1
ОЧЕРКИ
КЛИНИЧЕСКОЙ
БИОХИМИИ
2 – е издание
Чиж Григорий Алексеевич
2
Предисловие. Немного слов от автора
У большинства студентов биохимия ассоциируется с бессонными ночами,
бесконечной зубрёжкой и тоннами бессвязной информации. Множество фактов и формул, которые сложноуместитьв однойголове ина листах тетрадок. Сколько слёз иной раз проливают девочки – перфекционистки, мамины отличницы,
готовясь к очередному зачёту. Ну а экзамен и подавно не вызывает положительных эмоций, даже уэкзаменаторов. Нотем неменее,экзаменсдаётся
(не с первой попытки, так с третьей – пятой), а предмет благополучно забывается. На старших курсах медицинского университета, а у кого – то лишь во времена активной врачебной практики, приходит понимание важности базовых предметов. И весьма справедливо, ведь они могут подсказать ответ на самые сложные вопросы и найти выход в различных клинических ситуациях, не говоря уже о том, что чрезвычайно сложно изучать клинические дисциплины без фундаментальной теоретической подготовки. Биохимия не исключение. Да и что там клинические ситуации со множеством переменных! Банально интерпретировать результаты биохимического анализа крови невозможно без понимания основ биохимии. Без понимания того, «откуда что берётся». А как достичь правильного диагноза, если не иметь адекватного видения всей картины?
На старших курсах медицинского университета я принял решения осуществить
«ревизию» своих знаний по биохимии. И, к своему удивлению, я обнаружил, что биохимия пролегает тесной нитью через все дисциплины, которые следуют за ней по учебному плану и что исчерпать эту науку невозможно, ведь всегда найдётся то, что ты не знаешь. Понимание биохимии делает восприятие клинических (даи многих фундаментальных дисциплин) более полным и полноценным. Находясь на финале своего обучения в университете, я с уверенностью могу сказать: без биохимии невозможно адекватное восприятие клинических дисциплин и формирование клинического мышления. Но со мной могут не согласиться. К
сожалению, на втором курсе (а кому – то это не даётся и к концу обучения)
сложно оценить в полной мере значение этой науки. Многие не могутпроложить
3
мостик от теоретической биохимии к клинической практике, не понимают, зачем им заучивать эти бесконечные формулы и метаболические пути. И я хочу показать, зачем.
Цель данного пособия – помочь проложить тебе мостик от теории, от бесконечных формул, к клинической практике. При освещении базовых вещей различных разделов биохимии, продемонстрировано их клиническое значение и показано, как и где могут пригодиться те или иные знания этой сложной науки.
Полезно это будет для всех: как тем, кто только приступает к изучению биохимии, так и тем, кто уже давно сдал и забыл, что это такое, хотя обращаться я буду преимущественно к студентам. Объяснение будут подкреплены иллюстрациями. Не буду скрывать, что иллюстрации взяты из
интернета, простопотому,чтотамихлегконайти. Яне пытаюсьприсвоить их себе. По возможности, я буду указывать источник той или иной иллюстрации,не претендуянаоригинальностьистараясьненарушатьничьих
авторских прав. Для меня важнее донести материал доходчиво, а не претендовать на чужие картинки.
И последнее. Я верю, что только постоянно совершенствуя свои знания и давая им критическую оценку, возвращаясь к ранее пройденному материалу, можно двигаться вперёд и держатся на плаву в нашей непростой профессии. Я буду очень рад, если смогу помочь своему коллеге вспомнить давно забытое и узнать то, что однажды спасёт жизнь его пациенту, а его самого – от непростительных ошибок. Медицина их не прощает…
Чиж Григорий Алексеевич
4
Содержание:
Часть I. Теоретические и клинические аспекты процессов, лежащих в основе роста клеток
Глава 1. Метаболизмазотистыхоснований
1.1.Образование пуринов…………………………………………………………..11
1.2. Распадпуриновидальнейшаясудьбаодинокихазотистыхоснований |
.........15 |
|
1.3. |
Синтез пиримидинов........................................................................................ |
16 |
1.4. |
Распад пиримидинов........................................................................................ |
19 |
1.5. Биологическое значение нуклеотидов в клетках…....................................... |
21 |
|
Глава 2. Биосинтез макромолекул |
|
|
2.1. |
Структура ДНК.............................................................................................. |
27 |
2.2. Метаболизм ДНК. Репликация..................................................................... |
31 |
|
2.3. Синтез РНК и полипептидов............................................................................ |
37 |
|
2.4. Клинические аспекты биосинтеза макромолекул........................................... |
45 |
|
2.5. Клеточный цикл и роль структурныхнарушений ДНК в онкогенезе............... |
50 |
|
2.6. Биохимические аспекты цитостатической терапии, направленной на угнетение |
||
метаболизма ДНК....................................................................................................... |
55 |
|
Часть II. Биоэнергетика клетки |
|
|
Глава 3. Катаболизми биоэнергетика |
|
|
3.1.Судьба углеводов в суровом организме. Вглавныхролях– глюкоза............... |
58 |
|
3.2. Пути превращения глюкозы в клетке ...................................................... |
64 |
|
3.3.Гликолиз............................................................................................................... |
66 |
|
3.4 Промежуточный этап получения энергии........................................................ |
69 |
|
3.5. Цикл трикарбоновыхкислот............................................................................... |
70 |
5
Глава 4. Катаболизм липидов |
|
||
4.1. Внешний обмен липидов .................................................................................... |
74 |
||
4.2. Путешествие липидов - от кишки до клеток .................................................... |
76 |
||
4.3 |
Распад |
триацилглицеридов ............................................................................. |
77 |
4.4. В – окисление жирных кислот................................................................ |
80 |
||
Глава5.Окислительноефосфорилированиеиэлектрон– транспортнаяцепь........ |
82 |
||
Часть III. Биохимическая природа распространённых заболеваний |
|
||
Глава 6. Нарушения обмена пуринов и пиримидинов |
|
||
6.1.Подагра |
................................................................................................................. |
86 |
|
6.2.Уратная .......................................................................................... |
нефропатия |
88 |
|
6.3. Синдром ................................................................................Леша – Нихана |
89 |
||
6.4. |
Синдром ................................................................................лизиса опухоли |
90 |
|
6.5.Тяжёлый ...................................................комбинированный иммунодефицит |
91 |
||
6.6. Оротовая ..............................................................................................ацидурия |
94 |
||
Глава 7. Сахарный диабет как нарушение всех видов обмена веществ |
|
||
7. 1. Сахарный ...............................................................................................диабет |
97. |
||
7.2. Некоторые ....................аспекты лекарственной терапии сахарного диабета |
110 |
||
Глава 8. Биохимические изменения при употреблении алкоголя |
|
8.1. Угнетение гликолиза как основа нарушения метаболизма глюкозы и жирных кислот при употреблении этилового спирта………………………………………112
8.2 Лабораторные изменения при злоупотреблении алкоголем………………....114
8.3. Клинические последствия злоупотребления алкоголем…………………….120
Глава 9. Некоторые частые наследственные нарушения обмена углеводов
9.1.Гликогенозы……………………………………………………………………..124
6
9.2.Фруктоземия…………………………………………………………………..131
9.3.Галактоземия…………………………………………………………………..136
Глава 10. Клинические аспекты азотистого метаболизма |
|
10.1.Остаточный азот............................................................................................... |
141 |
10.2. Клиническое значение остаточного азота. СКФ................................... |
149 |
10.3.Метаболические последствия хронической почечной недостаточности..... |
151 |
10.4.КФК как маркер поражения мышечной ткани................................................ |
152 |
Глава 11. Наиболее значимые энзимопатии в рамках азотистого метаболизма
11.1Нарушение обмена мочевины…………………………………………………..155
11.2Тирозинемия……………………………………………………………………...160
11.3.Нарушение обмена аминокислот с разветвлённой цепью…………………….165
11.4Нарушение обмена метионина…………………………………………………..169
11.5.Фенилкетонурия………………………………………………………………….172
11.6.Клинические аспекты обмена триптофана…………………………………….176
11.7. Памятка о том, как не прошляпить врождённые нарушения азотистого обмена...
…………………………………………………………………………………………..180
Глава 12. Немного о кислотно – щелочной равновесии
12.1.Лирическое вступление…………………………………………………………182
12.2.Метаболические и клинические аспекты ацидоза…………………………….187
12.3.Специфические типы метаболического ацидоза………………………………188
12.4.Респираторный ацидоз…………………………………………………………...194 12. 5. Метаболические и клинические аспекты негазового алкалоза……………….196
12.6.Респираторный алкалоз…………………………………………………………...202
7
12.7. Лирическое заключение……………………………………………………… 207
Глава 13. Клинические аспекты пигментного обмена |
|
|
13.1. Метаболизм гема и егоклиническое значение............................................. |
208 |
|
13.2. Порфирии…................................................................................................... |
210 |
|
13.3. Распад гема.................................................................................................. |
215 |
|
13.4 Желтухи…...................................................................................................... |
218 |
|
Глава 14. Белки плазмы крови |
|
|
14.1. Альбумины….. .................................................................................................223 |
||
14.2 Белки острой фазы… ........................................................................................ |
225 |
|
Глава 15. Клинические аспекты обмена липидов |
|
|
15.1 |
Липопротеидыплазмыкрови… .......................................................................... |
238 |
15.2 |
Роль холестерола как необходимого фактора для существования и как фактор |
|
|
развития сердечно – сосудистых заболеваний .................................................. |
243 |
15.3 |
Атеросклероз....................................................................................................... |
246 |
15.4 |
Осложнения атеросклероза. Биохимическиеаспектынекроза......................... |
248 |
Глава 16. Биохимия соединительной ткани. Дисплазия и иные нарушения
16.1.Биохимическая характеристика соединительной ткани…………………….253
16.2.Коллагенопатии………………………………………………………………...269
16.3.Фибриллинопатии. Синдром Марфана……………………………………….274
16.4.Белки клеточной адгезии и их значение при патологии ……………………278
16.5.Самые яркие эпизоды из жизни интегринов………………………………….286
16.6.Мукополисахаридозы…………………………………………………………..290
Вместе заключения…………………………………………………………………...296
Библиографический список………………………………………………………….298
8
Предисловие ко второму изданию
Система медицинского образования в России не совершенна, хотя и не могу сказать, что всё очень плохо. Могу сказать, что здесь, как и многие вещи в нашей стране, зависят от нас самих. Но есть вещи, которые меня в тенденции преподавания в наших университетах коробят и вызывают недоумение.
Например, почему на фундаментальных дисциплинах так мало уделяется внимания клиническому значению изучаемых нами тем, фактов, циклов и прочего академического конгломерата информации? Как может изучаемый материал вызывать интерес, если нет понимания его значения для будущей работы? И
почему предмет преподаётся в отрыве от остальных дисциплин и от реальной клинической практики?
Я попытался решить эту проблему и написал учебное пособие для студентов самых разных курсов, где попытался дать им то, чего не хватало мне в период изучения биохимии: освещения биохимии через призму клинической практики и в связи с другими учебными дисциплинами.
Впособии отражён опыт литературного поиска интересующей информации и ответов на мои бесконечные вопросы, а также опыт почти 4 –х летнего преподавания студентам младших курсов факультативов по биохимии. В
некоторых главах мне пришлось углубляться в другие дисциплины, в частности, в
физиологию и это было неизбежно: фундаментальные дисциплины очень тесно переплетаются между собой и только в совокупности могут сформировать целостное представление о том, что же представляет собой человеческий организм.
Вэтом издании освещены далеко не все интересные разделы, некоторые идеи пока что остались не реализованными. Но я доволен тем, что уже получилось. И если книга получит должное одобрение читателей (и определённую долю адекватных критических замечаний), то с этим она получит вторую жизнь.
9
Часть I. Теоретические и клинические аспекты процессов,
лежащих в основе роста клеток
Глава 1. Метаболизм азотистых оснований
В этой главе я попробую тебе объяснить, как из аминокислот и глюкозы получается материал, кодирующий твою биологическую сущность – нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). Это понадобится тебе для понимания очень важных вещей. Например, как одна мутация в метаболизме нуклеотидов способна подарить ребёнку тяжелейший иммунодефицит, или сделать из него глубокого инвалида. Почему не живут долго и счастливо многие из тех, кто злоупотребляет вином и красным мясом, шоколадом и прочими радостями. Почему иногда умирают (во всяком случае, часто умирали раньше) при проведении противоопухолевой химиотерапии. В главе, посвящённой нарушению метаболизма азотистых оснований ты узнаешь и о редких заболеваниях, о которых забывают
90 % врачей, принимая их за другие, более известные и очевидные заболевания. Но для начала надо постичь базу. И ты угадал, сегодня у нас обмен нуклеотидов.
Сегодня ты узнаешь о них многое, но далеко не всё.
Определение.
Договоримся о терминологии.
Нуклеотидом мы будем называть соединение, представляющее собой совокупность трёх частей:
-азотистое основание (аденин, гуанин, цитизин, урацил, тимин);
-5 – углеродный сахар рибоза (дезоксирибоза)
-остатки фосфорной кислоты (от одного до трёх).
Убери фосфат – получишь нуклеозид. Убери рибозу и получишь азотистое основание – пуриновое или пиримидиновое «кольцо». Эта терминология необходима для понимания названий целого ряда ферментов, которыми я буду сегодня насиловать твой мозг. А пока взгляни на картинку ниже, для наглядности.
10
(взято с Википедии)
Как я уже намекнул, азотистых оснований много в вкусной, но не всегда здоровой пище: бекон, красное мясо, ветчина, фасоль, спаржа, сыр, яйца, пиво,
грибы и так далее. Бьюсь об заклад, что - то в твоём рационе из этого, хотьиногда,
да присутствует (если ты на стипендии. Если нет – работай над этим)
Попадая в твой ЖКТ, в 12 –перстную кишку нуклеиновые кислоты,содержащиеся впище, расщепляются рибонуклеазами, нуклеотидазами и прочими ферментамииз поджелудочной железы (кстати, береги её). Продукты расщепления в виде нуклеотидов и нуклеозидов (иногда и вовсе азотистых оснований) попадают в энтероциты (клетки слизистой оболочки тонкой кишки). В энтероцитах есть один наш с тобою друг, к которому мы не раз ещё вернёмся. Его зовут ксантиноксидаза,
который переводит пурины (аденин, гуанин) в мочевую кислоту. Та может