DEU Tıp Fakültesi Biyokimya Anabilim Dalı, İnciraltı-İzmir HÜCRE-İÇİ HOMEOSTAZ Prof. Dr. Güldal Kırkalı DEU Tıp Fakültesi Biyokimya Anabilim Dalı, İnciraltı-İzmir

HOMEOSTAZİS Hücre içindeki dengenin korunmasını sağlamak için gerekli bütün işlemlerdir

İiç ortamın sabit tutulmasıdır. Ddinamik bir denge durumudur. HHOMEOSTAZ NEDİR ?   İiç ortamın sabit tutulmasıdır. Ddinamik bir denge durumudur. * Claude Bernard ( 1859 ) İiç ortam ile ilgili sabit tutulması gereken özellikler : 1. Ekstrasellüler sıvının : volümü tonisitesi = ozmolaritesi İyon kompozisyonu H+ 2. Intrasellüler sıvının : volümü 3. Vücut sıcaklığı

HOMEOSTAZİS Hücre homeostazisi; Hücre açil-CoA homeostazisi Hücre glukoz homeostazisi Hücre iyon homeostazisi Hücre redoks homeostazisi Hücre volümünün regülasyonu Membran potansiyelinin regülasyonu

Açil-CoA homeostazisi Kolesterol homeostazisi için önemlidir. Kolesterol ester oluşumu Kolesterolün barsaklardan absorpsiyonu Hepatik lipoprotein üretimi Makrofaj köpük hücresi oluşumu

Glukoz Homeostazisi Glukoz; Glukoz alımı (barsaklardan glukoz abs.) Dokudaki kullanımı (glikoliz, pentoz fosfat, TCA, glikojen sentezi) Endojen üretim (glikojenoliz ve glukoneogenez) Glukoz homeostazisi; insulin ve bazı insulin benzeri büyüme faktörleri tarafından kontrol edilir.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 Hiperglisemik etki Hipoglisemik etki Glukagon, epinefrin, kortizol, GH İnsülin Plazma glukozu azalır Plazma glukozu artar İnsulinin hedef dokuları : K.C, Kas, Yağ dokusu

Glukoz Homeostazisinin Regülasyonu K.C ve kastaki glikojen sentezi K.C’deki glikojen degradasyonu Uzun süreli açlıklardaki prot. ve A.A degradasyonu Glukoneogenez Adipoz dokudan ve yağ asidi oksidasyonundan salınan yağ

GLUKOSTAT Glukoz + glukokinaz glukoz glukokinaza bağlanır G6P/min potansiyel dönüşmü Ca2+ girişi İnsülin salınımı İnsülin salınımı için direkt stimulus -hücresi içine kalsiyum salınımıdır. Kalsiyum hücre membranında bir elektriksel potansiyel oluşturur.

Glukagon-Like Peptid-1(GLP-1) -hücresi Ca2+ cAMP GLP-1 Glukoz İnsulin salınımı Barsak İnsulin salınımı glukoz barsağa girdikten Kısa bir süre sonra başlar

Redoks Homeostazisi Fizyolojik şartlarda oluşan oksijen türleri Oksidatif hasarın azaltılması Antioksidan sistem Redoks tampon kapasitesi Enzimler; SOD, peroksidaz, katalaz Diğer bileşikler; askorbik asit, E vit, koenzim Q, glutatyon (GSH) Isı şok proteinleri sitoplazmik antioksidanlar

Redoks Homeostazisi Küçük ısı şok prot. G6P-DH GSH Glutatyon redüktaz Glutatyon transferaz GSH Hem oksigenaz Biliverdin Bilirubin

Redoks Homeostazisi Kükürt içeren amino asitler oksidasyona duyarlıdır. Tiyoredoksin (Cys içeren proteinler) Metiyonin sulfoksit redüktaz (Met içeren proteinler)

Normal Durumda Rasgele Normal Brownian Su Hareketi Normal cell Water molecule Swollen cell

Hücrelerin şişmesine ve interstisyel kompartmanın büzüşmesine bağlı olarak su moleküllerinin sınırlı hareketi Laktat artışı ve hücreden hücre dışı sıvıya laktat geçişi Dönüşümsüz hasar yok. Nöronal marker, N-Asetil Aspartam (NAA)henüz normal

İntrasellüler Kalsiyum Artışı  Ca2+-Mg2+ ATP az pompasının bozulması                                                                                              

Dönüşümsüz hasarın başlangıç basamağı Hücre-içi Ca2+ artışı lizozomal enzimlerin otolitik yıkılımı ile mitokondri, plazma ve diğer organel membranlarının yıkılması

Dönüşümsüz hücre ölümü Organel ve hücre membranının yıkılımı Sitotoksik ödemin yerine interstisyel ödem gelişir. İntrasellüler = ekstrasellüler Brownian su hareketleri artar, diffuzyondaki kısıtlılık azalır NAA azalır nöron ölümü

TEMİZLİK Dönüşümsüz hücre hasarı ve hücre rüptürleri ile birlikte hücre bileşenlerinin salınımı ve sitokinlerin üretimi, adhezyon moleküllerinin ekspresyonunun artışı birleşmiştir. Hücresel artıkları PNM ve makrofajlar fagosite ederler. Yerine bir fibrotik doku bırakır (gliosis). İntertisyel sıvıdan sıvıdan oluşur ve yüksek difüzyon gücüne sahiptir

VÜCUT SUYU KOMPARTMANLARININ KOMPOZİSYONU Plazma kompartmanı Kompozisyonu doğrudan ölçülebilir. Su; iyonlar ve protein, lipoproteinler gibi makromolek. oluşur. En yüksek konsantrasyonda bulunan iyonlar sodyum ve klorürdür. İnterstisyel (Hücrelerarası) sıvı kompartmanı Plazmadan temel farkı, protein bulunmamasıdır.   Hücre içi sıvı kompartmanı Heterojendir Hücre içi temel katyonlar potasyum ve magnezyum; temel anyonlar protein, organik fosfatlar ve sülfatlardır.

KOMPOZİSYONLARI ( mmol/L ) VÜCUT SUYU KOMPARTMANLARININ ELEKTROLİT KOMPOZİSYONLARI ( mmol/L )   Plazma İnterstisyel İntrasellüler Na+ 141 143 15 K+ 4 140 Ca 2+ 2.5 1.3 0.0001 Mg 2+ 1 0.7 Cl - 103 115 8 HCO3 - 25 28 HPO4 2- 60 SO4 2- 0.5 10 Organik asidler 5 2 Proteinler <1 6

Kkompartmanlar arasında suyun dağılımını hangi faktörler düzenler?   H Hücre membranı, endotel tabakası ve epiteller suya geçirgendir. S Suyun hareketini kontrol eden faktörler: 1.   Hidrostatik basınç 2.   Ozmotik basınç (etkin ozmotik basınç ) a. Ozmotik basınç (teorik ozmotik basınç )  b. Membran geçirgenliği Kkapiller duvardan suyun hareketi : hidrostatik + ozmotik basınç farklılığı (Starling Hipotezi)   Hhücre membranlarında ve transsellüler boşlukları çevreleyen epitelde suyun hareketi : ozmotik basınç farklılığı

İntrasellüler ve ekstrasellüler boşluklar arasında suyun hareketi Hücre volümünün sabit kalabilmesi için hücre membranının iki tarafı arasında ozmotik denge bulunmalı  

Hücre içi ozmolarite nasıl düzenlenir?     İyon transportu   ( Na+ - K+ ATP az pompası )     Metabolizmanın düzenlenmesi

Hücre membranlarında elektrolitlerin hareketi   -  Pompalar -  Taşıyıcılar -  İyon kanalları Bu transport sistemlerinin çalışması nasıl düzenlenir? Hormonlar ve mediatörler

Hücrenin iyon kompozisyonu ve volümü neden önemlidir? Hücre metabolizması Hücrenin uyarılabilirliği Hormon ve transmitter salınımı Hücre proliferasyonu

Hücre volümünün önemi (1) Hücre volümünün değişmesi  iyon transportu etkilenir  Epitelial transport Eksitasyon durumu Hormon salınımı

Hücre volümünün önemi (2) Hücre şişmesi  asidik hücre kompartmanlarında pH  Proteoliz  (pH duyarlı proteazlar) Reseptörlerin ve membranların yönlendirilmesi değişir  hormon ve transmitter salınımı etkilenir Apoptosis Hücre proliferasyonu

Hücre volümü ikinci haberci midir? İnsülin  Na, K 2Cl kotransportunu ve Na-H değiş tokuşunu etkiler  Kc hücreleri şişer Protein ve glikojen sentezi artar