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Wie repariert der Körper extrazelluläre Schäden, die durch Glukose verursacht werden?


Wir wissen also, dass Glukose ein Aldehyd ist, das durch die Maillard-Reaktion (neben anderen schädlichen Reaktionen, an denen Glukose beteiligt ist) Zellschäden an den Lysin- und Argininresten auf Proteinen verursachen kann. Da jedoch jeder Glukose zum Überleben braucht – frage ich mich – wie repariert der Körper Schäden an seinen Proteinen und Blutgefäßen, die durch all diese Glukose verursacht werden? Ich interessiere mich besonders für die Blutgefäße, da die Schädigung der Blutgefäße bei Diabetikern häufig vorkommt.


Der Wikipedia-Artikel zu "Advanced Glycation Endproducts" (oder AGE) ist ganz nett und in diesem Fall besonders der Abschnitt zu "Clearance", der auch ein paar Referenzen enthält. Kurz gesagt, das AGE, das sich in den Zellen befindet, wird vom Lysosom aufgenommen und dann abgebaut, bis AGE-Aminosäuren übrig bleiben. Diese werden in den Blutkreislauf ausgeschieden und mit dem Urin ausgeschieden. Größere extrazelluläre AGEs, die die Zellmembran nicht passieren können, werden zunächst von speziellen Rezeptoren aufgenommen und dann prozessiert, hier zählen Makrophagen und Kupffer-Zellen. Auch eine Beteiligung der Leber wird diskutiert.

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Schadenassoziiertes molekulares Muster

Schadensassoziierte molekulare Muster (DAMPS) [1] sind Moleküle in Zellen, die Bestandteil der angeborenen Immunantwort sind, die von geschädigten oder absterbenden Zellen aufgrund eines Traumas oder einer Infektion durch einen Krankheitserreger freigesetzt werden. [2] Sie sind auch bekannt als gefahrenassoziierte molekulare Muster, Gefahrensignale, und alarmierend weil sie dem Organismus als Warnsignal dienen, um ihn vor Schäden oder Infektionen seiner Zellen zu warnen. DAMPs sind endogene Gefahrensignale, die als Reaktion auf eine Schädigung der Zelle durch Traumata oder Krankheitserreger in den Extrazellulärraum abgegeben werden. [3] Sobald ein DAMP aus der Zelle freigesetzt wird, fördert es eine nicht infektiöse Entzündungsreaktion, indem es an einen Mustererkennungsrezeptor bindet. [4] Entzündungen sind ein Schlüsselaspekt der angeborenen Immunantwort, da sie dazu beitragen, zukünftige Schäden des Organismus zu mildern, indem schädliche Eindringlinge aus dem betroffenen Bereich entfernt und der Heilungsprozess eingeleitet werden. [5] Als Beispiel ist das Zytokin IL-1α ein DAMP, das aus dem Zellkern stammt, das, sobald es in den extrazellulären Raum freigesetzt wurde, an das PRR IL-1R bindet, was wiederum eine entzündliche Reaktion auf das Trauma auslöst oder Pathogen, das die Freisetzung von IL-1α initiiert hat. [3] Im Gegensatz zur nichtinfektiösen Entzündungsreaktion, die von DAMPs erzeugt wird, initiieren und erhalten pathogenassoziierte molekulare Muster die ansteckend Pathogeninduzierte Entzündungsreaktion. [6] Viele DAMPs sind nukleäre oder zytosolische Proteine ​​mit definierter intrazellulärer Funktion, die nach Gewebeverletzungen außerhalb der Zelle freigesetzt werden. [7] Diese Verlagerung vom intrazellulären Raum in den extrazellulären Raum bewegt die DAMPs von einer reduzierenden in eine oxidierende Umgebung, was zu ihrer funktionellen Denaturierung und damit zu ihrem Funktionsverlust führt. [7] Außer den oben erwähnten nuklearen und zytosolischen DAMPs gibt es andere DAMPs, die aus verschiedenen Quellen stammen, wie Mitochondrien, Granula, der extrazellulären Matrix, dem endoplasmatischen Retikulum und der Plasmamembran. [3]


Biologie der Glukosemetabolisierung in Krebszellen

Krebs ist eine Erkrankung auf zellulärer Ebene, die vererbbare Störungen des zellulären Kontrollmechanismus beinhaltet. Krebszellen müssen auch ihren Stoffwechsel anpassen, um unter den metabolisch beeinträchtigten Bedingungen der Tumormikroumgebung zu überleben und sich zu vermehren. Tumorzellen ändern ihren Stoffwechsel, um eine unregulierte Zellproliferation und ein unreguliertes Überleben aufrechtzuerhalten, aber diese Transformation macht sie auf die ständige Zufuhr von Nährstoffen und Energie angewiesen. Sie verändern ihren Stoffwechsel, um ihre schnelle Vermehrung und Expansion im Körper zu unterstützen. Nach der Entdeckung des auf dem veränderten Krebszellstoffwechsel basierenden Stoffwechsels im Jahr 1930 haben zahlreiche Studien Licht in verschiedene Aspekte des Krebsstoffwechsels gebracht mit dem gemeinsamen Ziel, neue Wege zu finden, um Tumorzellen durch gezielte Steuerung ihres Energiestoffwechsels effektiv zu eliminieren. Die Forschung hat die meisten ihrer Ressourcen darauf verwendet, die Ursachen, die Vorbeugung und die mögliche Heilung von Krebs aufzuklären, doch der Prozess war schwer fassbar und forderte mehr denn je Menschenleben. Diese Krankheit ist eine Manifestation ätiologischer und pathologischer Störungen von Mechanismen, die Zellteilung, Differenzierung und Stoffwechsel kontrollieren. 50% aller menschlichen Tumoren tragen genetische Veränderungen, die zur Inaktivierung einiger Tumorsuppressorproteine ​​führen. Es wurde gezeigt, dass Krebszellen charakteristische Veränderungen in ihren Stoffwechselprogrammen erfahren, einschließlich einer erhöhten Aufnahme von Glukose, einer erhöhten Geschwindigkeit der Glutaminolyse und der Fettsäurensynthese, was darauf hindeutet, dass metabolische Verschiebungen das Wachstum und das Überleben von Tumorzellen unterstützen. In diesem Review haben wir die wichtigsten Konzepte der Glukosemetabolisierung zusammengefasst und die molekularen Grundlagen der aeroben Glykolyse von Krebszellen untersucht.


Glykation

Biologische Folgen

Die Bildung von AGEs auf biologischen Makromolekülen verändert deren strukturelle und funktionelle Eigenschaften. Diese Art der langsamen, fortschreitenden Modifikation biologisch relevanter Makromoleküle und die Akkumulation dieser modifizierten Makromoleküle in vivo wurde mit einer Reihe pathologischer Anomalien in Verbindung gebracht, insbesondere den Komplikationen, die mit normalem Altern und Langzeit-Diabetes verbunden sind. Die Ähnlichkeiten in Art und Entwicklung solcher Komplikationen legen nahe, dass die Auswirkungen einer chronischen Hyperglykämie einem beschleunigten Altern ähneln.

Intrazelluläre Proteine

Diese nicht-enzymatische Glykierung trat auf in vivo wurde ursprünglich durch das Vorhandensein einer kleineren Hämoglobinspezies, A ., entdeckt1c(HbA1c), in Erythrozyten. Später wurde entdeckt, dass HbA1c war im Blut von Diabetikern häufiger als von Nichtdiabetikern. Weitere biochemische Untersuchungen zur Herkunft von HbA1c in Blut aus diabetischen Proben zeigte das Vorhandensein eines von Glucose abgeleiteten Amadori-Produkts, das kovalent an das N-terminale Valin der Beta-Kette von Hämoglobin gebunden ist. Die klinische Messung von glykosyliertem Hämoglobin in Erythrozyten ist zu einem unverzichtbaren Indikator für den zirkulierenden mittleren Glukosespiegel geworden und wird routinemäßig zur Beurteilung der Diabeteskontrolle über den Zeitraum von 3–4 Wochen vor der Probenahme verwendet.

Da Glukose im ganzen Körper vorkommt, wurde die Hypothese aufgestellt, dass andere Proteine ​​empfindlich auf Veränderungen durch Glukose reagieren können. Linsenproteine ​​wurden als wahrscheinliche Kandidaten für die Anhäufung von AGEs angesehen, da diese Proteine, wenn überhaupt, nur sehr langsam umgewandelt werden. Wie Hämoglobin in Erythrozyten sind Linsenproteine ​​in insulinunabhängigen Zellen vorhanden, daher sind Linsenproteine ​​Glukosespiegeln ausgesetzt, die direkt die extrazellulären Zuckerkonzentrationen widerspiegeln. Darüber hinaus deuteten eine Reihe von altersbedingten Veränderungen der Linsenproteine, wie eine erhöhte Aggregation, Veränderungen der Absorptionspeaks und das Vorhandensein von fluoreszierenden Chromophoren, darauf hin, dass nicht-enzymatische Glykierung innerhalb der Linse prominent auftrat. Insbesondere trägt die Akkumulation von Linsenprotein-Quervernetzungen zur Trübung und Katarakte bei, die so häufig bei gealterten menschlichen Linsen beobachtet werden. In vitro Studien bestätigten, dass Linsenproteine ​​mit Glukose oder Glukose-6-Phosphat reagieren könnten, um zu Proteinvernetzungen zu führen und zu Veränderungen der Absorptions- und Fluoreszenzspektren ähnlich denen zu führen, die bei Verdauungen von Linsenproteinen von Katarakt bei älteren und diabetischen Personen beobachtet werden. Die beobachteten Ähnlichkeiten zwischen Linsenproteinen, die nicht enzymatisch glykiert wurden in vitro und Linsenproteine ​​von gealterten oder diabetischen Personen lieferten den ersten Beweis dafür, dass nicht-enzymatische Glykation an der Entwicklung und dem Fortschreiten von Komplikationen im Zusammenhang mit normalem Altern und Langzeit-Diabetes beteiligt ist.

Extrazelluläre Proteine

Der Einfluss extrazellulärer Glukose auf die Modifikation von Linsenproteinen lieferte weitere Impulse, um die Bedeutung der nicht-enzymatischen Glykierung in den pathogenen Mechanismen anderer langlebiger Proteine ​​zu untersuchen. Extrazelluläre Proteine ​​wurden als besonders anfällig angesehen, da, wie Proteine ​​in insulinunabhängigen Zellen, die nicht-enzymatische Glykierung extrazellulärer Proteine ​​direkt von der Konzentration der zirkulierenden Glucose beeinflusst würde. Kollagen ist das vorherrschende extrazelluläre Protein im Körper und der Hauptbestandteil von Bindegewebe wie Haut, Sehnen und Knorpel. Aufgrund seines Überflusses, seiner langen Halbwertszeit und seiner Zugänglichkeit durch zirkulierende Glukose schien Kollagen die notwendigen Eigenschaften für die Anfälligkeit für nicht-enzymatische Glykierung zu haben. Erhöhte Kollagen-Steifheit und -Steifigkeit wird oft normalen Alterungssymptomen zugeschrieben, und diese verringerte Flexibilität könnte teilweise auf AGE-vermittelte Kollagen-Quervernetzungen zurückgeführt werden. Das Ausmaß der Modifikation von Kollagen durch nicht-enzymatische Glykierung wurde in einer Reihe von verschiedenen kollagenreichen Geweben einschließlich Aorta, Dura mater und Haut gemessen. In jedem Fall korreliert das Ausmaß, in dem Kollagen AGE-modifiziert wurde, positiv mit dem Alter. Gewebeproben von insulinpflichtigen Diabetikern zeigen eine Zunahme an AGE-modifiziertem Kollagen als Funktion des chronologischen Alters, aber die beobachteten Spiegel waren vergleichbar mit normalen Personen, die doppelt so alt waren wie die Diabetiker. Diese Ergebnisse bestätigen, dass die Entwicklung einiger allgemeiner Folgen des normalen Alterns bei Personen mit Langzeitdiabetes beschleunigt wird.

Das Vorhandensein von AGEs auf Kollagen beeinflusst nicht nur seine physikalischen und strukturellen Eigenschaften, sondern die AGE-Modifikation von Kollagen kann auch zu Arteriosklerose, Nephropathie und peripheren Gefäßerkrankungen beitragen. Studien haben gezeigt, dass AGE-modifiziertes Kollagen nicht nur mit anderen Kollagenmolekülen, sondern auch mit zirkulierenden Serumproteinen vernetzen kann. Es wird angenommen, dass die kovalente Anlagerung und Immobilisierung von zirkulierenden Proteinen wie Lipoproteinen niedriger Dichte, Serumalbumin und Immunglobulinen an Gewebekollagen zur Entwicklung von atherosklerotischen Läsionen, zur Verdickung der Basalmembran im Nierengewebe und zum Verschluss peripherer Gefäße beiträgt.

Andere pathologische Folgen

Neuere Untersuchungen haben eine potenzielle Rolle von AGE-modifizierten Proteinen bei anderen altersbedingten Pathologien wie der Alzheimer-Krankheit (AD) und Hirnschäden durch Schlaganfälle aufgezeigt. Das Vorhandensein und die fortschreitende Akkumulation von Amyloid-Plaques im Hirngewebe ist ein zentrales Kennzeichen von AD, und ein Großteil der Arbeit konzentrierte sich auf die Mechanismen, die zur Aggregation und Ablagerung von β-Amyloid (β A) Ansammlungen im Gehirn. Vor kurzem wurden Amyloid-Plaques aus erkranktem und normalem Hirngewebe auf das Vorhandensein von AGEs untersucht. Es wurde festgestellt, dass Proben von Gehirnen mit AD-Erkrankung fast dreimal mehr AGEs pro Milligramm Protein enthielten als altersangepasste Kontrollen. Auch Glykierung von löslichen βA-Peptide beschleunigten deutlich die Bildung unlöslicher fibrillärer βA aggregiert in Reagenzglasinkubationen. Diese Ergebnisse legen nahe, dass AGEs an der Bildung und Ablagerung von Amyloid-Plaques beteiligt sein können und somit zu den mit AD assoziierten Neuropathologien beitragen (sehen Demenz).

Die Exazerbation einer anderen neuropathologischen Störung durch AGEs wurde kürzlich in einem Nagetiermodell beobachtet. Die Verabreichung physiologischer Konzentrationen von AGE-modifizierten Proteinen an normale Ratten vor dem Verschluss der Hirnarterien verursachte im Vergleich zu nicht behandelten Tieren ein signifikant größeres Volumen an Schlaganfallschäden und Infarkten. Diese Ergebnisse legen nahe, dass AGEs potenziell neurotoxische Prozesse initiieren können, es ist jedoch nicht klar, ob AGEs Schäden direkt induzieren oder ob sie über einen oder mehrere sekundäre Wege vermittelt werden.

Nukleinsäuren

Die Identifizierung der nicht-enzymatischen Modifikation durch Glukose verschiedener Klassen von biologisch relevanten Makromolekülen unterstützt die durchdringende Natur dieser Reaktion in Zellen und Geweben des Körpers. Vor einigen Jahren wurde die Hypothese aufgestellt, dass freie Aminogruppen auf DNA-Basen ähnlich wie bei der Maillard-Reaktion mit Proteinen auch an nichtenzymatischen Reaktionen mit Glucose teilnehmen könnten. Die nicht-enzymatische Glykierung von DNA kann zu mehreren bekannten altersbedingten genetischen Dysfunktionen beitragen, wie z. B. verminderte RNA- und Proteinsynthese, verminderte DNA-Reparatur und -Replikation und vermehrte Chromosomenaberrationen.

Initial in vitro Studien zeigten, dass Aminogruppen von Nukleotiden, ob frei oder polymerisiert in einzel- oder doppelsträngiger DNA, mit Glucose und Glucose-6-phosphat reagieren können. Diese nicht-enzymatischen Reaktionen erzeugten glykierte DNA mit veränderten Absorptions- und Fluoreszenzspektren in einer zeit- und zuckerkonzentrationsabhängigen Weise, die direkt mit den spektralen Veränderungen vergleichbar war, die bei der nicht-enzymatischen Glykierung von Proteinen beobachtet wurden. Wenn Plasmid-DNA, die glykiert wurde in vitro zur Transformation von Bakterien verwendet wurde, hatte die Glucose-modifizierte DNA eine signifikant niedrigere Transformationseffizienz als die Kontrollplasmid-DNA. Dieser Aktivitätsverlust korrelierte mit der Länge der Inkubationszeit und der in der Reaktion vorhandenen Glucosekonzentration. Von einigen der transformierten Kolonien isolierte Plasmid-DNA wurde analysiert und es wurde festgestellt, dass sie anomale Sequenzen enthält. Diese Beobachtungen stützten zum ersten Mal auf molekularer Ebene die Hypothese, dass die nicht-enzymatische Glykierung von DNA nachteilige biologische Auswirkungen haben könnte. Ähnliche Ergebnisse wurden in anderen beobachtet in vitro und in vivo prokaryontische und eukaryontische Modellsysteme, die das mutagene Potenzial der DNA-Glykierung bestätigen. Die Auswirkungen der DNA-Glykation können die Integrität des Genoms dauerhaft beeinträchtigen und zu verschiedenen Graden der Beeinträchtigung der Zellfunktion führen, die im Extremfall zum Zelltod führen kann.

transgene Mäuse, die ein spezifisches Mutagenese-Markergen enthalten, spitze, wurden verwendet, um zu bestimmen, ob sich die Wirkungen der nicht-enzymatischen Glykierung auf das Genom in intakten Tieren erstreckten. Durch Messung der Akkumulation von lacI Mutanten als Funktion des Alters wurde festgestellt, dass die Mutantenhäufigkeit linear mit der Zeit zunahm. Die beobachteten Arten von DNA-Mutationen waren nicht auf einfache Basensubstitutionen beschränkt, sondern umfassten große Deletionen und Insertionen, was auf die Aktivität komplexer AGE-abhängiger DNA-Reparaturwege hindeutet. Angesichts dieser Ergebnisse über die kurze Lebensdauer von Versuchstieren kann man auch erwarten, dass AGE-induzierte DNA-Schäden und Mutationen für einige der genetischen Veränderungen verantwortlich sind, die bei älteren Menschen beobachtet werden.

Es ist gut dokumentiert, dass es bei Säuglingen von insulinpflichtigen diabetischen Müttern eine signifikant höhere Inzidenz von Geburtsfehlern gibt als bei solchen, die von ihren nicht-diabetischen Gegenstücken geboren wurden. Das gleiche verwenden lacI transgenen Mäusen konnten die mutagenen Wirkungen der mütterlichen Hyperglykämie auf sich entwickelnde Embryonen untersucht werden. Bei Föten, die sich in diabetischen Muttertieren entwickelten, im Vergleich zu solchen, die sich unter normalen Bedingungen entwickelten, gab es einen zweifachen Anstieg der lacI Mutantenfrequenz. Molekulare Analyse dieser lacI Mutanten zeigten ein ähnliches Muster von DNA-Mutationen wie bei alten Mäusen. Diese Ähnlichkeiten deuten auf einen gemeinsamen Mechanismus von DNA-Schäden und nachfolgender ineffizienter Reparatur bei normalem Altern und diabetischen Schwangerschaften hin. Diese Studie lieferte den ersten möglichen molekularen Zusammenhang zwischen mütterlicher Hyperglykämie, DNA-Schäden und angeborenen Fehlbildungen.


Knochenreparatur

Knochenreparatur, oder Heilung, ist der Prozess, bei dem sich ein Knochen nach einem Knochenbruch selbst repariert. Sie können eine Röntgenaufnahme einer Knochenfraktur in Abbildung (PageIndex<4>) sehen. Bei dieser Fraktur ist der Humerus im Oberarm komplett durch den Schaft gebrochen. Bevor diese Fraktur heilt, muss ein Arzt die verlagerten Knochenteile wieder in ihre richtige Position zurückschieben. Dann muss der Knochen stabilisiert werden – zum Beispiel mit einem Gipsverband und/oder Pins, die chirurgisch in den Knochen eingesetzt werden – bis der natürliche Heilungsprozess des Knochens abgeschlossen ist. Dieser Vorgang kann mehrere Wochen dauern.

Der Prozess der Knochenreparatur wird hauptsächlich durch das Periost bestimmt, die Bindegewebsmembran, die den Knochen bedeckt. Das Periost ist die primäre Quelle von Vorläuferzellen, die sich zu Osteoblasten entwickeln, die für den Heilungsprozess unerlässlich sind. Knochen heilen, wenn Osteoblasten neues Knochengewebe bilden.

Obwohl die Knochenreparatur ein natürlicher physiologischer Prozess ist, kann sie durch mehrere Faktoren gefördert oder gehemmt werden. Zum Beispiel ist die Reparatur von Frakturen bei ausreichender Nährstoffzufuhr wahrscheinlich erfolgreicher. Alter, Knochentyp, medikamentöse Therapie und vorbestehende Knochenerkrankungen sind weitere Faktoren, die die Heilung beeinträchtigen können. Knochen, die durch Krankheiten wie Osteoporose oder Knochenkrebs geschwächt sind, heilen nicht nur langsamer, sondern brechen auch eher.

Abbildung (PageIndex<4>): Ein Knochenbruch bedeutet nicht immer einen vollständigen Knochenbruch, wie in diesem Röntgenbild. Manchmal ist ein Bruch nur ein Riss im Knochen. In anderen Fällen bricht der Knochen nicht nur wie hier ganz durch, sondern durchbricht auch die ihn umgebenden Weichteile, so dass er aus der Haut herausragt. Dies wird als offene Fraktur bezeichnet.

Knochenbrüche sind ziemlich häufig und es gibt viele Mythen darüber. Die Kenntnis der Fakten ist wichtig, da Frakturen in der Regel eine medizinische Notfallbehandlung erfordern.

Mythos: Ein Knochenbruch ist eine leichtere Verletzung als ein Knochenbruch.

Wirklichkeit: Ein Knochenbruch ist dasselbe wie ein Knochenbruch.

Mythos: Wenn eine Gliedmaße noch über den vollen Bewegungsumfang verfügt, darf sie nicht gebrochen sein.

Wirklichkeit: Selbst wenn ein Knochen gebrochen ist, können die daran befestigten Muskeln und Sehnen den Knochen möglicherweise noch normal bewegen. Dies ist besonders wahrscheinlich, wenn der Knochen gebrochen, aber nicht in zwei Teile gebrochen ist. Selbst wenn ein Knochen vollständig gebrochen ist, wird der Bewegungsumfang möglicherweise nicht stark beeinträchtigt, wenn die Knochen auf beiden Seiten der Fraktur richtig ausgerichtet bleiben.

Mythos: Ein Bruch erzeugt immer einen blauen Fleck.

Wirklichkeit: Viele, aber nicht alle Frakturen erzeugen einen blauen Fleck. Wenn eine Fraktur einen blauen Fleck erzeugt, kann es mehrere Stunden oder sogar einen Tag oder länger dauern, bis der blaue Fleck erscheint.

Mythos: Frakturen sind so schmerzhaft, dass Sie sofort merken, wenn Sie sich einen Knochen brechen.

Wirklichkeit: Bänderverstauchungen und Muskelzerrungen sind ebenfalls sehr schmerzhaft, manchmal schmerzhafter als Frakturen. Außerdem hat jeder Mensch eine andere Schmerztoleranz. Menschen mit hoher Schmerztoleranz können trotz der Schmerzen weiterhin einen gebrochenen Knochen verwenden.

Mythos: Sie können erkennen, wann ein Knochen gebrochen ist, da während des Bruchs sehr lokalisierte Schmerzen auftreten.

Wirklichkeit: Ein Knochenbruch geht oft mit Verletzungen der umliegenden Muskeln oder Bänder einher. Dadurch können die Schmerzen weit über den Ort der Fraktur hinausgehen. Der Schmerz kann direkt über der Fraktur stärker sein, aber die Intensität des Schmerzes kann es schwierig machen, den genauen Ursprung des Schmerzes zu bestimmen.


Blutgerinnung: Mechanismen und Stadien | Blut | Hämatologie | Biologie

In diesem Artikel werden wir über die Mechanismen und Stadien der Blutgerinnung diskutieren.

Mechanismus von Blutgerinnung:

Die Blutgerinnung ist einer von drei Mechanismen, die den Blutverlust durch gebrochene Blutgefäße reduzieren.

Die drei Mechanismen sind:

Die glatte Muskulatur in den Blutgefäßwänden zieht sich sofort zusammen, wenn das Blutgefäß gebrochen ist. Diese Reaktion reduziert den Blutverlust für einige Zeit, während die anderen hämostatischen Mechanismen aktiv werden.

ii. Bildung von Thrombozytenpfropfen:

Wenn Blutplättchen auf ein beschädigtes Blutgefäß treffen, bilden sie einen “Plättchenpfropfen”, um die Lücke im gebrochenen Blutgefäß zu schließen. (Die Schlüsselstadien dieses Prozesses werden als Thrombozytenadhäsion, Thrombozytenfreisetzungsreaktion und Thrombozytenaggregation bezeichnet)

Nach einer Schädigung eines Blutgefäßes tritt ein Gefäßspasmus auf, um den Blutverlust zu reduzieren, während andere Mechanismen ebenfalls wirksam werden. Blutplättchen sammeln sich an der Stelle der Beschädigung und sammeln sich an, um einen Blutplättchenpfropfen zu bilden. Dies ist der Beginn des Prozesses, bei dem das Blut aus seiner üblichen flüssigen Form so “ zerfällt”, dass seine Bestandteile ihre eigenen Rollen bei Prozessen zur Minimierung des Blutverlusts spielen.

Blut bleibt normalerweise in seinem flüssigen Zustand, während es sich in den Blutgefäßen befindet, aber wenn es diese verlässt, kann sich das Blut verdicken und ein Gel bilden (Koagulation). Blutgerinnung (technisch “Blutgerinnung”) ist der Prozess, bei dem (flüssiges) Blut in einen festen Zustand umgewandelt wird.

Diese Blutgerinnung ist ein komplexer Prozess, bei dem sich viele Gerinnungsfaktoren (ua Calciumionen, Enzyme, Blutplättchen, beschädigtes Gewebe) gegenseitig aktivieren.

Stufen von Blutgerinnung:

1. Bildung von Prothrombinase:

Prothrombinase kann auf zwei Arten gebildet werden, je nachdem, welches von zwei “Systemen” oder “Wegs” zutrifft.

Dies wird durch den Kontakt von flüssigem Blut mit einer fremden Oberfläche, d.h. e. etwas, das nicht Teil des Körpers ist oder

Dies wird eingeleitet, indem flüssiges Blut mit beschädigtem Gewebe in Kontakt kommt.

Sowohl das intrinsische als auch das extrinsische System beinhalten Wechselwirkungen zwischen Gerinnungsfaktoren. Diese Gerinnungsfaktoren haben individuelle Namen, werden aber oft mit einem standardisierten Satz römischer Ziffern bezeichnet, z. Faktor VIII (antihämophiler Faktor), Faktor IX (Weihnachtsfaktor).

2. Prothrombin in das Enzym Thrombin umgewandelt:

Prothrombinase (in Stufe 1 gebildet) wandelt Prothrombin, ein Plasmaprotein, das in der Leber gebildet wird, in das Enzym Thrombin um.

3. Fibrinogen (löslich) in Fibrin (unlöslich) umgewandelt:

Thrombin wiederum wandelt Fibrinogen (das ebenfalls ein in der Leber synthetisiertes Plasmaprotein ist) in Fibrin um.

Fibrin ist unlöslich und bildet die Fäden, die das Gerinnsel binden

Es gibt zwei Wege, die zur Umwandlung von Prothrombin in Thrombin führen:

(1) Der intrinsische Weg und

(1) Intrinsischer Weg:

Der intrinsische Weg, der durch Elemente ausgelöst wird, die im Blut selbst liegen (dem Blut intrinsisch), erfolgt im Fließweg. Eine Schädigung der Gefäßwand stimuliert die Aktivierung einer Kaskade von Gerinnungsfaktoren (der Einfachheit halber werden die einzelnen Faktoren nicht berücksichtigt). Diese Kaskade führt zur Aktivierung von Faktor X.

Aktivierter Faktor X ist ein Enzym, das Prothrombin in Thrombin umwandelt. Thrombin wandelt Fibrinogen in Fibrinmonomere um, die dann in Fibrinfasern polymerisieren. Fibirinfasern bilden ein Verlustgeflecht, das durch durch Faktor XIII erzeugte Vernetzungen stabilisiert wird. Das stabilisierte Geflecht aus Fibrinfasern bildet nun ein Gerinnsel, das rote Blutkörperchen und Blutplättchen einfängt und so den Blutfluss stoppt.

(2) Extrinsischer Pfad:

Der extrinsische Weg wird durch Gewebeschäden außerhalb des Blutgefäßes ausgelöst. Dieser Weg dient dazu, Blut zu gerinnen, das aus dem Gefäß in das Gewebe entwichen ist. Eine Gewebeschädigung stimuliert die Aktivierung von Gewebethromboplastin, einem Enzym, das die Aktivierung von Faktor X katalysiert. An diesem Punkt konvergieren die intrinsischen und extrinsischen Wege und die nachfolgenden Schritte sind die gleichen wie oben beschrieben.

Bei fortgeschrittener Arteriosklerose nehmen Sie ein Baby asprin noch einen Tag ein, um die Wahrscheinlichkeit von Herzinfarkt und Schlaganfall zu verringern.

Kleine Risse in den Kapillaren und Arteriolen treten ständig auf. Thrombozyten sind dafür verantwortlich, diese Risse schnell zu versiegeln, bevor der langsamere Gerinnungsprozess die Arbeit abschließt.

Bei Fehlen einer ausreichenden Anzahl von Blutplättchen sind diese Mikroflecken (Thrombozytopenie purpura) auf der Haut sichtbar. Thrombozytopenie kann akut oder chronisch verlaufen und hat viele Ursachen. Schwere, unbehandelte Fälle führen zum Tod.

Das Blut enthält etwa ein Dutzend Gerinnungsfaktoren. Diese Faktoren sind Proteine, die im Blut in einem inaktiven Zustand vorhanden sind, aber aktiviert werden können, wenn Gewebe oder Blutgefäße beschädigt sind.

Die Aktivierung von Gerinnungsfaktoren erfolgt sequenziell. Der erste Faktor in der Sequenz aktiviert den zweiten Faktor, der den dritten Faktor aktiviert und so weiter. Diese Reaktionsfolge wird als Gerinnungskaskade bezeichnet.

Blutgerinnung ist die Umwandlung von flüssigem Blut in ein halbfestes Gel. Gerinnsel bestehen aus Fasern (Polymeren) eines Proteins namens Fibrin. Fibrinmonomere stammen von einem inaktiven Vorläufer namens Fibrinogen.

Der Körper des Fibrinogenmoleküls hat an seinen Enden Kappen, die Fibrin-an-Fibrin-Bindungsstellen bilden. Wenn die Kappen entfernt werden, polymerisieren Fibrinmonomere, um Fibrinpolymere zu bilden. Dieser Prozess erforderte Thrombin, das Enzym, das Fibrinogen in Fibrin umwandelt.

Dieser Prozess erfordert auch Kalzium, das als eine Art Klebstoff dient, um die Fibrinmonomere aneinander zu halten, um die Polymerfaser zu bilden. Die Fibrinfasern bilden ein lockeres Maschenwerk, das durch den Gerinnungsfaktor XIII stabilisiert wird. Das stabilisierte Geflecht aus Fibrinfasern fängt Erythrozyten ein und bildet so ein Gerinnsel, das den Blutfluss stoppt.

Gerinnsel auflösende Medikamente:

Blutgerinnsel können lebensbedrohlich sein, wenn sie sich an kritischen Stellen unangemessen bilden. Blutgerinnsel, die Koronararterien blockieren, verursachen Herzinfarkte, während Blutgerinnsel, die Arterien im Gehirn blockieren, Schlaganfälle verursachen. Medikamente, die die Entfernung von Gerinnseln vermitteln können, “Clot Busters”, werden in Fällen von Herzanziehung und Schlaganfall eingesetzt, um die durch das Gerinnsel verursachten Schäden zu verringern.

Klinisch verwendete Medikamente zur Entfernung von Kinderbetten umfassen:

1. Gewebe-Plasminogen-Aktivator (TPA) wurde vor kurzem kloniert und wird nun in großen Mengen von der Biotech-Figur Amgen hergestellt. Es wird klinisch verwendet, um Blutgerinnsel in Koronararterien nach einem Herzinfarkt aufzulösen. Es wird auch verwendet, um Blutgerinnsel im Gehirn nach einem Schlaganfall aufzulösen.

2. Streptokinase ist ein Enzym, das Blutgerinnsel direkt auflöst. Es wird von Streptokokken-Bakterien produziert. Die Bakterien verwenden Streptokinase, um Gerinnsel aufzulösen, die ihr Wachstum im menschlichen Wirt negativ beeinflussen. Dieses Gerinnsel auflösende Enzym ist anscheinend genauso wirksam wie rekombinantes TPA.

Streptokinase kostet 2 Dollar pro Dosis, während TPA 2000 Dollar pro Dosis kostet. Aus wirtschaftlichen Gründen ist Streptokinase das Mittel der Wahl. Streptokinase ist jedoch kein menschliches Enzym, daher sieht das Immunsystem sie als Fremdmolekül an, das verzerrt werden sollte.

Die Immunantwort nimmt bei wiederholter Anwendung zu und schränkt die Wirksamkeit des Arzneimittels im Laufe der Zeit ein. TPA hingegen ist ein ganzes Huna-Molekül, das das Im­mune-System nicht zerstört.


Vorgeschlagener einfacher Mechanismus von GHK-Cu-Wirkungen nach Gewebeverletzungen

Informationen aus einer Vielzahl von Quellen ermöglichen es uns, einen Mechanismus für GHK-Cu-Wirkungen vorzuschlagen. Die Abfolge der Ereignisse von GHK-Cu-induzierten Wirkungen scheint wie folgt zu sein:

1. Nach einer Gewebeschädigung wird zunächst die erste Stufe der Wundheilung aktiviert. Dazu gehören lokalisierte Blutgerinnung, eine frühe Invasion von Neutrophilen, die sterilisierende Sauerstoffradikale sezerniert, und später eine Induktion großer Mengen an narbenbildendem Kollagen durch Wachstumsfaktoren wie TGF-beta-1, um eine schützende Hülle über der Verletzung zu bilden.

2. Eine zweite Heilungsphase wird aktiviert, da zerstörte Zellen Proteasen freisetzen, die eine Population von Peptiden erzeugen, die Gly-His-Lys und His-Gly-His-Lys umfassen, die beide eine sehr hohe Affinität für Kupfer aufweisen (+ .) 2) Ionen.

3. Die Gly-His-Lys und His-Gly-His-Lys beginnen, Kupfer(+2)-Ionen aus Albumin anzusammeln und bilden GHK-Cu und HGHK-Cu.

4. Die Akkumulation von peptidgebundenen Kupferionen erzeugt mehrere entzündungshemmende Wirkungen, die dazu beitragen, die Wirkung von sterilisierenden Sauerstoffradikalen zu stoppen und Heilungsvorgänge einzuleiten. GHK-Cu blockiert Ferritinkanäle und die Freisetzung von freiem (oxidativem) Eisen und blockiert so die eisenkatalysierte Lipidperoxidation, die nach einer Verletzung auftritt. GHK-Cu blockiert auch Interleukin-1-Schäden an Gewebezellen.

5. GHK-Cu, das in den Blutkreislauf freigesetzt wird, erhöht die körpereigene Produktion von und die Konzentration im zirkulierenden Blut von Wundmakrophagen, die die Reparatur verbessern.

6. GHK-Cu unterdrückt die Synthese der Narbenentwicklung, indem es die Fibroblastenproduktion von TGF-beta-1 unterdrückt.

7. GHK-Cu zieht auch Wundmakrophagen chemisch an den Wundbereich an. Diese Makrophagen wirken direkt, um die Heilung zu stimulieren, indem sie Zelltrümmer entfernen und eine Familie von ungefähr 20 Wachstumsfaktorproteinen absondern.

8. GHK-Cu wirkt direkt auf Fibroblasten, um m-RNAs für Kollagen, Elastin, Proteoglykane, Metalloproteinasen und TIMP-1 und TIMP-2 zu stimulieren. Dies wiederum erhöht die Spiegel dieser Proteine. Dies führt zu einem Zustand, bei dem die Proteinsynthese und -ablagerung gleichzeitig mit dem Proteinabbau auftritt, wodurch Narbengewebe und Zelltrümmer entfernt werden, die von der Gewebezerstörung zurückbleiben. Somit verknüpft GHK-Cu die Narbenreduktion und den Wiederaufbau von Gewebe.

9. GHK-Cu induziert die Angiogenese, indem es als Chemoattraktant dient, um neue Blutkapillaren in den Wundbereich zu leiten und die Produktion mehrerer Proteine ​​zu induzieren, die für die Angiogenese essentiell sind.

10. GHK-Cu induziert neuronales Wachstum und Reinnervation des geschädigten Gewebes.

11. Dieser Mechanismus der Kupfer-Peptid-induzierten Gewebereparatur scheint für Haut, Haarfollikel, Magenschleimhaut, Darmschleimhaut, Knochengewebe sowie Hufe und Fingernägel zu funktionieren.

12. Dieser Kupfer-Peptid-Regenerationsmechanismus unterscheidet sich von den meisten bekannten biochemischen hormonellen Reaktionsmustern wie dem Insulin-Glukose-System oder dem Erythropoetin-roten Blutkörperchen-System. Bei diesen Systemen führt eine kleine Änderung der Konzentrationen von Glukose oder roten Blutkörperchen zu einer genau kontrollierten Freisetzung der Hormone, um normale Glukose- oder rote Blutkörperchenspiegel wiederherzustellen.

13. Das Kupfer-Peptid-Gewebe-Remodeling ist ein viel lockereres Reiz-Antwort-System - etwas wie eine "unscharfe Logik"-Antwort. Traumatische Gewebeschäden sind von Natur aus eine chaotische Angelegenheit – Schäden sind oft gering oder massiv. Die Body-Repair-Systeme erhalten nicht immer schnelle und eindeutige Informationen über das Ausmaß der Gewebeschädigung – Schäden können plötzlich und akut sein – oder das Ergebnis einer langsamen degenerativen Erkrankung. Dies kann erklären, warum Hautnarben und -läsionen bei Erwachsenen so lange andauern, dass der Körper einfach nicht erkennt, dass die Unvollkommenheiten beseitigt werden müssen.


Wie Insulin und Glukagon den Blutzucker regulieren

Die Bauchspeicheldrüse schüttet Insulin und Glukagon aus. Beide Hormone arbeiten im Gleichgewicht und spielen eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Blutzuckerspiegels. Wenn der Spiegel eines Hormons höher oder niedriger als der ideale Bereich ist, kann der Blutzuckerspiegel steigen oder fallen.

Zusammen tragen Insulin und Glucagon dazu bei, einen Zustand namens Homöostase aufrechtzuerhalten, in dem die Bedingungen im Körper stabil bleiben. Wenn der Blutzucker zu hoch ist, schüttet die Bauchspeicheldrüse mehr Insulin aus. Wenn der Blutzuckerspiegel sinkt, schüttet die Bauchspeicheldrüse Glucagon aus, um sie anzuheben.

Dieses Gleichgewicht trägt dazu bei, den Zellen ausreichend Energie zuzuführen und gleichzeitig die Nervenschäden zu verhindern, die durch einen konstant hohen Blutzuckerspiegel entstehen können.

In diesem Artikel erklären wir die Funktionen und Prozesse von Insulin und Glucagon sowie deren Auswirkungen auf Diabetes.

Share on Pinterest Insulin und Glucagon beeinflussen, wie der Körper den Blutzuckerspiegel regelt.

Der Körper wandelt die Kohlenhydrate aus der Nahrung in Glukose um, einen einfachen Zucker, der als lebenswichtige Energiequelle dient.

Der Blutzuckerspiegel ist ein Maß dafür, wie effektiv der Körper Glukose verwendet.

Diese variieren im Tagesverlauf. In den meisten Fällen halten Insulin und Glucagon diese Werte jedoch in einem gesunden Bereich.

Wenn der Körper nicht genügend Glukose umwandelt, bleibt der Blutzuckerspiegel hoch. Insulin hilft den Zellen, Glukose aufzunehmen, den Blutzucker zu senken und die Zellen mit Glukose zur Energiegewinnung zu versorgen.

When blood sugar levels are too low, the pancreas releases glucagon. Glucagon instructs the liver to release stored glucose, which causes blood sugar to rise.

Islet cells in the pancreas are responsible for releasing both insulin and glucagon. The pancreas contains many clusters of these cells. There are several different types of islet cell, including beta cells, which release insulin, and alpha cells, which release glucagon.

How insulin works

The cells need glucose for energy. However, most of them are unable to use glucose without the help of insulin.

Insulin gives glucose access to the cells. It attaches to the insulin receptors on cells throughout the body, instructing the cells to open up and grant entry to glucose.

Low levels of insulin constantly circulate throughout the body. A spike in insulin signals to the liver that blood glucose is also high. The liver absorbs glucose then changes it into a storage molecule called glycogen.

When blood sugar levels drop, glucagon instructs the liver to convert the glycogen back to glucose, causing blood sugar levels to return to normal.

Insulin also supports healing after an injury by delivering amino acids to the muscles. Amino acids help build the protein that is present in muscle tissue, so when insulin levels are low, muscles may not heal properly.

How glucagon works

The liver stores glucose to power the cells during periods of low blood sugar. Skipping meals and poor nutrition can lower blood sugar. By storing glucose, the liver makes sure that blood glucose levels remain steady between meals and during sleep.

When blood glucose falls, cells in the pancreas secrete glucagon. Glucagon instructs the liver to convert glycogen to glucose, making glucose more available in the bloodstream.

From there, insulin attaches to its receptors on the body’s cells and ensures that they can absorb glucose.

Insulin and glucagon work in a cycle. Glucagon interacts with the liver to increase blood sugar, while insulin reduces blood sugar by helping the cells use glucose.


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Polysaccharide

A polysaccharide is three or more monosaccharides joined together. In the exact same way that a disaccharide is formed, polysaccharides form through multiple dehydration reactions between carbohydrates.

A single monosaccharide in a polysaccharide is referred to as a monomer. A polysaccharide, which is made from many monomers, can be called a polymer. Some polymers are more than 1000 monomers (or monosaccharides) long.

monomer = monosaccharide polymer = polysaccharide

monomer + monomer + monomer = polymer

Polysaccharides have a range of biological functions. A key function they fill is as a temporary storage of energy. Plants store energy in the form of the polysaccharide known as 'starch'. Many crops, such as corn, rice and potatoes, are important because of their high starch content. Humans and other animals store energy in our muscles and liver using a polysaccharide known as 'glycogen'.

A second important role of polysaccharides is providing structural support. Plants have two very important structural polysaccharides: cellulose and lignin.

Cellulose is the key compound that makes up the cell walls of plant cells. Cell walls are responsible for protecting and maintaining the shape of plant cells. Lignin is the structural compound that makes wood and has enabled plants to evolve into giant trees.

Animals and fungi also use polysaccharides as structural materials. Chitin is a polysaccharide found in the exoskeletons of insects, spiders and crustaceans as well as in the cell walls of fungi.

Zusammenfassung

  • Carbohydrates are one of the four main molecules of life
  • A carbohydrate is a molecule made from carbon, hydrogen and oxygen atoms and include a carbonyl group (C=O) and a hydroxyl group (-OH)
  • Carbohydrates are a main source of energy for most organisms and are also important as structural compounds and cell-cell recognition
  • The three types of carbohydrates are monosaccharides, disaccharides and polysaccharides
  • Monosaccharides are simple sugars e.g. glucose and fructose
  • Disaccharides are formed by linking two monosaccharides together
  • Polysaccharides contain three or more monosaccharides and are also known as polymers
  • Polysaccharides are important for storing energy and for providing support and protection for cells and whole organisms

Last edited: 23 April 2016

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