АльвеоцитыII типа. Особенности строения, функции. Особенности энергетического обмена. Механизм реабсорбции воды, его регуляция адреналином и глюкокортикоидами
Альвеолоциты II типа несколько крупнее по высоте, чем клетки I типа, но цитоплазматические отростки их, наоборот, короткие. В цитоплазме выявляются более крупные митохондрии, пластинчатый комплекс, осмиофильные тельца и эндоплазматическая сеть.
Главной функцией альвеоцитов II типа является реабсорбция ионов Na+. Эта работа требует больших затрат энергии, поэтому эти клетки получают энергию в процессе аэробного гликолиза. Вслед наионамиNa+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:
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 интернализациюENaC в апикальную мембрану и 3Na+/2K+-АТФазы в базолатеральную мембрану, тем самым быстро увеличивая реабсорбциюNa+.
Кортизол и альдостерон
Кортизол и альдостерон через рецепторы минералокортикоидов регулируют скорость транскрипции мРНКα-субъединицы ENaC и β-субъединицы 3Na+/2K+-АТФазы.
Состав и функции слизи, механизм ее секреции эпителием дыхательных путей. Роль хлорного канала (муковисцидозного трансмембранного регулятора - CFTR). Понятие о муковисцидозе. Лабораторная диагностика муковисцидоза.
Внутренняя поверхность дыхательных путей покрыта тонким слоем слизи. Слизь имеет в своем составе растворенные в воде ионы Na+, Cl-, K+, Ca2+, муцины, сульфатированные протеогликаны, сурфактант, лизоцим, лактоферрин и секреторный IgA. Разные компоненты слизи синтезируются в разных отделах дыхательных путей и даже в респираторном отделе легких (вода, ионы, сурфактант), источником муцинов являются подслизистые железы. Слизьзадерживает вдыхаемые с воздухом патогенные микроорганизмы и другие чужеродные компоненты.Сурфактант слизи разрушает ассоциаты воды, снижает поверхностное натяжение и препятствует спадению стенок альвеол.
Секреция: Серозные клетки
Фундальная часть железы представлена серозными клетками секретирующими ионы Cl-и Na+, воду, лизоцим, лактоферрин и секреторный IgA. Секреция начинается с открытия Cl--канала дефектного при муковисцидозе (CFTR). Поступающий в просвет железы ионы Cl-обеспечивают трансэпителиальную разность потенциалов для парацеллюлярного транспорта ионов Na+. Вода поступает в просвет железы трансцеллюлярно.Структура, механизм секреции ионов Cl-изучается. Установлено, что функция CFTRне ограничивается транспортом ионов. CFTRрегулирует синтез и секрецию серозными клетками сульфатированных протеогликанов. Степень сульфатирования регулируется CFTR и ретиноевой кислотой.
Серозные клетки секретируют фермент лизоцим, расщепляющий клеточную стенку бактерий, и гликопротеин лактоферрин, связывающий ионы железа. Ионы железа появляются в слизи при разрушении эпителиоцитов и бактерий, а поскольку свободное железо токсично для клеток, то лактоферриннеобходим для его нейтрализации.
Мукоциты
Мукоциты синтезируют муцины конденсированные с ионами Ca2+. Секреция муцинов регулируется CFTR.
Таким образом, Cl-канал CFTR сочетает в себе свойства анионного канала и внутриклеточного регулятора. CFTR активируется в ответ на внутриклеточный синтез цАМФ и повышение [Ca2+]i.
Поверхностные эпителиоциты
Фенотипическисходны с альвеоцитами II типа. Поверхностные эпителиоцитыэкспрессируютENaC, 3Na+/2K+-АТФазу и ферменты синтеза сурфактанта. Поверхностный эпителий регулирует ионный состав слизи, паракринно регулирует секрецию подслизистыми железами и выполняет иммуномодулирующую функцию.
Муковисцидоз (кистозный фиброз) — системное наследственное заболевание, обусловленное мутацией гена трансмембранного регулятора муковисцидоза (CFTR) и характеризующееся поражением желез внешней секреции, тяжёлыми нарушениями функций органов дыхания и желудочно-кишечного тракта.Общим в патологии всех желез внешней секреции является нарушение процесса транспорта хлоридов через мембраны эпителиальных клеток. Данный процесс сопровождается избыточным выделением хлоридов, следствием чего является гиперсекреция густой слизи в клетках эндокринной части поджелудочной железы, эпителии бронхов, слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта, что сопровождается нарушением их секреции. Данное нарушение ведет к застойно-обтурационным изменениям в соответствующих органах с последующими воспалительными и склеротическими изменениями.
Лабораторная диагностика:
1. Пилокарпиновая проба пота. Сегодня остается обязательной диагностической процедурой. Содержание Сl− в поте более 60 ммоль/л, a Na+ более 70 ммоль/л при достаточной навеске (минимум 100 мг пота) является характерным лабораторным признаком муковисцидоза. Проба должна проводиться во всех случаях, подозрительных в отношении муковисцидоза.
При впервые установленном диагнозе проба должна быть повторена 3 раза. В практике наблюдается ситуация, когда уровень Na и Cl< 60 ммоль/л. В этом случае, если показания лежат в диапазоне 40-60 ммоль/л (сомнительная проба), но при наличии клинических признаков, следует обязательно провести генетическое обследование семьи. В норме уровень Na и Cl в поте не превышает 40 ммоль/л.
2. Копрограмма - содержание нейтрального жира высокое (++++), может быть повышенное количество клетчатки, крахмальных зерен, мышечных солосом.
3. Генетические исследования. Используется неинвазивный тест на 12 наиболее распространенных мутаций, однако в настоящее время описано более 700 мутаций. С наибольшей частотой (75%) выявляется мутация S-F508, которая и обуславливает тяжелое течение муковисцидоза.
18. Нейрон: строение, функциональные отделы, локализация синтетических процессов. Миелин: функции, химический состав, функции липидов и протеинов миелина.Нейрон является морфологической и функциональной единицей нервной .Он состоит из тела, отростков (дендриты и аксоны) и концевых пластинок. Дендриты передают возбуждение к нейрону, а аксоны — к периферии. Отростки представляют собой полые труб-
ки, образованные мембраной и наполненные цитоплазмой, которая течет внутри аксона по направлению к концевым пластинкам. Цитоплазма увлекает за собой белки (ферменты), образовавшиеся в структурах грЭПС и катализирующие синтез медиаторов в концевых пластинках. Медиаторы запасаются в синаптических пузырьках. Будучи окруженными мембраной, медиаторы биологически инертны. 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 — клеток Шванна (в периферической нервной системе) и олигодендроцитов (в центральной нервной системе).
Функции миелина
Миелин обеспечивает высокую скорость передачи нервного импульса в миелиновых волок-
нах, поскольку нервный импульс перемещается скачкообразно. Вдоль безмиелиновых нерв-
ных волокон скорость передачи нервного импульса существенно ниже, поскольку потенциал
действия распространяется последовательно вдоль мембраны нейрона. Миелиновая оболочка
предотвращает перенос электрического импульса на соседние нейроны. Кроме того, миели-
новая оболочка формирует канал для роста аксона при его повреждении, т. е. способствует
регенерации. Этого не наблюдается в безмиелиновых нервных волокнах.
Повреждение миелина (демиелинизация) и нарушение синтеза миелина (дисмиелинизация)
нарушает быструю передачу нервных импульсов вдоль аксона. Нарушение функции миелина
вызывает различные нарушения центральной и периферической нервной системы, включая
нарушение чувствительности, мышечную слабость, нарушение зрения и др.
Состав миелинаМиелин, синтезируемый разными клетками характеризуется различным химическим составом, однако вне зависимости от состава миелин выполняет одну основную функцию — обеспечивает изоляцию аксонов соседних нейронов. Миелин имеет белый цвет и придает белыйцвет белого вещества головного мозга.Протеины включают Основной белок миелина (MBP), Миелиновый гликопротеин олигодендроцитов (MOG) и Протеолипидный протеин (PLP).Протеины выполняют структурную, стабилизирующую, транспортную функции, обладают выраженными иммуногенными свойствами. Среди мелких белков миелина особое внимание заслуживает миелин-олигодендроцитарный гликопротеин (МОГ) и ферменты миелина, имеющие большое значение в поддержании структурно-функциональных взаимоотношений в миелине.В состав миелина входит гликолипид галактоцереброзид. Прочность миелина обеспечивается углеводными цепями сфингомиелина.Функции липидов:Структурная.Функция диэлектриков (обеспечивают надежную электрическую изоляцию).Защитная. Ганглиозиды являются очень активными антиоксидантами - ингибиторами перекисного окисления липидов (ПОЛ).
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 нейрональны-
ми клетками (мышцы, железы). Синапсы обеспечивают связь с другими нейронами и регуля-
цию нейронами других клеток.
Химические синапсы функционально ассиметричны, т. е. передают информацию от преси-
наптических клеток к постсинаптическим. Пресинаптические терминалы (синаптические
расширения) — специализированные области аксона, содержащие нейрострасмиттерыв
мембранных пузырьках (везикулах). В пресинаптических терминалах синаптическиевезику-
лы прикрепляются к пресинаптической плазматической мембране, называемых активной зо-
ной (AZ).
На постсинаптической мембране расположены рецепторы нейротрансмиттеров. В случае си-
напсов между двумя нейронами постсинаптическая мембрана расположена на мембране ден-
дрита. На постсинаптической мембране расположены белки постсинаптической плотности
(PSD). Протеины PSD обеспечивают заякоривание и перемещение рецепторов нейротранс-
миттера и модуляцию активности этих рецепторов.
Междупре- и постсинаптическими мембранами располагается щель шириной 20 нм. Не-
большие размеры синаптической щели позволяют быстро повышать или снижать концентра-
циюнейромедиатора. Мембраны обеих клеток фиксированы белками клеточной адгезии, что
позволяет ограничивать зону действия нейромедиатора областью синапса (есть исключения!).