Metabolismus%20erytrocytu

1
Metabolismus erytrocytu

• Alice Skoumalová

2

• Erytrocyty
• Struktura bikonkávní tvar (7,7 µm)
• nemají nitrobunecné organely
  
  (membrána obklopující roztok
  hemoglobinu)
• Funkce transport - kyslík do tkání
• - odstranování oxidu uhlicitého a
  protonu
• Doba života 120 dní
• 4,6-6,2 milionu/µl u mužu, 4,2-5,4 milionu/µl u
  žen

3
1. Membrána erytrocytu
4

• 50 lipidová dvojvrstva (fosfolipidy,
  cholesterol)
• 50 proteiny
• SDS-PAGE rozdelení podle migrace (proužek 1-7)
• isolace a analysa (10 hlavních bílkovin)
• Integrální Protein vymenující anionty,
  glykoforiny A, B, C
• Periferní Spektrin, Ankyrin, Aktin

• Dedicná sferocytóza (AD)
• deficit v množství spektrinu nebo jeho
  abnormality
• prítomnost sferocytu v periferní krvi
• destrukce pri pruchodu slezinou

5
2. Hemoglobin
4 polypeptidové retezce 4 hemové skupiny
6
(No Transcript)
7
Prostorové zmeny hemu a F-helixu behem prechodu
mezi T a R-formou hemoglobinu
8
(No Transcript)
9
Saturacní krivka hemoglobinu
10
Autooxidace hemoglobinu O2 se váže na Fe2 Hem
- Fe2- O2 Hem - Fe3 - O2- Methemoglobin
(Fe3) není schopen vázat O2 (methemoglobinredukt
áza)
11
3. Specifika erytrocytu

• Nemají organely
• produkce ATP oxidativní fosforylací
• opravovat poškozené proteiny a lipidy
• Jsou vystaveny pusobení volných radikálu
• autooxidace hemoglobinu (uvolnování O2-)
• PUFA v membráne (peroxidace lipidu)
• deformace v kapilárách, uvolnení katalytických
  iontu (peroxidace lipidu)

12
4. Metabolismus erytrocytu

• Glukóza energie
• Glykolýza ATP, 2,3-bisfosfoglycerát, NADH
• Pentosafosfátová dráha NADPH
• Syntéza glutathionu (antioxidant)
• Zánik globin, Fe2, tetrapyrol

13
(No Transcript)
14

• Glukóza je zdroj energie
• Prenašec pro glukosu
• 12 transmembránových helikálních úseku
• kanál pro pruchod glukózy
• nezávislý na inzulínu
• Glykolýza
• 1. zdroj ATP
• laktát
• pouze z glykolýzy
• 2. dodavatel 2,3-bisfosfoglycerátu (2,3-BPG) (
  Rapaport-Luebering shunt)
• odklonení glykolýzy (nevzniká ATP)
• vazba na deoxyhemoglobin, stabilizace,
  usnadnení uvolnování kyslíku v tkáních

15

• 2,3-bisfosfoglycerát
• Allosterický efektor hemoglobinu
• stabilizuje deoxyhemoglobin
• snižuje afinitu hemoglobinu ke kyslíku
• Klinické aspekty
• zvýšená produkce u lidí žijících ve vysoké
  nadmorské výšce a u kuráku
• neváže se na fetální hemoglobin (HbF a2?2), vetší
  afinita ke kyslíku, predávání kyslíku plodu pres
  placentu

16

• Pentosafosfátová dráha
• NADPH redukce oxidovaného glutathionu na
  redukovaný
• Glutathion odstranuje H2O2 z erytrocytu (za
  katalýzy glutathionperoxidázy obsahující
  selen)
• Mutace glukosa-6-fosfátdehydrogenázy
• Hemolytická anémie snížená tvorba NADPH
• oxidace hemoglobinu, Heinzova telíska
• peroxidace lipidu, rozpad erytrocytu
• Klinika
• požití bobu ci ruzných léciv (primachin,
  sulfonamidy)
• 100 milionu lidí deficit aktivity tohoto enzymu
  (nejcastejší enzymopatie)

17
V erytrocytech probíhá syntéza glutathionu
18

• Glutathion
• Duležitý pro ochranu pred volnými radikály
• 1. Kofaktor glutathionperoxidázy (odstranování
  H2O2 v erytrocytech)
• 2. Soucást metabolismu kyseliny askorbové
  (recyklace)
• 3. Chrání proteiny pred oxidací SH-skupin a
  tvorbou zkrížených vazeb

Glutathionperoxidáza
Gly Cys Glu
Gly Cys Glu
Gly Cys SH Glu
S S
Glutathionreduktáza
Oxidovaný glutathion (dimer)
Redukovaný glutathion (monomer)
19
Oxyhemoglobin
O2
Superoxiddismutáza
Hemoglobin
Superoxid
H2O2
Kataláza
Methemoglobinreduktáza
Methemoglobin
½ O2H2O
GSH
Pentosofosfátová dráha
NADP
Glutathionperoxidáza
Glutathionreduktáza
GSSG
NADPH
H2O
GSH-redukovaný glutathion GSSG-oxidovaný
glutathion
20

• Autooxidace hemoglobinu
• 3 hemoglobinu každý den se oxiduje
• Konstantní uvolnování O2-
• Hem - Fe2- O2 Hem - Fe3 - O2-
• Hem Fe2- O2 Hem - Fe3 O2-
• Methemoglobinreduktáza
• Redukce methemoglobinu
• FAD, cytochrom b5 a NADH (z glykolýzy)
• Methemoglobinemie
• 1. Dedicná deficit methemoglobinreduktázy (AR)
• 2. Abnormální hemoglobin HbM (mutace
  hemoglobinu, náchylný k oxidaci)
• 3. Vyvolaná požitím léciv ci chemikálií
  (sulfonamidy, anilin)
• Klinika cyanóza (10 Hb ve forme metHb)
• lécba podání redukcních cinidel (methylenová
  modr, kyselina askorbová)

21

• Superoxiddismutáza (SOD)
• Konvertuje O2- na H2O2
• CuZnSOD ve vysoké koncentraci v erytrocytech
• Odstranení H2O2
• 1. Kataláza
• hemová skupina s Fe3
• katalyzuje dekompozici H2O2 na vodu a kyslík
• 2H2O2 2H2OO2
• 2. Glutathionperoxidáza
• redukuje H2O2 na vodu a zároven oxiduje
  glutathion
• H2O22GSH GSSG2H2O
• Glutathionreduktáza
• GSSGNADPHH 2GSHNADP
• NADPH z pentosafosfátové dráhy (glukóza-6-fosfátde
  hydrogenáza)

22

• a-tokoferol (vitamin E)
• v membráne erytrocytu
• chrání pred peroxidací lipidu
• a-TocHLO2 a-TocLO2H
• Kyselina askorbová (vitamin C)
• v cytoplasme
• recykluje a-tokoferol
• Dehydroaskorbátreduktáza (GSH dependentní)
  regeneruje askorbát

5. Biologické antioxidanty
23
6. Hemoglobinopatie

• Mutace - abnormální struktury hemoglobinu
• V dusledku mutací dochází k tvorbe srpku, zmene
  afinity ke kyslíku, ztráte hemu ci disociaci
  tetrameru
• Nejznámejší jsou hemoglobin M a S, dále
  thalasemie
• Hemoglobin M
• Náhrada His (E8 neboF7) v podjednotce a nebo ß
  Tyr
• Silná iontová vazba s Tyr stabilizuje železo ve
  forme Fe3 (methemoglobin)
• Methemoglobin neváže kyslík
• Thalasemie
• V dusledku genetických poruch je snížená ci
  chybí tvorba a ci ß-retezcu (a ci ß-thalasemie)

24

• Hemoglobin S
• Srpkovitá anémie
• Agregace patologického hemoglobinu S

25

• Hemoglobin S
• tzv. lepkavý úsek na povrchu hemoglobinu (Glu -
  Val)
• deoxyhemoglobin - komplementární místo k
  lepkavému úseku - polymeraci deoxyhemoglobinu S -
  vznik dlouhého vláknitého precipitátu

26

• Srpkovitá anémie
• erytrocyty zkrouceny do tvaru srpku, blokují
  kapiláry, zpusobují zánet a bolest jsou fragilní
  a mají tendenci se rozpadat, což vede k anemii
• v tropech (koincidence s malárií) heterozygotní
  forma hemoglobinu S - výhoda pri nákaze malárií,
  rozpad erytrocytu preruší parazitární cyklus

27
7. Prepínání hemoglobinu
28
8. Glykovaný hemoglobin (HbA1)

• Neenzymová glykace na terminální NH2 skupine
  (Val) ß-retezce
• Glykovaná frakce asi 5 celkového množství
  hemoglobinu (úmerná koncentraci glukózy v krvi)
• Merením hladiny HbA1 lze získat informace o
  prubehu diabetes mellitus (odráží hladinu
  glukózy za posledních nekolik týdnu)
• Cukr CHO NH2 CH2 Protein
• Cukr CH N CH2 Protein
• Cukr CH2 NH CH2 Protein

Schiffova base
Amadoriho presmyk
Glykovaný protein
29

• Souhrn
• Specifická struktura a funkce erytrocytu
• Specifika metabolismu (glykolýza, PPP)
• Ochrana pred oxidacním stresem
• Hemoglobin, hemoglobinopatie

30
Schémata použitá v prezentaci Marks Basic
Medical Biochemistry, A Clinical Approach, third
edition, 2009 (M. Lieberman, A.D.
Marks) Principles of Biochemistry, 2008, (Voet D,
Voet J.G., and Pratt C.W) Color Atlas of
Biochemistry, second edition, 2005 (J. Koolman
and K.H. Roehm)