Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.
МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗІОЛОГІЯ
ДИХАННЯ
Що таке дихання?
‘їжа’ + O2
‘енергія’ + CO2
Регульовані параметри
системи дихання
Дихання
3 етапи
- зовнішнє: обмін О2/СО2 в легенях
- внутрішнє: О2/СО2 обмін на тканинному рівні
- клітинне: утилізація О2...
ПОРУШЕННЯ МУКОЦИЛІАРНОГО
ТРАНСПОРТУ
Синдром нерухомих війок (синдром Картагенера)
Синусит, situs inversus,
бронхоектази, ч...
СИНДРОМ НЕРУХОМИХ ВІЙОК
(СИНДРОМ КАРТАГЕНЕРА)
СПРИЧИНЕНИЙ ГЕНЕТИЧНИМИ ДЕФЕКТАМИ
ДИНЕЇНОВОГО КОМПЛЕКСУ
CFTR – ABC касетний транспортер для хлоридів та
тіоцианату (SCN–) крізь мембрану епітеліальних клітин
Мутація в гені CFTR ...
Аерогематичний бар'єр (повітря-кров)
СКАНУЮЧА ЕЛЕКТРОННА МІКРОСКОПІЯ ЛЕГЕНЬСКАНУЮЧА ЕЛЕКТРОННА МІКРОСКОПІЯ ЛЕГЕНЬ
Молекулярні механізми
впливу на ефективність вентиляції
Опір дихальних шляхів – тонус гладком'язевих клітин
бронхів та бро...
Гіпофаза – білкова – трубчастий
мієлін (apolipoproteins А, B, C, D), має
решітчастий вигляд.
Апофаза – поверхнева плівка з...
Базальна мембрана
ПОРІВНЯЛЬНА СТРУКТУРА КОЛАГЕНУ ТА
ЕЛАСТИНУ
ДИСТРОФІН – білок, що забезпечує зв`язок
між міофібрилами та позаклітинним матриксом
Один з найдовших генів людини
- 2.2 мільйона основ (0.07% генома
людини)
- первинний транскрипт
утворюється протягом 16 го...
Транспорт кисню
• 1.5% транспортується у
вигляді газу, розчиненого в
плазмі
• 98.5% транспортується у
зв'язаному з гемогло...
• 7-10% розчинений в плазмі
• 20% зв'язаний з білками плазми та гемоглобіном (аміногрупи)
• 70% як bicarbonate ions (HCO3-...
Сенсори
Переферичні хеморецептори:
- рецептори дихальних шляхів (нейроепідермальні
тільця)
- каротидні та аортальні тільця...
Периферичні хеморецептори
А - каротидні тільця
Б - дві клітини типу I
В - загальна схема передачі
сигналу
parafacial respiratory group/retrotrapezoid nucleus - pFRG/RTN
Яким чином хеморецептори
сприймають протони (рН), СО2 та
HCO3
-
?
рН
• ASIC – pH-чутливі
Na-канали
• Tandem-pore acid
sens...
ASIC3 та TASK1
Яким чином хеморецептори
сприймають протони (рН), СО2 та
HCO3
-
?
рН
• ASIC – pH-чутливі
Na-канали
• Tandem-pore acid
sens...
Конексини – білки щільних контактів
carbamate bridge
between Lys125
and Arg104 biases
the hemichannel to
the open state.
C...
Яким чином хеморецептори
сприймають протони (рН), СО2 та
HCO3
-
?
рН
• Розчинна
аденілат-
циклаза (sAC)
СО2 HCO3
-
• Розчи...
Розчинна аденілатциклаза (sAC)
цAMФ
KCNQ
Чи існує миттєва системна реакція
на зниження pO2?
• The carotid & aortic bodies are
sensitive to fall in PaO2&
• They max...
Kv, KCa, and TASK-like glomus-cell
potassium channels were shown to be
oxygen-sensitive
Дихальний центр, або куди ідуть сигнали
Розташований у
довгастому мозку
та мості,
анатомічно
складається з
1. Dorsal Respi...
Автоматія дихального центру
Hyperpolarization-activated cyclic
nucleotide-gated (HCN) channels
chemotaxis of the sea urchin
membrane-bound guanylate c...
Pre-Botzinger complex (pre-BOTC)
Pre-Botzinger complex (pre-BOTC)
Key points
The Dbx1+ neurons tend to express hyperpolarization-activated
current but that...
Fifty-seven percent of Dbx1 IRt
neurons are glutamatergic
neonatal mouse medullary
slice showing a schematic of
the multi-...
Сигнали від гіпоталамуса
Нейропептид ОРЕКСИН –
центральний регулятор
вуглеводного та
енергетичного обміну
Кількість
орексин-продукуючих
нейронів та...
Мотонейрони дихальних м'язів
+ додаткові: грудинно-сосцевидна, передня, середня та задня драбиноподібна, велика та мала
гр...
СИНДРОМ ПРОКЛЯТТЯ УНДІНИ
Синдром прокляття Ундіни асоційований із
хворобою Гіршпрунга (мегаколон), дисфагією та
нейробластомою
У 91% випадків причи...
Paired-like homeobox 2b -
homeodomain транскрипційний фактор
КЛІТИННЕ ДИХАННЯ
КЛІТИННЕ ДИХАННЯ
АТФ-СИНТАЗА – МОЛЕКУЛЯРНИЙ РОТОР
МОЛЕКУЛЯРНИЙ МЕХАНІЗМ ПРОДУКЦІЇ ТЕПЛА,
БІЛОК ТЕРМОГЕНІН
: ?Вільні радикали вороги чи друзі
: ?Вільні радикали вороги чи друзі
Внутрішньоклітинний
сенсор кисню
Gregg Semenza и HIF (1993)
Professor in Johns Hopkins University, Baltimore,
Maryland.
Hypoxia inducible factor 1, alpha
s...
Внутрішньоклітинний сенсор кисню
Кисеньзалежна та кисеньнезалежна регуляція
HIF-пролилгидроксилаз
Як клітинавідповідає нанестачу
?кисню
Субодиниця НІF3alpha пригнічує активність
субодиниці НІF1alpha у рогівці
Yuichi Makino, Renhai Cao, Kristian Svensson, Gör...
Чи можегіпоксія бути
?корисною
Іризин – міокін із
,ендокринною дією
виділяється у кров при
фізичному навантаженні
Системні ефекти фізичних
,навантажень опосередковані
іризином• перетворення адипоцитів наподібні до бурого жиру
-клітини ш...
,Що ми можемо зробити для того щоб
наш організм був підготовлений до дії
,несприятливих факторів таких як
?гіпоксія чи окс...
Будьте розумними!
Ваші органи тішаться, коли ви
дізнаєтесь щось нове та цікаве!
Molecular physiology of respiration
Molecular physiology of respiration
Molecular physiology of respiration
Molecular physiology of respiration
Molecular physiology of respiration
Molecular physiology of respiration
Molecular physiology of respiration
Molecular physiology of respiration
Molecular physiology of respiration
Molecular physiology of respiration
Molecular physiology of respiration
Molecular physiology of respiration
Molecular physiology of respiration
Molecular physiology of respiration
Molecular physiology of respiration
Molecular physiology of respiration
Molecular physiology of respiration
Molecular physiology of respiration
Molecular physiology of respiration
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Molecular physiology of respiration

293 views

Published on

Molecular physiology of respiration

Published in: Science
  • Be the first to comment

Molecular physiology of respiration

  1. 1. МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗІОЛОГІЯ ДИХАННЯ
  2. 2. Що таке дихання? ‘їжа’ + O2 ‘енергія’ + CO2
  3. 3. Регульовані параметри системи дихання
  4. 4. Дихання 3 етапи - зовнішнє: обмін О2/СО2 в легенях - внутрішнє: О2/СО2 обмін на тканинному рівні - клітинне: утилізація О2 в мітохондріях
  5. 5. ПОРУШЕННЯ МУКОЦИЛІАРНОГО ТРАНСПОРТУ Синдром нерухомих війок (синдром Картагенера) Синусит, situs inversus, бронхоектази, чоловіче безпліддя
  6. 6. СИНДРОМ НЕРУХОМИХ ВІЙОК (СИНДРОМ КАРТАГЕНЕРА) СПРИЧИНЕНИЙ ГЕНЕТИЧНИМИ ДЕФЕКТАМИ ДИНЕЇНОВОГО КОМПЛЕКСУ
  7. 7. CFTR – ABC касетний транспортер для хлоридів та тіоцианату (SCN–) крізь мембрану епітеліальних клітин Мутація в гені CFTR спричинює розвиток МУКОВІСЦИДОЗУ
  8. 8. Аерогематичний бар'єр (повітря-кров)
  9. 9. СКАНУЮЧА ЕЛЕКТРОННА МІКРОСКОПІЯ ЛЕГЕНЬСКАНУЮЧА ЕЛЕКТРОННА МІКРОСКОПІЯ ЛЕГЕНЬ
  10. 10. Молекулярні механізми впливу на ефективність вентиляції Опір дихальних шляхів – тонус гладком'язевих клітин бронхів та бронхіол Альвеолярний поверхневий натяг – продукція сурфактанту альвеолоцитами 2-го порядку Легенева жорсткість та еластичність – колаген та еластин
  11. 11. Гіпофаза – білкова – трубчастий мієлін (apolipoproteins А, B, C, D), має решітчастий вигляд. Апофаза – поверхнева плівка з фосфоліпідів (~40% dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC); ~40% other phospholipids (PC) . Функції: -зменшення поверхневого натягу, -попередження злипання альвеол, -регуляція рівню води в альвеолах, -імунна функція (SP-A, SP-D зв'язують глікополісахариди збудників)
  12. 12. Базальна мембрана
  13. 13. ПОРІВНЯЛЬНА СТРУКТУРА КОЛАГЕНУ ТА ЕЛАСТИНУ
  14. 14. ДИСТРОФІН – білок, що забезпечує зв`язок між міофібрилами та позаклітинним матриксом
  15. 15. Один з найдовших генів людини - 2.2 мільйона основ (0.07% генома людини) - первинний транскрипт утворюється протягом 16 годин (!!!) - зріла mRNA складається з 14.0 тисяч основ - 79 екзонів кодують протеїн з більше ніж 3500 залишків амінокислот
  16. 16. Транспорт кисню • 1.5% транспортується у вигляді газу, розчиненого в плазмі • 98.5% транспортується у зв'язаному з гемоглобіном вигляді • Гемоглобін на 100% насичений киснем у легенях, і тільки на 75% насичений у венозній крові (це артеріовенозна різниця по кисню.
  17. 17. • 7-10% розчинений в плазмі • 20% зв'язаний з білками плазми та гемоглобіном (аміногрупи) • 70% як bicarbonate ions (HCO3-) Транспорт вуглекислого газу
  18. 18. Сенсори Переферичні хеморецептори: - рецептори дихальних шляхів (нейроепідермальні тільця) - каротидні та аортальні тільця Центральні хеморецептори - хемочутливі нейрони у довгастому, середньому, проміжному мозку
  19. 19. Периферичні хеморецептори А - каротидні тільця Б - дві клітини типу I В - загальна схема передачі сигналу
  20. 20. parafacial respiratory group/retrotrapezoid nucleus - pFRG/RTN
  21. 21. Яким чином хеморецептори сприймають протони (рН), СО2 та HCO3 - ? рН • ASIC – pH-чутливі Na-канали • Tandem-pore acid sensing potassium (TASK) channels • pH-чутливі K- канали внутрішнього випрямлення (KIR)
  22. 22. ASIC3 та TASK1
  23. 23. Яким чином хеморецептори сприймають протони (рН), СО2 та HCO3 - ? рН • ASIC – pH-чутливі Na-канали • Tandem-pore acid sensing potassium (TASK) channels • pH-чутливі K- канали внутрішнього випрямлення (KIR) • CO2-sensitive connexins (Cx26, Cx30, Cx32) • pH-чутливі K-канали внутрішнього випрямлення (KIR) • KCNQ • Розчинна аденілатциклаза (sAC) СО2
  24. 24. Конексини – білки щільних контактів carbamate bridge between Lys125 and Arg104 biases the hemichannel to the open state. Carbamylation of Cx26 - formation of a covalent bond between the carbon of CO2 and a primary amine group
  25. 25. Яким чином хеморецептори сприймають протони (рН), СО2 та HCO3 - ? рН • Розчинна аденілат- циклаза (sAC) СО2 HCO3 - • Розчинна аденілатциклаза (sAC) • ASIC – pH-чутливі Na-канали • Tandem-pore acid sensing potassium (TASK) channels • pH-чутливі K- канали внутрішнього випрямлення (KIR) • CO2-sensitive connexins (Cx26, Cx30, Cx32) • pH-чутливі K-канали внутрішнього випрямлення (KIR) • KCNQ • Розчинна аденілатциклаза (sAC)
  26. 26. Розчинна аденілатциклаза (sAC) цAMФ KCNQ
  27. 27. Чи існує миттєва системна реакція на зниження pO2? • The carotid & aortic bodies are sensitive to fall in PaO2& • They maximally stimulated when PaO2 decreases below 50-60mm Hg • They detect changes in dissolved O2 but not in the O2 that is bound to Hb (e.g. in anaemia there is normal PaO2 but reduced content of O2 bound to Hb)
  28. 28. Kv, KCa, and TASK-like glomus-cell potassium channels were shown to be oxygen-sensitive
  29. 29. Дихальний центр, або куди ідуть сигнали Розташований у довгастому мозку та мості, анатомічно складається з 1. Dorsal Respiratory Group (DRG) 2. Ventral Respiratory Group (VRG) 3. Pneumotaxic center 4. Apneustic center
  30. 30. Автоматія дихального центру
  31. 31. Hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channels chemotaxis of the sea urchin membrane-bound guanylate cyclase (GC) cyclic nucleotide-gated (CNG) K+-selective channels, phosphodiesterase (PDE) activity and inactivation of GC hyperpolarization-activated and cyclic nucleotide-gated (HCN)
  32. 32. Pre-Botzinger complex (pre-BOTC)
  33. 33. Pre-Botzinger complex (pre-BOTC) Key points The Dbx1+ neurons tend to express hyperpolarization-activated current but that may facilitate synaptic integration. Developing Brain Homeobox Protein 1 (Dbx1)
  34. 34. Fifty-seven percent of Dbx1 IRt neurons are glutamatergic neonatal mouse medullary slice showing a schematic of the multi-synaptic medullary circuit where inspiratory rhythm in vitro is generated within the preBötC (red), transmitted to inspiratory premotoneurons (preMNs) in the IRt (purple), and hypoglossal motoneurons (XII MNs) in the XII nucleus
  35. 35. Сигнали від гіпоталамуса
  36. 36. Нейропептид ОРЕКСИН – центральний регулятор вуглеводного та енергетичного обміну Кількість орексин-продукуючих нейронів та концентрация орексину зменшується з віком
  37. 37. Мотонейрони дихальних м'язів + додаткові: грудинно-сосцевидна, передня, середня та задня драбиноподібна, велика та мала грудні м'язи, зубчастий м'яз, м'язи спини
  38. 38. СИНДРОМ ПРОКЛЯТТЯ УНДІНИ
  39. 39. Синдром прокляття Ундіни асоційований із хворобою Гіршпрунга (мегаколон), дисфагією та нейробластомою У 91% випадків причиною патології є мутації у гені PHOX2B (paired-like homeobox 2b), основною функцією якого є транскрипція генів у нейрональних клітинах із нервового гребня, що формують автономну нервову систему
  40. 40. Paired-like homeobox 2b - homeodomain транскрипційний фактор
  41. 41. КЛІТИННЕ ДИХАННЯ
  42. 42. КЛІТИННЕ ДИХАННЯ
  43. 43. АТФ-СИНТАЗА – МОЛЕКУЛЯРНИЙ РОТОР
  44. 44. МОЛЕКУЛЯРНИЙ МЕХАНІЗМ ПРОДУКЦІЇ ТЕПЛА, БІЛОК ТЕРМОГЕНІН
  45. 45. : ?Вільні радикали вороги чи друзі
  46. 46. : ?Вільні радикали вороги чи друзі
  47. 47. Внутрішньоклітинний сенсор кисню
  48. 48. Gregg Semenza и HIF (1993) Professor in Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland. Hypoxia inducible factor 1, alpha subunit (basic helix-loop- helix transcription factor
  49. 49. Внутрішньоклітинний сенсор кисню
  50. 50. Кисеньзалежна та кисеньнезалежна регуляція HIF-пролилгидроксилаз
  51. 51. Як клітинавідповідає нанестачу ?кисню
  52. 52. Субодиниця НІF3alpha пригнічує активність субодиниці НІF1alpha у рогівці Yuichi Makino, Renhai Cao, Kristian Svensson, Göran Bertilsson, Mikael Asman, Hirotoshi Tanaka, Yihai Cao, Anders Berkenstam & Lorenz Poellinger Inhibitory PAS domain protein is a negative regulator of hypoxia-inducible gene expression // Nature.-2001.-414, Р.550-554.
  53. 53. Чи можегіпоксія бути ?корисною
  54. 54. Іризин – міокін із ,ендокринною дією виділяється у кров при фізичному навантаженні
  55. 55. Системні ефекти фізичних ,навантажень опосередковані іризином• перетворення адипоцитів наподібні до бурого жиру -клітини шляхом активації мітогегезу • подовження теломер • зниження рівню глюкози в крові • зниження ризику захворіти нагормонзалежний рак • -зниження ризику серцево судинної патології • стимуляція центру задоволення у гіпоталамусі • (Beneficial Effects of Exercise)
  56. 56. ,Що ми можемо зробити для того щоб наш організм був підготовлений до дії ,несприятливих факторів таких як ?гіпоксія чи оксисний стрес • ;відмовавід шкідливих звичок • ;здоровеі вчаснехарчування без переїдань • , ,вживання переважно рослинної їжі якамістить вітаміни ;біофлавонойди таприродні антиоксиданти • ;фізичнеі розумовенавантаження • , ;активний відпочинок в тому числі у горах • )))гарний настрій таприємні враження
  57. 57. Будьте розумними!
  58. 58. Ваші органи тішаться, коли ви дізнаєтесь щось нове та цікаве!

×