Aktiviti metabolik tertinggi pada PET FDG dikaitkan dengan kadar kelangsungan hidup terhad pada sel kecil barah paru-paru

Kami menilai nilai prognostik parameter tomografi pelepasan positron 18F-fluorodeoxyglucose (FDG PET) untuk barah paru-paru sel kecil dengan tempoh terhad (LS-SCLC).

Kami secara retrospektif mendaftarkan 59 pesakit LS-SCLC yang menjalani pra-rawatan dengan FDG PET / CT. Berbagai parameter PET diukur dalam semua lesi ganas, dan kami mencatat nilai penyerapan piawai maksimum tertinggi (SUVmax) dan jumlah volume metabolik tumor (MTVsum) dan hemolisis lesi total (TLGsum). Hubungan antara SUVmax dan PET pukal tertinggi dinilai. Nilai ramalan parameter PET dan pemboleh ubah klinikal dinilai menggunakan analisis regresi risiko berkadar Cox. Keseluruhan survival (OS) dan survival tanpa kemajuan (PFS) dinilai menggunakan kaedah Kaplan-Meier.

Metabolisme: apa itu bahasa mudah

Metabolisme, atau metabolisme, adalah gabungan reaksi kimia yang membolehkan tubuh tetap hidup. Makmal dalaman kami bekerja keras sepanjang masa, dan bahkan tindakan paling sederhana dapat dipastikan oleh kerja sistem dalaman yang diselaraskan. Sebagai permulaan, tubuh menguraikan makronutrien yang kita makan - protein, lemak dan karbohidrat - menjadi bahan yang lebih sederhana. Pada masa yang sama, sebilangan tenaga diukur, diukur dalam kilokalori, dan dengan bantuannya tubuh membina molekul baru.

Molekul dibina bergantung pada tujuan: aktiviti mental, aktiviti fizikal, pertumbuhan rambut, sintesis hormon. Setelah makan malam yang memuaskan, ketika anda tidak dapat menghabiskan semua tenaga yang muncul, bahan-bahan tersebut dihantar ke tempat penyimpanan - biasanya ke pinggul, punggung, perut. Tetapi keseluruhan teori ini sama sekali tidak menggerakkan kita ke jalan pemahaman - mengapa ada yang makan dan tidak gemuk, sementara yang lain membengkak secara harfiah dari udara?

Metabolisme setiap orang adalah unik

Kualiti metabolisme bergantung pada banyak faktor - berat badan, umur, nisbah lemak dan tisu otot, keadaan mikroflora saluran gastrointestinal. Tetapi faktor yang paling penting adalah gen. Orang di peringkat genetik adalah 99.9% sama antara satu sama lain, tetapi kesepuluh yang tinggal hanya mengubah segalanya. Tidak ada orang dengan metabolisme yang sama di dunia.

Sekarang ada kaedah yang memungkinkan untuk menganalisis secara tepat gen-gen yang bertanggungjawab terhadap tingkah laku enzim dan perbelanjaan tenaga, dan berdasarkan data-data ini untuk membina nutrisi. Dengan versi gen FABP2 yang lemah, perlu membatasi kandungan lemak produk. Dan badan orang lain tidak mencerna karbohidrat - dia harus mengehadkan pengambilannya.

Analisis genetik yang sama membantu memahami jenis aktiviti fizikal yang sesuai untuk seseorang. Terdapat reseptor dalam badan yang bertanggungjawab untuk penggunaan rizab yang cekap sebagai tindak balas kepada tekanan yang disebabkan oleh aktiviti fizikal. Orang menggunakan simpanan lemak mereka secara berbeza. Satu untuk pengeluaran lemak terbaik memerlukan latihan dengan intensiti tinggi - jangka panjang yang cepat. Dan yang lain menurunkan berat badan dengan berjalan kaki.

Metabolisme Boleh Lebih Baik

Dunia moden juga mempengaruhi tubuh manusia. Selama 50-100 tahun terakhir, tubuh manusia terpaksa terbiasa dengan produk baru: karbohidrat cepat, makanan dalam tin, makanan segera, GMO, dll. Orang mula makan lebih banyak dan kurang bergerak. Malangnya, genom tidak tahu bagaimana untuk berubah dengan cepat.

Tubuh bertujuan untuk menyimpan lemak, yang tidak sesuai dengan pemakanan moden, yang terdiri daripada hampir 70% lemak. Oleh itu, terdapat wabak sebenar obesiti, diabetes, penyakit kardiovaskular. Tetapi anda boleh menormalkan metabolisme. Yang anda perlukan adalah makan lebih baik dan bergerak lebih banyak. Asasnya sama: anda perlu makan secara pecahan, sepenuhnya, dengan memperhatikan ketiga-tiga makronutrien.

10 peraturan untuk metabolisme yang sangat baik

  1. Makan secara rasional. Pada waktu pagi, lemak lebih baik diserap, pada waktu petang - protein, pada waktu petang - karbohidrat kompleks yang menyokong rasa kenyang. Makan 70% pengambilan kalori pada waktu pagi. Makan protein yang mencukupi - sekurang-kurangnya 1.2-1.5 g sekilogram berat badan ideal anda. Protein mempunyai kesan termogenik: memerlukan lebih banyak tenaga untuk dicerna daripada memproses karbohidrat dan lemak. Protein harus dimakan bersama sayur-sayuran.
  2. Lebih banyak aktiviti fizikal. Semakin banyak jisim otot, semakin banyak tenaga yang dibelanjakan untuk proses metabolik..
  3. Periksa kelenjar tiroid dengan ahli endokrinologi. Ini adalah fungsi tiroid yang baik yang akan meningkatkan kadar metabolisme..
  4. Ambil vitamin. Kromium mengatur metabolisme lemak dan karbohidrat, serta keseragaman pengambilan gula dalam darah. Asid folik, zat besi, kalsium, vitamin B meningkatkan metabolisme.
  5. Lebih banyak rempah - mereka mempercepat metabolisme.
  6. Lebih banyak tidur: ketika kurang tidur, badan membuat lebih banyak simpanan.
  7. Lemak terbakar dalam api karbohidrat. Makan Lemak Dengan Karbohidrat Lambat.
  8. Beri gula, makan lebih banyak serat.
  9. Minum lebih banyak air - ini adalah pelarut sejagat, tanpanya reaksi kimia tidak mungkin berlaku.
  10. Makan secara pecahan, 5-6 kali sehari. Selamat bersarapan setelah bangun untuk bangunkan badan dengan lebih pantas.

Metabolisme yang lemah: mitos atau kenyataan?

Metabolisme yang buruk tidak berlaku, hanya dapat terganggu pada orang dengan penyakit tiroid yang serius. Kadar metabolisme mungkin perlahan, dan ia hanya perlahan kerana beberapa sebab. Proses metabolik melambatkan dengan kekurangan vitamin atau pengambilan protein-karbohidrat lemak yang tidak seimbang. Kelajuan kembali ke tahap sebelumnya apabila keadaan dipulihkan. Tidak perlu membenarkan ketidakaktifan dan minat anda terhadap makanan dengan metabolisme yang buruk.

Dengan bertambahnya usia, metabolisme semakin perlahan. Ianya adalah fakta. Selepas 35 tahun, perlu meningkatkan aktiviti fizikal dan mengurangkan ukuran bahagian. Orang yang terlatih makan banyak dan tidak gemuk. Mengekalkan tisu otot memerlukan lebih banyak tenaga daripada lemak. Seseorang yang mempunyai otot maju menghabiskan lebih banyak kalori daripada orang yang mempunyai lemak..

Tidak akan ada keajaiban tanpa pemakanan dan sukan yang betul. Baik segelas air suam di pagi hari, atau rempah dalam makanan tidak akan membantu. Ya, lada dapat meningkatkan metabolisme anda sebanyak 50% dengan mempercepat degupan jantung anda dan perbelanjaan tenaga tambahan. Tetapi kaedah ini sahaja tidak akan menjadikan anda lebih langsing. Anda perlu berlatih dan makan dengan betul.

Aktiviti metabolik adalah

Bahan organik yang membentuk semua makhluk hidup (haiwan, tumbuhan, kulat dan mikroorganisma) terutama diwakili oleh asid amino, karbohidrat, lipid (sering disebut lemak) dan asid nukleik. Oleh kerana molekul ini penting untuk kehidupan, reaksi metabolik difokuskan pada penciptaan molekul ini ketika membangun sel dan tisu atau memusnahkannya untuk digunakan sebagai sumber tenaga. Banyak tindak balas biokimia penting bergabung untuk mensintesis DNA dan protein..

Jenis molekulNama Bentuk MonomerNama bentuk polimerContoh bentuk polimer
Asid aminoAsid aminoProtein (polipeptida)Protein Fibrillar dan globular
KarbohidratMonosakaridaPolisakaridaKanji, glikogen, selulosa
Asid nukleikNukleotidaPolinukleotidaDNA dan RNA

Asid amino dan protein

Protein adalah biopolimer linear dan terdiri daripada residu asid amino yang disatukan oleh ikatan peptida. Sebilangan protein adalah enzim dan memangkin reaksi kimia. Protein lain melakukan fungsi struktur atau mekanikal (contohnya, membentuk sitoskeleton). [6] Protein juga memainkan peranan penting dalam transmisi isyarat dalam sel, tindak balas imun, agregasi sel, pengangkutan aktif merentasi membran, dan pengaturan siklus sel. [7]

Lipid

Lipid adalah bahagian membran biologi, misalnya, membran plasma, adalah komponen koenzim dan sumber tenaga. [7] Lipid adalah molekul biologi hidrofobik atau amphiphilik yang larut dalam pelarut organik seperti benzena atau kloroform. [8] Lemak adalah sekumpulan besar sebatian yang merangkumi asid lemak dan gliserin. Molekul alkohol trihidrat gliserol, yang membentuk tiga ikatan ester kompleks dengan tiga molekul asid lemak, disebut trigliserida. [9] Seiring dengan residu asid lemak, lipid kompleks mungkin termasuk, misalnya, sphingosine (sphingolipid), kumpulan fosfat hidrofilik (dalam fosfolipid). Steroid, seperti kolesterol, adalah kelas lipid yang besar. [10]

Karbohidrat

Gula boleh wujud dalam bentuk bulat atau linier dalam bentuk aldehid atau keton, mereka mempunyai beberapa kumpulan hidroksil. Karbohidrat adalah molekul biologi yang paling biasa. Karbohidrat melakukan fungsi berikut: penyimpanan dan pengangkutan tenaga (kanji, glikogen), struktur (selulosa tumbuhan, kitin haiwan). [7] Monomer gula yang paling biasa adalah heksosa - glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Monosakarida adalah sebahagian daripada polisakarida linier atau bercabang yang lebih kompleks. [sebelas]

Nukleotida

Molekul DNA dan RNA polimer adalah rantai nukleotida yang panjang dan tidak bercabang. Asid nukleik menjalankan fungsi menyimpan dan melaksanakan maklumat genetik yang dilakukan semasa proses replikasi, transkripsi, terjemahan, dan biosintesis protein. [7] Maklumat yang dikodekan dalam asid nukleik dilindungi terhadap perubahan oleh sistem reparasi dan dikalikan dengan replikasi DNA.

Sebilangan virus mempunyai genom yang mengandungi RNA. Sebagai contoh, virus imunodefisiensi manusia menggunakan transkripsi terbalik untuk membuat templat DNA dari genom yang mengandungi RNA sendiri. [12] Beberapa molekul RNA mempunyai sifat pemangkin (ribozim) dan merupakan sebahagian daripada spliceosomes dan ribosom.

Nukleosida adalah produk penambahan asas nitrogen ke gula ribosa. Contoh asas nitrogen ialah sebatian yang mengandungi nitrogen heterosiklik - turunan purin dan pirimidin. Beberapa nukleotida juga bertindak sebagai koenzim dalam reaksi pemindahan kumpulan berfungsi. [tiga belas]

Koenzim

Metabolisme merangkumi pelbagai tindak balas kimia, yang kebanyakannya berkaitan dengan beberapa jenis tindak balas pemindahan kumpulan berfungsi yang utama. [14] Koenzim digunakan untuk memindahkan kumpulan berfungsi antara enzim yang menjadi pemangkin reaksi kimia. [13] Setiap kelas tindak balas kimia pemindahan kumpulan berfungsi dikatalisis oleh enzim individu dan kofaktornya. [lima belas]

Adenosine triphosphate (ATP) adalah salah satu koenzim pusat, sumber tenaga sel yang universal. Nukleotida ini digunakan untuk memindahkan tenaga kimia yang tersimpan dalam ikatan makroergik antara pelbagai tindak balas kimia. Sebilangan kecil ATP ada di dalam sel, yang selalu dijana semula dari ADP dan AMP. Tubuh manusia menggunakan jisim ATP setiap hari sama dengan jisim badannya sendiri. [15] ATP bertindak sebagai penghubung antara katabolisme dan anabolisme: ATP terbentuk semasa reaksi katabolik, dan tenaga digunakan semasa reaksi anabolik. ATP juga bertindak sebagai penderma kumpulan fosfat dalam reaksi fosforilasi.

Vitamin adalah bahan organik dengan berat molekul rendah yang diperlukan dalam jumlah kecil, dan, sebagai contoh, kebanyakan vitamin tidak disintesis pada manusia, tetapi diperoleh dengan makanan atau melalui mikroflora CT. Di dalam tubuh manusia, kebanyakan vitamin adalah kofaktor enzim. Sebilangan besar vitamin memperoleh aktiviti biologi yang berubah, sebagai contoh, semua vitamin larut air dalam sel difosforilasi atau digabungkan dengan nukleotida. [16] Nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) adalah turunan vitamin B3 (niasin), dan merupakan koenzim penting - hidrogen akseptor. Ratusan enzim dehidrogenase yang berlainan mengambil elektron dari molekul substrat dan memindahkannya ke molekul NAD +, mengurangkannya menjadi NADH. Bentuk koenzim yang teroksidasi adalah substrat untuk pelbagai reduktase dalam sel. [17] NAD dalam sel wujud dalam dua bentuk yang berkaitan iaitu NADH dan NADPH. NAD + / NADH lebih penting untuk tindak balas katabolik, dan NADP + / NADPH lebih kerap digunakan dalam reaksi anabolik.

Mineral dan Kofaktor

Unsur anorganik memainkan peranan penting dalam metabolisme. Kira-kira 99% jisim mamalia terdiri daripada karbon, nitrogen, kalsium, natrium, magnesium, klorin, kalium, hidrogen, fosfor, oksigen dan sulfur. [18] Sebatian organik yang signifikan secara biologi (protein, lemak, karbohidrat dan asid nukleik) mengandungi sejumlah besar karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan fosforus. [lapan belas]

Sebilangan besar sebatian bukan organik adalah elektrolit ionik. Ion yang paling penting untuk tubuh adalah natrium, kalium, kalsium, magnesium, klorida, fosfat dan bikarbonat. Keseimbangan ion-ion ini di dalam sel dalam medium ekstraselular menentukan tekanan dan pH osmotik. [19] Kepekatan ion juga memainkan peranan penting dalam fungsi sel saraf dan otot. Potensi tindakan dalam tisu yang terangsang timbul dari pertukaran ion antara cecair ekstraselular dan sitoplasma. [20] Elektrolit masuk dan keluar sel melalui saluran ion dalam membran plasma. Sebagai contoh, semasa pengecutan otot, ion kalsium, natrium, dan kalium bergerak dalam membran plasma, sitoplasma, dan tiub-T. [21]

Logam peralihan dalam badan adalah unsur surih, zink dan besi adalah yang paling biasa. [22] [23] Logam ini digunakan oleh beberapa protein (misalnya, enzim sebagai kofaktor) dan penting untuk mengatur aktiviti enzim dan mengangkut protein. [24] Kofaktor enzim biasanya sangat terikat pada protein tertentu, namun ia dapat diubah semasa pemangkinan, dan setelah katalisis, mereka selalu kembali ke keadaan semula (tidak dimakan). Logam jejak diserap oleh tubuh menggunakan protein pengangkutan khas dan tidak dijumpai di dalam badan dalam keadaan bebas, kerana ia dikaitkan dengan protein pembawa tertentu (contohnya, ferritin atau metallothioneins). [25] [26]

Katabolisme

Metabolisme disebut proses metabolik di mana molekul organik gula, lemak, asid amino yang relatif besar terurai. Semasa katabolisme, molekul organik yang lebih sederhana dibentuk yang diperlukan untuk reaksi anabolisme (biosintesis). Selalunya, semasa reaksi katabolisme tubuh menggerakkan tenaga, menerjemahkan tenaga ikatan kimia molekul organik yang diperoleh semasa pencernaan makanan menjadi bentuk yang tersedia: dalam bentuk ATP, koenzim yang dikurangkan, dan potensi elektrokimia transmembran. Istilah katabolisme tidak sinonim dengan "metabolisme tenaga": dalam banyak organisma (contohnya, fototrof), proses utama penyimpanan tenaga tidak berkaitan langsung dengan pemecahan molekul organik. Klasifikasi organisma mengikut jenis metabolisme boleh berdasarkan sumber tenaga dan karbon, yang ditunjukkan dalam jadual di bawah. Molekul organik digunakan sebagai sumber tenaga oleh organotrof, lithotrophs menggunakan substrat anorganik, dan fototrof menggunakan tenaga cahaya matahari. Walau bagaimanapun, semua bentuk metabolisme yang berbeza ini bergantung pada reaksi redoks yang dikaitkan dengan pemindahan elektron dari molekul penderma berkurang, seperti molekul organik, air, amonia, hidrogen sulfida, ke molekul akseptor seperti oksigen, nitrat atau sulfat. [27] Pada haiwan, reaksi ini melibatkan pemecahan molekul organik kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana, seperti karbon dioksida dan air. Dalam organisma fotosintetik - tumbuhan dan sianobakteria - reaksi pemindahan elektron tidak membebaskan tenaga, tetapi ia digunakan sebagai kaedah menyimpan tenaga yang diserap dari cahaya matahari. [28]

Pengelasan organisma berdasarkan metabolisme mereka
Sumber tenagacahaya mataharifototrof
Molekul primerchemotrophs
Penderma elektronSebatian organikorganotrof
Sebatian tak organiklithotrof
Sumber karbonSebatian organikheterotrof
Sebatian tak organikautotrof

Katabolisme pada haiwan boleh dibahagikan kepada tiga peringkat utama. Pertama, molekul organik besar seperti protein, polisakarida, dan lipid dipecah menjadi komponen yang lebih kecil di luar sel. Selanjutnya, molekul kecil ini memasuki sel dan berubah menjadi molekul yang lebih kecil, misalnya, asetil-CoA. Pada gilirannya, kumpulan asetil koenzim A mengoksidasi kepada air dan karbon dioksida dalam kitaran Krebs dan rantai pernafasan, sambil membebaskan tenaga yang tersimpan dalam bentuk ATP.

Pencernaan

Makromolekul seperti kanji, selulosa atau protein mesti dipecah menjadi unit yang lebih kecil sebelum dapat digunakan oleh sel. Beberapa kelas enzim terlibat dalam degradasi: protease yang menguraikan protein kepada peptida dan asid amino, glikosidase yang memecah polisakarida menjadi oligo- dan monosakarida.

Mikroorganisma mengeluarkan enzim hidrolitik ke ruang di sekitarnya, [29] [30] bagaimana mereka berbeza dengan haiwan yang mengeluarkan enzim tersebut hanya dari sel kelenjar khusus. [31] Asid amino dan monosakarida, yang dihasilkan daripada aktiviti enzim ekstraselular, kemudian memasuki sel melalui pengangkutan aktif. [32] [33]

Mendapatkan tenaga

Semasa katabolisme karbohidrat, gula kompleks dipecahkan kepada monosakarida, yang diserap oleh sel. [34] Sebaik sahaja masuk, gula (misalnya, glukosa dan fruktosa) ditukar menjadi piruvat semasa glikolisis, dan sejumlah ATP dihasilkan. [35] Asid piruvat (piruvat) adalah perantaraan dalam beberapa jalur metabolik. Jalan utama metabolisme piruvat adalah penukaran menjadi asetil-CoA dan kemudian ke kitaran asid trikarboksilat. Pada masa yang sama, sebahagian tenaga disimpan dalam kitaran Krebs dalam bentuk ATP, dan molekul NADH dan FAD juga dipulihkan. Dalam proses glikolisis dan kitaran asid trikarboksilat, karbon dioksida terbentuk, yang merupakan hasil sampingan kehidupan. Dalam keadaan anaerob, akibat glikolisis dari piruvat dengan penyertaan enzim laktat dehidrogenase, laktat terbentuk, dan NADH dioksidakan menjadi NAD +, yang digunakan kembali dalam reaksi glikolisis. Terdapat juga jalan alternatif untuk metabolisme monosakarida - laluan fosfat pentosa, di mana tenaga disimpan dalam bentuk koenzim NADPH yang dikurangkan dan pentosa terbentuk, misalnya, ribosa, yang diperlukan untuk sintesis asid nukleik.

Lemak pada tahap pertama katabolisme dihidrolisis menjadi asid lemak bebas dan gliserin. Asid lemak dipecah semasa pengoksidaan beta untuk membentuk asetil-CoA, yang seterusnya dikatabolisme dalam kitaran Krebs, atau pergi ke sintesis asid lemak baru. Asid lemak membebaskan lebih banyak tenaga daripada karbohidrat, kerana lemak mengandungi lebih banyak atom hidrogen dalam strukturnya..

Asid amino sama ada digunakan untuk mensintesis protein dan biomolekul lain, atau dioksidakan menjadi urea, karbon dioksida dan berfungsi sebagai sumber tenaga. [36] Jalan oksidatif katabolisme asid amino bermula dengan penyingkiran kumpulan amino oleh enzim transaminase. Kumpulan amino digunakan dalam kitaran urea; asid amino yang kekurangan kumpulan amino disebut asid keto. Sebilangan asid keto adalah perantaraan dalam kitaran Krebs. Sebagai contoh, penyahbauan glutamat menghasilkan asid alfa-ketoglutarik. [37] Asid amino glikogenik juga dapat diubah menjadi glukosa dalam reaksi glukoneogenesis. [38]

Transformasi tenaga

Fosforilasi Oksidatif

Dalam fosforilasi oksidatif, elektron yang dikeluarkan dari molekul makanan di jalur metabolik (misalnya, dalam kitaran Krebs) dipindahkan ke oksigen, dan tenaga yang dilepaskan digunakan untuk mensintesis ATP. Dalam eukariota, proses ini dilakukan dengan penyertaan sejumlah protein yang tetap dalam membran mitokondria, yang disebut rantai pernafasan pemindahan elektron. Dalam prokariota, protein ini terdapat di membran dalaman dinding sel. [39] Protein rantai pemindahan elektron menggunakan tenaga yang diperoleh dengan memindahkan elektron dari molekul berkurang (misalnya, NADH) ke oksigen untuk mengepam proton melalui membran. [40]

Semasa proton dipam, perbezaan kepekatan ion hidrogen dibuat dan kecerunan elektrokimia timbul. [41] Kekuatan ini mengembalikan proton ke mitokondria melalui dasar sintase ATP. Aliran proton menyebabkan cincin c-subunit enzim berputar, akibatnya pusat aktif sintase mengubah bentuknya dan fosforilat adenosin difosfat, mengubahnya menjadi ATP. [lima belas]

Tenaga dari sebatian bukan organik

Hemolithotrophs disebut prokariota, yang mempunyai jenis metabolisme khas, di mana tenaga terbentuk akibat pengoksidaan sebatian anorganik. Chemolithotrophs dapat mengoksidakan hidrogen molekul, [42] sebatian sulfur (contohnya, sulfida, hidrogen sulfida dan tiosulfat), [1] besi (II) oksida [43] atau ammonia. [44] Dalam kes ini, tenaga dari pengoksidaan sebatian ini dihasilkan oleh akseptor elektron, seperti oksigen atau nitrit. [45] Proses mendapatkan tenaga dari bahan anorganik memainkan peranan penting dalam kitaran biogeokimia seperti asetogenesis, nitrifikasi, dan denitrifikasi. [46] [47]

Tenaga dari Cahaya Matahari

Tenaga cahaya matahari diserap oleh tumbuhan, cyanobacteria, bakteria ungu, bakteria belerang hijau, dan beberapa protozoa. Proses ini sering digabungkan dengan penukaran karbon dioksida kepada sebatian organik sebagai sebahagian daripada proses fotosintesis (lihat di bawah). Sistem penangkapan tenaga dan fiksasi karbon di beberapa prokariota dapat berfungsi secara berasingan (contohnya, pada bakteria belerang ungu dan hijau). [48] ​​[49]

Bagi banyak organisma, penyerapan tenaga suria pada prinsipnya serupa dengan fosforilasi oksidatif, kerana dalam hal ini tenaga disimpan dalam bentuk kecerunan kepekatan proton dan daya penggerak proton membawa kepada sintesis ATP. [15] Elektron yang diperlukan untuk rantai pemindahan ini berasal dari protein penuai cahaya yang disebut pusat tindak balas fotosintetik (misalnya, rhodopsins). Dua jenis pusat tindak balas dikelaskan bergantung kepada jenis pigmen fotosintetik; pada masa ini, kebanyakan bakteria fotosintetik hanya mempunyai satu jenis, sementara tumbuhan dan cyanobacteria adalah dua. [lima puluh]

Pada tumbuhan, alga dan cyanobacteria, fotosistem II menggunakan tenaga cahaya untuk menghilangkan elektron dari air, dengan oksigen molekul dilepaskan sebagai hasil sampingan dari tindak balas. Elektron kemudian memasuki kompleks sitokrom b6f, yang menggunakan tenaga untuk mengepam proton melalui membran thylakoid dalam kloroplas. [7] Di bawah pengaruh kecerunan elektrokimia, proton bergerak kembali melalui membran dan mencetuskan sintase ATP. Elektron kemudian melalui sistem fotos I dan dapat digunakan untuk mengoksidasi koenzim NADP +, untuk digunakan dalam kitaran Calvin, atau untuk kitar semula untuk membentuk molekul ATP tambahan. [51]

Anabolisme

Anabolisme adalah sekumpulan proses metabolik biosintesis molekul kompleks dengan perbelanjaan tenaga. Molekul kompleks yang membentuk struktur sel disintesis secara berurutan dari pendahulu yang lebih sederhana. Anabolisme merangkumi tiga peringkat utama, masing-masing dikatalisis oleh enzim khusus. Pada peringkat pertama, molekul prekursor disintesis, misalnya, asid amino, monosakarida, terpenoid dan nukleotida. Pada peringkat kedua, pendahuluan dengan penggunaan tenaga ATP diubah menjadi bentuk yang diaktifkan. Pada langkah ketiga, monomer yang diaktifkan digabungkan menjadi molekul yang lebih kompleks, misalnya, protein, polisakarida, lipid dan asid nukleik.

Tidak semua organisma hidup dapat mensintesis semua molekul aktif secara biologi. Autotrof (misalnya, tumbuhan) dapat mensintesis molekul organik kompleks dari bahan molekul rendah bukan organik sederhana seperti karbon dioksida dan air. Heterotrof memerlukan sumber bahan yang lebih kompleks, seperti monosakarida dan asid amino, untuk menghasilkan molekul yang lebih kompleks. Organisma dikelaskan mengikut sumber tenaga utama mereka: photoautotrophs dan photoheterotrophs menerima tenaga dari cahaya matahari, sementara chemoautotrophs dan chemoheterotrophs menerima tenaga dari reaksi pengoksidaan anorganik.

Pengikatan karbon

Fotosintesis adalah proses biosintesis gula dari karbon dioksida, di mana tenaga yang diperlukan diserap dari cahaya matahari. Pada tumbuhan, cyanobacteria dan alga, fotolisis air berlaku semasa fotosintesis oksigen, sementara oksigen dilepaskan sebagai produk sampingan. Untuk menukar CO2 3-phosphoglycerate menggunakan tenaga ATP dan NADPH yang disimpan dalam sistem fotos. Reaksi pengikatan karbon dilakukan dengan menggunakan enzim ribulosa bifosfat karboksilase dan merupakan sebahagian daripada kitaran Calvin. [52] Tiga jenis fotosintesis diklasifikasikan dalam tumbuhan - di sepanjang jalur molekul tiga karbon, di sepanjang jalur molekul empat karbon (C4), dan fotosintesis CAM. Tiga jenis fotosintesis berbeza dalam cara karbon dioksida mengikat dan memasuki kitaran Calvin; dalam tanaman C3, pengikatan CO2 berlaku secara langsung dalam kitaran Calvin, dan pada C4 dan CAM CO2 sebelum ini termasuk dalam sebatian lain. Bentuk fotosintesis yang berbeza adalah penyesuaian terhadap aliran cahaya matahari yang kuat dan keadaan kering. [53]

Dalam prokariota fotosintetik, mekanisme pengikatan karbon lebih pelbagai. Karbon dioksida dapat diperbaiki dalam kitaran Calvin, dalam kitaran Krebs terbalik, [54] atau dalam reaksi karboksilasi asetil-CoA. [55] [56] Prokariota - chemoautotrophs juga mengikat CO2 melalui kitaran Calvin, tetapi tenaga dari sebatian anorganik digunakan untuk menjalankan tindak balas. [57]

Karbohidrat dan Glycans

Dalam proses anabolisme gula, asid organik sederhana dapat ditukar menjadi monosakarida, misalnya glukosa, dan kemudian digunakan untuk mensintesis polisakarida, seperti kanji. Pembentukan glukosa dari sebatian seperti piruvat, laktat, gliserin, 3-fosfogliserat dan asid amino disebut glukoneogenesis. Dalam proses glukoneogenesis, piruvat diubah menjadi glukosa-6-fosfat melalui serangkaian sebatian perantaraan, yang banyak juga terbentuk semasa glikolisis. [35] Namun, glukoneogenesis bukan hanya glikolisis ke arah yang bertentangan, kerana beberapa reaksi kimia memangkinkan enzim khas, yang memungkinkan untuk mengatur proses pembentukan dan pemecahan glukosa secara bebas. [58] [59]

Banyak organisma menyimpan nutrien dalam bentuk lipid dan lemak, bagaimanapun, vertebrata tidak mempunyai enzim yang menjadi pemangkin penukaran asetil-CoA (produk metabolisme asid lemak) menjadi piruvat (substrat glukoneogenesis). [60] Setelah kelaparan yang berpanjangan, vertebrata mula mensintesis badan keton dari asid lemak, yang dapat menggantikan glukosa dalam tisu seperti otak. [61] Pada tumbuhan dan bakteria, masalah metabolik ini diselesaikan dengan menggunakan kitaran glikoksilat, yang melewati langkah dekarboksilasi dalam kitaran asid sitrik dan memungkinkan penukaran asetil-CoA menjadi oksaloasetat, dan kemudian digunakan untuk sintesis glukosa. [60] [62]

Polisakarida melakukan fungsi struktur dan metabolik, dan juga dapat digabungkan dengan lipid (glikolipid) dan protein (glikoprotein) menggunakan enzim transferase oligosakarida. [63] [64]

Asid lemak, isoprenoid dan steroid

Asid lemak terbentuk oleh sintase asid lemak dari asetil-CoA. Kerangka karbon asid lemak diperluas dalam kitaran tindak balas di mana kumpulan asetil pertama kali bergabung, kemudian kumpulan karbonil diturunkan kepada kumpulan hidroksil, kemudian dehidrasi dan pemulihan berikutnya berlaku. Enzim biosintesis asid lemak dikelaskan kepada dua kumpulan: pada haiwan dan kulat, semua reaksi sintesis asid lemak dilakukan oleh satu protein multifungsi jenis I [65] pada plastid tumbuhan dan bakteria, setiap jenis dikatalisis oleh enzim jenis II individu. [66] [67]

Terpenes dan terpenoid adalah wakil kelas produk semula jadi herba terbesar. [68] Wakil kumpulan zat ini adalah turunan dari isoprena dan terbentuk dari prekursor aktif isopentil pyrophosphate dan dimethylallyl pyrophosphate, yang pada gilirannya terbentuk dalam reaksi metabolik yang berbeza. [69] Pada haiwan dan archaea, isopentyl pyrophosphate dan dimethylallyl pyrophosphate disintesis dari asetil-CoA di jalur mevalonate, [70] sementara pada tumbuhan dan bakteria, piruvat dan glyceraldehyde-3-fosfat adalah substrat dari jalur non-mevalonate. [69] [71] Dalam reaksi biosintesis steroid, molekul isoprena bergabung dan membentuk squalene, yang kemudian membentuk struktur siklik dengan pembentukan lanosterol. [72] Lanosterol dapat diubah menjadi steroid lain, seperti kolesterol dan ergosterol. [72] [73]

Tupai

Organisma berbeza dalam kemampuannya mensintesis 20 asid amino biasa. Sebilangan besar bakteria dan tumbuhan dapat mensintesis semua 20, tetapi mamalia hanya dapat mensintesis 11 asid amino penting. [7] Oleh itu, dalam hal mamalia, 9 asid amino penting mesti diperoleh dari makanan. Semua asid amino disintesis dari glikolisis perantaraan, kitaran asid sitrik, atau laluan monofosfat pentosa. Pemindahan kumpulan amino dari asid amino ke asid alfa-keto disebut transaminasi. Penderma kumpulan Amino adalah glutamat dan glutamin. [74]

Asid amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida membentuk protein. Setiap protein mempunyai urutan residu asid amino yang unik (struktur protein utama). Sama seperti huruf-huruf abjad dapat digabungkan dengan pembentukan variasi kata yang hampir tidak berkesudahan, asid amino dapat mengikat dalam satu urutan atau yang lain dan membentuk pelbagai protein. Enzim aminoacyl-tRNA synthetase mengkatalisis penambahan asid amino yang bergantung pada ATP ke tRNA dengan ikatan ester, dan aminoacyl-tRNA terbentuk. [75] Aminoacyl tRNA adalah substrat untuk ribosom yang menggabungkan asid amino menjadi rantai polipeptida panjang menggunakan matriks mRNA. [76]

Nukleotida

Nukleotida terbentuk dari asid amino, karbon dioksida dan asid formik dalam rantai tindak balas yang memerlukan sejumlah besar tenaga untuk mengalir. [77] [78] Itulah sebabnya mengapa kebanyakan organisma mempunyai sistem pemuliharaan yang berkesan untuk asas nukleotida dan nitrogen yang disintesis sebelumnya. [77] [79] Purin disintesis sebagai nukleosida (terutamanya berkaitan dengan ribosa). Adenin dan guanin terbentuk dari inosin monofosfat, yang disintesis dari glisin, glutamin dan aspartat dengan penyertaan metenil tetrahidrofolat. Pyrimidines disintesis dari orotate, yang terbentuk dari glutamin dan aspartat. [80]

Xenobiotik dan metabolisme oksidatif

Semua organisma sentiasa terdedah kepada sebatian yang pengumpulannya boleh membahayakan sel. Sebatian asing yang berpotensi berbahaya itu disebut xenobiotik. [81] Xenobiotik, seperti ubat sintetik dan racun yang berlaku secara semula jadi, didetoksifikasi oleh enzim khusus. Pada manusia, enzim seperti itu ditunjukkan, misalnya, oleh sitokrom oksidase, [82] glukuronil transferase, [83] dan glutathione S-transferase. [84] Sistem enzim ini beroperasi dalam tiga tahap: pada tahap pertama, xenobiotik dioksidakan, kemudian kumpulan larut air disambungkan ke molekul, kemudian xenobiotik larut dalam air diubah dapat dikeluarkan dari sel dan dimetabolisme sebelum dikeluarkan. Reaksi yang dijelaskan memainkan peranan penting dalam penguraian bahan cemar oleh mikroba dan bioremediasi tanah yang tercemar dan tumpahan minyak. [85] Banyak reaksi seperti itu berlaku dengan penyertaan organisma multisel, namun, kerana kepelbagaian yang luar biasa, mikroorganisma mengatasi pelbagai xenobiotik yang lebih luas daripada organisma multisel, dan bahkan dapat memusnahkan bahan pencemar organik yang berterusan, seperti organoklorin. [86]

Masalah yang berkaitan dengan organisma aerobik adalah tekanan oksidatif. [87] Dalam proses fosforilasi oksidatif dan pembentukan ikatan disulfida semasa lipatan protein, spesies oksigen reaktif terbentuk, seperti hidrogen peroksida. [88] Oksidan yang merosakkan ini dikeluarkan oleh antioksidan, seperti enzim glutathione dan catalase dan peroxidase. [89] [90]

Termodinamik organisma hidup

Organisma hidup mematuhi prinsip termodinamik, yang menggambarkan transformasi haba dan kerja. Hukum termodinamik kedua menyatakan bahawa entropi tidak berkurang dalam sistem terpencil mana pun. Walaupun kerumitan organisma hidup yang luar biasa jelas bertentangan dengan undang-undang ini, kehidupan adalah mungkin, kerana semua organisma adalah sistem terbuka yang menukar bahan dan tenaga dengan alam sekitar. Oleh itu, sistem hidup tidak berada dalam keseimbangan termodinamik, tetapi sebaliknya bertindak sebagai sistem disipatif yang mengekalkan keadaan organisasi mereka yang kompleks, menyebabkan peningkatan entropi oleh persekitaran yang lebih besar. [91] Dalam metabolisme sel, ini dicapai dengan menggabungkan proses katabolisme spontan dengan proses anabolisme bukan spontan. Dalam keadaan termodinamik, metabolisme mengekalkan ketertiban dengan mewujudkan gangguan. [92]

Peraturan dan kawalan

Homeostasis dipanggil keteguhan persekitaran dalaman badan. Oleh kerana persekitaran luaran di sekitar kebanyakan organisma sentiasa berubah, untuk menjaga keadaan tetap di dalam sel, reaksi metabolik mesti diatur dengan tepat. [93] [94] Peraturan metabolisme membolehkan organisma bertindak balas terhadap isyarat dan berinteraksi secara aktif dengan persekitaran. [95] Dalam hal enzim, peraturan melibatkan peningkatan dan penurunan aktivitinya sebagai tindak balas terhadap isyarat. Sebaliknya, enzim memberikan beberapa kendali terhadap jalur metabolik, yang didefinisikan sebagai kesan perubahan aktiviti enzim pada jalur metabolik tertentu. [96]

Beberapa tahap peraturan metabolik dibezakan. Dalam jalur metabolik, pengaturan diri berlaku pada tahap substrat atau produk; sebagai contoh, penurunan jumlah produk dapat mengimbangi peningkatan aliran substrat tindak balas di sepanjang jalan yang ditentukan. [97] Peraturan jenis ini sering merangkumi peraturan alosterik dari aktiviti enzim tertentu dalam jalur metabolik. [98] Kawalan luaran merangkumi sel organisma multisel yang mengubah metabolisme sebagai tindak balas kepada isyarat dari sel lain. Isyarat ini, biasanya dalam bentuk utusan larut, seperti hormon dan faktor pertumbuhan, ditentukan oleh reseptor tertentu di permukaan sel. [99] Kemudian isyarat ini dihantar ke dalam sel oleh sistem utusan sekunder, yang sering dikaitkan dengan fosforilasi protein. [100]

Contoh kawalan luaran yang dikaji dengan baik adalah pengaturan metabolisme glukosa oleh insulin. [101] Insulin dihasilkan sebagai tindak balas terhadap peningkatan glukosa darah. Hormon itu mengikat reseptor insulin di permukaan sel, kemudian rangkaian protein kinase diaktifkan, yang memastikan penyerapan molekul glukosa oleh sel dan mengubahnya menjadi molekul asid lemak dan glikogen. [102] Metabolisme glikogen dikendalikan oleh aktiviti fosforilase (enzim yang memecah glikogen) dan glikogen sintase (enzim yang membentuknya). Enzim ini saling berkaitan; fosforilasi dihambat oleh glikogen sintase tetapi diaktifkan oleh fosforilase. Insulin menyebabkan sintesis glikogen dengan mengaktifkan fosfatase protein dan mengurangkan fosforilasi enzim ini. [103]

Evolusi

Laluan metabolik utama yang dijelaskan di atas, misalnya, glikolisis dan kitaran Krebs, terdapat di ketiga-tiga domain makhluk hidup dan dijumpai pada nenek moyang bersama sejagat terakhir. [3] [104] Nenek moyang sejagat ini adalah prokariota dan mungkin metanogen dengan metabolisme asid amino, nukleotida, karbohidrat, dan lipid. [105] [106] Pemeliharaan jalur metabolik kuno ini dalam evolusi mungkin disebabkan oleh kenyataan bahawa reaksi ini optimum untuk menyelesaikan masalah metabolik tertentu. Oleh itu, produk akhir glikolisis dan kitaran Krebs dibentuk dengan kecekapan tinggi dan dengan bilangan tahap minimum. [4] [5] Jalur metabolik berasaskan enzim pertama boleh menjadi bahagian metabolisme purin nukleotida dengan jalur metabolik sebelumnya menjadi sebahagian dari dunia kuno RNA. [107]

Banyak model telah diusulkan untuk menggambarkan mekanisme di mana laluan metabolik baru berkembang. Ini termasuk penambahan berurutan enzim baru ke jalan nenek moyang pendek, pendua dan kemudian perbezaan semua jalan, serta pemilihan enzim yang ada dan penyatuannya menjadi jalur reaksi baru. [108] Kepentingan relatif mekanisme ini tidak jelas, namun, kajian genomik menunjukkan bahawa enzim di jalur metabolik kemungkinan besar mempunyai asal yang sama, menunjukkan bahawa banyak jalur berkembang selangkah demi selangkah dengan fungsi baru yang dibuat dari langkah jalur yang ada. [109] Model alternatif berdasarkan kajian yang meneliti evolusi struktur protein dalam ikatan metabolik; disarankan agar enzim dikumpulkan untuk melakukan fungsi yang serupa dalam jalur metabolik yang berbeza [110]. Proses pemasangan ini membawa kepada evolusi mosaik enzimatik. [111] Beberapa bahagian metabolisme mungkin ada sebagai "modul" yang dapat digunakan kembali dalam berbagai cara untuk melakukan fungsi serupa. [112]

Evolusi juga boleh menyebabkan kehilangan fungsi metabolik. Sebagai contoh, dalam beberapa parasit, proses metabolik yang tidak penting untuk kelangsungan hidup hilang dan asid amino, nukleotida dan karbohidrat siap diperolehi dari inang. [113] Penyederhanaan potensi metabolik yang serupa diperhatikan pada organisma endosimbiotik. [114]

Kaedah penyelidikan

Secara klasik, metabolisme dikaji dengan pendekatan ringkas yang memfokuskan pada satu jalan metabolik. Amat berharga adalah penggunaan atom berlabel pada tahap tubuh, tisu dan sel, yang menentukan jalan dari prekursor hingga produk akhir dengan mengenal pasti perantara berlabel radioaktif. [115] Enzim yang menjadi pemangkin tindak balas kimia ini kemudian dapat diasingkan untuk mengkaji kinetiknya dan tindak balas terhadap perencat. Pendekatan selari adalah untuk mengenal pasti molekul kecil dalam sel atau tisu; satu set lengkap molekul ini dipanggil metabolol. Secara umum, kajian-kajian ini memberikan idea yang baik mengenai struktur dan fungsi jalan metabolik sederhana, tetapi tidak cukup untuk diterapkan pada sistem yang lebih kompleks, misalnya, metabolisme sel yang lengkap. [116]

Idea kerumitan rangkaian metabolik dalam sel yang mengandungi ribuan enzim yang berlainan tercermin dalam gambar di sebelah kanan, menunjukkan interaksi antara hanya 43 protein dan 40 metabolit, yang diatur oleh 45.000 gen. [117] Namun, sekarang mungkin untuk menggunakan data genom tersebut untuk membuat rangkaian reaksi biokimia yang lengkap dan membentuk model matematik yang lebih holistik yang dapat menjelaskan dan meramalkan tingkah laku mereka. [118] Model-model ini sangat kuat ketika digunakan untuk mengintegrasikan data mengenai jalur dan metabolit yang berasal dari kaedah klasik dengan data mengenai ekspresi gen dari kajian mikroarray proteomik dan DNA. [119] Dengan menggunakan kaedah ini, model metabolisme manusia sedang dibuat yang akan berfungsi sebagai panduan untuk penyelidikan ubat dan penyelidikan biokimia di masa depan. [120] Model-model ini saat ini digunakan dalam analisis rangkaian untuk mengklasifikasikan penyakit manusia ke dalam kumpulan yang berbeza dalam protein atau metabolit yang sama. [121] [122]

Contoh jaringan metabolik bakteria yang menarik adalah reka bentuk tali leher [123] [124] [125], strukturnya memungkinkan pengenalan pelbagai jenis nutrien dan pengeluaran pelbagai jenis produk dan makromolekul kompleks dengan menggunakan sedikit perantara biasa.

Asas teknologi utama maklumat ini adalah kejuruteraan metabolik. Di sini, organisma, seperti ragi, tumbuhan, atau bakteria, diubah secara genetik untuk menjadikannya lebih berkesan dalam bioteknologi dan membantu dalam pembuatan ubat-ubatan, seperti antibiotik atau bahan kimia industri seperti 1,3-propanediol dan asid shikimik. [126] Pengubahsuaian genetik ini biasanya bertujuan untuk mengurangkan jumlah tenaga yang digunakan untuk menghasilkan produk, meningkatkan hasil dan mengurangkan sisa pengeluaran. [127]

Cerita

Sejarah kajian metabolisme merangkumi beberapa abad. Kajian dimulakan dengan kajian organisma haiwan, dalam biokimia moden mereka mengkaji reaksi metabolik individu. Konsep metabolisme pertama kali ditemui dalam karya Ibn al-Nafis (1213-1288), yang menulis bahawa "tubuh dan bahagian-bahagiannya berada dalam keadaan peregangan dan pemakanan yang berterusan, sehingga tidak dapat tidak mengalami perubahan yang berterusan." [128] Eksperimen terkawal pertama mengenai metabolisme manusia diterbitkan oleh Santorio Santorio pada tahun 1614 dalam sebuah buku Itali. Ars de statica Medicina. [129] Dia menjelaskan bagaimana dia menimbang dirinya sebelum dan sesudah makan, tidur, bekerja, melakukan hubungan seks, ketika perut kosong, setelah minum dan mengeluarkan air kencing. Dia mendapati bahawa sebahagian besar makanan yang diambilnya hilang akibat proses yang disebut "penyejatan yang tidak kelihatan".

Dalam kajian awal, mekanisme tindak balas metabolik tidak dikesan dan dipercayai bahawa daya hidup dikendalikan oleh tisu hidup. [130] Dalam kajian abad ke-19 fermentasi alkohol alkohol oleh ragi, Louis Pasteur menyimpulkan bahawa fermentasi dikatalisis oleh bahan dari sel ragi, yang disebutnya enzim. Pasteur menulis bahawa "fermentasi alkohol - tindakan yang berkaitan dengan kehidupan dan diatur oleh sel ragi, tidak dikaitkan dengan kematian atau penguraian sel." [131] Penemuan ini, bersama-sama dengan penerbitan Friedrich Wöhler pada tahun 1828 mengenai sintesis kimia urea, [132] membuktikan bahawa sebatian organik dan tindak balas kimia yang terdapat dalam sel tidak berbeza prinsipnya, seperti bahagian kimia yang lain.

Penemuan enzim pada awal abad ke-20 oleh Eduard Buchner memisahkan kajian reaksi metabolik dari kajian sel dan menimbulkan perkembangan biokimia sebagai sains. [133] Salah satu ahli biokimia yang berjaya pada awal abad kedua puluh adalah Hans Adolf Krebs, yang memberikan sumbangan besar dalam kajian metabolisme. [134] Krebs menggambarkan kitaran urea dan kemudian, bekerjasama dengan Hans Kornberg, kitaran asid sitrik dan kitaran glikoksilat. [135] [62] Dalam kajian biokimia moden, kaedah baru digunakan secara meluas, seperti kromatografi, analisis difraksi sinar-X, spektroskopi NMR, mikroskop elektron, dan kaedah dinamika molekul klasik. Kaedah ini membolehkan anda menemui dan mengkaji secara terperinci banyak molekul dan laluan metabolik dalam sel..

Aktiviti metabolik paru-paru dengan keradangan pada bronkus dan paru-paru

Proses metabolik fungsi organ mana pun mempunyai keunikan tersendiri.

Tidak diragukan lagi, ini juga harus dikaitkan dengan organ pernafasan..

Pengiktirafan dalam beberapa tahun kebelakangan mengenai kewujudan fungsi paru-paru bukan pertukaran pernafasan, menyebabkan pengembangan kajian aspek individu metabolisme yang berlaku di dalamnya.

Kajian proses biokimia, termasuk metabolisme bahan aktif biologi (BAS) dan peredaran mikro, proteolisis, peroksidasi lipid (LPO), serta kesan pengawalseliaan BAS berkaitan dengan pertukaran karbohidrat, lipid dan protein yang membentuk surfaktan pulmonari, dan komposisi biokimia rembesan bronkus, dapat membantu menjelaskan patogenesis penyakit bronkus dan paru-paru yang bersifat radang dan dengan sengaja mengubah mekanisme metabolik proses patologi, iaitu. menguruskan pemulihan badan.

Memandangkan struktur organ pernafasan yang unik dan unik, usaha dibuat untuk membuat skema kerja (Skema 1), di mana gabungan fungsi fisiologi dan proses metabolik akan mencirikan jumlah keseluruhan fungsi paru-paru pertukaran gas.


Skema 1. Pencirian jumlah fungsi paru-paru bukan pertukaran gas

Istilah "saringan endogen" merujuk kepada jumlah kaedah untuk kawalan biokimia homeostasis banyak bahan, pelaksanaannya melibatkan banyak enzim yang terletak di sel endotel kapilari paru. Sebagai contoh, telah terbukti bahawa endotelium terlibat dalam detoksifikasi bahan aktif secara biologi, pemindahan hormon, secara aktif berinteraksi dengan sel darah dan produk metaboliknya, dengan bahan ubat yang disuntik. Di permukaan endotelium, reaksi yang berkaitan dengan metabolisme adenosin, nukleotida, kinin, angiotensin, dll dibuat. Endotelium vaskular terlibat dalam reaksi imunologi, dalam proses anafilaksis dan keradangan.

Kaedah perlindungan saluran udara khusus termasuk dalam konsep "penghalang eksogen". Mereka dapat dinyatakan sebagai fungsi metabolik sel-sel khusus pokok bronkial. Contohnya, penghasilan lendir dalam sel kelenjar lendir dan sel goblet, sel bersilia khas yang memberikan pelepasan mukosiliari. Peranan khas diberikan kepada sel yang menghasilkan amina (sistem APUD).

Sistem surfaktan paru (LS) menempati, dalam beberapa cara, kedudukan garis batas. Ini adalah bahagian yang tidak terpisahkan dari sistem pernafasan, yang mempunyai hubungan langsung dengan pertukaran gas paru. Pada masa yang sama, melindungi tubuh dari penembusan aerosol berbahaya, bahan pencemar, dll. Lebih daripada 85% lapisan aktif permukaan terdiri daripada fosfolipid yang disintesis oleh alveolosit jenis II. Bahan yang diperoleh dalam kajian surfaktan paru menunjukkan peranannya yang pelbagai dalam tubuh..

Pertama sekali, ia dianggap sebagai faktor anti-elektrik. Tidak diragukan lagi, penyertaannya dalam pengaturan metabolisme air di paru-paru dan, terutama, dalam keseimbangan antara darah dan ruang alveolar. Ubat ini mendorong penyebaran oksigen, mempunyai kemampuan antioksidan yang tinggi, memungkinkan untuk dianggap sebagai antioksidan endogen. Nyatakan penyertaan ubat dalam opsonisasi tanpa imun dan, dengan demikian, dalam proses yang disebabkan oleh perkembangan keradangan. Peranannya dalam fungsi perkumuhan paru-paru tidak dikecualikan..

Fungsi pengkondisian dan perkumuhan paru-paru dapat dinilai dengan cara khas. Mengingat intipati yang pertama, seseorang harus memperhatikan hakikat bahawa pelembapan dan pemanasan udara yang dihirup berlaku bukan sahaja di rongga hidung, sinus hidung dan trakea, ia meluas ke bahagian paru-paru pernafasan yang jauh. Jadi, sebagai contoh, suhu udara alveolar sepadan dengan suhu darah, tetapi darah yang mengalir dari paru-paru mempunyai suhu 0.2 ° lebih tinggi daripada yang mengalir. Fungsi pengkondisian paru-paru lebih berkaitan dengan pertukaran gas dan hemodinamik dalam peredaran paru-paru dan dapat menentukan mekanisme penyesuaian terhadap perubahan suhu, serta kesan hipoksia..

Fungsi perkumuhan paling jelas dilihat berkaitan dengan bahan aromatik dengan berat molekul rendah, dalam jumlah dominan yang dikeluarkan melalui udara yang dihembus. Nampaknya, perkumuhan oligopentida molekul sederhana dengan udara yang dihembuskan dapat dianggap sebagai penghubung dalam fungsi ekskresi paru-paru, memberikan pembetulan metabolik, yang paling penting dalam konteks toksemia (pneumonia akut, sindrom gangguan pernafasan, dll.). Data mengenai kajian kondensat kelembapan udara yang dihembus dengan jelas menunjukkan bahawa turunan pertukaran lipid, hormon, bahan aktif secara biologi dilepaskan melalui paru-paru.

Dalam skema fungsi pertukaran gas bukan paru-paru yang ditunjukkan, tidak ada bahagian penting dari aktiviti metabolik paru-paru yang menentukan komposisi kualitatif protein yang termasuk dalam kerangka paru. Organ pernafasan berada dalam keadaan khas aktiviti fizikal yang berterusan, akibatnya syarat yang sama sekali berbeza dikenakan pada protein tisu penghubung - kolagen dan elastin daripada, misalnya, pada protein hati atau buah pinggang: Protein inilah yang menentukan kestabilan rangka paru-paru, digabungkan dengan keanjalan dan kelenturan, sehingga perlu untuk melaksanakan fungsi utama - fungsi pertukaran gas. Oleh itu, nilai protein fibrillar paru-paru melebihi yang ada di hati dan buah pinggang..

Pengeluar utama kolagen dan elastin adalah fibroblas. Monosit aktif dan T-limfosit mempunyai kesan yang signifikan terhadap sintesis protein ini. Terutama pentingnya sel-sel ini ditunjukkan dalam keadaan patologi. Jadi, dengan perkembangan fibrosis pulmonari, penghasilan hiper kolagen tipe III dianggap sebagai akibat pelanggaran kerjasama sel-sel ini dalam pengaturan sintesis dan pemecahan molekul protein.

Tidak kurang menarik adalah aspek biokimia dari degradasi elastin, penurunannya yang besar dengan perkembangan emfisema paru. Telah diketahui bahawa salah satu mekanisme utama dalam kes ini adalah ketidakseimbangan dalam sistem perencatan proteolisis. Lebihan protease yang dirembeskan oleh neutrofil dan makrofag alveolar (elastase, collagenase, myeloperoxidase) tidak seimbang dengan tindakan perencat proteolisis.

Kekurangannya, nampaknya, adalah kekurangan perencat protease utama, alpha-I-antitrypsin. Perkembangan emfisema paru-paru pada usia dini disebabkan secara patogenetik oleh kekurangan gen perencat ini. Pada masa yang sama, kesan pencemaran yang besar menyebabkan penurunan aktiviti perencat ini. Pengaktifan sistem kallikrein-kinin yang berlebihan dan tahap enzim proteolitik yang tinggi dari neutrofil dan makrofag alveolar menyumbang kepada peningkatan ketidakseimbangan tersebut.

Paru-paru berpartisipasi dalam pertukaran bahan aktif biologi, mengatur tahapnya dalam darah yang beredar dengan mengeluarkan beberapa, sintesis dan pengaktifan sebatian lain.

Serotonin

Laman utama untuk sintesis amina dari asid amino 1-triptofan adalah sel kromafin saluran gastrointestinal dan sinaps sistem saraf pusat (CNS), di mana aktiviti tertinggi triptofan-5-hidroksilase dan 5-triptofanecarboxylase dijumpai. Selanjutnya, serotonin ditangkap oleh platelet darah. Paru-paru haiwan terpencil menghilangkan 48% hingga 98% amina yang diberikan secara eksogen. Kemampuan ini terdapat pada paru-paru manusia, arnab, guinea pig dan tikus dan bervariasi bergantung pada jenis objek dan jumlah bahan yang disuntik..

Penonaktifan serotonin oleh paru-paru berlaku dalam dua peringkat: pertama, ia secara aktif diserap dan disimpan oleh sel-sel tisu paru-paru, kemudian penukaran enzimatiknya kepada pelbagai metabolit berlaku. Paru-paru adalah depot serotonin. Akan tetapi, serotonin paru merangkumi sel mast dan serotonin platelet. Yang pertama disahkan oleh penemuan dalam sel mast tikus enzim triptofan-5-hidroksilase yang terlibat dalam biosintesis serotonin. Pemendapan serotonin dapat menghalang perencat pengangkutan amina. Ia bergantung pada suhu dan kepekatan ion Na dan K..

Tahap kedua proses penyerapan serotonin oleh paru-paru adalah ketidakaktifan enzimatik dari amina, yang dinyatakan dalam deaminasi oksidatif amina yang dikatalisis oleh monoamine oksidase, dengan pembentukan asid 5-hidroksiindoleasetik. Tempat yang luar biasa untuk pembelahan enzimatik serotonin adalah sel-sel endotel arteri, urat, kapilari. Eksperimen serotonin berlabel menunjukkan bahawa bahagian selebihnya dari amina yang tidak diaktifkan mengikat sel alveolar jenis II dan nampaknya terlibat dalam sintesis surfaktan.

Di dalam tubuh, bersama dengan paru-paru, platelet yang beredar di dalam darah, yang menyimpan sebagian besar serotonin yang ada di dalam darah, dan hati juga memiliki kemampuan untuk secara aktif menyerap dan memetabolisme serotonin.

Katekolamin

Laluan utama untuk biosintesis katekolamin (tyrosine-DOPA-dopamine-noradrenaline-adrenalin) diketahui, yang terdapat dalam tisu paru-paru dalam bahagian proporsi ketumpatan persarafan bersimpati, yang kurang ketara di paru-paru daripada di jantung dan hati. Enzim yang diperlukan untuk sintesis catecholamine yang terdapat di paru-paru.

Terutama kaya dengan tisu paru-paru adalah dopamin. Itu belum dapat dibuktikan sama ada dopamin disintesis secara tempatan di paru-paru atau hanya disimpan di dalamnya (terutamanya dalam sel mast). Telah diperhatikan bahawa hanya 40% norepinefrin yang diberikan dapat dinonaktifkan, sementara serotonin dihancurkan sebanyak 98%. Metabolisme paru-paru norepinefrin sangat mirip dengan nasib serotonin dan terdiri daripada pengangkutan norepinefrin ke dalam sel endotel, bergantung pada suhu dan kepekatan kation natrium monovalen, yang dihambat oleh agen yang sama dengan pengangkutan serotonin dan penukaran enzimatik seterusnya ke metabolit yang sesuai. Biasanya, norepinefrin tidak diaktifkan oleh paru-paru, dan pendahulunya, dopamin, melewati paru-paru tanpa perubahan, seperti adrenalin.

Sekiranya dalam keadaan tertentu hormon noradrenalin tempatan tidak diaktifkan di paru-paru, maka peningkatan kepekatannya dalam darah dapat membahayakan tubuh daripada peningkatan konsentrasi adrenalin atau dopamin yang sama.

Acetylcholine adalah ester asid asetik dan kolin, yang disintesis dalam tisu dari kolin dan bentuk aktif asetil koenzim dengan penyertaan cholinacetylase (cholinacetyl transferase) dengan pembentukan kompleks yang seterusnya dengan protein. Asetilkolin terdapat di semua organ dan tisu, termasuk paru-paru, di mana ia mempengaruhi nada bronkus dan saluran darah. Paru-paru dapat mematikan sejumlah besar neurotransmitter. Asetilkolin berperanan sebagai pemancar tempatan, yang dikaitkan dengan transformasi kompleksnya, yang merangkumi empat tahap: sintesis, pemindahan melalui membran, hidrolisis cepat dan pemindahan produk hidrolisis ke zon sintesis, dan kadar sintesis adalah fungsi tidak linear.

Histamin

Paru-paru kaya dengan histamin. Terdapat hubungan yang pasti antara jumlah sel mast di paru-paru dan kandungan histamin di dalamnya. Di dalam tisu paru-paru terdapat enzim yang mengubah histidin menjadi histamin. Histamin yang dihasilkan di paru-paru adalah hasil dekarboksilasi histidin.

Histamin yang beredar dalam darah, tidak seperti serotonin, norepinefrin, asetilkolin, tidak hilang ketika darah melewati paru-paru. Pada masa yang sama, enzim ditemui di paru-paru yang dapat menyebabkan pengoksidaan dan metilasi amina. Khususnya, tisu paru-paru mempunyai aktiviti N-metiltransferase yang tinggi, yang menjadi pemangkin pertukaran histamin. Inaktivasi histamin pada paru-paru berlaku, tetapi pada tahap yang jauh lebih rendah daripada pada organ lain.

Pelepasan histamin selalu dianggap sebagai asas reaksi anafilaksis, termasuk asma dan reaksi alergi yang dimediasi oleh IgE. Pembebasan histamin dapat dibahagikan kepada dua fasa. Fasa pertama pengaktifan, memerlukan antigen dan dikawal oleh adenylate cyclase dan siklik adenosine monophosphatase (cAMP); pada fasa kedua, Ca ++ mesti mengambil bahagian. Tiga titik dikenal pasti yang berperanan dalam pembebasan histamin dari paru-paru manusia yang peka, termasuk pengaktifan esterase serotonin, kehadiran glikolisis anaerob, kehadiran kucing+.

Pengaktifan pembentukan 3,5-cAMP melalui pendedahan kepada agen β-adrenergik atau derivatif xanthine mengurangkan pembebasan histamin. a-reseptor dan b-reseptor kesan yang sama diperhatikan dengan peningkatan 3.5 - cGMP. Satu lagi keadaan penting yang berkaitan dengan pembebasan histamin adalah hipoksia alveolar. Histamin juga muncul dalam perfusi organ terpencil dengan penambahan zat seperti toksin staphylococcal, trypsin, dan lain-lain. Pelepasan histamin di paru-paru mungkin dikaitkan dengan peningkatan heparin dan peningkatan aktiviti enzim proteolitik..

Bradykinin

Bradykinin, bahan utama sistem kolikreinkinin proteolitik, terbentuk dalam darah dari prekursor kininogen yang tidak aktif, yang merupakan sebahagian daripada pecahan protein a2-globulin. Dalam keadaan fisiologi, reaksi ini dilakukan oleh kallikreins (plasmin, trypsin, cathepsin B, papain, enzim racun ular mempunyai kesan yang serupa).

Punca kerabat boleh berupa semua tisu, termasuk paru-paru. Yang terakhir mempunyai aktiviti kallikrein tinggi, dan mengandungi kininogen. Paru-paru kaya dengan trasylol, yang menghalang tindakan jenis kallikrein tertentu. Bradykinin hilang sepenuhnya dengan satu laluan melalui tempat tidur paru-paru. Paru-paru mempunyai sistem enzimatik yang kuat yang merosakkan kerabat.

Tidak seperti serotonin dan norepinefrin, penonaktifan bradykinin dilakukan terutamanya secara enzimatik. Walaupun fakta bahawa kinin tersebar di banyak tisu, paru-paru menonaktifkan kin dengan lebih berkesan daripada organ lain. Kerosakan enzim dikaitkan dengan pembelahan residu asid amino C-terminal (kininase I) atau dipeptida terminal-N (kininase II).

Inaktivasi bradykinin dikaitkan dengan pengaktifan angiotensin I, yang dilakukan dari dipeptida C-terminal. Ini menunjukkan bahawa paru-paru nampaknya mengandungi hidrolase yang mengubah angiotensin I menjadi angiotensin II dan menonaktifkan bradykinin, sementara lima ikatan peptida yang berbeza dapat dipecah dalam molekul bradykinin.

Enzim penukaran angiotensin pulmonari sama sifatnya dengan kininase II. Walau bagaimanapun, kerana enzim ini melepaskan dipeptida karboksterminal, ia lebih sering disebut dipeptidyl carboxypeptidase dan bukannya kininase II. Enzim sangat sensitif terhadap ion C1, ia adalah glikoprotein yang mengandungi zink. Substrat endogen lain untuk kininase II adalah enkephalin dan insulin. Enzim terikat pada membran.

Oleh itu, paru-paru dapat mensintesis, mengikat, mematikan bahan vasoaktif. Mekanisme spesifik metabolisme paru bahan yang beredar dalam darah sangat penting, yang meliputi: kemampuan paru-paru untuk mengoksidasi, konjugasi dan mengeluarkan dari bahan-bahan tubuh seperti serotonin, norepinefrin, asetilkolin, untuk menggunakan jenis pengangkutan yang ekonomik melalui membran sel kerana adanya kecerunan kepekatan; kehadiran di paru-paru sistem enzimatik sejagat; kehadiran permukaan yang luas dari saluran paru-paru dan struktur khasnya, yang menjadi titik penerapan banyak reaksi biokimia, yang menentukan pergantungan ketidakaktifan bahan aktif biologi yang beredar dalam darah pada keadaan nada vasomotor dan permukaan saluran paru.

Ciri-ciri metabolisme dalam paru-paru adalah sedemikian rupa sehingga, di satu sisi, paru-paru adalah organ endokrin yang secara bebas mensintesis banyak bahan aktif biologi (BAS), dan di sisi lain, paru-paru mengambil bahagian dalam metabolisme bahan aktif biologi yang beredar di dalam darah kerana aktiviti enzim endotelial katabolik yang tinggi. kapilari. Ciri-ciri fungsi paru-paru ini penting untuk keradangan, di mana terdapat penyusunan semula sintesis dan katabolisme bahan aktif biologi.

Di bawah keadaan proses bronkopulmonari keradangan akut pada arnab, peningkatan ketara kandungan adrenalin dan norepinefrin di tempat keradangan, sementara tahap dioxiphenylalanine tisu (DOPA), pendahulu katekolamin menurun, menunjukkan intensifikasi peralihan DOPA ke norepinephrine. Pada masa yang sama, terdapat peningkatan kandungan asetilkolin, histamin, serotonin (2.5 kali dibandingkan dengan paru-paru yang sihat) dan penurunan ketara dalam kandungan kininogen tisu, yang juga dapat mencirikan intensiti peralihan prekursor tidak aktif ke bradykinin aktif dan peningkatan aktiviti kininase dan histaminase.

Kemudian, apabila proses patologi menjadi berlarutan, aktiviti kebanyakan enzim menurun, termasuk monoamine oxidase, acetylcholinesterase, butyrylcholinesterase, kininase, dan histaminase. Kandungan bahan aktif secara biologi dalam tisu paru-paru, walaupun menurun, namun, dibandingkan dengan norma, kandungannya tetap tinggi. Ini, jelas, menyumbang kepada perkembangan keparahan proses patologi di paru-paru, dan abses dan bronchiectasis dijumpai di lobus yang terkena, dalam beberapa kes bronchiectasis abses. Di kemudian hari, seiring dengan perubahan gelombang seperti kandungan zat aktif biologi dalam tisu paru-paru, aktiviti enzim tetap berkurang, yang menunjukkan penindasan aktiviti metabolik paru-paru secara progresif.

Hubungan bahan aktif biologi paru dengan perkembangan keradangan telah terbukti secara eksperimen. Penghambatan inaktivasi paru-paru bahan aktif secara biologi dikesan, terutama yang dimetabolisme terutamanya oleh endotelium paru dalam keadaan fisiologi. Ini berlaku terutamanya pada serotonin, norepinefrin dan bradykinin, yang akhirnya menyumbang kepada peningkatan tahap darah yang beredar dan pembebasan sebahagian dari mereka, terutamanya BAS dengan berat molekul rendah, yang tidak dimetabolisme oleh paru-paru dalam kandungan bronkus dan alveoli semasa bernafas.

Dalam proses bronkopulmonari keradangan akut, kebolehtelapan endotelium kapilari pulmonari meningkat kerana tindakan amina biogenik, metabolisme yang mengalami penyakit yang berlarutan dan berulang. Pada masa yang sama, produk metabolik terkumpul yang mempunyai kesan buruk terhadap metabolisme. Hasilnya adalah perubahan metabolisme aerobik kepada peningkatan anaerobik, peningkatan pengeluaran laktat, yang seterusnya menghalang inaktivasi paru-paru hormon tisu tempatan dan menyumbang kepada pengumpulan bahan aktif biologi yang tidak dimetabolisme dan peningkatan proses patologi keradangan (Skema 2).


Skema 2. Mekanisme biokimia yang terlibat dalam pembentukan proses bronkopulmonari keradangan akut.

Satu ciri ciri komposisi biokimia kelembapan kondensat udara yang dihembuskan adalah hubungan antara tahap bahan aktif biologi dan sindrom bronkospastik sementara.

Bersama dengan serotonin dan norepinefrin, bradykinin, bahan utama sistem kallikrein-kinin, juga memainkan peranan sebagai hormon tisu paru-paru tempatan. Kegiatan biokimia, yang dinilai secara tidak langsung oleh aktiviti kallikrein dan perencatnya, menunjukkan kininogenesis yang jelas terhadap latar belakang kekurangan perencat kallikrein yang bertindak lambat dan penurunan aktiviti enzim penukaran angiotensin, yang menonaktifkan sebahagian besar bradykinin di endotelium kapilari pulmonari..

Dalam keadaan hipoksia tisu semasa keradangan, sifat pemangkin enzim dikurangkan dengan ketara. Pergeseran ini merupakan ciri khas penyakit berulang dan selaras dengan data eksperimen yang mengesahkan hakikat bahawa peralihan proses keradangan akut ke proses kronik difasilitasi oleh penurunan aktiviti enzim katabolik..

Telah ditunjukkan bahawa dalam bronkitis kronik, peningkatan kepekatan amina biogenik dalam kondensat kelembapan udara yang dihembuskan (HVBB), dalam cairan lavage bronchoalveolar (ZhBAL) dan pada dahak bergantung pada bentuk penyakit, sifat proses keradangan dan tahap penyumbatan. Peningkatan maksimum kandungan histamin dan serotonin diperhatikan pada pesakit dengan bronkitis obstruktif kronik (COPD) dan fibrosis sista, dalam gambaran klinikal yang terdapat tanda-tanda bronkitis obstruktif purulen kronik sekunder.

Seiring dengan unidirectionality pergeseran biokimia dalam semua bahan biologi, yang paling bermaklumat adalah kajian CVBV berbanding dengan VAL dan cecair flush bronkial (VLB) dan sputum, dan kandungan monoamin terkaya adalah VLB dan dahak. Peningkatan kepekatan histamin dan serotonin dalam CVE, STD dan sputum dikaitkan dengan perkembangan kegagalan pernafasan dalam COPD dan dijelaskan oleh kelemahan fungsi penghalang paru-paru. Yang paling signifikan bagi pesakit dengan COB adalah perubahan tahap serotonin dalam CVE, kandungannya, pada tahap yang lebih besar, dibandingkan dengan histamin, dikaitkan dengan perkembangan penyumbatan.

Pergeseran serupa, bergantung pada aktiviti proses keradangan dan tahap gangguan obstruktif, dijumpai dengan kaedah histokimia dalam struktur termos dan darah periferal pada pesakit dengan COPD dan asma bronkial yang bergantung pada jangkitan. Pada masa yang sama, peningkatan kandungan serotonin pada tahap yang lebih besar mencerminkan kehadiran dan aktiviti keradangan, dan tahap katekolamin yang tinggi - kehadiran dan keparahan penyumbatan bronkus.

Bercakap mengenai penyakit paru-paru yang tidak spesifik yang sedang berlangsung, kita harus terlebih dahulu menyebutkan perbezaan yang signifikan dalam nilai komponen biokimia individu dalam fasa eksaserbasi dan pengampunan. Dengan kata lain, aktiviti proses keradangan, sifat endobronchitis tercermin dalam gambaran biokimia CVBC. Jumlah pengantara terkecil terdapat dalam kandungan bronkus pada pesakit tanpa perubahan radang pada bronkus, iaitu pada fasa pengampunan penyakit.

Nilai tertinggi bahan aktif secara biologi dicatat pada pesakit dengan COPD dengan tahap endobronchitis yang ketara. Ciri kedua dalam pencirian komposisi biokimia CVBC adalah hubungan tahap bahan aktif biologi dengan patensi bronkus yang terganggu pada pesakit dengan COB. Apabila penyumbatan bronkus meningkat pada pesakit dengan CVB, kepekatan asetilkolin, serotonin dan, pada tahap yang lebih rendah, tahap histamin dan katekolamin meningkat.

Membandingkan data yang diperoleh dengan penyakit paru-paru obstruktif kronik dan bronkitis bukan obstruktif kronik (CNB), perlu dinyatakan bahawa momen yang menentukan kemunculan sejumlah besar bahan aktif biologi dalam CVVB cenderung menjadi kerosakan pada bahagian distal pokok bronkus dan gangguan kebolehtelapan penghalang udara yang digabungkan dengan kemerosotan bahan aktif yang tidak aktif endotelium kapilari paru.

Keradangan, dengan lesi dominan tisu penghubung paru-paru, berlaku dengan penyakit paru-paru interstisial. Etiologi sebahagian daripada mereka masih belum jelas..

S.C. Bell et al. (1994), mengkaji katekolamin dan metabolisme perantaraannya dalam fibrosis kistik pada orang dewasa semasa eksaserbasi, mendapati bahawa kandungan norepinefrin dalam darah pada pesakit semasa eksaserbasi jauh lebih tinggi daripada pada yang sihat dan pesakit dengan fibrosis kistik yang stabil. Perubahan tahap norepinefrin berkorelasi dengan kepekatan asid lemak bukan esterifikasi (NEFA). Penulis menyimpulkan bahawa aktiviti sistem saraf simpatik meningkat semasa pemburukan fibrosis sista dan menjadi normal sebagai tindak balas terhadap terapi antibiotik. Penurunan tahap NEFA selari dengan tahap norepinefrin adalah bukti tidak langsung penurunan lipolisis akibat rawatan.

Hubungan antara komposisi biokimia CVE dan gambaran klinikal alveolitis fibrosa dan granulomatosis paru dikesan. Semua pesakit menunjukkan peningkatan serotonin berbanding dengan individu yang sihat. Peningkatan tahap norepinefrin yang ketara berlaku pada pesakit dengan alveolitis fibrosa dan sarcoidosis..

Pada semua pesakit, kepekatan protein meningkat, tetapi hanya dengan sarkidosis peningkatan ini bergabung dengan peningkatan tahap molekul berat sederhana. Tahap tinggi asid laktik, konjugat diena, bersamaan dengan aktiviti antioksidan yang berkurang, adalah ciri semua kumpulan pesakit. Fungsi kelembapan paru-paru berkurang. Tidak mungkin untuk mengenal pasti pergantungan yang jelas dari parameter biokimia CVVB pada aktiviti proses keradangan pada pesakit.

Pada masa yang sama, terdapat pengaktifan sistem kallikrein-kinin, dinyatakan dalam proteolisis, terutama dengan alveolitis fibrosa dibandingkan dengan sarcoidosis dan histiocytosis X, kininogenesis dengan penurunan aktiviti perencat kallikrein, terutama lambat bertindak, dan peningkatan aktiviti enzim penukaran angiotensin, terutama. Perubahan aktiviti enzim bergantung pada tahap penyakit..

Dalam proses keradangan kronik, di satu pihak, kebolehtelapan endotelium kapilari paru meningkat kerana tindakan amina biogenik vasoaktif, metabolisme yang terganggu dalam keadaan patologi paru. Sebaliknya, produk penguraian tisu penghubung terkumpul, yang mempunyai kesan buruk pada struktur membran sel, memperhebatkan peroksidasi lipid (LP), mengubah interaksi osmotik koloid dan menduduki kedudukan penting berhubung dengan keupayaan melepaskan kelembapan paru-paru dan dengan itu memanjangkan keadaan peningkatan kebolehtelapan vaskular dan malah memburukkan lagi keadaan ini (Skema 3).


Skema 3. Mekanisme biokimia yang terlibat dalam pembentukan proses bronkopulmonari keradangan kronik

Memandangkan kesan pengawalan bahan aktif secara biologi terhadap metabolisme lipid, karbohidrat, protein yang membentuk surfaktan paru, hubungan rapatnya harus diperhatikan.

Sebelum mempertimbangkan sifat perubahan dalam sistem surfaktan paru (LS), perlu diperhatikan faktor apa yang dapat mempengaruhi penurunannya. Ini mungkin bergantung pada gangguan biosintesis surfaktan, yang menentukan nilai utama ubat. Kadang-kadang, ini boleh berlaku pada janin dalam 2 bulan terakhir kehamilan, yang boleh mengakibatkan sindrom gangguan pernafasan semasa kelahiran.

Kepekatan asid lemak bebas, lisofosfatidilkolin, protein dan glikoprotein tertentu mempunyai kesan negatif terhadap ubat. Tidak ada keraguan bahawa pencerobohan mikroba secara besar-besaran, endotoksemia, kesan toksik agen pengoksidaan, radiasi dan kerosakan terma menimbulkan prasyarat serius untuk perkembangan sindrom kesusahan orang dewasa.

Pernafasan paksa dengan adanya keradangan menyebabkan penghapusan ubat secara intensif, yang dicatat oleh peningkatan kandungan fosfatidilkolin dalam ZHBAL dan KVVV. Kesan buruk pada sistem surfaktan dapat ditimbulkan oleh peningkatan kepekatan oksigen yang digunakan dalam pengudaraan mekanikal berpanjangan (ventilasi mekanikal). Hipoksia, hipoventilasi dan hipertensi paru menyebabkan penurunan pengeluaran ubat. Asap tembakau mempunyai kesan negatif, lipid surfaktan diuraikan oleh pendedahan langsung kepada komponen asap, nitrogen oksida, dan sebatian lain yang memulakan reaksi radikal bebas.

Berbalik langsung kepada fakta-fakta yang diperoleh dalam kajian ubat-ubatan dalam keadaan keradangan, kita harus menyebutkan pekerjaan pekerja makmal biokimia Pusat Ilmiah Negeri untuk Penjagaan Kesihatan Persekutuan Rusia. Mengenai model penciptaan proses bronkopulmonari radang pada arnab, dinyatakan bahawa intensiti penurunan sifat aktif permukaan selari dengan peningkatan jumlah kerosakan paru-paru oleh proses keradangan.

Hasil sejumlah kajian yang dilakukan pada pesakit dengan radang paru-paru dan bronkitis akut menunjukkan perubahan pada fosfolipid ubat-ubatan. Penurunan sifat aktif permukaan bergantung pada penurunan koefisien yang menyatakan nisbah kepekatan fosfatidilkolin dengan jumlah kepekatan lisofosfatidilkolin dan sphingomielin. Perubahan seperti itu berlaku dalam pneumonia akut yang berlarutan. Korelasi korelatif dijumpai antara parameter pernafasan luaran dan sifat aktif permukaan ekspirasi, serta penurunan fungsi ubat-ubatan, yang paling ketara pada pneumonia croupous dan lobar.

Proses keradangan di parenchyma paru-paru tercermin dalam pertukaran lipid di paru-paru. Kerana adanya hubungan antara reaksi metabolik di paru-paru dan hati, telah dibahaskan bahawa perkembangan sindrom hepatopulmonari diperhatikan pada lesi paru-paru akut dan kronik. Pada masa yang sama, terdapat saling ketergantungan proses pengambilan substrat ke dalam hati, gangguan sintesis apoprotein, kolesterol dan fosfolipid, yang menyebabkan kekurangan substrat.

Akibatnya, fosfolipid, lipoprotein berketumpatan tinggi dan asid lemak yang merupakan sebahagian daripada chylomicrons dapat digunakan untuk sintesis ubat. Berkaitan dengan M.Ya. yang ditentukan. Malakhova (1990) mengesyorkan penggunaan substrat yang meningkatkan metabolisme lipid di hati dan paru-paru (esensial, kolin, dll.) Untuk rawatan pesakit dengan patologi akut dan kronik bronkus dan paru-paru. Ini paling penting selepas terapi detoksifikasi..

Sifat koloid kandungan bronkus terutamanya disebabkan oleh komposisi biokimia komponennya. Ini adalah glikoprotein dengan berat molekul yang tinggi. Kehadiran banyak ikatan disulfida dalam molekulnya menentukan keupayaan untuk menyatakan sifat antioksidan dari rembesan bronkus. Pada masa yang sama, kecekapan alat mukokiliari pada tahap tertentu bergantung pada ketebalan membran mukus, ukuran konglomerat dan ciri kelikatannya. Koherensi fungsi pembentukan lendir dan pengangkutan lendir menentukan kesan penghapusan agen yang merosakkan epitel (sel mikroba, virus, komponen asap, dll.).

Dalam penyelidikan O.A. Strashinina (1983) menetapkan nilai kelikatan optimum di mana pengangkutan mukosiliari pada pesakit dengan penyakit paru-paru bukan spesifik (NZL) paling berkesan. Ini adalah kelikatan dahak dalam julat 50-150 cP. Sebagai tambahan kepada ini, untuk pembersihan yang baik, kandungan dalam sputum asid sialic dalam lingkungan 127 ± 40 unit konvensional lebih disukai. dan jumlah kandungan protein adalah 9.7 ± 1.6 g / l. Kepekatan dan pH JgA normal atau tinggi dalam julat 7.0-7.3 menyumbang kepada pelepasan yang baik..

Kegiatan fungsional sel ciliated sensitif terhadap kesan faktor humoral, terutama pada chemoattractants. Tidak ada keraguan bahawa peraturan pengangkutan mukosiliari adalah proses yang kompleks di mana pengaruh sebatian aktif secara biologi dan keadaan aktiviti fungsional sel-sel neuroendokrin (sistem APUD) tidak sedikit..

Dorongan utama untuk perkembangan reaksi keradangan pada bronkus, menurut D.N. Mayansky (1991), adalah kerosakan pada venula postcapillary, langsung atau tidak langsung melalui leukosit polimorfonuklear (PML) darah. Semua pautan pertahanan humoral mengambil bahagian dalam ini (bahan aktif biologi, pelengkap, sistem pembekuan darah, sistem kallikrein-kinin). Peningkatan kebolehtelapan kapilari dan sel epitel bronkus membawa kepada penembusan PML yang diaktifkan pada permukaan epitel bronkus. Pengaktifan PML dikaitkan dengan pembebasan mediator keradangan (hidrolase lisosom, spesies oksigen reaktif, produk pengoksidaan asid arakidonik - prostaglandin dan leukotrien). Melalui interleukin-I (produk fagosit diaktifkan), limfosit diaktifkan. Pada gilirannya, terdapat kepekaan khas fagosit terhadap limfokin..

Adalah wajar untuk memperhatikan sistem peroksidasi lipid dan antioksidan (POL-AO). Mobiliti sistem ini bergantung, pertama sekali, pada kenyataan bahawa, sebagai tindak balas kepada pengenalan agen asing, kesan merosakkannya, fagosit diaktifkan mengeluarkan produk pengoksidaan radikal bebas (superoksida anion - O2, hidroksil anion dan hidrogen peroksida).

Produk peroksidasi terlibat dalam pembaharuan diri dan penyusunan semula struktur membran, dalam pengaturan pengangkutan ion dan selalu bergantung pada aktiviti enzim terikat membran. Semua proses ini berlaku di dalam badan secara berterusan, tanpa mengira perkembangan patologi. Selain itu, pengaktifan proses pengoksidaan radikal bebas juga diperhatikan bergantung pada musim tahun ini, dengan tahap LPO tertinggi diperhatikan pada musim gugur-musim sejuk.

Memandangkan pelepasan radikal bebas terdapat dalam banyak jenis sel dan, pada tahap tertentu, bergantung pada pengangkutan dan metabolisme oksigen yang dibekalkan oleh pernafasan, analisis keadaan sistem ini dalam patologi paru-paru sangat penting..

Produk peroksidasi lipid muncul dalam jumlah besar dalam sel darah merah, sementara hemolisis osmotiknya meningkat dengan ketara. Yang paling mudah terdedah kepada produk LPO adalah kanak-kanak dan orang tua.

Kursus radang paru-paru, menurut E.V. Gembitsky et al. (1996), dapat diramalkan menggunakan hasil kajian sistem POL-AO. Menjalankan kajian saringan pada orang muda, penulis mengenal pasti tiga varian perubahan dalam sistem POL-AO: I - ketiadaan ketidakseimbangan, II - nilai tinggi LPO pada nilai normal AO dan III - LPO tinggi dan perlindungan antioksidan berkurang. Ternyata proses keradangan (pneumonia akut dan bronkitis akut) setahun setelah pemeriksaan hanya berlaku dalam kes II dan III.

Perlindungan antioksidan dilakukan oleh enzim - superoxide dismutase, catalase, glutathione peroxidase dan enzim antioksidan lain. Enzim ini adalah perlindungan utama terhadap jumlah radikal bebas yang terbentuk secara berlebihan. Selain itu, antioksidan bukan enzim tersedia. Ini adalah tokoferol, vitamin A dan D yang larut dalam lemak, antioksidan larut dalam air - asid askorbik, glutathione, sistein, nikotinamida, dan lain-lain. Antioksidan bukan enzim bertindak sebagai "perangkap" radikal bebas, sementara enzimatik secara langsung memetabolismekan produk pengoksidaan radikal bebas. Ceruloplasmin juga mempunyai sifat antioksidan kerana kemampuannya mengubah besi menjadi besi..

Kelemahan pertahanan antioksidan adalah salah satu sebab perkembangan proses keradangan pada bronkus dan paru-paru. Ini memberi alasan untuk pelantikan ubat antioksidan sebagai agen pembetulan metabolik..

Dalam amalan merawat radang paru-paru akut, pencegahan komplikasi, serta dengan asma bronkial, pemburukan bronkitis kronik, antioksidan digunakan secara meluas. Pada masa yang sama, dipercayai bahawa antioksidan larut lemak kurang berkesan. Hubungan yang kompleks mengenai intensiti pengoksidaan radikal bebas akibat pengaktifan neutrofil juga bergantung pada keadaan aktiviti penghambat penghambat proteinase alpha-1. Kenyataannya adalah bahawa aktiviti yang terakhir ini bertujuan untuk penonaktifan elastase neutrofil. Dalam keadaan seperti itu, tindakan antioksidan larut dalam air lebih berkesan..

Menyimpulkan pertimbangan faktor perlindungan metabolik semasa perkembangan keradangan pada bronkus dan paru-paru, adalah perlu untuk menilai kepentingan masing-masing dan cuba menentukan urutan tindak balas yang berterusan (jadual 1).

Jadual 1. Reaksi metabolik di paru-paru apabila terdedah kepada agen yang merosakkan dan perkembangan proses keradangan

Memandangkan penyebab keradangan yang paling mungkin adalah pencerobohan mikroba atau virus, disarankan untuk mengikuti tindak balas metabolik, bermula dari tempat agen menyerang. Setelah melalui nasofaring (penghalang pertama), agen berjangkit menyebabkan reaksi keradangan pada trakea dan bronkus besar.

Epitel saluran udara bertindak balas dengan meningkatkan pembentukan lendir dan memperhebatkan kerja sel ciliated untuk penghapusan yang berjaya. Sel-sel mast bertindak balas dengan pembebasan histamin, serotonin, faktor pengaktifan platelet (FAT), sel-sel neuroectoderm menggerakkan sistem calicreinkinin. Akibat daripada tindak balas ini adalah vasodilatasi kapilari dan peningkatan kebolehtelapan epitel.

Pengambilan neutrofil yang diaktifkan secara besar-besaran disertai dengan pembebasan substrat bakteria dan pembunuh (elastase neutrofil, radikal bebas). Dalam darah pada masa ini, terdapat peningkatan tahap protein fasa akut (seromucoid, haptoglobin, fibrinogen, ceruloplasmin), serta produk metabolisme glikoprotein (asid sialik, molekul berat sederhana, dll.). Terdapat peningkatan tahap sebilangan sebatian aktif secara biologi.

Endotoksin yang dirembeskan oleh mikroorganisma merangsang pertahanan imunologi, dan leukosit aktif bertindak ke arah yang sama. Kemudian terdapat pelepasan interleukin 1, 6 dan 8, faktor nekrosis tumor. Keseimbangan reaksi pelindung sel darah dan epitelium ini, serta aktiviti perencat protease dan sistem pertahanan antioksidan (humoral dan tempatan) menentukan perjalanan selanjutnya.

Sekiranya pergerakan agen kerosakan seterusnya memasuki saluran udara kecil, faktor perlindungan lain juga berkaitan. Pertama sekali, ia adalah sistem surfaktan paru dan sel-sel yang terlibat dalam fungsinya. Oleh itu, sintesis sebatian aktif permukaan oleh alveolosit jenis II diaktifkan; seiring dengan ini, berikutan pengaktifan neutrofil, kemampuan fungsi makrofag alveolar meningkat.

Sel-sel ini melakukan peneutralan agen bakteria (virus) (myeloleroxidase AM, pengeluaran oksidan). Oleh kerana adanya filem aktif permukaan, penghapusan berlaku, kurangnya keberkesanannya juga berkaitan dengan penurunan laju aliran udara yang dihirup di dahan kecil pokok bronkial.

Pernafasan paksa pada pneumonia meningkatkan penghapusan dan, pada masa yang sama, memperhebatkan sintesis bahan aktif permukaan. Proses dilatasi kapilari yang sama dan peningkatan kebolehtelapan menyertai perkembangan keradangan di bahagian distal pokok bronkial. Hasil dan prognosis perjalanan radang paru-paru, sebagai tambahan kepada perkara-perkara ini, mungkin bergantung pada bekalan bahan plastik yang menentukan aktiviti fungsional ubat-ubatan (lipid, asid lemak, fosfolipid, glikoprotein). Perlu diingat bahawa kedua-dua bahan aktif biologi (serotonin) dan protein yang memasuki hipofasa ubat dapat memainkan peranan pengawalseliaan dalam sintesis surfaktan.

Memandangkan keradangan pada saluran pernafasan melibatkan seluruh tubuh dalam proses patologi, juga tepat untuk menyebutkan kerja jantung, hati dan ginjal. Hati adalah organ utama dalam metabolisme lipid dan dalam pengaturan metabolisme garam air, fungsi ekskresi buah pinggang memastikan penghapusan endotoksin, keadaan hemodinamik sistem termoregulasi - semua proses yang saling bergantung ini mempengaruhi hasil penyakit ini. Itulah sebabnya, bersama dengan terapi anti-radang, perlantikan agen pembetulan metabolik diperlukan..

Baca Mengenai Faktor Risiko Diabetes