БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ПАНКРЕАТИТА

Осложнения ОП (некроз забрюшинной клетчатки, перитонит), шок, почечная и печеночная недостаточность, энцефалопатия, изменения со стороны сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем объясняются патологическим воздействием попавших в кровь и лимфу три пси на и липазы. При этом трипсину отводят главную роль в развития и шока, поражении капилляров и почек (Проценко и др., 1988). Липазы вызывают жировую дегенерацию гепатоцитов, полисерозит, дистрофические изменения нервных клеток, нарушение сурфактантной системы легких, очаговые некрозы в костном мозге и др. (Вашетко и др., 2000).

Поражение при ОП органов различных анатомо-физиологических систем позволяет говорить о панкреатогенном комбинированном эндотоксикозе (Бойко и др., 1993).

Исследованиями Владимиров, Сергиенко (1986) и Balls (1982) было показано, что трипсину принадлежит лишь начальная, пусковая роль в активировании протеаз ПЖ (эластаза, карбоксипептидазы, химотрипсин), калликреин-кининовой системы, ферментативного фибринолиза крови, которые, в свою очередь, вызывают ряд тяжелых местных и общих патобиохимических расстройств.

Активация с участием того же трипсина калликреинкининовойсистемы крови приводит к образованию и выбросу вторичных факторов агрессии — свободных кининов (прежде всего брадикинина), гистамина и серотонина. Именно активация кининов проявляется характерным для ОП болевым синдромом и ведет к повышению сосудистой проницаемости с формированием обширного тканевого отека в зоне железы с прогрессирующей перитонеальной экссудацией, тромбогеморрагическими изменениями в микрососудах. Одновременно отмечаются признаки плазменного кининогенеза, выраженность которого зависит от формы и распространения отечнодеструктивного поражения ПЖ (Костюченко, Филин, 2000).

Глава 2. Экспериментальная часть.

2. Морфофункциональная  характеристика поджелудочной железы.

 

Поджелудочная железа (ПЖ) - крупная железа серо-розового цвета, дольчатого строения, весит у взрослого 70-80 г и достигает в длину 20 см, а в ширину 4 см . Она лежит забрюшинно, располагаясь поперечно на уровне I поясничного позвонка, за желудком, и прилегает к аорте и нижней полой вене. Правая, более широкая часть железы - головка - лежит в подковообразном изгибе двенадцатиперстной кишки, а левая, суженная - хвост - достигает левой почки и селезенки. Средняя часть железы называется телом. Снаружи поджелудочная железа покрыта соединительнотканной капсулой. Спереди она покрыта брюшиной.

Поджелудочная железа (pancreas) является железой смешанной секреции. Экзокринные секреторные отделы вырабатывают панкреатический сок (до 2 л в сутки), содержащий ферменты (трипсин, липазу, амилазу и другие), под действием которых расщепляются белки, жиры и углеводы пищи. Клетки эндокринных секреторных отделов - островков - выделяют несколько гормонов (инсулин, глюкагон, соматостатин, панкреатический полипептид), принимающих участие в регуляции белкового, углеводного и жирового обмена в организме.  Структурно-функциональная единица экзокринной части железы - ацинус. Он состоит из альвеолярного секреторного отдела, от которого начинается вставочный выводной проток. Секреторный отдел окружен базальной мембраной; образующие его клетки синтезируют ферменты панкреатического сока и выделяют их в неактивном состоянии. Активация ферментов происходит в просвете кишки компонентами кишечного сока. Между соседними ацинусами лежат тонкие прослойки соединительной ткани, в которой проходят кровеносные капилляры и нервные волокна вегетативной нервной системы. Протоки соседних ацинусов сливаются в межацинозные протоки, которые, в свою очередь, впадают в более крупные внутридольковые и междольковые протоки, лежащие в соединительнотканных перегородках. Последние, сливаясь, образуют общий выводной проток, который проходит от хвоста железы к головке и открывается на большом сосочке двенадцатиперстной кишки. На малом сосочке кишки открывается непостоянный добавочный проток. Жидкий компонент панкреатического сока секретируется клетками выводных протоков, в основном межацинозных. В стенках протоков имеются бокаловидные клетки (КурепинаМ. М., Ожигова А. П.,2003).

Регуляция функции секреторных  клеток происходит не только нервным, но и гуморальным путями. Эндокринные  клетки в протоках железы вырабатывают секретин, который действует на клетки протоков. Еще два гормона: панкреозимин и холецистокинин, оказывают влияние на секреторные клетки и стимулируют выработку ферментов. Они также регулируют желчеотделение в печени.

Эндокринная часть железы образована островками овальной, лентовидной или звездчатой формы, расположенными между ацинусами. Большее их количество обнаруживается в хвостовой части железы. Общее их число - 1-2 млн и более, но все же их объем не превышает 3% объема железы. С возрастом количество островков уменьшается.

Кровоснабжение железы осуществляется через ветви чревного ствола и  верхнебрыжеечной артерии. Они обильно  ветвятся и образуют густые капиллярные сети вокруг ацинусов и внутри островков. Оттекающая от поджелудочной железы кровь поступает в воротную вену. Вокруг ацинусов и островков начинаются лимфатические капилляры.

Иннервация железы осуществляется блуждающим и симпатическим нервами. Последние входят по кровеносным  сосудам. В ткани железы имеются  интрамуральные ганглии, образованные холин- и пептидергическими нейронами. Их отростки оканчиваются на клетках ацинусов и островков и регулируют секреторную функцию железы. В тканях железы чувствительные нервные волокна образуют рецепторные окончания, такие как пластинчатые тельца.( КурепинаМ. М., Ожигова А. П.,. Никитина. А. А.2003).

 

3. Состав и  свойства панкреатического сока.

За сутки поджелудочная железа человека выделяет от 1,5 до 2,5 л. сока,который вырабатывается ацинарными, центроацинарными и эпителиальными клетками протоков железы Панкреатический сок представляет собой бесцветную жидкость щелочной реакции (рН 7,8-8,4). Он содержит органические вещества (белки) и неорганические компоненты (бикарбонаты, электролиты, микроэлементы). Вода и электролиты выделяются в основном центроацинарными и эпителиальными клетками протоков железы. Cлизь выводящих протоков, которая вырабаатывается бокаловидными клетками главного протока ПЖ.

Протеолитические ферменты (трипсин, химотрипсин, эластаза, карбок-сипептидазы А и В) выделяются панкреацитами в неактивном состоянии, что предотвращает самопереваривание клеток (Ткаченко Б. И. 2005). Практически все протеолитические ферменты секретируются в неактивной форме (исключение составляет α-амилаза) (Владимиров В.Г., Сергиенко В.И. 1986).

Панкреотические ферменты отличаются высокой специфичностью в расщеплении определенного субстрата. Для достижения оптимального эффекта фермента необходимы определенные условия среды, в которой происходит его основное, гидролитическое действие. В тоже время сами молекулы панкреатических ферментов достаточно стабильны и расщепляются только при перемещении химуса в самых дистальных отделах тонкой кишки, не повреждая слизистую оболочку кишечника (Филин В.И., Костюченко А.Л.2009)

Трипсиноген активируется первый, превращается в трипсин в полости двенадцатиперстной кишки под влиянием фермента энтерокиназы, который вырабатывается слизистой оболочкой кишки. Выделение энторокинизы обусловлено влиянием желчных кислот. С появлением трипсина наступает аутокаталитический процесс активации всех протеолитических ферментов, выделяющихся в зимогенной форме.

Трипсин, химотрипсин  и эластаза расщепляют внутренние пептидные  связи белковой молекулы и высокомолекулярных полипептидов. Процесс гидролиза  завершается образованием низкомолекулярных  пептидов и аминокислот. Образовавшиеся пептиды подвергаются заключительному гидролизу карбоксипептидазами А и В, которые расщепляют С-концевые связи молекул белков и пептидов с образованием аминокислот.

Содержащаяся в панкреатическом  соке α-амилаза расщепляет крахмал на декстрины, мальтозу и мальтотриозу. Ионы кальция, входящие в состав амилазы, обеспечивают устойчивость фермента при изменении рН среды и ее температуры, а также препятствуют его гидролизу под влиянием протеолитических ферментов (Ткаченко Б. И. 2005).

Панкреатическая липаза секретируется в активной форме. Но ее активность значительно возрастает под влиянием колипазы после ее активации в двенадцатиперстной кишке трипсином. Колипаза образует комплекс с панкреатической липазой. В образовании этого комплекса участвуют соли жирных кислот. Липаза гидролизует жир на моноглицериды и жирные кислоты. Эффективность гидролиза жира резко возрастает после его эмульгирования желчными кислотами и их солями.

Под влиянием холестеразы  холестериды расщепляются до холестерина  и жирных кислот. Фосфолипиды подвергаются гидролизу с помощью панкреатической фосфолипазы А2, которая активируется трипсином. Конечными продуктами гидролиза являются жирная кислота и изолецетин. Рибо-нуклеазы и дезоксирибонуклеазы панкреатического сока расщепляют РНК и ДНК пищевых веществ до нуклеотидов.

Секреция сока поджелудочной железой осуществляется в три фазы. Первая называется сложнорефлекторной. Она обусловлена комплексом условных и безусловных раздражителей, предшествующих и сопутствующих приему пищи. В первую фазу выделяется около 10—15 % от общего объема сока за три фазы, а ферментов — около 25 % Во вторую желудочную фазу вырабатывается около 10 % сока от общего его объема. В третью кишечную фазу выделяется основное количество сока (около 75 % от общего объема), но менее богатого ферментами. Его состав отличается большим содержанием бикарбонатов, необходимых для ощелачивания содержимого двенадцатиперстной кишки. (Ткаченко Б. И. 2005).

В поджелудочной железе синтезируются проферменты ряда протеаз: трипсиноген, химотрипсиноген, проэластаза, прокарбоксипептидазы А и В. В кишечнике они путём частичного протеолиза превращаются в активные ферменты трипсин, химотрипсин, эластазу и карбоксипептидазы А и В.

 Активация трипсиногена происходит под действием фермента эпителия кишечника энтеропептидазы. Этот фермент отщепляет с N-конца молекулы трипсиногена гексапептид Вал-(Асп)4-Лиз. Изменение конформации оставшейся части полипептидной цепи приводит к формированию активного центра, и образуется активный трипсин. Последовательность Вал-(Асп)4-Лиз присуща большинству известных трипсиногенов разных организмов.

Рис.2 Активация химотрипсиногена.

Молекула химотрипсиногена состоит из 245 аминокислотных остатков и имеет пять дисульфидных мостиков. На схеме показаны участки фермента, подвергающиеся протеолизу. а-Химотрипсин - активная стабильная форма фермента - состоит из трёх полипептидных цепей, ковалентно связанных между собой двумя дисульфидными мостиками и нековалентно - за счёт водородных связей и гидрофобных взаимодействий.

Образовавшийся трипсин активирует химотрипсиноген, из которого получается несколько активных ферментов (рис. 2.). Химотрипсиноген состоит из одной полипептидной цепи, содержащей 245 аминокислотных остатков и пяти дисульфидных мостиков. Под действием трипсина расщепляется пептидная связь между 15-й и 16-й аминокислотами, в результате чего образуется активный π-химотрипсин. Затем под действием π-химотрипсина отщепляется дипептид сер(14)-арг(15), что приводит к образованию δ-химотрипсина. Отщепление дипептида тре(147)-арг(148) завершает образование стабильной формы активного фермента - α-химотрипсина, который состоит из трёх полипептидных цепей, соединённых дисульфидными мостиками ( Северина Е. С. 2003 ).

 

4. Строение билирубина,его значение для клинических исследований.

 

Химическая формула C33H36O6N4.

Молекулярная масса 584,68.

Билирубин имеет красновато - желтую окраску, однако цвет желчи может быть темно-зеленым (у травоядных животных)„т.к. цвет желчи зависит от содержания в ней не только билирубина, но и продукта его окисления  (Хазанов А.И. 1989).

Билирубин является одним  из промежуточных продуктов распада  гемоглобина, происходящего в макрофагах селезёнки, печени и костном мозге. Он образуется путём ферментативного  восстановления .биливердина.В норме содержание билирубина 8,5— 20,5мкмоль/л. Примерно 80% билирубина крови образуется при распаде отживших эритроцитов. Около 15-20% билирубина крови образуется из других источников, в частности при разрушении созревающих клеток эритроидного ростка в костном мозге при неэффективном эритропоэзе и при распаде различных гемсодержащих белков, особенно микросомальных ферментов печени, других гемсодержащих ферментов и миоглобина. Это - так называемый ранний меченый билирубин (Тодоров И. 1989г).

Билирубин - токсичное, жирорастворимое вещество, способное нарушать окислительное фосфорилирование в клетках. Особенно чувствительны к нему клетки нервной ткани.

Строение  билирубина.

Около 96% билирубина представлено неполярным нерастворимым непрямым билирубином, образующим комплексы с альбумином. Оставшиеся 4% билирубина связываются с различными полярными молекулами, в основном  с глюкуроновой кислотой. При этом образуется прямой билирубин, который растворим в воде, фильтруется почками и выделяется с мочой. Уровень прямого билирубина в сыворотке при исследовании стандартными методами часто оказывается завышенным и составляет 1,7-8,5 мкмоль/л (0,1-0,5 мг%).

В клетках ретикуло-эндотелиальной системы (РЭС) гем в составе гемоглобина окисляется молекулярным кислородом. В реакциях последовательно происходит разрыв одного метинового мостика между 1-м и 2-м пиррольными кольцами гема с образованием вердоглобина, с их восстановлением. В дальнейшем от молекулы вердоглобина отщепляются атом и белок глобин. В результате образуется биливердин, который представляет собой цепочку из четырех пиррольных колец, связанных метановыми мостиками. Затем биливердин, восстанавливаясь, превращается в билирубин - пигмент, выделяемый с желчью и поэтому называемый желчным пигментом (Биохимия для студентов biokhimija.ru).

Реакции синтеза  билирубина.

 

Образовавшийся в печени прямой билирубин вместе с очень небольшой частью непрямого билирубина выводится с желчью в тонкую кишку. Здесь от прямого билирубина отщепляется глюкуроновая кислота и происходит его  восстановление с последовательным образованием мезобилирубина и мезобилиногена (уробилиногена). Принято считать, что около 10%  билирубина восстанавливается до мезобилиногена на пути в тонкую кишку, т.е. во внепеченочных желчных путях и в желчном пузыре. Из тонкой кишки часть образовавшегося мезобилиногена (уробилиногена) резорбируется через кишечную стенку, попадает в воротную вену и током крови переносится в печень, где расщепляется полностью до ди- и трипирролов. Таким образом, в норме в общий круг кровообращения и мочу мезобилиноген не попадает.

• Этапы метаболизма билирубина в организме.

Основное количество мезобилиногена из тонкой кишки поступает в толстую и здесь восстанавливается до стеркобилиногена при участии анаэробной микрофлоры. Образовавшийся стеркобилиноген в нижних отделах толстой кишки (в основном в прямой кишке) окисляется до стеркобилина и выделяется с калом. Лишь небольшая часть стеркобилиногена всасывается в систему нижней полой вены (попадает сначала в геморроидальные вены) и в дальнейшем выводится с мочой. Следовательно, в норме моча человека содержит следы стеркобилиногена (за сутки его выделяется с  мочойдо 4 мг). К сожалению, до последнего времени в клинической практике стеркобилиноген, содержащийся в нормальной моче, продолжают называть уробилиногеном. На (рис. 3) схематично показаны пути образования уробилиногеновых тел в  организме человека.