Примеры ситуационных задач. Задача 1.Суточный объем мочи у пациента, жалующегося на сухость во рту, постоянную жажду и частое мочеиспускание

Задача 1. Суточный объем мочи у пациента, жалующегося на сухость во рту, постоянную жажду и частое мочеиспускание, 4,5 литра, относительная плотность 1.004 (при норме 1,018 и более), глюкоза, белок и кетоновые тела в моче не обнаружены. Какому заболеванию могут соответствовать результаты анализов? Для обоснования ответа:

а) назовите гормон, синтез и секреция которого нарушена в этом случае;

б) назовите ткани-мишени, на которые действует этот гормон.

Ответ. Несахарный диабет. Вазапрессин (антидиуретический гормон). Почки, мышечный слой артериол.

Задача 2. Существует выражение: «сахарный диабет это голод среди изобилия». Объясните сущность этого выражения. Для обоснования ответа укажите:

а) в каких тканях при сахарном диабете протекает метаболизм по типу голодания на фоне гипергликемии;

б) какие метаболические пути активируются и тормозятся в этих тканях;

в) какие биохимические «симптомы» сахарного диабета отражают эти изменения метаболизма.

Ответ. При сахарном диабете содержание глюкозы в крови резко повышено, однако инсулинзависимые ткани страдают от недостаточности в клетках глюкозы. Это мышечная, жировая ткань, печень. В этих тканях активируется липолиз и катаболизм аминокислот, в печени, кроме того, активируются глюконеогенез, биосинтез кетоновых тел. Эти изменения отражают следующие «симптомы» сахарного диабета: гипергликемию, глюкозурию, кетонемию, кетонурию, ацидоз, азотемию, азотурию.

Задача 3. Врач предписал больному, у которого наблюдались начальные симптомы развития сахарного диабета II- го типа, регулярные физические нагрузки. Это назначение основано на результатах исследований последних лет, которые показали, что такие нагрузки увеличивают количество белков ГЛЮТ-4 в клетках инсулинозависимых тканей, стимулируя экспрессию гена ГЛЮТ-4. В результате захват глюкозы этими клетками увеличивается в 7 раз, (исследования показали, что физические нагрузки оказывают такой же конечный эффект на клетки инсулинозависимых тканей, как и действие инсулина).

Объясните молекулярные механизмы действия инсулина у здоровых людей, влияние физических нагрузок на уменьшение симптомов сахарного диабета II-го типа и замедление развития его осложнений.

Для этого:

а) назовите инсулинозависимые ткани и объясните, почему они так называются;

б) объясните, что такое ГЛЮТ-4 и какова его функция; опишите роль инсулина в активации этих белков;

в) изобразите общую схему регуляции экспрессии гена эукариот;

г) объясните, как инсулин может повлиять на скорость экспрессии генов.

Ответ.

а) К инсулинозависимым тканям относятся мышечная и жировая ткани. Инсулинозависимые ткани – те, в которых белки-переносчики глюкозы через мембраны внутрь клеток – ГЛЮТ-4.

б) Существует 5 типов ГЛЮТов, которые локализованы в разных тканях. ГЛЮТ-4 – главный переносчик глюкозы в клетки мышц и жировой ткани. ГЛЮТ-4 в отсутствии инсулина находится в цитозоле клеток, но при его действии на рецепторы клеток ГЛЮТ-4 встраиваются в мембраны и начинают переносить глюкозу внутрь клеток, таким образом инсулин активирует ГЛЮТ-4. Биологическая роль этого типа ГЛЮТов заключается в том, что инсулинозависимые ткани захватывают глюкозу только в абсорбтивном периоде.

в)

Рисунок 47.Регуляция экспрессии генов у эукариот

г) Гормоны действуют как индукторы или корепресоры на регуляторную область генов, влияя тем самым на скорость транскрипции и, следовательно, трансляции белков. Инсулин и, как оказалось, физические нагрузки через неизвестные пока молекулярные механизмы, вызывают индукцию синтеза ГЛЮТ-4. Инсулин влияет на ген сложным путем, через каскад реакций фосфорилирования белков (см. рис. 27), но конечный ответ клетки выражается увеличением синтеза ГЛЮТ-4 и скорости их встраивания в мембраны клеток.

Физические нагрузки также индуцируют синтез ГЛЮТ-4, что увеличивает их количество в клетках. Захват глюкозы клетками инсулинозависимых тканей усиливается, понижается концентрация глюкозы в крови. В результате снижается риск развития осложнений сахарного диабета, связанных с длительным повышением концентрации глюкозы в крови (снижается «глюкозотоксичный эффект», связанный с гликозилированием белков).