Обменът на мед в тялото и неговото нарушение
Механизми на абсорбция на мед. Медта се абсорбира в стомаха и проксималните части на тънките черва главно с помощта на DMT 1 и, вероятно, меден транспортер 1 (coppertransporter 1, Ctr 1), след което се свързва с протеина металотионеин в цитоплазмата на гастро- и ентероцитите. Една апопротеинова молекула на този вътреклетъчен протеин е в състояние да свърже 7-10 атома мед, цинк, кадмий, злато, сребро или живак, така че тези метали се конкурират помежду си по време на абсорбцията в храносмилателния канал. В допълнение, усвояването на медта се нарушава от фитиновата киселина и високите нива на хранителни протеини. Около 30% обикновено се абсорбира от медта в храната и около 50% при бременни жени.
Механизми на транспортиране, отлагане и отделяне на мед от тялотоВ базалната част на ентероцитите медта се освобождава от металотионеин, временно се свързва с албумини и някои аминокиселини и се транспортира до черния дроб, други органи и тъкани. В плода функцията на преносител на мед вместо албумин се изпълнява от α-фетоглобулин.
Доставянето на мед към медсъдържащи ензими като цитохромоксидаза, супероксид дисмугас, аминоксидаза се осъществява директно от малки цитоплазмени протеини, наречени медни шаперони.
В ентероцитите, хепатоцитите и някои други клетки на плода и новородените концентрацията на металотионеин е много по-висока и интензивността на синтеза на церулоплазмин е по-малка, отколкото при възрастни, което обяснява хипокупремията и натрупването на мед в тъканите през този период на развитие.
Излишъкът от церулоплазмин губи сиалова киселина, свързва се със специални рецептори на повърхността на хепатоцитите, прониква в тях чрез ендоцитоза и частично, заедно с излишъка от медно-металотионеинов комплекс, се улавя от лизозомите, в които протича тяхната протеолиза.Цитоплазмата на хепатоцитите асиалоцерулоплазмин, заедно със съдържанието на лизозомите, се освобождава от апарата на Голджи в жлъчните пътища, конюгиран с билирубин и протеини с високо молекулно тегло и се екскретира от тялото с изпражнения. Общо 80% от медта се екскретира с жлъчката, други 16% - като част от изпражненията с десквамиран епител на стомаха и червата. Обикновено само около 4% от медта се екскретира в урината. Всеки ден в тялото на възрастен около 0,5 mg мед се включва в състава на церулоплазмина и се екскретира с жлъчката.
Основните източници на прием на мед в организма и дневната нужда от нея в зависимост от възрастта.Тъй като човешкото тяло не е в състояние да използва повторно медта, необходимостта от този микроелемент се задоволява само чрез приема му с храната. Основните източници на мед за възрастен са черен дроб и месо от животни, риба, бобови растения, ядки, а за кърмачета - кърма. Дневната нужда от хранителна мед за възрастен е 2-5 mg, за бебе - 0,6-0,7 mg.
Ролята на медта в човешкото тяло.Медта е необходим компонент на много важни оксидоредуктази. По този начин основният мед-съдържащ кръвен металопротеин церулоплазмин, освен че изпълнява транспортна функция, участва в окисляването на катехоламини, аскорбинова киселина и други съединения (под формата на оксидаза). Особено важно е, че церулоплазминът в плазмата и хефаестинът, подобен на него, в цитоплазмата окисляват Fe2+ до Fe3+. Това, първо, прави възможно апотрансферинът да мобилизира желязото от клетките и да го прехвърли в клетката, и второ, той блокира реакцията на Fenton и забавя LPO. Съдържащата мед и цинк супероксид дисмутаза също има антиоксидантно и противовъзпалително действие, което активира реакцията:
Цитохромоксидазата е терминален ензимдихателна верига, необходима за синтеза на АТФ. Тирозиназата катализира образуването на меланин, а допамин-β-хидроксилазата - катехоламини. Лизилоксидазата е необходима за образуването на кръстосани връзки на колагенови и еластични влакна. Хистаминазата и другите аминооксидази инактивират биологично активните амини.
Дефицитът на меде възможен при деца с пълно парентерално или небалансирано изкуствено хранене с микроелементи. В същото време дефицитът на трансферин и АТФ води до появата на микроцитна желязодефицитна анемия. Дефицитът на мед е придружен от нарушение на синтеза на норепинефрин и допамин в мозъка, намаляване на синтеза на миелин и активиране на липидната пероксидация, комбинацията от които причинява нарушение на функцията на ЦНС. Наскоро се появиха доказателства, че болестите на Алцхаймер и Паркинсон са свързани с окислителни процеси, които по-специално се стимулират от недостатъчната активност на съдържащите мед ензими супероксид цисмутаза и церулоплазмин. Намаляването на активността на тирозиназата може да причини депигментация на кожата и косата. Дефектният синтез на колаген и еластин може да причини деформация и крехкост на костите, нарушена кератинизация на кожата, вазопатия и дисекираща аортна аневризма, което е най-характерно за синдрома на Marfan, който е автозомно доминантен дефицит на лизилоксидаза.
Дефицитът на мед е придружен от хиперхолестеролемия, което се обяснява с намаляване на активността на лецитинхолестеролацилтрансфераза, липопротеин липаза и някои други ензими. Хиперхолестеролемията и вазопатията при дефицит на мед могат да причинят ранно развитие на атеросклероза и коронарна болест на сърцето.
Болестта на Менкес, която се унаследява по рецесивен тип и е свързана с Х-хромозомата и се определя с честота 1 случай на 35 хиляди души.новородени, се характеризира с дефицит на мед в черния дроб, кръвта, кръвоносните съдове, мозъка и нарушение на функциите на зависимите от мед ензими. Ентероцитите, нефроцитите, миоцитите и кожните фибробласти обаче съдържат 3-10 пъти повече мед от обикновено. Характеризира се с депигментация и къдрава коса. Нестабилността на колагена и еластина води до развитие на аневризми, остеопороза и емфизем. Има нарушение на развитието на мозъка, настъпва невродегенерация с висока смъртност в ранна детска възраст.
Както беше установено наскоро, патогенезата на това заболяване е свързана с мутация на гена ATP 7A на X хромозомата, който кодира синтеза на Cu-ATPase или протеина на Menkes в много органи, с изключение на черния дроб. В същото време се запазва отделянето на мед от тялото в състава на жлъчката и се нарушава абсорбцията от ентероцитите и транспорта до черния дроб, което води до отрицателен баланс на медта в организма.
Прекомерният прием на мед в тялотое възможен при употребата на кисели храни, съхранявани в медни съдове, при отравяне с пестициди, фунгициди и при контакт с медни руди. В педиатрията обаче най-честата причина за повишена концентрация на мед в органите и тъканите е болестта на Уилсън-Коновалов. Това заболяване има автозомно-рецесивен тип наследяване и се среща с честота 1: 30 000. Хетерозиготно носителство на патологичния ген за това заболяване се наблюдава с честота от 1: 500 до 1: 200.
Патогенезата на болестта на Wilson-Konovalov се основава на мутация на гена ATP 7B на хромозома 13, който кодира синтеза на друга Cu-ATPase или протеин на Wilson. Обикновено този ген е силно експресиран в черния дроб, бъбреците и плацентата и слабо експресиран в мозъка, сърцето, мускулите и панкреаса. Неговата мутация предотвратява отделянето на мед с жлъчката и образуването на церулоплазмин отапоцерулоплазмин, който причинява натрупване на мед в черния дроб и намаляване на концентрацията на церулоплазмин в кръвта. Въпреки че екскрецията на мед в урината се увеличава 30 пъти, медта се задържа в тялото по време на нормалното усвояване. Натрупването на йонизирана мед в хепатоцитите предизвиква генериране на свободни радикали, които разрушават клетъчните мембрани, ДНК, ензимни и структурни протеини. Развиват се стеатоза и цироза. Периодично, когато хепатоцитите се унищожават, голямо количество йонизирана мед навлиза в кръвта, възникват пристъпи на хемолитична анемия и медта се отлага в бъбреците, мозъка и други органи с тяхното увреждане. Това заболяване се характеризира с наличието на отлагания по периферията на роговицата (пръстени на Кайзер-Флайшер) със златисто-кафяв или зеленикав цвят.
Клиничните признаци на болестта на Wilson-Konovalov започват да се появяват на 4-годишна възраст, а средната възраст на поставяне на диагнозата е 15,5 години. Ранните признаци на заболяването включват увеличен черен дроб и далак, жълтеница и анорексия. Без лечение неизбежно се развива цироза на черния дроб. На възраст от 6 години и повече се появяват нервно-мускулни нарушения: тремор на крайниците, дизартрия (скандирана реч) и дистония (нарушение на мускулния тонус). В същото време настъпва увреждане на проксималните бъбречни тубули, което се проявява чрез загуба на глюкоза, аминокиселини, фосфати в урината и развитие на бъбречна тубулна ацидоза. По-късно преобладават невропсихичните усложнения: промени в личността и поведението, намалена способност за учене.
За лечение се използват хелатори на медта, като D-пенициламин, а месото, ядките, бобът и шоколадът също се изключват от диетата.