Patobiochemie
Osnova témat
-
Patobiochemie
Autoři
Doc. PharmDr. Iva Boušová, Ph.D., Prof. MUDr. Jaroslav Dršata, CSc. a RNDr. Miloslav Macháček, Ph.D.
Katedra biochemických věd
Farmaceutická fakulta v Hradci Králové
Cíl kurzu
Patobiochemie se zabývá poruchami biochemických dějů v organismu, biochemickými změnami v průběhu chorobných stavů a snaží se o jejich vysvětlení na molekulární úrovni. Součástí kurzu jsou též některé aspekty fyziologické biochemie člověka, které do patobiochemie uvádějí (např. biochemie trávení a vstřebávání, syntéza a odbourávání hemoglobinu, metabolismus lipoproteinů apod). Cílem kurzu je přispět k přípravě studentů studijního programu Farmacie pro budoucí pochopení významu a mechanismu farmakoterapeutických zásahů v organismu, tedy zejména pro farmakologii, zároveň též přispívat k prohloubení zdravotnického vzdělání farmaceuta.
Seznam témat
2. Oxidační stres, antioxidační ochrana
3. Zánět
5. Dědičné metabolické poruchy – obecná část
6. Poruchy trávení a vstřebávání lipidů; lipidózy; steatóza jater
7. Metabolismus lipoproteinů, dyslipoproteinemie
8. Regulace glykemie a její poruchy; diabetes mellitus
9. Poruchy trávení, vstřebávání a metabolismu sacharidů; mukopolysacharidosy
10. Ateroskleróza a metabolický syndrom
11. Degradace proteinů a její poruchy
12. Poruchy skládání proteinů – neurodegenerativní onemocnění
13. Dědičné poruchy metabolismu aminokyselin
14. Poruchy metabolismu hemu a hemoglobinu
15. Poruchy metabolismu purinových a pyrimidinových bazí
16. Poruchy hormonální regulace
Literatura
Fernandes J a kol. (2008) Diagnostika a léčba dědičných metabolických poruch. 1. vydání. Triton, Praha, 608 s.
Halliwell B, Gutteridge J (2015) Free Radicals in Biology and Medicine. 5th edition. Oxford University Press, Oxford, 896 pp.
Harvey R, Ferrier D (2011) Lippincott’s Illustrated Reviews: Biochemistry. 5th edition. Wolters Kluwer, Baltimore, 520 pp.
Krejsek J, Andrýs C, Krčmová I (2016) Imunologie člověka. 1. vydání. Garamon, Hradec Králové, 496 s.
Kumar V, Abbas AK, Aster JC (2014) Robbins and Cotran Pathologic Basis of Disease. 9th edition. Elsevier, Canada, 1472 pp.
Masopust J (2003) Patobiochemie buňky. 1. vydání. 2. LFUK, Praha, 344 s.
Matouš B (2010) Základy lékařské chemie a biochemie. 1. vydání. Galén, Praha, 540 s.
Murray RK, Bender DA, Botham KM, Kennelly PJ, Rodwell VW, Weil PA (2012) Harperova ilustrovaná biochemie, 5. vydání, Galén, Praha, 730 s.
Rubin R, Strayer DS (eds.) Rubin's Pathology: Clinicopathologic Foundations of Medicine. 6th edition. LWW, Baltimore, 1464 pp.
-
Cíl lekce
Normální buňka reaguje na podněty zvenčí adaptačními mechanismy. Pokud je zátěž příliš velká nebo není adaptace možná, dochází k poškození buňky, které může být vratné (buňka se z poškození vzpamatuje) nebo nevratné, končící smrtí buňky. Cílem této lekce je objasnit hlavní příčiny a nejdůležitější biochemické mechanismy poškození buňky a popsat sled biochemických a morfologických změn, vedoucích k buněčnému poškození. Rovněž budou vysvětleny mechanismy reverzibilního a ireverzibilního poškození buňky hypoxií/ischemií.
Stránky: 5 Test: 1 -
Cíl lekce
Výzkumu volných radikálů a reaktivních forem kyslíku/dusíku, jejich vztahu k patogenezi řady onemocnění a způsobu ochrany proti jejich působení je věnováno značné úsilí a pozornost. Často je zdůrazňován právě nepříznivý účinek volných radikálů. Tyto sloučeniny, které v organismu běžně vznikají (např. při metabolických reakcích), však mají nejen značný patogenetický ale i fyziologický význam. Jsou schopné pohotově reagovat s různými biologickými strukturami (např. aminokyselinami, proteiny, mastnými kyselinami, lipidy, nukleotidy), nízkomolekulárními metabolity, koenzymy a dalšími součástmi živé hmoty. Díky tomu se staly významnými prostředníky přenosu energie a faktory imunitní ochrany. Za určitých okolností však působí jako toxické látky a jako dezinformační agenti, schopní organismus poškodit a dokonce ho i usmrtit. Cílem lekce je představit základní charakteristiku reaktivních forem kyslíku/dusíku, popsat jejich fyziologické funkce v organismu i poškození biomolekul způsobené těmito sloučeninami. Lekce rovněž poskytne stručnou charakteristiku antioxidačního systému organismu, který vytvořené reaktivní formy kyslíku/dusíku vychytává a zháší.
Stránky: 6 Test: 1 Oblast textu a médií: 1 -
Cíl lekce
Zánět je základní obranná reakce organismu na poškození tkáně, která směřuje k eliminaci noxy a následné reparaci poškozené tkáně. Zánětlivá reakce je zprostředkována mediátory zánětu, základním nástrojem nespecifické imunity je fagocytóza. Je-li zánět dostatečně silný, projeví se i systémovou reakcí organismu. Cílem lekce je popsat průběh akutní zánětlivé reakce, charakterizovat nejvýznamnější mediátory zánětu a popsat postup fagocytózy a mechanismy nitrobuněčného zabíjení ve fagocytech. Součástí lekce jsou rovněž informace o celkové reakci organismu, zahrnující charakteristiku reakce akutní fáze a reaktantů akutní fáze.
Stránky: 4 Test: 1 Oblast textu a médií: 1 -
Cíl lekce
Zhoubná nádorová onemocnění představují celospolečenský problém, v ČR jsou druhou nejčastější příčinou úmrtí. Nádor je tvořen nádorovým parenchymem (nádorové buňky) a stromatem (nenádorové buněčné složky a nebuněčné součásti). Nádorové buňky mají na rozdíl od zdravých „nenádorových“ buněk větší schopnost množit se a růst, vyšší odolnost a delší životaschopnost, čímž získávají nad zdravými buňkami převahu. Téměř všechny nenádorové buněčné složky (např. fibroblasty, mezenchymové kmenové buňky, adipocyty, buňky imunitního systému) podporují přežití, růst a šíření nádorového parenchymu díky větší či menší deregulaci. Přeměna zdravé buňky na nádorovou (karcinogeneze) je několikastupňový proces, kdy dochází k postupnému hromadění mutací genů, které kontrolují buněčnou proliferaci, diferenciaci a zánik buňky. Cílem této lekce je přiblížit charakteristické rysy a průběh karcinogeneze, popsat fyzikální, chemické a biologické faktory účastnící se karcinogeneze, popsat růst a metastazování nádorů a uvést přehled nejvýznamnějších biomarkerů nádorových onemocnění. Součásti lekce jsou i bližší informace o programované buněčné smrti (apoptose).
Stránky: 5 Test: 1 Oblast textu a médií: 1 -
Cíl lekce
Dědičné metabolické poruchy (DMP) představují geneticky, biochemicky i klinicky velmi heterogenní skupinu několika set onemocnění. Jejich základním společným rysem je přítomnost biochemických či enzymových odchylek, které se dají zjistit pouze speciálním vyšetřením. Příčinou vzniku těchto poruch je mutace jaderné či mitochondriální DNA, která vede ke změně vlastnosti nebo množství translatovaného proteinu (enzymu, transportéru, receptoru). Hromadění substrátu či jeho patologických metabolitů nebo nedostatek produktu reakce následkem enzymového defektu vede k lokálním nebo systémovým projevům nemoci. Cílem této lekce je přiblížit molekulární příčiny dědičných metabolických poruch, objasnit typy dědičnosti, frekvenci výskytu a závažnost poruch, a také popsat laboratorní a klinické následky DMP podle lokalizace v dané metabolické dráze, významu postižené molekuly a stupně defektu. Součástí lekce jsou rovněž možnosti diagnostiky DMP (celopopulační vs. selektivní screening) a léčby těchto onemocnění.
Stránky: 5 Test: 1 Oblast textu a médií: 1 -
Cíl lekce
Lipidy jsou skupinou strukturně heterogenních látek s hydrofobní povahou. Pro organismus představují nejbohatší energetický zdroj a hlavní zásobní formu energie. Tyto sloučeniny jsou nezbytnou součástí biologických membrán, jsou výchozí látkou při syntéze signálních molekul (steroidní hormony, eikosanoidy) a dalších biologicky aktivních látek, ve formě lipoproteinů se podílejí na transportu řady molekul. Trávení lipidů probíhá zejména v duodenu působením pankreatických enzymů za výrazného přispění žluči, která tuky emulguje a umožňuje tak vznik menších micel a tím i lepší přístup trávicích enzymů. Po resorpci do enterocytu dochází k resyntéze triacyglycerolů a vzniku chylomiker, které lipidy získané z potravy transportují do jater. Cílem této části lekce je popsat základní procesy trávení a vstřebávání lipidů a poruchy s nimi spojené. Dalším cílem je popsat příčiny vzniku steatózy jater, která je provázena hromaděním lipidů v hepatocytech. Poslední část lekce je věnována poruchám odbourávání sfingolipidů, které se následně hromadí v lyzozomech buněk organismu a způsobují vznik střádavých onemocnění označovaných jako lipidózy.
Stránky: 6 Test: 1 Oblast textu a médií: 1 -
Cíl lekce
Transport lipidů, pocházejících z potravy i syntetizovaných v organismu, je mezi jednotlivými tkáně a orgány umožněn díky vzniku lipoproteinových částic. Jedná se o komplexy nepolárních (triacylglyceroly a estery cholesterolu) a amfipatických lipidů (fosfolipidy, cholesterol) s proteiny (tzv. apoproteiny), které umožňují přenos lipofilních látek v hydrofilním prostředí krevní plasmy. Kromě toho, že umožnují transport lipidů, působí apoproteiny jako kofaktory a regulátory enzymů metabolizujících lipoproteiny, umožňují jejich vazbu na specifický receptor na buněčné membráně a jsou potřebné pro tvorbu a sekreci lipoproteinů v buňkách. Lipoproteiny vznikají v jaterních a střevních buňkách a liší se složením, hustotou a funkcí. Klasifikace jednotlivých frakcí je v současnosti založena na jejich hustotě, která závisí na obsahu nepolárních lipidů (zejm. triacylglycerolů) v jádře lipoproteinu. Poruchy tvorby a utilizace lipoproteinů vedou ke vzniku dyslipoproteinemií (hyper- a hypolipoproteinemií), které jsou buď vrozené, nebo získané, doprovázející jiná onemocnění (např. diabetes mellitus). Cílem této lekce je popsat základní procesy vzniku a metabolismu lipoproteinů, jejich funkce a složení. Diskutován je rovněž metabolismus cholesterolu, jako nedílné součásti lipoproteinů, a jeho regulace. V poslední části jsou popsány poruchy metabolismu lipoproteinů – dyslipoproteinemie, jejich klasifikace a klinické projevy.
Stránky: 4 Test: 1 Oblast textu a médií: 1 -
Cíl lekce
Udržení stálé hladiny glukosy v krvi (glykemie) je nezbytné pro zajištění přísunu glukosy do všech buněk a tkání, zejména mozku, za všech okolností. Zároveň díky tomu nedochází k poškozování orgánů, které je vyvoláno dlouhodobým působením vysokých koncentrací glukosy. Na regulaci metabolismu glukosy a udržení stálé glykemie se podílí celá řada hormonů (insulin, glukagon, kortisol, adrenalin a další) a také nervový systém. U řady nemocí není organismus schopen udržet konstantní hladinu glukosy. Při chronickém přejídání a stresu, obezitě, cirhóze jater či chronické nedostatečnosti ledvin dochází ke zhoršení glukosové tolerance, jejímž konečným důsledkem může být vznik diabetu mellitu. Diabetes mellitus je chronické heterogenní onemocnění provázené hyperglykemií v důsledku dlouhodobého absolutního nebo relativního nedostatku insulinu nebo jeho nedostatečného účinku ve tkáních. Jedná se o komplexní metabolickou poruchu, zasahující metabolismus sacharidů a následně i metabolismus lipidů a proteinů a hospodaření s vodou a elektrolyty. Cílem této lekce je popsat mechanismy regulující glykemii, připomenout fyziologické účinky hlavních hormonů zapojených do regulace glykemie, popsat metabolické změny, které provázejí diabetes mellitus, a přiblížit komplikace tohoto onemocnění na molekulární úrovni.
Stránky: 3 Test: 1 Oblast textu a médií: 1 -
Cíl lekce
Sacharidy jsou nedílnou součástí mnoha rostlin a živočichů, kde hrají nezastupitelnou metabolickou i strukturální úlohu. Trávení sacharidů v gastrointestinálním traktu člověka probíhá především v lumen tenkého střeva, kde jsou oligosacharidy a polysacharidy štěpeny hydrolytickými enzymy glykosidasami na monosacharidy (zejm. glukosa, fruktosa a galaktosa). Ty jsou následně absorbovány enterocyty a transportovány do krevního oběhu. Nejdůležitějším sacharidem je glukosa, která je pro většinu savců (kromě přežvýkavců) hlavním zdrojem energie. Glukosa tvoří základ pro syntézu dalších sacharidů potřebných pro organismus, jako jsou glykogen (energetická zásobárna), ribosa a deoxyribosa (součásti nukleových kyselin), galaktosa (součást laktosy v mléce), jako glykolipidy či v kombinaci s proteiny jako glykoproteiny a proteoglykany. Mezi choroby spojené s poruchou metabolismu sacharidů patří esenciální fruktosurie, dědičná intolerance fruktosy, galaktosemie, deficit glukosa-6-fosfátdehydrogenasy, choroby ze střádání glykogenu a nesnášenlivost laktosy. Vrozené poruchy glykosylace jsou spojeny s defektní syntézou glykoproteinů (a glykolipidů), zatímco mukopolysacharidosy jsou onemocnění vyvolaná poruchami degradace glykosaminoglykanů. Cílem této lekce je popsat základní procesy trávení, vstřebávání a metabolismu sacharidů a složených cukrů a poruchy s nimi spojené.
Stránky: 5 Test: 1 Oblast textu a médií: 1 -
Cíl lekce
Atherosklerosa je často se vyskytující chronické progredující zánětlivé onemocnění cévní stěny, v jehož důsledku dochází ke snížené průsvitu cév a ztrátě elasticity cévní stěny (kornatění). Klinickými projevy atherosklerosy jsou ischemická choroba srdeční, cévní mozková příhoda a ischemická choroba dolních končetin. Vývoj atherosklerotické léze je dlouhodobý proces, který probíhá v několika fázích: časné fáze jsou charakterizované ukládáním lipidů v intimě cév a pozdní fáze proliferací intimy a nasedající trombózou. Cílem první části této lekce je popsat molekulární podstatu vzniku atherosklerotické léze a faktory, které se významnou měrou podílejí na jejím vzniku (např. modifikované lipoproteiny, monocyty a makrofágy, endotelové buňky a jejich působky, buňky hladkého svalstva cév a trombocyty). Dále jsou diskutovány některé rizikové faktory, které ke vzniku a progresi atheroslerotických lézí přispívají (lipoprotein(a), homocystein, infekce), a protektivní faktory (HDL, estrogeny, kyselina acetylsalicylová, vitamín C, ω3-polynenasycené mastné kyseliny). Ve druhé části této lekce je diskutován metabolický syndrom. Jedná se o soubor nemocí a rizikových faktorů (abdominální obezita, insulinová rezistence, dyslipidemie a hypertenze), jejichž společný výskyt vede k řadě zdravotních komplikací a zvyšuje riziko vzniku diabetu mellitu 2. typu, atherosklerosy a jejích přidružených komplikací. Cílem této části je popsat a diskutovat jednotlivé složky tvořící metabolický syndrom (abdominální obezita, hypertenze, porucha regulace glykemie, dyslipoproteinemie). Řešena je problematika tukové tkáně, syntéza hormonů tukové tkáně a regulace příjmu potravy.
Stránky: 7 Test: 1 Oblast textu a médií: 1 -
Cíl lekce
Proteiny, základní molekuly živého organismu, zastávají celou řadu fyziologických funkcí. Působí jako receptory, enzymy, přenašeče, složky kontraktilních a motilitních systémů, protilátky, faktory krevního srážení či hormony. Biologická funkce proteinu je předurčena jeho přirozenou (nativní) strukturou, která je zakódována v jeho primární struktuře (pořadí aminokyselin). Degradace proteinů je zajištěna činností intracelulárních (lyzosom, cytosol) i extracelulárních (GIT) hydrolytických enzymů označovaných jako peptidasy. Výsledkem rozkladu proteinů je směs volných aminokyselin, které jsou transportovány do buněk těla prostřednictvím specifických transportních systémů a dále využity. S degradací proteinů a transportem aminokyselin souvisí celá řada poruch – např. poruchy žaludeční sekrece, poruchy pankreatické sekrece, malabsorpce aminokyselin (např. Hartnupova nemoc), poruchy lyzosomální degradace či poruchy cytosolické cesty degradace. Cílem této lekce je popsat základní procesy trávení proteinů jak v GIT, tak uvnitř buněk těla, vstřebávání aminokyselin a poruchy s nimi spojené.
Stránky: 4 Test: 1 Oblast textu a médií: 1 -
Cíl lekce
Aminokyseliny jsou základními stavebními prvky proteinů a zároveň produkty jejich degradace, výchozími látkami pro syntézu celé řady biologicky aktivních sloučenin (např. hormonů, neurotransmiterů, purinů, hemu, kreatinu, polyaminů) a zdrojem energie. Amoniak, který vzniká při jejich odbourávání, je toxický a musí být vyloučen v nějaké netoxické formě. Takovou formou je močovina syntetizovaná v močovinovém cyklu, kterou tělo snadno vyloučí močí. Enzymový defekt, defekt přenašeče, nebo poruchy syntézy močoviny jsou příčinou vzniku závažných onemocnění. Cílem této lekce je popsat nejvýznamnější poruchy metabolismus aminokyselin, které jsou součástí novorozeneckého screeningu.
Stránky: 6 Test: 1 Oblast textu a médií: 1 -
Cíl lekce
Hemoglobin je červené krevní barvivo, zajišťující transport krevních plynů. Tento metaloprotein je tvořen čtyřmi globinovými řetězci s pevně navázanou prostetickou skupinou – hemem. Hem je syntetizován zejména v erytroidních buňkách kostní dřeně a v buňkách jater. Následně je inkorporován do molekul celé řady proteinů (např. cytochromů P450, myoglybinu či katalasy). Jeho syntéza vychází z aminokyseliny glycinu a meziproduktu citrátového cyklu sukcinyl-CoA. V průběhu syntézy hemu vznikají porfyrinogeny a jejich oxidací porfyriny, které jsou schopné fluorescence, čehož se laboratorně využívá. Deficit některého z enzymů biosyntézy hemu vede ke vzniku porfyrií, které jsou charakterizovány hromaděním a masivním vylučováním intermediátů metabolické cesty a jejich oxidovaných produktů. Cílem první části této lekce je popsat syntézu a regulaci hemu a poruchy s touto drahou spojené. Po rozpadu hemoproteinů se uvolňuje hem, který je toxický, a proto musí být degradován na bilirubin. Z místa vzniku je transportován do jater, kde dochází k jeho konjugaci s UDP-glukuronovou kyselinou a následnému vyloučení do žluči. Poruchy degradace hemu a konjugace bilirubinu jsou provázeny hyperbilirubinemií, která může vést až ke žlutému zbarvení sklér a kůže (ikterus). Druhá část lekce je věnována získaným i dědičným poruchám degradace hemu a konjugace bilirubinu, které vedou k hyperbilirubinemii a ikteru. Hemoglobinopatie jsou vrozené poruchy syntézy proteinové části molekuly hemoglobinu, u nichž se na základě genetického defektu tvoří některý z globinových řetězců s abnormální strukturou nebo ve změněném množství ve srovnání se zdravým jedincem. V poslední části lekce je popsána struktura a funkce hemoglobinu a poruchy syntézy globinových řetězců.
Stránky: 7 Test: 1 Oblast textu a médií: 1 -
Cíl lekce
Hormony jsou signální molekuly, které řídí činnost orgánů a tkání. Jsou produkovány v malém množství buňkami endokrinních žláz na základě různých dalších signálů. Podle chemické povahy se rozdělují na hydrofilní a lipofilní, s čímž souvisí i způsob přenosu signálu do nitra buňky. Hydrofilní hormony se váží na povrchové receptory v cílové tkání a spouští syntézu druhých poslů, kteří předávají signál dál do buňky. Lipofilní hormony prostupují plasmatickou membránou a po vazbě na intracelulární receptor se přemísťují do jádra buňky, kde ovlivňují transkripci cílových genů. Cílem této lekce je shrnout fyziologické principy buněčné signalizace a krátce shrnout informace o působení hormonů syntetizovaných v hypothalamu, adenofypofýze, kůře nadledvin a štítné žláze. Ve druhé části lekce jsou uvedeny obecné příčiny nadměrné nebo snížené funkce hormonů a popsány nejvýznamnější poruchy hormonální regulace se zaměřením na hormony neurohypofýzy, kůry nadledvin a štítné žlázy.
Stránky: 8 Test: 1 Oblast textu a médií: 1