Колликвация белка: Колликвация белка это | Что говорят насекомые

Автор: | 24.04.2019

Содержание

Колликвация белка это | Что говорят насекомые

Сущность паренхиматозных диспротеинозов состоит в изме­нении физико-химических и морфологических свойств белков клетки. Белки подвергаются либо коагуляции, т. е. свертыванию с увеличением количества химических связей, либо, наоборот, колликвации (разжижению), т. е. распаду полипептидных цепей на фрагменты, что ведет к гидратации цитоплазмы. После по­вреждения в клетке сразу увеличивается синтез белков целого семейства — белки температурного шока. Среди белков темпера­турного шока наиболее изучен убиквитин. При тяжелом повреж­дении и избыточном накоплении комплексы убиквитин-белок могут формировать цитоплазматические включения.

При гиалиново-капельной дистрофии в цитоплазме появля­ются крупные гиалиноподобные белковые глыбки и капли, сли­вающиеся между собой и заполняющие тело клетки. В основе этой дистрофии лежит коагуляция белков цитоплазмы с выра­женной деструкцией ультраструктурных элементов клетки — фо­кальный коагуляционный некроз.

В почках при микроскопическом исследовании накопление крупных зерен белка ярко-розового цвета — гиалиновых капель —находят в нефроцитах. При этом наблюдается деструкция мито­хондрий, эндоплазматической сети, щеточной каемки. В основе гиалиново-капельной дистрофии нефроцитов лежит недоста­точность вакуолярно-лизосомного аппарата эпителия прокси­мальных и дистальных извитых канальцев, в норме реабсорбирующего белки.

В печени при микроскопическом исследовании в гепатоцитах находят глыбки и капли белковой природы — это алкогольный гиалин. Образование этого белка и телец Маллори служит прояв­лением извращенной белково-синтетической функции гепатоцита и выявляется постоянно при алкогольном гепатите.

Исход гиалиново-капельной дистрофии неблагоприятен: она за­вершается необратимым процессом, ведущим к тотальному коагуляционному некрозу клетки.

Функциональное значение этой дистрофии очень велико — происходит резкое снижение функции органа.

Гидропическая или вакуольная дистрофия.

Гидропическая, или вакуольная, дистрофия характеризуется появлением в клетке вакуолей, наполненных цитоплазматической жидкостью. Жидкость накапливается в цистернах эндоплаз-матического ретикулума и в митохондриях, реже в ядре клетки. Механизм развития гидропической дистрофии сложен и отражает нарушения водно-электролитного и белкового обмена, ведущие к изменению коллоидно-осмотического давления в клетке.

Причины развития гидропической дистрофии в разных орга­нах неоднозначны. В почках — это повреждение гломерулярного фильтра (гломерулонефрит, амилоидоз, сахарный диабет), что ведет к гиперфильтрации и недостаточности ферментной систе­мы нефроцитов, в норме обеспечивающей реабсорбцию воды; отравление гликолями, гипокалиемия. В печени гидропическая дистрофия возникает при вирусном и токсическом гепатитах. Причинами гидропической дистрофия эпидермиса могут быть инфекции, аллергии.

Внешний вид органов и тканей мало изменяется при гидро­пической дистрофии.

Микроскопическая картина: паренхиматозные клетки увеличены в объеме, цитоплазма их заполнена вакуолями, содержащими про­зрачную жидкость. Ядро смещается на периферию, иногда вакуоли-зируется или сморщивается. Нарастание гидропии приводит к распаду ультраструктур клетки и переполнению клетки водой,

появлению заполненных жидкостью баллонов, поэтому такие изменения называют баллонной дистрофией.

Исход гидропической дистрофии, как правило, неблагоприят­ный; она завершается тотальным колликвационным некрозом клет­ки. Поэтому функция органов и тканей при гидропической дис­трофии резко снижена.

Роговая дистрофия, или патологическое ороговение, характе­ризуется избыточным образованием рогового вещества в ороговевающем эпителии (гиперкератоз, ихтиоз) или образованием рогового вещества там, где в норме его не бывает, — патологиче­ское ороговение на слизистых оболочках, например в полости рта (лейкоплакия), пищеводе, шейке матки. Роговая дистрофия может быть местной или общей, врожденной или приобретенной.

Причины роговой дистрофии разнообразны:

  • хроническое воспаление, связанное с инфекционными аген­тами;
  • действием физических и химических факторов;
  • авитаминозы;
  • врожденное нарушение развития кожи и др.

Исход может быть двояким: устранение вызывающей причины в начале процесса может привести к восстановлению ткани, однако в далеко зашедших случаях наступает гибель клеток.

Колликвация (от латинского colliquatio — «разжижение, расплавление») — превращение в жидкое состояние, размягчение, растворение тканей.

Колликвационный некроз — влажный некроз, характеризующийся разжижением мёртвой ткани; наблюдается в тканях, богатых влагой, например, в головном мозге.

ЛЕКАРСТВА, АЛКОГОЛЬ И ЕДА | Неожиданные последствия

Акт I — Алкоголь, Акт II — Транквилизатор, Акт III — Смерть. Подобная трагедия в.

КАЛЬЦИЙ | Польза для здоровья и источники элемента

Кальций — элемент, в котором нуждаются все живые организмы, включая человека. Соли кальция — самые.

ОТКРЫТИЕ ЛЕВОМИЦЕТИНА

Новое, и удивительно эффективное оружие в войне «люди против микробов» учёным удалось получить из маленького.

ТОКСОПЛАЗМОЗ | Что нужно знать об этом заболевании

Токсоплазмоз это гриппоподобное заболевание, вызываемое одноклеточным паразитом под названием Toxoplasma gondii. Токсоплазмоз часто вызывает симптомы.

Белки цитоплазмы (простые и сложные) в большей своей части находятся в соединении с липоидами, образуя нестойкие липопротеидные комплексы. Они составляют основу мембран митохондрий, эндоплазматической сети, пластинчатого комплекса и др. Помимо «связанных» белков, в цитоплазме находятся и «свободные». Многие из них выступают в роли ферментов.

Сущность паренхиматозных диспротеинозов состоит в том, что белок клетки физикохимически и морфологически изменяется — подвергается денатурации и коагуляции или, наоборот, колликвации, что ведет к гидратации цитоплазмы. В тех случаях, когда белок высвобождается из связей с липоидами, возникает деструкция мембранных структур клетки. К паренхиматозным диспротеинозам относят зернистую, гиалиново-капельную, гидропическую и роговую дистрофии.

Зернистая, гиалиново-капельная и гидропическая дистрофии нередко представляют собой последовательные этапы нарушений метаболизма белка цитоплазмы в зависимости от преобладания денатурации и коагуляции или гидратации и колликвации цитоплазмы. В исходе этих нарушений может развиться коагуляционный (сухой) или коллик-вационный (влажный) некроз.

Зернистая дистрофия характеризуется появлением в цитоплазме большого количества зерен или капель белковой природы. Это самый частый вид дистрофии среди диспротеинозов. Процесс бывает наиболее ярко выражен в печени, почках и сердце.

Микроскопическая картина клетки печени, эпителия извитых канальцев почек, мышечные волокна сердца увеличиваются, набухают, цитоплазма их становится мутной, богатой белковыми гранулами или каплями, хорошо выявляемыми гистохимическими методами (реакции Даниелли и Милона) и с помощью электронного микроскопа.

Электронно-микроскопическое исследование позволяет выявить в таких случаях набухание или вакуолизацию митохондрий, а также расширенные цистерны эндоплазматической сети, в которых определяются скопления белка.

Зернистая дистрофия миокарда.

Набухание и гомогенизация митохондрий (М), очаговая фрагментация миофибрилл (Мф), расширение канальцев саркоплазматической сети (СС). Электронограмма. Х21 000.

Внешний вид органов при зернистой дистрофии весьма характерен: они несколько увеличены, дряблой консистенции, на разрезе ткань выбухает, она лишена обычного блеска, тусклая, мутная. На основании этих признаков говорят о тусклом, или мутном, набухании органов. Следует иметь в виду, что картина, сходная с мутным набуханием, может быть результатом трупных изменений. О при жизненности процесса в таких случаях можно судить по увеличению размеров клеток, которое для трупных изменений нехарактерно.

Причины зернистой дистрофии разнообразны: расстройства кровообращения (застойное полнокровие, стазы и др.) и лимфообращения, инфекции (тифы, скарлатина, дифтерия и др.), интоксикации и другие факторы, которые могут вести к снижению окислительных процессов, энергетическому дефициту клетки, накоплению в ней кислых продуктов и денатурации белка цитоплазмы.

«Патологическая анатомия», А.И.Струков

Паренхиматозные белковые дистрофии (диспротеинозы) — Повреждение — Патологическая анатомия

Белки цитоплазмы (простые и сложные) в большей своей части находятся в соединении с липоидами, образуя нестойкие липопротеидные комплексы. Они составляют основу мембран митохондрий, эндоплазматической сети, пластинчатого комплекса и др. Помимо «связанных» белков, в цитоплазме находятся и «свободные». Многие из них выступают в роли ферментов.

Сущность паренхиматозных диспротеинозов состоит в том, что белок клетки физикохимически и морфологически изменяется — подвергается денатурации и коагуляции или, наоборот, колликвации, что ведет к гидратации цитоплазмы. В тех случаях, когда белок высвобождается из связей с липоидами, возникает деструкция мембранных структур клетки. К паренхиматозным диспротеинозам относят зернистую, гиалиново-капельную, гидропическую и роговую дистрофии.

Зернистая, гиалиново-капельная и гидропическая дистрофии нередко представляют собой последовательные этапы нарушений метаболизма белка цитоплазмы в зависимости от преобладания денатурации и коагуляции или гидратации и колликвации цитоплазмы. В исходе этих нарушений может развиться коагуляционный (сухой) или коллик-вационный (влажный) некроз.

Зернистая дистрофия характеризуется появлением в цитоплазме большого количества зерен или капель белковой природы. Это самый частый вид дистрофии среди диспротеинозов. Процесс бывает наиболее ярко выражен в печени, почках и сердце.

Микроскопическая картина клетки печени, эпителия извитых канальцев почек, мышечные волокна сердца увеличиваются, набухают, цитоплазма их становится мутной, богатой белковыми гранулами или каплями, хорошо выявляемыми гистохимическими методами (реакции Даниелли и Милона) и с помощью электронного микроскопа.

Электронно-микроскопическое исследование позволяет выявить в таких случаях набухание или вакуолизацию митохондрий, а также расширенные цистерны эндоплазматической сети, в которых определяются скопления белка.

зернистая дистрофия миокарда

Зернистая дистрофия миокарда.

Набухание и гомогенизация митохондрий (М), очаговая фрагментация миофибрилл (Мф), расширение канальцев саркоплазматической сети (СС). Электронограмма. Х21 000.

Внешний вид органов при зернистой дистрофии весьма характерен: они несколько увеличены, дряблой консистенции, на разрезе ткань выбухает, она лишена обычного блеска, тусклая, мутная. На основании этих признаков говорят о тусклом, или мутном, набухании органов. Следует иметь в виду, что картина, сходная с мутным набуханием, может быть результатом трупных изменений. О при жизненности процесса в таких случаях можно судить по увеличению размеров клеток, которое для трупных изменений нехарактерно.

Причины зернистой дистрофии разнообразны: расстройства кровообращения (застойное полнокровие, стазы и др.) и лимфообращения, инфекции (тифы, скарлатина, дифтерия и др.), интоксикации и другие факторы, которые могут вести к снижению окислительных процессов, энергетическому дефициту клетки, накоплению в ней кислых продуктов и денатурации белка цитоплазмы.

«Патологическая анатомия», А.И.Струков

Популярные статьи разделаПопулярные статьи раздела

Денатурация и коагуляция белков: физико-химическая сущность — Мегаобучалка

Лекция №3-4

Тема «Физико-химические изменения белковых веществ при кулинарной

Обработке продуктов: денатурация, коагуляция, деструкция»

План

1. Денатурация и коагуляция белков: физико-химическая сущность.

2. Деструкция белков: физико-химическая сущность.

3. Влияние изменения белков на их пищевую ценность.

4. Состав, строение мышечной ткани мяса и изменения, протекающие при тепловой обработке

5. Состав, строение мышечной ткани рыбы и изменения, протекающие при тепловой обработке.

6. Изменение белков яиц при тепловой обработке.

7. Проблема белковой недостаточности и пути ее решения.

 

Денатурация и коагуляция белков: физико-химическая сущность

 

Денатурация– нарушение пространственной структуры белковой молекулы под воздействием внешних факторов, чаще всего нагревания, которые приводят к изменениям природных свойств белка. С физической точки зрения денатурацию рассматривают как разупорядочение конформации полипептидной цепи без изменения первичной структуры. Денатурация может быть тепловой (в результате нагревания), поверхностной (при встряхивании, взбивании), кислотная или щелочная (в результате воздействия кислот и щелочей). Тепловая денатурация сопровождает изменение пищевых продуктов практически во всех процессах кулинарной обработки белоксодержащих продуктов.

Механизм тепловой денатурации: при комнатной температуре определенная пространственная укладка белковой глобулы сохраняется за счет поперечных связей между участками полипептидной цепи: водородных, дисульфидных (-S-S-). Эти связи не прочны, но обладают достаточной энергией, чтобы удерживать полипептидную цепь в свернутом состоянии. При нагревании белков усиливается тепловое движение атомов и полипептидных цепей белковых молекул, в результате поперечные связи разрушаются, ослабляются гидрофобные взаимодействия между боковыми цепями. В результате полипептидная цепь разворачивается, важную роль при этом играет вода: она проникает в участки белковой молекулы и способствует развертыванию цепи. Полностью обезвоженные белки, выделенные в кристаллическом виде, очень устойчивы и не денатурируют даже при длительном нагревании до температуры 100ºС и выше. Развертывание белковой глобулы сопровождается образованием новых поперечных связей, особенно активными при этом становятся дисульфидные.

Денатурация глобулярных белков протекает путем развертывания белковой глобулы и последующем ее сворачивании по новому типу. Прочные ковалентные связи при такой перестройке не разрушаются.

Денатурация фибриллярных белков (например, коллагена соединительной ткани мяса): связи, удерживающие пространственную структуру в виде спирали разрываются и нить белка сокращается, при длительной тепловой обработке коллагеновые волокна превращаются в стекловидную массу.

Денатурация сопровождается изменением важнейших свойств белка: потерей биологической активности (инактивация ферментов), видовой специфичности (изменение окраски, например, мяса), способности к гидратации (при изменении конформации на поверхности белковой глобулы появляются гидрофобные группы, а гидрофильные оказываются блокированными в результате образования внутримолекулярных связей), улучшением атакуемости протеолитическими ферментами, повышением реакционной способности белков, агрегированием белковых молекул. А

Агрегирование – взаимодействием денатурированных молекул белка с образованием более крупных частиц. Внешне это выражается по-разному: в малоконцентрированных белковых растворах – образование пены (хлопья на поверхности бульонов), в более концентрированных белковых растворах – образование сплошного геля при их одновременном уплотнении и отделении жидкости в окружающую среду (дегидратации). Так происходит денатурация белков в мясе, рыбе, яйце. Величина дегидратации зависит от кислотности среды – при подкислении влаги теряется меньше, так при мариновании мяса птицы, рыбы изделия получаются более сочными.

В неденатурированном состоянии белки представляют собой золь (раствор),в результате денатурации происходит переход раствора в студень (гель). Если белок находится в высококонцентрированном состоянии, то в процессе варки образуется сплошной студень, который охватывает весь объем системы (например, белок яйца).

Коагуляция – переход золя в гель, то есть из одного коллоидного состояния в другое. Между процессами денатурации и коагуляции нельзя ставить знак равенства, хотя в большинстве процессов коагуляция сопровождает денатурацию, но иногда и нет. Например, при кипячении молока лактоальбумин и лактоглобулин денатурируют и коагулируют, а казеин в тоже время не меняет своего коллоидного состояния.

Каждый белок имеет определенную температуру денатурации, Например, для белков рыбы низший температурный уровень денатурации, при котором начинаются видимые денатурационные изменения, состаялет около 30ºС, яичного белка – 55ºС.

Изменение рН среды оказывает влияние на температуру денатурации: при значениях рн близких к ИТБ, денатурация происходит при более низкой температуре и сопровождается максимальной дегидратацией белка. Создание кислой среды при тепловой обработке способствует снижению дегидратации и продукт получается более сочным.

Температура денатурации повышается в присутствии других более термостабильных белков и некоторых веществ небелковой природы, например, сахарозы.

У белка из печени нашли способность омолаживать мозг подобно занятиям спортом — Наука

ТАСС, 10 июля. Американские молекулярные биологи выяснили, что печень физически активных людей и мышей вырабатывает большое количество белка Gpld1, который омолаживает мозг и улучшает его когнитивные функции. Результаты их исследования опубликовал научный журнал Science.

«Честно говоря, я не ожидал, что мы откроем молекулу, с которой связаны почти все положительные аспекты влияния зарядки на мозг. Мы думали, что физические нагрузки вызывают множество небольших изменений в его работе, которые в сумме приносят большой плюс. Поэтому я был абсолютно поражен первыми результатами наших опытов», – рассказал один из авторов исследования, доцент Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) Сол Вилледа.

Вилледа и многие другие молекулярные биологи уже много лет изучают то, как наше тело сжигает калории при регулярных занятиях спортом и во время других физических нагрузок. В частности, исследователей интересуют те гены и белки, которые заставляют наш организм использовать в качестве «топлива» для мускулов не глюкозу, а жиры после того, как запасы этого сахара истощаются.

Вещества, которые управляют работой таких участков ДНК и пептидов, могут стать одними из самых эффективных лекарств от ожирения и диабета. К примеру, три года назад биологи выяснили, что принудительное включение одного из таких генов, PPAR-дельта, превратило мышей в настоящих атлетов – они не толстели и могли бегать на необычно большие расстояния. Белок CT1, в свою очередь, заставляет сердечную мышцу укрепляться и улучшать свою работу, как это обычно происходит после долгих физических упражнений.

Наблюдая за тем, как меняется работа различных генов и белков в мозге мышей, которые каждый день проводили по несколько десятков минут на беговой дорожке, Вилледа и его коллеги открыли еще один подобный белок, который улучшает работу клеток мозга.

Белковое омоложение мозга

Благодаря этому ученые выделили несколько подобных участков ДНК и молекул, концентрация которых в клетках мозга при стабильно высоком уровне физической активности резко меняется. Отобрав те из них, которые связаны с кровью и ее предположительно омолаживающим эффектом, ученые проверили, как инъекции таких белков будут влиять на жизнедеятельность пожилых мышей, которые мало двигались.

Опыты неожиданно показали, что почти все благотворные эффекты от переливания «молодой» крови, которые улучшали работу мозга, были связаны с молекулами белка Gpld1. Клетки печени вырабатывают большие количества этого вещества при высоких физических нагрузках.

Если концентрация Gpld1 в организме повышается, то в гиппокампе, центре памяти, начинают формироваться новые нервные клетки, а внутри уже существующих нейронов включаются цепочки генов, которые отвечают за уничтожение белкового «мусора» и омоложение клеток. Это улучшает работу всего мозга в целом и повышает умственные способности пожилых грызунов.

Открыв этот эффект, ученые проверили, что произойдет, если принудительно включить ген, которые отвечает за производство Gpld1 в клетках печени пожилых грызунов. Как оказалось, это тоже «омолодило» их мозг, несмотря на то, что мыши не вели активный образ жизни и не занимались зарядкой.

При этом сами молекулы Gpld1 не проникают в мозг. Поэтому ученые пока не могут понять, с чем связано улучшение его работы. Ученые предполагают, что его молекулы попадают в другие органы и заставляют их вырабатывать набор сигнальных веществ, которые могут пересекать барьер между мозгом и кровеносной системой и заставлять его обновлять себя. Последующие опыты, как надеются Вилледа и его коллеги, помогут понять, как именно это происходит.

Найден омолаживающий мозг «белок спортсмена» — Рамблер/новости

Найден омолаживающий мозг «белок спортсмена»

Фото:
Arne Dedert/Global Look Press

Американские молекулярные биологи выяснили, что печень физически активных людей и мышей вырабатывает большие количества белка Gpld1, который омолаживает мозг и улучшает его когнитивные функции, пишет журнал Science.

«Честно говоря, я не ожидал, что мы откроем молекулу, с которой связаны почти все позитивные аспекты влияния зарядки на мозг. Мы думали, что физические нагрузки вызывают множество небольших изменений в его работе, которые в сумме приносят большой плюс. По этой причине я был абсолютно поражен первыми результатами наших опытов», — передает ТАСС слова Сола Вилледа, доцента университета Калифорнии в Сан-Франциско.

Вилледа и его коллеги открыли «белок спортсмена», который улучшает работу клеток мозга, наблюдая за тем, как меняется работа различных генов и белков в мозге мышей, которые каждый день проводили по несколько десятков минут на беговой дорожке.

Уточняется, что инъекции такого белка оказали благотворный эффект. Опыты показали, что почти все благотворные эффекты от переливания «молодой» крови, связанные с улучшением работы мозга, были порождены молекулами белка Gpld1.

Повышение его концентрации в организме приводит к тому, что в гиппокампе, центре памяти, начинают формироваться новые нервные клетки, а внутри уже существующих нейронов включаются цепочки генов, отвечающие за уничтожение белкового «мусора» и омоложение клеток. Это улучшило работу всего мозга в целом и повысило когнитивные способности пожилых грызунов.

Ученые предполагают, что его молекулы проникают в другие органы и заставляют их вырабатывать целый набор сигнальных веществ, которые способны пересекать барьер между мозгом и кровеносной системой и заставлять его обновлять себя. Последующие опыты, как надеются Вилледа и его коллеги, помогут понять, как именно это происходит.

Ранее ученые-кардиологи из калифорнийского университета обнаружили ключевой белок, который помогает сердцу регулировать поток кислорода и кровоток, восстанавливая повреждения.

Видео дня. В Метрополисе между охраной и посетителем произошла потасовка

Экспрессия белков плотных контактов в эпителии толстой кишки крысы Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

ФИЗИОЛОГИЯ, БИОХИМИЯ, БИОФИЗИКА

УДК 519.22-24

А. Г. Марков, А. Ю. Вешнякова

ЭКСПРЕССИЯ БЕЛКОВ ПЛОТНЫХ КОНТАКТОВ В ЭПИТЕЛИИ ТОЛСТОЙ КИШКИ КРЫСЫ*

Транспорт веществ через одну из важнейших тканей организма—эпителий—является ключевым компонентом, обеспечивающим жизнеспособность организмов. Эпителий, являясь пограничной тканью, должен, с одной стороны, создавать барьер, препятствующий проникновению веществ в организм, а с другой—обеспечивать избирательный транспорт молекул, ионов и воды [3, 23]. Основные процессы всасывания питательных веществ и воды происходят в кишке, которая разделяется на два основных отдела—тон-кую и толстую кишку, характеризующихся различными функциями и свойствами. Так, в тонкой кишке происходит массивное всасывание питательных веществ и воды, в то время как в толстой кишке происходит всасывание воды за счет осмотического градиента, создаваемого эпителием толстой кишки. Еще в 1972 г. Е. D. Fromter и J. М. Diamond предложили концепцию проницаемого («неплотного») и непроницаемого («плотного») эпителия [7]. В общих чертах проницаемый эпителий характеризуется низкими значениями трансэпигелиальной разности потенциалов (от 0 до 11 мВ) и сопротивления (от 6 до 200 Ом/см2), наличием щеточной каймы на апикальной мембране, а также высоким уровнем изоосмотического транспорта жидкости. Напротив, непроницаемый эпителий обладает высокими значениями трансэпителиальной разности потенциалов (30-100 мВ) и сопротивления (300-2000 Ом/см2). У него отсутствует щеточная кайма на апикальной поверхности клеток. Исходя из вышеизложенного, эпителий тонкой кишки можно отнести к проницаемому, а толстой кишки—к непроницаемому типам.

Плотные контакты—это апикальный компонент комплекса контактов между эпителиальными клетками. Свойства эпителия зависят от состава белков плотных контактов, из которых они состоят. Комплекс белков плотных контактов включает в себя окклюдин [9], молекулы адгезии—JAMs [14], трицеллюлин [11] и различные клауди-ны [10]. Известно, что семейство клаудина включает в себя 24 белка, а их экспрессия тканеспецифична [23, 24]. Клаудины, определяющие барьерные функции эпителия, способны формировать сеть из внутримембранных фибрилл, которая опоясывает клетку и разделяет мембрану на апикальную и базолатеральную части [4]. Было также показано, что белки плотных контактов активируют сигнальные белки, контролирующие клеточную пролиферацию, дифференциацию и полярность, действуя таким образом как многофункциональный комплекс [16, 21, 23]

* Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 06-04-49054)

© А. Г. Марков, А. Ю. Вешнякова, 2007

Ранее в тонкой кишке крысы и мыши были показаны различия в уровнях экспрессии отдельных белков семейства клаудина и субклеточной локализации клаудитов в направлении поверхность — крипта [1, 5, 8, 20, 22, 25]. Детального анализа экспрессии белков плотных контактов, которые определяют свойства эпителия толстой кишки как непроницаемого, не было. Кроме того, сравнительный анализ экспрессии и субклеточной локализации кл аудитов в функционально различных отделах кишки может дать сведения об их вкладе в свойства эпителия.

Цель данного исследования—изучение экспрессии и локализации различных белков плотных контактов в эпителии толстой кишки крысы с помощью методов им-му но флуоресцентного окрашивания и Вестерн-блот анализа.

Различия в экспрессии белков семейства клаудина и их распределении в эпителии толстой кишки могут играть определяющую роль в межклеточном транспорте веществ и ионов. Более того, нарушения транспортных процессов могут привести к весьма нежелательным последствиям для организма, что автоматически увеличивает значимость таких исследований, благодаря их возможному использованию в клинической медицине.

Материалы и методы исследования. Эксперименты проведены на крысах линии Вистар (п =6) массой 250-300 г. Животные содержались на стандартном рационе вивария. Анестезия для крыс проводилась с помощью дютиловош эфира, затем извлекались сегменты толстой кишки.

Для исследования экспрессии белков использовали Вестерн-блот, дающий представление о наличии белков в плазматической мембране, и метод иммунофлуоресцентного окрашивания с анализом изображения на конфокальном лазерном микроскопе, который позволяет судить об экспрессии локализации и характере распределения этих белков в эпителии.

Вестерн-блот. Эпителиальную ткань тонкой кишки гомогенизировали и выделяли белки клеточных мембран. В полиакриламидном геле с SDS проводили электрофорез проб ткани для идентификации белков, экспрессируемых в плотных контактах. После электрофореза белки переносили с геля на гидрофобную мембрану методом электропереноса в течение 60 мин при постоянном напряжении 100 В. Затем мембраны промывали в фосфатном буфере с детергентом и блокировали (120 мин) их в этом растворе с добавлением порошка сухого молока до конечной концентрации 5 %. Далее мембраны инкубировали с крысиными антителами (Zymed Laboratories, США) к маркеру плотных контактов белку, окклюдину (1:2000), а так же клаудину-2 (1:1000), клаудинам-1, -7, -8, -10, -11, -12, -14, -16 (1:2000), клаудинам-3. -4, -5 (1:5000), а затем—с вторичными поликлональными антителами, которые конъюгированы с пероксидазой хрена (Roche Diagnostics, Германия). Для визуализации белков мембрану проявляли 5 мин в хемолюминесценгном растворе Lumilight (Roche Diagnostics, Германия), детекцию проводили в анализаторе изображен™ LAS 1000 (Fujifilm, Япония). Данные по Вестерн-блот анализу обрабатывали программным обеспечением AIDA.

Иммунофяуоресцентное окрашивание. Для иммунофлуоресцентной конфокальной микроскопии образцы ткани фиксировали в формалине и заключали в парафин. Срезы толщиной 4 мкм монтировали на предметные стекла, обезвоживали в серии спиртов возрастающей концентрации, а затем кипятили в растворе ЭДТА (1мМ; pH 8,0) и промывали в фосфатном буфере. Для блокирования неспецифического связывания срезы инкубировали 30 мин в фосфатном буфере, содержащем 6 % козьей сыворотки и 1 % бычьего сывороточного альбумина при комнатной температуре. На срезы наносили (60 мин; 37 °С) раствор первых моноклональных антител (к окклюдину — мышиные, к клаудинам — кроличьи) в разведении 1:200 для окклюди-на и 1:100 для клаудинов (исходная концентрация 20 мкг/мл, Zymed Laboratories, США). Применяли антитела к клаудинам-2, -3, -4, -5, -11, -12, -15, -18 и окклюдину. После этого срезы отмывали блокирующим раствором (2 смены по 5 мин) и для визуализации первых антител инкубировали (60 мин, 37 °С) в растворе вторых моноклональных антител в разведении 1:500 (исходная концентрация 2 мкг/мл, MoBiTec, Германия), конъюгированных с Alexa Fluor 488 для окклюдина и Alexa Fluor 594 для клаудинов. После проведения реакции срезы тщательно отмывали блокирующим раствором, в течение 5 мин проводили окраску ядер DAPI (4,6-diamidino-2-phenylindole) в разведении 1:1000. Затем срезы отмывали 100 %-ным этанолом и дистиллированной

водой и наносили покровные стекла. Препараты изучали с помощью конфокального лазерного микроскопа Zeiss LSM510 (Karl Zeiss, Германия) в Институте клинической физиологии Свободного Университета Берлина, используя возбуждающую длину волны 488 или 594 нм. Эмиссия Alexa Fluor 488 происходила в зеленой области спектра, a Alexa Fluor 594—в красной. Регистрацию изображения осуществляли двумя независимыми каналами конфокального микроскопа. Результирующее изображение получали путем наложения двух изображений, зарегистрированных в разных (зеленой и красной) областях спектра. В случае колокализации этих белков в одном месте в результате интерференции испускаемых волн регистрируется желтое свечение. Данные по конфокальной микроскопии обрабатывали программным обеспечением LSM Image Browser.

Результаты исследования и их обсуждение. С помощью Вестерн-блот анализа при исследовании тринадцати белков плотных контактов (окклюдин, клаудины-1, -2, -3, -4, -5, -7, -8, -10, -11, -12, -14 и -16) в эпителиальных клетках толстой кишки крысы были идентифицированы только десять из них: окклюдин, а также клаудины-1, -2, -3, -4, -5, -7, -8 и -12. Окклюдин идентифицировался как белок с молекулярным весом 60 кДа, а клаудины—23 кДа. Для клаудинов-10, -11, -14 и -16 Вестерн-блот не дал результатов (рис. 1). Возможно, в мембране эпителиальных клеток толстой кишки эти белки отсутствуют. Известно, что клаудины-3, -4, -7 и -8 уменьшают проницаемость эпителиальной ткани [8, 20], поэтому отдельно был проведен Вестерн-блот анализ для тонкой и толстой кишки, и методом денситометрии сравнивалась интенсивность сигналов этих клаудинов. Для всех исследуемых клаудинов отмечалась более высокая интенсивность сигналов в толстой кишке крысы (рис. 2). Уровень экспрессии белков в толстой кишке вычислялся относительно тонкой, в которой экспрессия клаудинов принималась за 100%. Если для клаудина-3 интенсивность сигнала возрастает в 4 раза, то для клаудина-4—в 7 раз, а для клаудинов-7 и-8—в 13 и56 раз соответственно. Возможно, данные представители семейства клаудина являются характерными для толстой кишки. Такая точка зрения подтверждается и другими авторами [8, 19, 26].

jpg; ШЯашл —

оккл клдн-1 клдн-2 клдн-3

клдн-4 клдн-5 клдн-7 клдн-10

lit ини ■■

клдн-11 клдн-12 клдн-14 клдн-16

Рис. 1. Вестерн-блот для различных белков плотных контактов плазматической мембраны клеток толстой кишки крысы

По каждому блоту представлены данные толстой кишки двух животных. Оккл—окклюдин, клдн—клаудин. Число обозначает порядковый номер клаудина.

Иммунофлуоресцентное окрашивание. Следует отметить, что окклюдин на всех препаратах давал зеленое свечение в области плотных контактов—на границе апикального и базолатерального доменов мембраны энтероцитов. Расположение окклюдина в зависимости от плоскости прохождения ножа микротома определялось в виде точек, тонких линий или окружностей. Таким образом, окклюдин, присутствующий на всех имиджах и определяющийся именно в плотных контактах, является их маркером.

На имиджах клаудин-2 в криптах толстой кишки был локализован в апикальной части мембраны в плотных контактах. Их расположение в данной структуре не вызывает сомнения, так как хорошо прослеживается совпадение контуров клеток при распределении окклюдина и клаудина-2, а также наличие интенсивного желтого цвета в сборном имидже.

На поверхности кишки в зоне плотных контактов был идентифицирован только окклюдин, а флуоресцентная метка для клаудина-2 отсутствовала. Данный белок имел несколько иное распределение в тонкой кишке крысы, где он был обнаружен в зоне плотных контактов, на поверхности кишки, и в крипте [1]. Клаудин-2 известен как белок, формирующий поры для небольших катионов [20, 26]. Для некоторых заболеваний (болезнь Крона и язвенный колит) характерно повышение проницаемости эпителия, что обусловлено повышением экспрессии данного белка [8, 26].

Изучение иммуноокрашивания клаудинов на разных имиджах позволяет сделать заключение о том, что их локализация не ограничивается только областью плотных контактов. Например, при анализе продольных срезов эпителиального пласта можно сопоставить свечение окклюдина, находящегося в области плотных контактов апикальной части клеток, со свечением клаудинов и сделать вывод, что данные белки могут располагаться также в базолатеральной мембране вне зоны плотных контактов [1]. Так, красная метка клаудина-3 в криптах толстой кишки располагалась только в базолатеральной мембране эпителиальных клеток, а на поверхности кишки отсутствовала. Исследования N. СЬагоепрЬапсШи и соавторов [6] показали, что в эпителии двенадцатиперстной кишки клаудин-3 в норме равномерно распределен по всей мембране энтероцитов, а в области плотных контактов его концентрация увеличивается при хроническом метаболическом ацидозе. Клаудин-3 имел схожее расположение с клаудином-4. Субклеточная локализация последнего также была ограничена только областью базолатеральной мембраны клеток в криптах, а на поверхности кишки сигнал маркера данного клаудина не был определен. Известно, что изменение интенсивности экспрессии клаудинов-3 и -4 может иметь различные клинические проявления. Так, например, было показано, что воспаление кишечника характеризуется снижением экспрессии и перераспределением этих белков на субклеточном уровне [19]. Поскольку данные белки обеспечивают непроницаемость эпителиальной ткани, возможно, изменение уровня их экспрессии трансформирует плотный эпителий толстой кишки в пропускающий.

■ Тонкая кишка □ Толстая кишка

Рис. 2. Сравнение интенсивности сигналов клаудинов -3,-4,-7,-8 в толстой и тонкой кишке крысы методом денситометрии.

Уровень экспрессии белков в толстой кишке вычислялся относительно тонкой, в которой экспрессия клаудинов принималась за 100%. Для клаудина-3 интенсивность сигнала в эпителии толстой кишки возрастает в 4 раза по сравнению с эпителием тонкой кишки, клаудина-4—в 7 раз, клаудина-7 — в 13 раз, клаудина-8—в 56 раз.

При анализе субклеточной локализации красная метка клаудина-5 не была отмечена в области плотных контактов эпителиальною пласта толстой кишки. В эпителии крипты толстой кишки и на ее поверхности в апикальной части клеточной мембраны в зоне плотных контактов был расположен только окклюдин—маркер плотных контактов, а клаудин-5 был обнаружен в базолатеральном мембранном домене. Функциональная роль клаудина-5 была определена на клеточных линиях эпителия толстой кишки. Было показано, что данный белок вносит вклад в поддержание непроницаемости плотного эпителия. На линии клеток НТ-29/В6, которая является производной от эпителия толстой кишки человека, была продемонстрирована экспрессия клаудина-5 и с помощью конфокальной микроскопии определена его локализация в плотных контактах. Данный белок отсутствовал в линиях клеток Сасо-2, которая также является производной кишечного эпителия. После введения в Сасо-2 клетки ДНК клаудина-5 в них отмечалась экспрессия экзогенного белка, который располагался в плотных контактах, вследствие чего увеличилось трансэпителиальное сопротивление. Данный факт позволил предположить, что присутствие клаудина-5 способствует увеличению размеров изолирующего слоя плотных контактов [2]. Известно, что разнообразие функций эпите-лиев определяется наличием нескольких клаудитов, одновременная экспрессия которых может изменять функциональное значение этих белков и обеспечивать появление новых свойств эпителиальной ткани. Экспрессия клаудина-5 также была обнаружена в эндотелии сосудов [12] и в гемагоэнцефалическом барьере [18].

Два белка—клаудины-12 и -18—продемонстрировали неестестественную для представителей данного семейства белков локализацию. При анализе имиджей клаудин-12 не показал четкого расположения в какой-либо структуре эпителиальных клеток, а продемонстрировал диффузное окрашивание. Объяснить данный факт с точки зрения методической ошибки не предоставляется возможным, так как в таком случае диффузное окрашивание наблюдалось бы и на имиджах других кл аудитов. Кроме того, известно, что неспецифическое окрашивание обычно обнаруживается во всех структурах изучаемой ткани. На наших препаратах диффузное окрашивание наблюдается только в энтероцигах. В исследованиях Э. 2е15з1§ и соавторов [23] экспрессия клаудина-12 в эн-тероцитах сигмовидной кишки человека вовсе не была обнаружена. Поэтому субклеточная локализация клаудина-12 в эпителии толстой кишки остается спорным вопросом. Антитела к клаудину-18 в толстой кишке продемонстрировали такое же необычное распределение, как и в тонкой [1]. Иммунная реакция дала интенсивную компактную окраску вне зоны плотных контактов. Можно предположить, что окрашивание прошло в цитоплазме, так как на срезе реакция имела контур вакуолеподобной структуры. В некоторых местах реакция совпадала с областью ядра. Следует признать, что характер экспрессии клаудина-18 в эпителии толстой кишки свидетельствует о нетипичном для белков данного семейства распределении. Известно, что экспрессия клаудина-18 характерна для эпителия желудка [15] и мезотелия легких [17], но, возможно, для данного белка не свойственно присутствие в плотных контактах в энтероцитах толстой кишки.

Полученные данные не позволили дать определенный ответ на вопрос о наличии кл аудитов-11 и -15 в толстой кишке. С помощью метода иммунофлуоресцентного окрашивания на имидже не было обнаружено флуоресцирующей метки клаудина-11, хотя Вестерн-блот анализ показал его присутствие в мембране эпителиальных клеток. Также нами не было обнаружено флуоресцентной метки для клаудина-15. На отсутствие этого белка указала и другая группа ученых [26]. Еще одной группой авторов был показан не только факт его присутствия в эпителиальных клетках толстой кишки, но и определен явный градиент экспрессии данного белка в направлении крипта—поверхность [13].

В данной работе была предпринята попытка проанализировать локализацию белков плотных контактов в эпителии толстой кишки крысы, где происходит всасывание воды. Данный вопрос рассматривался с двух точек зрения. Во-первых, изучалась субклеточная локализация отдельных белков семейства клаудина. Во-вторых, рассматривали их распределение в эпителиальных клетках на поверхности толстой кишки и в ее криптах. Безусловно, возникает вопрос о физиологическом значении экспрессии различных клаудинов в эпителии толстой кишки. Клаудины демонстрируют различную пространственную локализацию в пределах энтероцитов, что может отражать их различие в функциональном значении В эпителиальных клетках толстой кишки крысы методом Вестерн-блот анализа была обнаружена экспрессия не всех изучаемых нами белков плотных контактов, а только кл^динов-1, -2, -3, -4, -5, -7, -8, -11 и -12, а также маркера плотных контактов—окклю-дина. что свидетельствует о тканеспецифичной экспрессии данных белков. Уровень экспрессии отдельных белков семейства клаудина, которые обеспечивают непроницаемость эпителия, при сравнении с таковым в тонкой кишке оказался гораздо выше. Данный факт подтверждает различие экспрессии отдельных клаудинов в двух типах эпителия—проницаемом и непроницаемом—в тонкой и толстой кишке соответственно. Метод иммуно-цитохимическог о окрашивания показал, что в эпителии толстой кишки белки семейства клаудина локализованы по-разному. Некоторые из них локализованы в зоне плотных контактов в апикальной части мембраны. Такое расположение характерно для клауди-на-2 в криптах толстой кишки. Другие белки (клаудины-3,-4,-5) локализованы в базолатеральной мембране, но их флуоресцентная метка не совпадает с маркером плотных контактов — окклюдином. Еще одна часть белков семейства клаудина была обнаружена в цитоплазме эпителиальных клеток толстой кишки. Так, клаудин-12 и -18 в энтероци-тах давали диффузную окраску или находились в вакуолеподобных структурах.

Таким образом, выяснено, что в эпителиальных клетках толстой кишки экспрессируется значительное количество белков семейства клаудина. Особенности субклеточной локализации этих белков могут отражать их различную роль в формировании структуры эпителиального пласта, а также в парацеллюлярном транспорте веществ и ионов в толстой кишке,

Summary

Markov A. G., Veshnyakova A. U. Expression of tight junction proteins in rat colon epithelium.

Expression of tight junction proteins in a rat colon was analyzed by means of immunohistochem-istry and Western blotting. Claudins-1,-2,-3,-4,-5,-7,-8,-10,-11,-12,-14,-15,-16,-18 and occludin were analyzed. Confocal laser-scanning microscopy revealed differences in the subcellular distributions of these proteins. Claudin-2 was localized within the tight junction complex and claudins-3,-4,-5,-11,-12,-15 and -18 were also detectable in subjunctional regions. Distributed subcellular localization of these proteins may reflect their different roles during formation of epithelial cell layers as well as in paracellular transport of ions in colon.

Key words: rat, colon, epithelium, tight junction, claudin, paracellular transport, immunofluorescence analysis, Western blot.

E-mail: [email protected] Литература

1. Марков А. Г., Вешнякова А. Ю., Круг С., МилацС, Экспрессия белков плотных контактов в эпителии тонкой кишки крысы//Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2007. № 93 (9). С. 1043-1054. 2. AmashehS., Schmidt Т., MahnM., Florian P., Mankertz J,, Tavalali S., GitterA.H., Schulzke J. D., Fromm M. Contribution of claudin-5 to barrier properties in tight junctions of epithelial cells//Cell Tissue Res. 2005. Vol. 321. P. 89-96. 3. Anderson J.M. Molecular structure of tight junctions and their role in epithelial transport //News Physiol. Sci. 2001. Vol. 16. P. 126-130. 4. BentzelC.,

Fromm М., PalantC., Hegel U. Protamine alters structure and conductance of Necturus gallbladder tight junctions without major electrical effects on the apical cell membrane //J. Membrane Biol. 1987. Vol. 95. P. 9-20. 5. BurgelN., BojarskiC., MankertzJ., ZeitzM., Fromm М., SchulzkeJ.D. Mechanisms of diarrhea in collagenous colitis // Gastroenterology. 2002. Vol. 123. P. 433^443. 6. Charo-enphandhu N., Wongdee K., TudporK., PctndaranandakaJ., KrishnamraN. Chronic metabolic acidosis upregulated claudin mRNA expression in duodenal enterocytes of female rats//Life Sci. 2007. Vol. 80(19). P. 1729-1737. 7. Fromter E.D., Diamond J.M. Route of passive ion permeation in ep-ithelia//Nature New Biol. 1972. Vol. 235. P. 9-13. 8. FujitaH., ChibaH., YokozakiH., SalcaiN., Sugimoto K.t WadaT., KojimaT., YamashitaT., SawadaN. Differential expression and subcellular localization of claudin-7, -8, -12, -13, and -15 along the mouse intestine//! Histochem. Cytochem. 2006. Vol, 54 (8). P. 933-944. 9. FuruseM., HiraseT., ItohM., NagafuchiA., YonemuraS., Tsuki-laS., TsukitaS. Occludin: a novel integral membrane protein at tight junctions//J. Cell Biol. 1993. Vol. 123. P. 1777-1788. 10. FuruseM., SasakiH., Fujimoto K., TsukitaS. A single gene product, claudin-1 or -2, reconstitutes tight junction strands and recruits occludin in fibroblasts // J. Cell Biol. 1998. Vol. 143. P. 391-401. 11. IkenouchiJ., FuruseM., FuruseK., SasakiH., TsukitaS., TsukitaS. Tricellulin constitutes a novel barrier at tricellular contacts of epithelial cells //J. Cell Biol. 2005. Vol. 171. P. 939-945. 12. HewittK.J., AgarwalR., MorinP.J. The claudin gene family expression in normal and neoplastic tissues//BMC Cancer. 2006. Vol. 6. P. 186-196. 13. InaiT., SengokuA., GuanX., Hirose E., IidaH., Shibata Y. Heterogeneity in expression and subcellular localization of tight junction proteins, claudin-10 and -15, examined by RT-PCR and immunofluorescence microscopy//Arch. Histol. Cytol. 2005. Vol. 68(5). P. 349-360. 14. Martln-PaduraL, Lostaglio S., Schnee-mannM., Williams L., Romano М., FruscellaP., PanzeriC., Stoppacciaro A., RucoL., Villa A., Simmons D., DejanaE. Junctional adhesion molecule, a novel member of the immunoglobulin superfamily that distributes at intercellular junctions and modulates monocyte transmigration // J. Cell Biol. 1998. Vol. 142. P. 117-127. 15. MatsudaY., SembaS., UedaJ., FukuT, HasuoT., ChibaH., SawadaN., Kuroda Y., Yokozaki N. Gastric and intestinal claudin expression at the invasive front of gastric carcinoma//Cancer Sci. 2007. Vol. 97(8). P. 1014—1019. 16. Matter K, AijazS, TsaparaA, BaldaM.S. Mammalian tight junctions in the regulation of epithelial differentiation and proliferation. 2005 // Curr. Opin. Cell Biol. Vol. 17. P. 453-458. 17. NiimiT., NagashimaK., Ward J. М., Minoo P., Zimon-jicD.B., Popescu N. C., KimuraS. Claudin-18, a novel downstream target gene for the T/EBP/NKX2.1 homeodomain transcription factor, encodes lung- and stomach-specific isoforms through alternative splic-ing // Mol. Cell Biol. 2001. Vol. 21. P. 7380-7390. 18. Ohtsuki S., Sato S., Yamaguchi H„ KamoiM., Asashima Т., Terasah T. Exogenous expression of claudin-5 induces barrier properties in cultured rat brain capillary endothelial cells//J. Cell Physiol. 2007. Vol. 210 (1). P. 81-86. 19. Prasad S., Mingrino R., Kaukinen K., Hayes K. L., PowellR.М., MacDonald Т. Т., Collins J.E. Inflammatory processes have differential effects on claudins 2, 3 and 4 in colonic epithelial cells //Lab. Invest. 2005. Vol. 85. P. 1139-1162.

20. Rahner, C., Mitic, L. L. and Anderson, J.M. Heterogeneity in expression and subcellular localization of claudins 2, 3, 4, and 5 in the rat liver, pancreas, and gut//Gastroenterology. 2001. Vol. 120. P. 411-422.

21. Schneeberger E. E., Lynch R.D. The tight junction: a multifunctional complex//Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2004. Vol. 286. P. 1213-1228. 22. TamagawaH., Tdkahashil., FuruseM., Yoshitake-Kitano Y., TsukitaS., Ito Т., McdsudaH, Kiyono H. Characteristics of claudin expression in follicle-associated epithelium of Payer’s patches: preferential localization of claudin-4 at the apex of the doma region//Lab. Invest. 2003. Vol. 83. P. 1045-1053. 23. TsukitaS., FuruseM., ItohM. Multifunctional strands in tight junctions//Nature Rev. Mol. Cell Biol. 2001. Vol. 2. P. 285-293. 24. TurksenK., TroyT.C. Barriers built on claudins//J. Cell Sci. 2004. Vol. 117. P. 2435-2447. 25. WengX.-H., Beyenbach W, QuaroniA. Cultured monolayers of the dog jejunum with the structural and functional properties resembling the normal epithelium // Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 2005. Vol. 288. P. 705-717. 26. ZeissigS., BurgelN., GunzelD., Richter J., MankertzJ., Wahnschaffe U., KroesenA.J., ZeitzM., FrommM., SchulzkeJ.D. Changes in expression and distribution of claudin 2, 5 and 8 lead to discontinuous tight junctions and barrier dysfunction in active Crohn’s disease//Gut. 2007. Vol. 56 (1). P. 61-72.

Статья принята к печати 15 мая 2007 г.

Гликирование белков — преграда для долголетия — dolgo-jv.ru

гликирование белков преграда для долголетияГлюкоза необходима для нормального функционирования нашего тела. Головной мозг работает исключительно на глюкозе. Но ее избыток дает побочное действие, при котором сахар крови вступает в реакцию с белками, нарушая функцию последних. В этом состоит суть процесса гликирования белков организма, который ведет к скорейшему старению, образованию морщин, сердечно — сосудистым и другим заболеваниям.

Белки становятся не работоспособными, поскольку нарушается их структура. Вследствие гликирования эластина и коллагена, — основных белков сосудистых стенок, развивается фиброз и атеросклероз. Стенки сосудов становятся хрупкими, теряется их эластичность, в них образуются трещины, которые заполняются холестериновыми бляшками.

Глюкоза содержится в любой ткани. С процессом гликирования белка мы сталкиваемся часто в повседневной жизни, когда поджариваем что-либо до хрустящей корочки. При воздействии высокой температуры глюкоза вступает в реакцию с белком ткани.

гликирование белков преграда для долголетия

Схожие процессы запекания белков происходят и в организме человека, с той лишь разницей, что протекают они медленнее.

Наиболее опасны конечные продукты гликирования для сетчатки глаза и хрусталика, коронарных артерий и почек.

Возникают различные воспалительные процессы, развиваются остеоартрит, ревматоидый артрит, рак предстательной железы. Повышается свертываемость крови, что увеличивает риск  тромбозов и гипертонии.

Гликирование вызывает инсулиннезависимый диабет второго типа. Это приводит к высокому содержанию глюкозы в крови, а это в свою очередь к еще большему накоплению конечных продуктов гликирования. Эта взаимосвязь и является основной причиной осложнений, которые дает диабет.

Таким образом, для предотвращения гликирования белка в нашем организме, а следовательно и для замедления старения, нам необходимо устранить причины, ведущие к нарушению функций белков и являющиеся преградой для здоровья и долголетия. Таких причин две.

1. Излишнее потребление быстрых углеводов, продуктов имеющих высокий гликемический индекс.

Гликемический индекс того или иного продукта — это показатель его влияния на уровень сахара крови после его употребления. Он показывает быстроту усвоения источника сахара по сравнению с глюкозой, индекс которой принят за 100 процентов. Значения гликемического индекса выше семидесяти, считаются высокими.

гликирование белков преграда для долголетия

2. Потребление гликированного белка в пищу. Вся жареная пища, приготовленная нами, содержит гликированный белок.

Особенно опасны в этом плане готовые блюда общепита, в особенности еда в ресторанах, или так называемая «высокая кухня» где основное значение придается внешнему виду подаваемых блюд. Они содержат многократно больше продуктов гликирования, чем пища домашнего приготовления.

Чтобы не разрушать себя изнутри, нужно отказаться от жарки, как способа приготовления пищи. Еда приготовленная при температуре ниже 120 градусов, не ведет к образованию продуктов гликирования.

гликирование белков преграда для долголетия

Пищу можно готовить в микроволновке, варить, готовить на пару, тушить, бланшировать, мариновать в натуральном уксусе или лимонном соке и т.д. Многие продукты можно и нужно употреблять в сыром виде.

Получается замкнутый круг.

Углеводы нам жизненно необходимы, как источник энергии. А употребление углеводов ведет к старению. Где же выход?

Наука пока не дала окончательного ответа на этот вопрос, но исследования в этом направлении ведутся.

Возможно, скоро будет найдено средство, полностью предотвращающее гликирование белков в организме.

На сегодняшний день уже существует такой препарат, — это Метформин, который довольно хорошо изучен и рекомендован как средство для продления жизни, понижающее уровень сахара крови, то есть имитирующее низкокалорийное питание.

В соответствии с этим своим свойством, препарат помогает снизить вес. Метформин противопоказан людям с почечной недостаточностью.

гликирование белков преграда для долголетия

Более подробно о нем рассказано в статье «Применение Метформина для увеличения продолжительности жизни».

Уровень гликирования определяет скорость старения. Определить этот уровень можно, сдав анализ крови на гликированный гемоглобин (HbA1C). Анализ не обязательно проводить натощак. Оценить результаты анализа можно так. Ниже 7.6% — хорошо. От 7.6 до 9% — удовлетворительно. Выше 9% — плохо.

Для успешной борьбы со старением следует привести в порядок свой образ питания. Для этого необходимо придерживаться принципов калорийно ограниченного питания, при помощи которого снижается уровень сахара крови, а соответственно снижается и вероятность реакции глюкозы крови с белками тела.

Кроме этого, калорийно ограниченное питание увеличивает аутофагию — процесс, обеспечивающий переваривание поврежденных белков и клеточного мусора. Структуры клеток обновляются и улучшаются их функции.

Очень хорошо способствует аутофагии проведение разгрузочных овощных дней 2-4 раза в месяц, когда вы в течение суток пьете воду и едите неограниченно только овощи и никакой другой пищи.

При обычном, традиционном питании основным фактором риска является высокий гликемический индекс продуктов. Избежать высоких концентраций глюкозы в крови можно, употребляя продукты с невысокими значениями гликемического индекса, которые более медленно отдают глюкозу в кровь.

Некоторые продукты обладают небольшим гликемическим индексом, но содержат другие моносахара, которые еще более вредны, чем глюкоза, — это фруктоза, содержащаяся в мёде и сладких фруктах, которая в десять раз активнее производит гликирование белков, а также лактоза — молочный сахар, содержащийся в молоке. Поэтому, ни мёд ни молоко не могут быть рекомендованы как продукты для здоровья и долголетия, в связи с тем, что они способствуют только лишь ускоренному старению.

В образе здорового питания должно быть сведено к минимуму или вовсе исключено из рациона питания употребление быстрых углеводов, которые в избытке содержатся в выпечке, конфетах, сладких напитках (сладкий чай, фруктовые соки, сладкая газировка) и т.д.

Калорийно ограниченное питание следует строить в основном на употреблении большого количества овощей, бобовых, каш из различных круп, включая в меню не жареные рыбу и морепродукты, мясо птицы и немного нежирного мяса. То есть питание должно строиться в основном на медленных углеводах, полисахаридах, которые медленно без скачков, повышают уровень сахара крови, не усиливая процесс гликирования, а значит и старения, и надолго сохраняя чувство сытости.

Я сам поступаю так и рекомендую всем добавлять в углеводные блюда (например в каши) и в напитки (например в кофе) молотую корицу.

гликирование белков преграда для долголетия

Корица понижает уровень сахара крови и действует по типу препаратов бигуанидов, каким является Метформин. Научно установлено, что куркума также эффективно снижает образование конечных продуктов гликирования. Две этих специи должны всегда присутствовать в рационе для профилактики старения.

гликирование белков преграда для долголетия

С одной стороны, контроль над своим питанием дело довольно хлопотное. С другой стороны — чрезвычайно полезное. Как с точки зрения здоровья и долголетия, так и с точки зрения материальных затрат. Основные компоненты такого питания — крупы для каш и свежие овощи — это самое малозатратное питание, какое только может быть.

Источники информации:

Книга А. Москалев. » 120 лет жизни только начало. Как победить старение»
http://moikompas.ru/compas/biomarkery_associirovannye_so_st
http://moikompas.ru/compas/aktivaciya_autofagii_put_k_borbe

Рекомендую также прочесть по теме долголетие:

Вред сахара
Влияние мёда на здоровье и долголетие человека
Применение Метформина для увеличения продолжительности жизни 
Препарат Трифала для профилактики и лечения различных заболеваний
Сенолитики — препараты для уничтожения старых (сенесцентных) клеток
Профилактика и лечение тромбоза глубоких вен 
Потребление белков и продолжительность жизни 
Никотинамид Рибозид — защита от старения 
Микрофлора кишечника в норме и патологии 
Можно ли готовить в микроволновке?
Как газированные напитки влияют на здоровье?
К чему приводит обезжиренная диета?
Кофе поможет жить дольше!
Как омолодить сосуды?
Как очистить организм и стать моложе? 

белков | Определение, структура и классификация

Белок , очень сложное вещество, которое присутствует во всех живых организмах. Белки имеют большую питательную ценность и непосредственно участвуют в химических процессах, необходимых для жизни. Важность белков была признана химиками в начале 19 века, в том числе шведским химиком Йенсом Якобом Берцелиусом, который в 1838 году ввел термин белок , слово, производное от греческого prōteios , что означает «удерживать первое место».”Белки видоспецифичны; то есть белки одного вида отличаются от белков другого вида. Они также специфичны для органов; например, в пределах одного организма мышечные белки отличаются от белков мозга и печени.

Синтез белка Синтез белка. Encyclopædia Britannica, Inc.

Популярные вопросы

Что такое белок?

Белок — это встречающееся в природе чрезвычайно сложное вещество, состоящее из аминокислотных остатков, соединенных пептидными связями.Белки присутствуют во всех живых организмах и включают многие важные биологические соединения, такие как ферменты, гормоны и антитела.

Где происходит синтез белка?

Где хранится белок?

Белки не хранятся для дальнейшего использования в животных. Когда животное потребляет избыток белков, они превращаются в жиры (глюкозу или триглицериды) и используются для снабжения энергией или создания энергетических запасов. Если животное не потребляет достаточное количество белка, организм начинает расщеплять богатые белком ткани, такие как мышцы, что приводит к истощению мышц и, в конечном итоге, к смерти, если дефицит является серьезным.

Что делают белки?

Белки необходимы для жизни и необходимы для широкого спектра клеточной деятельности. Белковые ферменты катализируют подавляющее большинство химических реакций, происходящих в клетке. Белки обеспечивают многие структурные элементы клетки, и они помогают связывать клетки вместе в ткани. Белки в форме антител защищают животных от болезней, и многие гормоны являются белками. Белки контролируют активность генов и регулируют экспрессию генов.

Белковая молекула очень велика по сравнению с молекулами сахара или соли и состоит из множества аминокислот, соединенных вместе, чтобы образовать длинные цепи, подобно тому, как бусинки расположены на нити. Существует около 20 различных аминокислот, которые естественным образом встречаются в белках. Белки с аналогичной функцией имеют сходный аминокислотный состав и последовательность. Хотя пока невозможно объяснить все функции белка на основе его аминокислотной последовательности, установленные корреляции между структурой и функцией можно отнести к свойствам аминокислот, из которых состоят белки.

пептид Молекулярная структура пептида (небольшого белка) состоит из последовательности аминокислот. © raimund14 / Fotolia

Растения могут синтезировать все аминокислоты; животные не могут, хотя все они необходимы для жизни. Растения могут расти в среде, содержащей неорганические питательные вещества, обеспечивающие азот, калий и другие вещества, необходимые для роста. Они используют углекислый газ, содержащийся в воздухе, в процессе фотосинтеза для образования органических соединений, таких как углеводы.Однако животные должны получать органические питательные вещества из внешних источников. Поскольку содержание белка в большинстве растений низкое, очень большое количество растительного материала требуется животным, таким как жвачные животные (например, коровы), которые едят только растительный материал для удовлетворения своих потребностей в аминокислотах. Нежвачные животные, включая людей, получают белки в основном от животных и их продуктов, например мяса, молока и яиц. Семена бобовых все чаще используются для приготовления недорогой, богатой белком пищи ( см. питание человека).

бобовые; amino acid Бобовые, такие как фасоль, чечевица и горох, богаты белком и содержат много незаменимых аминокислот. © Elenathewise / Fotolia

Содержание белка в органах животных обычно намного выше, чем в плазме крови. Например, в мышцах содержится около 30 процентов белка, в печени — от 20 до 30 процентов, а в красных кровяных тельцах — 30 процентов. Более высокий процент белка содержится в волосах, костях и других органах и тканях с низким содержанием воды. Количество свободных аминокислот и пептидов у животных намного меньше количества белка; Белковые молекулы производятся в клетках путем поэтапного выравнивания аминокислот и попадают в жидкости организма только после завершения синтеза.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего 1768 First Edition с подпиской.
Подпишитесь сегодня

Высокое содержание белка в некоторых органах не означает, что важность белков связана с их количеством в организме или ткани; напротив, некоторые из наиболее важных белков, таких как ферменты и гормоны, присутствуют в очень малых количествах. Важность белков в основном связана с их функцией. Все идентифицированные ферменты являются белками. Ферменты, являющиеся катализаторами всех метаболических реакций, позволяют организму накапливать химические вещества, необходимые для жизни, — белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и липиды, — превращать их в другие вещества и разлагать их.Жизнь без ферментов невозможна. Есть несколько белковых гормонов с важными регуляторными функциями. У всех позвоночных респираторный белок гемоглобин действует как переносчик кислорода в крови, транспортируя кислород от легких к органам и тканям тела. Большая группа структурных белков поддерживает и защищает структуру тела животного.

гемоглобин Гемоглобин — это белок, состоящий из четырех полипептидных цепей (α 1 , α 2 , β 1 и β 2 ).Каждая цепь присоединена к группе гема, состоящей из порфирина (органическое кольцеобразное соединение), присоединенного к атому железа. Эти комплексы железо-порфирин обратимо координируют молекулы кислорода, что напрямую связано с ролью гемоглобина в переносе кислорода в крови. Британская энциклопедия, Inc. .

От чего зависит форма белка?

Биология

Наука
  • Анатомия и физиология

  • астрономия

  • астрофизика

  • Биология

  • Химия

  • наука о планете Земля

  • Наука об окружающей среде

  • Органическая химия

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о