Патофизиология органов пищеварения

В последние годы резко возрос интерес к белку, функционирующему в каче­стве хлорного канала в апикальных участках мембраны секреторных клеток тон­кой кишки, поскольку при врожденном заболевании — муковисцидозе (кистозном фиброзе) обнаружена мутация гена, кодирующего именно этот белок. Ген кодиру­ет белок , состоящий из 1480 аминокислот и названный муковисцидозным транс­мембранным регулятором (cystyc fibrosis transmembrane conductance regulator [CFTR]), который действует в качестве Cl^–-селективного ионного канала. Он ак­тивируется цАМФ и имеется в клетках поджелудочной железы, кишечника, дыха­тельных путей, половых органов. Мутация этого гена приводит к нарушению сек­реции Cl^–, что является причиной многих симптомов при муковисцидозе. Наруше­ние транспорта Cl^– может быть прямым следствием дисфункции CFTR Cl^–-канала. Мутация может приводить: (1) к образованию неполной цепочки белка, кото­рый быстро разрушается в клетке, (2) к синтезу белка с нормальной длиной цепоч­ки, но не встраивающегося в апикальный участок мембраны, (3) к синтезу белка с полной (нормальной) длиной цепочки, но функционально дефектного, который встраивается в апикальный участок мембраны. Наиболее частая мутация — это потеря фенилаланина в положении 508 (ДР508), приводящая к образованию це­почки белка с почти полной длиной, не встраивающейся в мембрану клетки.

инкиназой А (ПКА). Было установлено, что удаление этих участков снижает ак­тивность хлорных каналов при повышении концентрации цитоплазматической цАМФ. Эти каналы имеют также два других цитоплазматических регуляторных домена, которые называются нуклеотидсвязывающими, так как они почти гомоло­гичны семейству белков, связывающих и гидролизующих АТФ. Повышение кон­центрации цАМФ в цитоплазме активирует CFTR следующим образом: цАМФ связывается с каталитической субъединицей протеинкиназы А и освобождает ак­тивную каталитическую субъединицу, которая способствует фосфорилированию одной или нескольких сериновых структур R-домена CFTR. Затем нуклеотидсвязывающие участки присоединяют и гидролизуют АТФ, что в результате открыва­ет каналы. Затраты энергии при этом необходимы для изменения конформацион­ной структуры канала, что ведет к его открытию, после чего происходит пассивный транспорт ионов и затрат АТФ для этого процесса не требуется.

Энтеротоксины бактерий активируют систему вторичных мессенджеров в клетках

Большинство данных о внутриклеточных механизмах абсорбции и секреции получены при изучении эффектов бактериальных энтеротоксинов, вызывающих тяжелую диарею. Наиболее показательно исследование холерного экзотоксина Vibrio cholerae — инфекции, вызывающей эпидемии в Азии и Южной Америке. Ки­шечная секреция под действием холерного токсина является следствием длитель­ной активации аденилатциклазы и увеличения концентрации цитоплазматической цАМФ. Экзотоксин представляет собой пептид с массой 84 кД и состоит из одной А и пяти В субъединиц. Субъединица А является простым полипептидом массой 29 кД, в свою очередь, она состоит из двух компонентов — Al (23 кД) и А2 (6 кД), соединенных дисульфидным мостиком. После связывания холерного токсина че­рез свои В субъединицы с поверхностью апикальной мембраны субъединица А про­никает в клетку, где высвобождается компонент Al. В цитоплазме он действует как белок, катализирующий ковалентную модификацию G-протеина для актива­ции аденилатциклазы. АДФ-рибоза присоединяется к аргининовому остатку -субъединицы G_s, после чего модифицированная -субъединица отсоединяется от - и -субъединиц и активирует аденилатциклазу, что приводит к повышению цАМФ и стимуляции апикальных Cl^–-каналов в секреторных клетках и к сниже­нию активности абсорбирующих клеток. В конечном счете это завершается тяже­лой секреторной потерей солей и воды, опасной для жизни. Предполагается, что наличие у больного мутации гена CFTR, вызывающей у гомозигот тяжелые прояв­ления муковисцидоза, у гетерозигот (с потерей только одного гена) сопровождает­ся меньшей чувствительностью к некоторым факторам, способствующим секре­торной диарее. Естественными стимуляторами секреции, опосредованными цАМФ, являются секреторные нейротрансмиттеры и, прежде всего, вазоактивный интес­тинальный полипептид.
Другим важным способом оценки механизмов нарушения секреторного про­цесса явилось исследование действия термостабильного энтеротоксина Escherichia coli (группа из 18-19-аминокислотных пептидов), активирующего гуанилатцик­лазу щеточной каемки. Эти секретируемые пептиды связываются с рецепторами гормона гуанидина на апикальном участке мембраны. По-видимому, данные ре­цепторы сами являются гуанилатциклазой, а связывание с ними стимулирует сек­рецию и угнетает абсорбцию через механизм цитоплазматической цГМФ.

Пероральная регидратация

Дегидратация организма может быть очень опасной. При острых нарушениях водно-солевого обмена наиболее часто применяется внутривенное введение воды и электролитов. В качестве альтернативного метода можно использовать перораль­ную регидратацию с применением растворов, содержащих смесь солей и глюкозы для максимальной стимуляции абсорбции солей и воды ворсинками тонкой киш­ки. Механизм такой регидратации основан на том, что при секреторной диарее, вызванной, например, холерным токсином, общее повышение секреции солей и воды обусловлено не только стимуляцией самой секреции, но и угнетением абсорбции, вероятно, за счет нарушения сочетанного транспорта ионов Na⁺ и С1 в апикальном участке мембраны клеток ворсинок. В то же время активность транспортера Na⁺/глюкоза не изменяется, поэтому даже при холере введение глюкозы в кишеч­ник стимулирует абсорбцию ионов Na⁺. Действие глюкозы не влияет на секрецию, но может компенсаторно усилить абсорбцию ионов Na⁺ и воды, что суммарно сни­жает общую потерю солей и воды.

Наследственные нарушения электролитного транспорта

Наследственные нарушения транспорта электролитов весьма редко являют­ся причиной диареи, но на их примере хорошо видна роль мембранных белков в механизме кишечного транспорта электролитов. В частности, нарушения всасыва­ния глюкозы, галактозы и лактозы приводят к тяжелой диарее у новорожденных, которая исчезает при исключении этих веществ из диеты. У таких больных выяв­лена неспособность клетки кишечных ворсинок накапливать глюкозу и галактозу из-за дефекта функции котранспортера Na⁺/глюкoзa. Обнаружено, что при этой патологии в гене, кодирующем мембранный котранспортер Na⁺/глюкoзa, происхо­дит единственная замена гуанина на аденин. В результате чего в кодируемом белке происходит замещение аспарагиновой кислоты в позиции 28 на аргинин.

При наследственных нарушениях абсорбции электролитов также могут по­вреждаться два других транспортных белка апикального отдела мембраны — Cl^–/НСО₃^– и Na⁺/H⁺ антипорты, что в обоих случаях приводит к диарее. При врожден­ной хлоридорее тонкая и толстая кишки не способны активно абсорбировать СГ, поэтому происходит нарушение обмена Cl^–/НСО₃^–, из-за чего стул имеет низкий рН. При этом обмен Na⁺/H⁺ не страдает, а степень абсорбции Na⁺ и НСО₃^–, наблю­даемая у таких больных, может быть смоделирована у здоровых людей перфузией подвздошной кишки солевым раствором, не содержащим хлориды. Исследования ионного транспорта показали, что при врожденной натриевой секреторной диарее нарушается обмен Na⁺/H⁺, тогда как сочетанный транспорт Na⁺-глюкoзa не изме­нен. У больных с таким врожденным нарушением развивается метаболический аци­доз, в фекалиях повышена концентрация Na⁺ и НСО₃^–. Перфузия кишки раство­ром, не содержащим глюкозу, позволяет выявить фоновую секрецию Na⁺ и Сl^–.

жүктеу/скачать 5,36 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: