Белки мышц. Строение миофибрилл и белки миофибрилл. Строение и свойства миозина. Ферментативная активность миозина

Белки мышц. Строение миофибрилл и белки миофибрилл. Строение и свойства миозина. Ферментативная активность миозина

Миофибриллы — органеллы клеток поперечнополосатых мышц, обеспечивающие их сокращение. Служат для сокращений мышечных волокон. Миофибрилла — нитевидная структура, состоящая из саркомеров. Каждый саркомер имеет длину около 2 мкм и содержит два типа белковых филаментов: тонкие миофиламенты состоят из актина, толстые филаменты — из миозина. Границы между филаментами (Z-диски) состоят из особых белков, к которым крепятся концы актиновых филаментов.

Миозиновые филаменты (толстые нити) также крепятся к границам саркомера с помощью нитей из белка титина (тайтина). С актиновыми филаментами (тонкие нити) связаны вспомогательные белки — небулин и белки тропонин-тропомиозинового комплекса

Толстая нить состоит из молекул белка миозина. Миозин — крупный олигомерный белок молекулярной массой 500 кД, состоит из 6 субъединиц, попарно одинаковых. При гидролизе трипсином миозин (рис. 4) распадается на легкий меромиозин (ЛММ) и тяжелый меро$ миозин (ТММ).

Тяжелая цепь: на С-конце — альфа-спираль, на N-конце — глобула (головка). При соединении двух тяжелых цепей Сконцевыми участками образуется (рис. 5) суперспираль. Две легкие цепи входят в состав глобулы (головки). Стержневой участок суперспирали имеет два отдела, где спирали оголены — эти места открыты для действия протеолитических ферментов и имеют повышенную подвижность.

Свойства миозина

 1. В физиологических условиях (оптимальные pH, температура, концентрации солей) молекулы миозина спонтанно взаимодействуют между собой своими стержневыми участками с помощью слабых типов связей. Взаимодействуют только стержни, головки остаются свободными.

2. Молекула миозина обладает ферментативной активностью (АТФазная активность: АТФ +Н2ОАДФ+Ф). Активные центры рас$ положены на головках миозина.

 Стадии ферментативной реакции

I стадия Сорбция субстрата. В ходе этой стадии АТФ фиксируется на ад$ сорбционном участке активного центра головки миозина.

 II стадия Гидролиз АТФ. Происходит на каталитическом участке активного центра головки. Продукты гидролиза (АДФ и Ф) остаются фиксированными, а выделившаяся энергия аккумулируется в головке. Примечание: чистый миозин in vitro обладает АТФазной активностью, но она очень низка.

III стадия Миозин способен взаимодействовать с актином тонких нитей. Присоединение актина к миозину увеличивает АТФазную активность миозина, в результате скорость гидролиза АТФ возрастает в 200 раз. Актин является аллостерическим активатором миозина. Ускоряется именно III стадия катализа. Освобождение продуктов реакции (АДФ и Ф) из активного центра головки миозина.

 

Маркеры острого инфаркта миокарда (миоглобин (МГ), тропонин Т и тропонин I (ТнТ и ТнI), сердечный белок, связывающий жирные кислоты (сБСЖК), креатинфосфокиназа, изофермент КК-MВ)

Миоглобин при остром инфаркте миокарда

Миоглобин — одно из ключевых соединений, определяющих интенсивность окислительного метаболизма в скелетной мышце и особенно в миокарде. Этот белок выступает как депо кислорода в мышцах: депонирование происходит в период покоя, расход — в момент сокращения. Емкость этого депо невелика — при ишемии миокарда адекватное снабжение мышцы кислородом осуществляется лишь в течение 15–20 секунд. Миоглобин локализуется в различных участках миоцитов. Благодаря мобильности, малой массе МГ быстро выходит из миоцита при его повреждении, попадает в кровь, а затем в мочу. В норме уровень МГ в крови не более 100 нг/мл, в моче не более 4 нг/мл. При остром инфаркте миокарда наблюдается повышение МГ в крови через 2–4 часа после появления боли, степень повышения зависит от площади поражения. Является самым “короткоживущим” маркером инфаркта — быстро выводится с мочой, примерно за 24 часа. Повторное нарастание уровня МГ говорит о новых очагах некроза

Тропонин Т и I при остром инфаркте миокарда

 В кардиомиоцитах, как и в скелетной мышце, содержатся тропонины — ТнI, ТнT, ТнC в соотношении 1:1:1 — в составе тропонинового комплекса, связанного с белком тропомиозином. Все три тропонина участвуют в кальцийзависимой регуляции акта сокращения— расслабления. ТнI и ТнТ существуют в 3 изоформах, уникальных по структуре для каждого типа поперечнополосатых мышц (быстрых, медленных и сердечных). Молекулярная масса сТнI — 24 кД.

В диагностике острого инфаркта миокарда используют сердечные изоформы — сТнI и сТнТ, выявляя их в крови методом иммуноферментного анализа с помощью моноклональных антител. Оба маркера могут быть обнаружены через 3–6 часов после начала боли в груди, достигая пикового уровня в течение 12–36 часов. Повышенная концентрация сердечных тропонинов может наблюдаться более недели после начала инфаркта. Считаются наиболее специфическими маркерами острого инфаркта миокарда.

Сердечный белок, связывающий жирные кислоты (cБСЖК, HDFABP)

 Диапазон концентрации свободных жирных кислот (СЖК) в сыворотке крови колеблется от 100 мкМ до 1 мМ, возрастая в ночное время, когда они используются почти всеми органами и тканями. Единственная ткань, нуждающаяся в СЖК постоянно — миокард. Поглощение СЖК кардиомиоцитами происходит путем активного транспорта с помощью переносчика — сБСЖК, связанного с цитоплазматической мембраной кардиомиоцитов. Другим важным транспортным белком миокарда, переносящим СЖК, является транслоказа жирных кислот — CD36, переносящая СЖК с плазматической мембраны кардиомиоцитов на внешнюю мембрану митохондрий для их дальнейшей утилизации. Как и МГ, сБСЖК присутствует как в сердечной, так и в скелетных мышцах, имея низкую молекулярную массу (около 15 кД), обладает сходной кинетикой освобождения в кровь, но гораздо более специфичен из-за очень высокого содержания в миокарде.

 11. Современные маркеры сердечной недостаточности (гомоцистеин (ГЦ) - независимый фактор риска, ST2 маркер сердечной недостаточности, натрийуретические пептиды сердца).

Гомоцистеин

Независимый фактор риска заболеваний коронарных, церебральных и периферических артерий. Гипергомоцистеинемия повышает риск развития атеросклероза и тромбоза артерий независимо от традиционных факторов риска и служит прогностическим маркером летального исхода. Умеренное повышение (>15 мкмоль/л) содержания ГЦ в плазме крови связано с ранним развитием окклюзионных заболеваний сосудов, нервно-психических заболеваний, осложнений беременности, возникновением дефектов нервной трубки и других врожденных аномалий плода. Главные факторы, определяющие содержание ГЦ в крови (норма 5–15 мкмоль/л), — активность ферментов, обеспечивающих его метаболизм, нормальное потребление витаминов В6, В9, В12 и функциональное состояние почек, обеспечивающих выведение ГЦ из организма.

Маркер сердечной недостаточности ST2

 ST2 (Grows STimulation expressed gene 2, также известный как IL1RL1) — член семейства рецепторов интерлейкина-1 (IL-1). Белок ST2 имеет 4 изоформы, две из них напрямую вовлечены в развитие сердечно-сосудистых заболеваний: растворимая форма (sST2) и мембранно-связанная форма рецептора (ST2L). Лигандом ST2 является цитокин IL-33. Ответ здоровой сердечной ткани на повреждение или механический стресс включает продукцию и связывание IL-33 с ST2L, что запускает кардиозащитный сигнальный каскад предотвращения фиброза, ремоделирования сердца и сердечной недостаточности. Растворимый ST2 блокирует кардиопротективный эффект IL-33, конкурируя за него с мембранным ST2L. Повышенная концентрация циркулирующего в крови sST2 указывает на высокий риск развития неблагоприятных исходов, госпитализации и даже смерти не только для пациентов с сердечной недостаточностью, но также и для больных другими формами сердечно-сосудистых заболеваний и в популяции в целом. Средняя нормальная концентрация sST2 — 18 нг/мл, концентрация выше 35 нг/мл свидетельствует о существовании повышенного риска. Чаще всего, говоря о концентрации sST2 в крови, используют обозначение ST2, подразумевая, что он уже солюбилизирован.

Натрийуретические пептиды сердца

К настоящему времени идентифицированы два пептида, синтезируемых миокардом в результате его напряжения и поступающих в кровоток, — ANT (предсердный натрийуретический пептид) и BNP мозговой натрийуретический пептид, впервые выделенный из мозга свиньи). Эти пептиды — ключевые регуляторы солевого гомеостаза и экскреции воды и Na, они важны для поддержания давления крови. BNP синтезируется в желудочках миокарда в результате вентрикулярной перегрузки, высвобождается из сердца в ответ на растяжение миокарда и повышение давления. Он служит более показательным маркером желудочковой дисфункции. Его содержание в крови повышается в прямой зависимости от степени сердечной недостаточности. С другой стороны, нормальная концентрация BNP исключает сердечную дисфункцию у пациентов с одышкой. BNP — важный сывороточный маркер, используемый для оценки степени тяжести, стадии сердечной недостаточности, независимый от возраста, пола и функций почек, с 2003 г. является “золотым стандартом” для использования в клинической практике.

Регуляция реабсорбции натрия. Активация и функционирование ренин-ангиотензинальдостероновой системы (РААС). Схема, отражающая роль РААС в реабсорбции натрия. Механизм возникновения гипертензии при нарушении кровообращения в почках, причины таких нарушений.

Активация ренин-ангиотензиновой системы

1. Для активации этой системы существует два пусковых момента:

· снижение давления в приносящих артериолах почек, которое определяется барорецепторами клеток юкстагломерулярного аппарата. Причиной этого может быть любое нарушение почечного кровотока – атеросклероз почечных артерий, повышенная вязкость крови, обезвоживание, кровопотери и т.п.

· снижение концентрации ионов Na+ в первичной моче в дистальных канальцах почек, которое определяется осморецепторами клеток юкстагломерулярного аппарата. Возникает в результате бессолевой диеты, при длительном использовании диуретиков.

2. При выполнении одного или обоих пунктов клетки юкстагломерулярного аппарата активируются и из них в плазму крови секретируется фермент ренин. 3. Для ренина в плазме имеется субстрат – белок α2-глобулиновой фракции ангиотензиноген. В результате протеолиза от белка отщепляется декапептид под названием ангиотензин I. Далее ангиотензин I при участии ангиотензин-превращающего фермента (АПФ) превращается в ангиотензин II.

4. Главными мишенями ангиотензина II служат гладкие миоциты кровеносных сосудов и клубочковая зона коры надпочечников:

· стимуляция кровеносных сосудов вызывает их спазм и восстановление артериального давления.

· из надпочечников после стимуляции секретируется альдостерон, действующий на дистальные канальцы почек.

При воздействии альдостерона на канальцы почек увеличивается реабсорбция ионов Na+, вслед за натрием движется вода. В результате давление в кровеносной системе восстанавливается и концентрация ионов натрия увеличивается в плазме крови и, значит, в первичной моче, что снижает активность РААС.

Активация ренин-ангиотензин-альдостероновой системы

Механизм действия

Цитозольный.

Мишени и эффекты

Воздействует на слюнные железы, на дистальные канальцы и собирательные трубочки почек. В почках усиливает реабсорбцию ионов натрия и потерю ионов калия посредством следующих эффектов:

· увеличивает количество Na+,K+-АТФазы на базальной мембране эпителиальных клеток,

· стимулирует синтез митохондриальных белков и увеличение количества нарабатываемой в клетке энергии для работы Na+,K+-АТФазы,

· стимулирует образование Na-каналов на апикальной мембране клеток почечного эпителия.

Патология

Гиперфункция

Синдром Конна (первичный альдостеронизм) – возникает при аденомах клубочковой зоны. Характеризуется триадой признаков: гипертензия, гипернатриемия, алкалоз.

Вторичный гиперальдостеронизм – гиперплазия и гиперфункция юкстагломерулярных клеток и избыточная секреция ренина и ангиотензина II. Отмечается повышение артериального давления и появление отеков.

· Артериальная гипертензия (АГ) у больных с хронической почечной патологией является следствием повреждения и нарушения функции почек, участвующих в поддержании вводно-солевого и циркуляторного гомеостаза. Прогрессирующее повреждение почечной ткани, помимо активации циркулирующей ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (РААС), характерной для гиперрениновой формы нефрогенной АГ, вызывает рефлекторную стимуляцию центральных структур симпатической нервной системы (СНС), которая ведет к нарастающему увеличению симпатических влияний на сердечно-сосудистую систему и почки. Характерной чертой нейрогуморального статуса больных с нормои, особенно, гипорениновой форм нефрогенной АГ является повышение активности эндотелиновой (ЭТ) системы сосудов. Формирование в почках дисбаланса нейрогуморальных систем сопровождается избыточной реабсорбцией натрия, которая не только подавляет механизм прессорного натрийуреза, способствуя стабилизации АД на более высоком уровне, но и вызывает задержку его в организме, обеспечивая развитие объемзависмой и солечувствительной АГ

Белки мышц. Строение миофибрилл и белки миофибрилл. Строение и свойства миозина. Ферментативная активность миозина

Миофибриллы — органеллы клеток поперечнополосатых мышц, обеспечивающие их сокращение. Служат для сокращений мышечных волокон. Миофибрилла — нитевидная структура, состоящая из саркомеров. Каждый саркомер имеет длину около 2 мкм и содержит два типа белковых филаментов: тонкие миофиламенты состоят из актина, толстые филаменты — из миозина. Границы между филаментами (Z-диски) состоят из особых белков, к которым крепятся концы актиновых филаментов.

Миозиновые филаменты (толстые нити) также крепятся к границам саркомера с помощью нитей из белка титина (тайтина). С актиновыми филаментами (тонкие нити) связаны вспомогательные белки — небулин и белки тропонин-тропомиозинового комплекса

Толстая нить состоит из молекул белка миозина. Миозин — крупный олигомерный белок молекулярной массой 500 кД, состоит из 6 субъединиц, попарно одинаковых. При гидролизе трипсином миозин (рис. 4) распадается на легкий меромиозин (ЛММ) и тяжелый меро$ миозин (ТММ).

Тяжелая цепь: на С-конце — альфа-спираль, на N-конце — глобула (головка). При соединении двух тяжелых цепей Сконцевыми участками образуется (рис. 5) суперспираль. Две легкие цепи входят в состав глобулы (головки). Стержневой участок суперспирали имеет два отдела, где спирали оголены — эти места открыты для действия протеолитических ферментов и имеют повышенную подвижность.

Свойства миозина

 1. В физиологических условиях (оптимальные pH, температура, концентрации солей) молекулы миозина спонтанно взаимодействуют между собой своими стержневыми участками с помощью слабых типов связей. Взаимодействуют только стержни, головки остаются свободными.

2. Молекула миозина обладает ферментативной активностью (АТФазная активность: АТФ +Н2ОАДФ+Ф). Активные центры рас$ положены на головках миозина.

 Стадии ферментативной реакции

I стадия Сорбция субстрата. В ходе этой стадии АТФ фиксируется на ад$ сорбционном участке активного центра головки миозина.

 II стадия Гидролиз АТФ. Происходит на каталитическом участке активного центра головки. Продукты гидролиза (АДФ и Ф) остаются фиксированными, а выделившаяся энергия аккумулируется в головке. Примечание: чистый миозин in vitro обладает АТФазной активностью, но она очень низка.

III стадия Миозин способен взаимодействовать с актином тонких нитей. Присоединение актина к миозину увеличивает АТФазную активность миозина, в результате скорость гидролиза АТФ возрастает в 200 раз. Актин является аллостерическим активатором миозина. Ускоряется именно III стадия катализа. Освобождение продуктов реакции (АДФ и Ф) из активного центра головки миозина.