Молекулярная эндокринология - Российско

Г О У В П О Р О С СИ Й СК О - АР М ЯН С К И Й ( СЛ АВ ЯН С К И Й )
У Н И В Е РС И Т Е Т
Со ст а в л ен
в
со о т в ет ст в и и
с
государственными требованиями к
минимуму содержания и уровню
подготовки
в ып у ск н и к о в
по
направлению____________
и
П о л о ж ен и е м « О б У М К Д Р АУ » .
У Т В Е Р Ж Д АЮ :
Ди р ек т о р и н ст и т у т а _ _ _ _ _ _ _ _
__________________________
Институт: Институт математики и высоких технологий
Кафедра: Медицинская биохимия и биотехнология
Автор(ы): доктор биол. наук, профессор Варданян Гаяне Саркисовна
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
Дисциплина: Молекулярная эндокринология
Специальность:
060601.65 Медицинская биохимия
ЕРЕВАН
ОБЪЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа адаптирована ко всему периоду обучения студентов по специальности
«Медицинская биохимия», включает все новейшие данные в области «М
Молекулярной
эндокринологии».
В связи с этим, структура программы скомпонована таким образом, чтобы студенты
последовательно, начиная с изучения основ, переходили к более углубленному изучению
наиболее важных и фундаментальных разделов современной эндокринологии и химии
патологических процессов.
Целый ряд частных вопросов метаболизма сознательно опущен в связи с тем, что с
методической точки зрения только значительно увеличивают объем информации, который
может быть легко усвоен специалистом-выпускником в случае его конкретной
профессиональной ориентации самостоятельно без каких-либо за-труднений.
Представленная программа состоит из следующих разделов:
1. Общая биохимия
2. Клиническая биохимия.
3. Химия патологических процессов.
4. Биоэнергетика.
5. Энзимология.
6. Методы биохимических исследований
7.Система гемостаза.
В связи с этим представляется возможным в рамках медико-биологического
факультета готовить специалистов-биохимиков, ориентированных на решение проблем
медицинской патологии на базе современных знаний по биохимии и мо-лекулярной
биологии, которые хорошо представляют вопросы теории, владеют основными методами
биохимических исследований, способны планировать и грамотно решать различные
медико-биологические проблемы.
Целью практики является: знакомство с работой клинико-диагностической
лаборатории, закрепление знаний и практических навыков по клинической биохимии,
самостоятельное выполнение биохимических методик и анализ лабораторных показателей,
применяемых для диагностики заболеваний.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ БИОХИМИ
Основной целью преподавания дисциплины «Биохимия» студентам, обучающимися
по специальности «медицинская биохимия» является изучение организации метаболизма и
его регуляции.
Задачами раздела общей биохимии являются:
1. Знакомство со структурой, свойствами и функциями основных биомоле-кул.
2. Изучение путей метаболизма нуклеиновых кислот, белков, углеводов и липидов и
их взаимосвязей.
3. Изучение этапов энергетического обмена, способов запасания и расходования
метаболического топлива клетками.
4. Формирование представлений об основных принципах регуляции и их ме-ханизмах.
"Молекулярная эндокринология"
Основные принципы гормональной регуляции
1.
Принципы нейроэндокринной регуляции. Иерархия между ЦНС, гипоталамусом,
гипофизим и секреторными тканями-мишенями в формировании гормонального статуса
организма и его биологических реакций. Механизмы обратной связи в нейроэндокринной
системе. Основные гормоны гипоталамуса и гипофиза. Механизм действия
кортиколиберина. Роль липопротеидов и тропных гормонов в регуляции синтеза
стероидных гормонов из холестерина. Механизм образования тироксила и трийодтиронила.
Рефлекторный механизм регуляции давления крови под действием ангиотензина и
альдостерона. Роль ангиотензин-превращающего фермента (АПФ).
2.
Основные принципы регуляции метаболических процессов. Аллостерическая
регуляция и регуляция метаболитами, регулируемые стадии многоступенчатых процессов.
Разнообразие агонистов - нейромедиаторов и гормонов и их классификация по типу
рецепторов, механизмам передачи сигнала в клетку, конечной мишени внутри клетки и
временной шкале развития биологических эффектов. Регуляция активности ферментов
путем изменения экспрессии их индуцибельных изоформ на примере действия тиреоидных
гормонов.
Рецепция внеклеточных сигналов
3.
Зависимость суммарного биологического ответа к агонисту от его концентрации в
крови и представленности рецепторов в клетках различных тканей. Регуляция фракции
свободных и связанных агонистов в системе циркуляции. Способы измерения
концентрации агониста в крови.
4.
Сродство агониста к рецептору. Явление множественности рецепторов для одного
агониста. Селективность агонистов по отношению к рецепторам различных типов на
примере альфа- и бета-адренэргических рецепторов. Структура основных агонистов этих
рецепторов.
5.
Способы измерения связывания лиганда с рецептором в клеточных системах.
Специфическое и неспецифическое связывание. Преимущество и недостатки стандартных
методов Лайнуивера-Берка и Скэтчарда при определении параметров связывания.
Измерение скоростей связывания и диссоциации лиганда. Выявление кооперативности
связывания лиганда. Концентрационные зависимости связывания гормона с рецептором in
vitro и биологического эффекта in vivo.
Основные принципы внутриклеточной сигнализации
6.
Многообразие механизмов, общие принципы и закономерности внутриклеточной
передачи сигнала. Разные уровни биологических ответов. Внутриклеточные сигнальные
сети и формирование баланса реакций. Особенности рецепции и проведения цветового
зрительного сигнала, его трансформация в нервный импульс и формирование системного
образа на уровне ЦНС.
7.
Общие принципы организации и свойства сигнальных систем клетки. Модульная
организация и поэтапная передача сигнала внутри клетки на примере МАР-киназных
каскадов. Роль белок-белковых взаимодействий, адаптерные белки, специфические
последовательности и домены, предназначенные для белок-белкового узнавания. Методы
экспериментальной регистрации белок-белкоых взаимодействий в клетке (FRET, pull-down
assay и др.). Эволюционный консерватизм наиболее значимых сигнальных каскадов.
8.
Зависимость клеточных реакций от длительности действия сигнальных каскадов.
Свободнорадикальный механизм выключения сигнальных каскадов с участием НАДФНоксидазы и тирозиновой фосфатазы. Каркасная организация сигнальных модулей и
возможность переадресации сигнала на уровне каркасных белков.
Проведение сигнала на мембранном и постмембранном уровнях
9.
Основные типы мембранных рецепторов. Рецепторы-каналоформеры, рецепторы,
ассоциированные с тримерными G-белками, тирозинкиназные рецепторы, рецепторы
липопротеидов, рецепторы адгезии и межклеточного узнавания.
10.
Механизмы передачи сигнала на уровне мембраны. Понятие о вертикальной и
горизонтальной сигнализации. Рецепторы, ассоциированные с мембранными ионными
каналами, как пример вертикальной сигнализации с развитием немедленного ответа.
Рецепторы-каналоформеры. Регуляция активности ионных каналов. Основные пути
переноса Са2+ и регуляции его концентрации в цитоплазме. Основные типы Са2+-каналов.
Динамика изменения внутриклеточной концентрации Са2+ при действии агониста.
11.
Взаимодействие рецепторов с адаптерными белками и горизонтальная
переадресация сигнала на уровне мембраны. Концепция вторичных посредников и
связанные с ними мембранные рецепторы в горизонтальной сигнализации. Кумулятивная
функция вторичных посредников - возможность передачи сигнала от разных рецепторов к
одному посреднику. Структура и механизмы действия основных вторичных посредников.
Аденилат- и гуанилатциклазы, образование цАМФ и цГМФ. Роль окиси азота в активации
гуанилатциклазы.
12.
Основные пути передачи сигнала через рецепторы, ассоциированные с G-белками
плазматической мембраны. Общее строение семидоменных рецепторов. Механизм
сопряжения рецептора с вторичными посредниками и эффекторными системами. Факторы
регуляции обмена гуаниновых нуклеотидов и регуляция активности G-белков. Общая
классификация и субъединичный состав мембранных G-белков.
13.
Мономерные G-белки и их роль во внутриклеточной сигнализации. Ras как
ключевой эффектор, его клеточные функции и биологическая роль в опухолевой
трансформации. Регуляция ГТФ-азного цикла G-белков и факторы регуляции обмена
гуаниловых нуклеотидов.
Внутриклеточная сигнальные каскады и их эффекторы
14. Многообразие посттрансляционных модификаций и модифицируемых остатков белков.
Конкурентная и множественная модификация белков. Фосфорилирование как основной
путь передачи сигнала и эффекторных воздействий. цАМФ- и цГМФ-зависимые
протеинкиназы, молекулярная организация и механизмы активации циклическими
нуклеотидами. Каталитический механизм активации протеинкиназ и обеспечение
специфичности узнавания субстрата.
15. Проведение сигнала через цитокиновые рецепторы как классический пример
горизонтальной сигнализации. Общая классификация и структура рецепторов цитокинов.
Механизмы активации и ассоциации активированных рецепторов, а также последующего
проведения сигнала в цитоплазме с участием JAK/STAT белков. Регуляция транскрипции
генов STAT-белками. Роль цитокинов в регуляции дифференцировки и миграции клеток
при гематопоэзе.
16. Передача сигнала через хемокиновые рецепторы. Общая классификация цитокинов и
их рецепторов. Роль фосфоинозитидного обмена и МАР-киназ в миграционном ответе
клеток. Ведущая роль динамики актина в амебоидной подвижности и миозина в создании
тянущих усилий при движении клеток. Роль малых G-белков Rho, Rac и Cdc42 в регуляции
внутриклеточной динамики актина, перекрестная сигнализация между малыми G-белками.
Роль микротрубочек в регуляции адгезивных контактов.
17. Сигнализация через тирозинкиназные рецепторы факторов роста. Общая структура
сигнальных каскадов. Проведение сигнала с помощью белок-белковых и адаптерных
взаимодействий с участием тирозинового фосфорилирования. Механизмы активации Ras,
Raf и эффекторных МАР-киназ.
18. Сигнальная регуляция экспрессии генов через рецепторы BMP/TGFβ. Механизм
активации рецепторов, участие Smad белков в дальнейшей передаче сигнала. Рецепторы и
сигнализация через NF-κB.
19. Регуляция дифференцировки В-лимфоцитов и иммунного ответа. Структура Вклеточного антигенного рецептора (BCR) и роль гетеротримерной ассоциации мембранных
иммуноглобулинов. Общий механизм дальнейшего проведения сигнала с участием
нерецепторных тирозиновых киназ и фосфатаз, НАДФН-оксидазы и адаптерных белков.
20. Механизмы десенситизации мембранных рецепторов путем посттрансляционных
модификаций и эндоцитоза. Убиквитинилирование и механизмы протеосомальной
деградации белков.
21. Сигнализация через рецепторы клеточной адгезии. Механизм формирования, общая
структура и сигнальные эффекты интегринов. Роль интегринов во взаимодействии клетки с
внеклеточным матриксом и его связи с цитоскелетом. Общие и тканеспецифические
эффекты периодического растяжения клеток как пример сигнализации от рецепторов
клеточной адгезии. Индукция апоптоза при потере контактов. Активация NO-синтазы и
биологический эффект NO в сосудах под действием потока крови и напряжения сдвига.
22. Рецепторы межклеточной адгезии – кадгерины, селектины, эфрины. Механизм
действия кадгеринов и их сопряжение с цитоскелетом. Роль рецепторов межклеточной
адгезии в активации оксидативного стресса в нейтрофилах и роста нервных окончаний.
23. Ядерные и цитоплазматические рецепторы. Механизм действия стероидных гормонов.
Коактиваторный и корепрессорный механизмы регуляции генной транскрипции.
Орфановые рецепторы. Регуляция транспорта Na+ в почках альдостероном как пример
стероидной регуляции физиологических функций.
24. Структура липопротеидов низкой плотности и их гормоноподобные эффекты.
Рецепторы липопротеинов. Рецептор-опосредованный метаболизм ЛНП.
Сигнальная регуляция клеточных и физиологических реакций
25. Внеклеточные сигналы и рецепторы, участвующие в регуляции клеточной
подвижности. Флагеллярный и амебоидный типы движения клеток. Явление хемотаксиса.
Функционирование специализированных хеморецепторов вертикального типа на примере
бактериального хемотаксиса, двухкомпонентная передача фосфо-сигнала с участием
гистидиновых протеинкиназ. Механизмы адаптации к широкому диапазону концентрации
хемоаттрактанта и регистрации ее малых изменений. Усиление сигнала за счет
кластеризации рецептора.
26. Внутриклеточные механизмы направленной миграции на примере амебоидного
хемотаксиса слизевика Dyctiostelium. Роль G-белковых мембранных рецепторов, PI3киназы и фосфоинозитидного обмена в поляризации клетки и регистрации градиента
хемоаттрактанта. Регуляция обмена фосфатидилинозитолфосфатов, роль фосфатаз PTEN и
SHIP.
27. Особенности хемотаксиса эукариотических клеток. Примеры направленной миграции
клеток в организме. Механизмы ангиогенеза и роста сосудов. Рецепторы клеточной
навигации. Направленная миграция клеток крови в очаг воспаления, хоуминг и миграция
прогениторных клеток в очаги повреждения и ишемии. Биологические эффекты гипоксии.
Миграция опухолевых клеток и явление эпителиально-мезенхимальной трансформации
(ЭМТ). Структура и регуляция межклеточных контактов. Метастазирование как
комбинация обратимого ЭМТ, направленной миграции и выживания опухолевых клеток.
Различные стратегии движения клетки в 3-мерном матриксе.
28. Сигнальные механизмы направленной миграции клеток. Рецептор урокиназы как
представитель гликозилфосфатидилинозитол (GPI)-заякоренных мембранных белков и его
вероятная роль в инициации внеклеточного протеолиза и активации внутриклеточной
сигнализации. Возможные механизмы индукции синтеза матриксных протеинкиназ и
направленной миграции при активации урокиназой различных каскадов МАР-киназ, и
трансактивации рецептора EGF.
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
ПО БИОХИМИИ (раздел «ОБЩАЯ БИОХИМИЯ»), 5 и 6 семестры
№ п/п
3.
Тема
Предмет, задачи
1. и методы
биохимии.
2. Аминокислоты,
пептиды, белки.
Ферменты
Количество
часов
лекций
Количество часов практи-ческих
заня-тий
5
семес
2
3
10
18
8
15
4.
Витамины
4
6
5.
Структура и
обмен
нуклеиновых
кислот
Внешний обмен
белка
Промежуточный
обмен белка
6
6
2
3
8
Итого:
40 часов
9
Итого:
60 часов
6.
7.
6 семестр
Зачет
6 семестр
8.
9.
10.
11.
12.
Углеводы и
10
обмен
углеводов.
Липиды и обмен 8
липидов.
Взаимосвязь
2
обменов
веществ.
25
Биологическое
окисление.
6
10
Гормональная
регуляция
обмена веществ.
8
15
Итого: 34
час
Итого: 85 час.
Экзамен
25
10
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ПО БИОХИМИИ
(Раздел – ОБЩАЯ БИОХИМИЯ)
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ
Тема 12. Гормональная регуляция обмена веществ.
1. Понятие о гормональной регуляции. Связь с нервной и внутриклеточной систе-мами
регуляции.
2.Классификация гормонов по химической структуре.
3.Механизмы действия гормонов. Рецепторы, вторичные посредники.
4.Рилизинг –факторы гипоталамуса.
5.Тропные гормоны гипофиза. Соматотропный гормон.
6.Гормоны щитовидной и паращитовидных желез.
7. Гормоны поджелудочной железы.
8. Катехоламины.
9. Стероидные гормоны.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО БИОХИМИИ,
РАЗДЕЛ «КЛИНИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ», 8 семестр
В процессе изучения клинической биохимии решаются следующие задачи:
1. Познакомить студентов с принципами, понятиями и объемом биохимических
исследований в лабораторной диагностике
2. Показать зависимость между нарушением структуры, функций органов и их
биохимическими показателями в плазме крови
3. Выявить основные закономерности нарушений белкового, липидного, угле-водного
обменов при заболеваниях человека
4. Изучить биохимические маркеры заболеваний печени, поджелудочной железы, почек,
сердечно-сосудистой системы
5. Изучить наследственные и средовые факторы нарушений порфиринового об-мена
6. Познакомить студентов с биохимическими способами оценки нарушений вод-ноэлектролитного обмена и кислотно-щелочного равновесия
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
ПО РАЗДЕЛУ «КЛИНИЧЕСКАЯ БИОХИМИЯ»
№ п/п
.
Тема
Количество часов
практиче-ских
занятий
1 Принципы клинической лабораторной
диагностики
2
4
Биохимические исследования
2 заболеваниях печени
6
20
3 Белки плазмы крови
2
4
4 Нарушения порфиринового об- мена
2
4
5 Биохимическая
диагностика
заболеваний поджелудочной же- лезы
2
4
6 Сахарный диабет
4
8
Заболевания
7 системы
10.
Количество
часов лекций
при
сердечно-сосудистой
6
16
8 Заболевания почек
4
8
9 Водно-электролитный обмен
4
8
Кислотно-щелочной баланс
2
0
ИТОГО
34
68
Литература
1. Баркаган З.С., Момот А.П. Диагностика и контролируемая терапия нарушений
гемостаза.- М.: «Ньюдиамед».-2001.-296 С. .
2. Биохимическая фармакология. Учебное пособие для вузов /под ред. П.В.Сергеева. – М.:
Наука, 1982.
3. Биохимические основы патологических процессов. Под редакцией Е.С.Северина. –
М.,Медицина, 2000.-304 С.
4. Биохимические основы патологических процессов: Учебное пособие /Под ред.
Е.С.Северина.-М.: Медицина, 2000.- 394 С.
5. Бородин Е.А.. Биохимический диагноз (физиологическая роль и диагностическое
значение биохимических компонентов крови и мочи) в 2-х частях. – Благовещенск, 1991.
6. Бышевский А.Ш., Галян С.Л., Терсенов О.А. Биохимические сдвиги и их оценка в
диагностике патологических состояний.-М.: «Медицинская книга», 2002. – 320с.
7. Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. Основы патохимии. – СПб.: ЭЛБИ-СПб., 2001. – 688
8. Иванов Е.П. Руководство по гемостазиологии.- Минск.-1991-302 С.
9. Камышников В.С. Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагностике:
в 2 т. - Мн.: Беларусь.-2000.- 958 С.
10. Клинико-диагностическое значение лабораторных показателей / Долгов В., Морозова
В., Марцишевская Р. и др.– М.: "Лабинформ", "Центр", 1995.
11. Клиническая биохимия /Под редакцией В.А.Ткачука.-М.:ГЭОТАР-МЕД. -2002.-360 с.
12. Мак-Мюррей У. Обмен веществ у человека. – М.: Мир, 1980.
13. Марри Р., Греннер Д., Мейс П. Биохимия человека. – М.: Мир, 1993.
14. Маршал В.Д. Клиническая биохимия/Пер с англ.-СПб.: Издательство «Бином-Невский
диалект»-2000.-368 с.
15. Мусил Я. Основы биохимии патологических процессов. – М.: Медицина, 1985.– 432 с.
16. Ньюсхолм Э., Старт К."Регуляция метаболизма".-М.: Мир.-1977.- 87 c.
17. Розен В.В Основы эндокринологии. – М.: Высшая школа, 1987.
18. Уильямс Б., Уилсон К. Методы практической биохимии. М.: Мир, 1978.
19. Цыганенко А.Я., Жуков В.И., Мясоедов В.В., Завгородний И.В. Клиническая биохимия (учебное пособие для студентов медицинских вузов).-М.: Триада –Х.-2002.-504 с.
Все разделы курса обеспечены методическими пособиями, программами семинаров
и коллоквиумов, задачами для самоконтроля и тест-контролями для проверки знаний.
МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
преподавания дисциплины «Биохимия»
1. Таблицы
2. Компьютерные программы, презентации.
3. Лабораторное оборудование (спектрофотометры, колориметры, центрифуги ит.д.),
химическая посуда.
4. Лабораторные животные, биоматериал (сыворотка крови).
Рабочая программа обсуждена и утверждена на заседании кафедры молекулярно-клеточной
биологии и медицинской биохимии