную мембрану против градиента концентрации из цитоплазмы в интерстиций. 3Na+/2K+-АТФаза состоит из α и β-субъединиц. α-Субъединица конститутивна, а β-субъединица — регулируется на уровне транскрипции.
Скорость транспорта ионов через альвеоциты II типа определяется количеством ENaC и активностью 3Na+/2K+-АТФазы. Регуляция осуществляется на транскрипционном и посттранскрипционном уровне. Основными регуляторами транспорта ионов являются: адреналин, кортизол, альдостерон, супероксид (O2?−) и предсердный (атриальный) натрийуретический пептид (ANP).
Адреналин
Адреналин через β-адренорецепторы (вторичный посредник — цАМФ) обеспечивает быструю интернализацию ENaC в апикальную мембрану и 3Na+/2K+-АТФазы в базолатеральную мембрану, тем самым быстро увеличивая реабсорбцию Na+.
Кортизол и альдостерон
Кортизол и альдостерон через рецепторы минералокортикоидов регулируют скорость транскрипции мРНК α-субъединицы ENaC и β-субъединицы 3Na+/2K+-АТФазы.
ANP (натриурет.пептид)
ANP синтезируется и секретируется при растяжении кардиомиоцитов левого предсердия (перегрузка сердца объемом или давлением). Через свой рецептор ANP увеличивает производство цГМФ и ингибирует интернализацию ENaC и 3Na+/2K+-АТФазы. Поэтому ANP может быть важным фактором патогенеза отека легких и «застойной пневмонии» при болезнях сердца и сосудов.
Супероксид и гипоксия
Поскольку альвеоциты II типа содержат митохондрии, то в ответ на гипоксию в клетках продуцируется O2-, который через активацию фактора транскрипции NF-κB ингибирует транскрипцию мРНК α-субъединицы ENaC и β-субъединицы 3Na+/2K+-АТФазы. Таким образом, O2- является функциональным антагонистом кортизола и альдостерона.
Состав и функции слизи, механизм ее секреции эпителием дыхательных путей. Роль хлорного канала (муковисцидозного трансмембранного регулятора - CFTR). Понятие о муковисцидозе. Лабораторная диагностика муковисцидоза.
Сурфактант
Альвеоциты II типа синтезируют и секретируют поверхностно-активное вещество сурфактант. Молекулы сурфактанта содержат неполярную «головку» и полярные «хвосты». «Головки» молекулы сурфактанта направлены в сторону клеток, а «хвосты» — в просвет альвеолы. Сурфактант разрушает ассоциаты воды, снижает поверхностное натяжение и препятствует спадению стенок альвеол. Синтез сурфактанта индуцируется кортизолом.
Компонентами сурфактанта также являются особые белки — SP-A, SP-B, SP-C, SP-D.
Протеины SP-A и SP-D
относятся к особой группе белков коллектинов, распознающих поверхносные углеводы бактерий — останки маннозы и N-ацетилглюкозамина. Бактерии «помеченные» протеинами SP-A и SP-D фагоцитируются альвеолярными макрофагами. Таким образом, протеины сурфактанта SP-A и SP-D обеспечивают неспецифическую антимикробную защиту.
Протеины SP-B и SP-C
стабилизируют фосфолипидную пленку.
Синтез сурфактанта, субъединиц ENaC и 3Na+/2K+-АТФазы начинаются с 28 недели беременности, поэтому преждевременные роды для новорожденного грозят развитием синдрома дыхательной недостаточности.
18. Нейрон: строение, функциональные отделы, локализация синтетических процессов. Миелин: функции, химический состав, функции липидов и протеинов миелина.
Нейрон является морфологической и функциональной единицей нервной ткани. Он состоит из тела, отростков (дендриты и аксоны) и концевых пластинок. Дендриты передают возбуждение к нейрону, а аксоны — к периферии. Отростки представляют собой полые трубки, образованные мембраной и наполненные цитоплазмой, которая течет внутри аксона по направлению к концевым пластинкам и обратно к ядру. Цитоплазма увлекает за собой ферменты, образовавшиеся в грЭПС и катализирующие синтез медиаторов в концевых пластинках. Медиаторы запасаются в синаптических пузырьках. Будучи окруженными мембраной, медиаторы биологически инертны.
Миелин
Аксоны некоторых нейронов защищены с поверхности миелиновой оболочкой, образованной шванновскими клетками, обвивающими аксон. Места, в которых он не покрыт миелиновой оболочкой, называются перехватами Ранвье.
Миелин — фосфолипид-диэлектрик, окружающий аксоны многих нейронов. Миелин является продуктом глиальных клеток Шванна (в периферической нервной системе) и олигодендроцитов (в центральной нервной системе).
Состав миелина
Миелин, синтезируемый разными клетками характеризуется различным химическим составом.
Липиды составляют 80 % массы миелина. Основными липидами миелина являются галактоцереброзид — тип цереброзида, содержащий церамид и галактозу. Галактоцереброзид играет важную роль в индукции апоптоза.
Протеины включают Основной белок миелина (MBP), миелиновый гликопротеин олигодендроцитов (MOG) и протеолипидный протеин (PLP). Белки миелина регулируют процесс миелинизации нервных волокон, поэтому их дефект обусловливает нарушения проведения нервных импульсов по нервным волокнам.
Функции миелина
Миелин обеспечивает высокую скорость передачи нервного импульса в миелиновых волокнах, поскольку нервный импульс перемещается скачкообразно. Вдоль безмиелиновых нервных волокон скорость передачи нервного импульса существенно ниже, поскольку потенциал действия распространяется последовательно вдоль мембраны нейрона. Миелиновая оболочка предотвращает перенос электрического импульса на соседние нейроны и формирует канал для роста аксона при его повреждении.
Повреждение миелина (демиелинизация) и нарушение синтеза миелина (дисмиелинизация) снижает скорость передачи нервных импульсов вдоль аксона, что вызывает нарушение чувствительности, мышечную слабость и нарушение зрения.
Повышение текучести миелиновой оболочки используется для общей анестезии (ингаляционный наркоз) при проведении хирургических операций.
19. Химический синапс: структура, локализация процесса синтеза нейромедиаторов. Протеины активной зоны (AZ), постсинаптической плотности (PSD). Механизм высвобождения нейромедиатора. Пресинаптический терминал. Протеины SNARE.
Химические синапсы — специализированные соединения между нейронами и другими клетками (мышцы, железы). Синапсы обеспечивают связь с другими нейронами и регуляцию нейронами других клеток. Количество синапсов снижается с возрастом.
Термин «синапс» происходит от слова «синаптеин», предложенного Чарльзом Скоттом Шеррингтоном от греч. «syn» — «вместе» и «haptein» — «скреплять».
Структура синапса
Химические синапсы функционально ассиметричны, т. е. передают информацию от пресинаптических клеток к постсинаптическим мембранам. Пресинаптические терминалы (синаптические расширения) — специализированные области аксона, содержащие нейротрансмиттеры в мембранных пузырьках (везикулах). В пресинаптических терминалах синаптические везикулы прикрепляются к пресинаптической плазматической мембране, называемых активной зоной (AZ).
На постсинаптической мембране расположены рецепторы нейротрансмиттеров. В случае синапсов между двумя нейронами постсинаптическая мембрана расположена на мембране дендрита. На постсинаптической мембране расположены белки постсинаптической плотности (PSD). Протеины PSD обеспечивают заякоривание и перемещение рецепторов нейротрансмиттера и модуляцию активности этих рецепторов.
Между пре- и постсинаптическими мембранами располагается щель шириной 20 нм. Небольшие размеры синаптической щели позволяют быстро повышать или снижать концентрацию нейромедиатора. Мембраны обеих клеток фиксированы белками клеточной адгезии, что позволяет ограничивать зону действия нейромедиатора областью синапса.