Болезнь Андерсена, или гликогеноз IV типа. Типы гликогенозов

12. Сказки Андерсена
Болезнь Андерсена, или гликогеноз IV типа – нарушение углеводного обмена, вызванное дефектом фермента амило-1,4:1,6-глюкозилтрансферазы, или branching enzyme, который обеспечивает синтез гликогена разветвлённой структуры. Смоделируйте процесс нормального и нарушенного синтеза на основе алгоритма роста броуновских деревьев. Обоснуйте важность синтеза разветвлённой структуры.

Ничто не нравится, кроме красоты, в красоте – ничто, кроме форм, в формах – ничто, кроме пропорций, в пропорциях – ничто, кроме числа (А.Августин).
Великая книга природы написана
математическими символами. (Галилей)

Гликогенозы – это…
Гликогенозы — общее название синдромов, обусловленных наследственными дефектами ферментов, участвующих в синтезе или расщеплении гликогена.

Типы гликогенозов

Гликогеноз IV типа
Гликогеноз IV типа (болезнь Андерсена, амилопектиноз, диффузный гликогеноз с циррозом печени) - наследственная болезнь, которая обусловлена недостаточностью ферментов, участвующих в обмене гликогена; характеризуется нарушением структуры гликогена, недостаточным или избыточным накоплением его в различных органах и тканях.
Болезнь Андерсена возникает в результате мутаций гена микросомной амило-1,4:1,6-глюкантрансферазы, приводящих к ее недостаточности в печени, мышцах, лейкоцитах, эритроцитах и фибробластах. Ген картирован на хромосоме 3р 12. Тип наследования - аутосомно-рецессивный.

Заболевание манифестирует на первом году жизни неспецифическими гастроин-тестинальными симптомами: рвотой, диареей. По мере ирогрессирования заболевания возникает гепатоспленомегалия, прогрессирующая печеночная недостаточность, генерализованная мышечная гипотония и атрофия, а также тяжелая кардиомиопатия. Смерть больных обычно наступает до 3-5 лет вследствие хронической печеночной недостаточности, редко - в старшем детском возрасте (до 8 лет).

Лабораторная диагностика основана на обнаружении гликогена с измененной структурой в биоптате печени и снижении активности амило-1,4:1,6-глюкантрансферазы.

Броуновское дерево…?
Броуновское дерево является формой компьютерного искусства, которое было популярно в 1990-х, когда домашние компьютеры стали обладать достаточной производительностью для моделирования броуновского движения (отсюда и название). Броуновские деревья — математические модели древовидных структур, связанных с физическим процессом, известным как агрегация, ограниченная диффузией.

L-система или система Lindenmayer
Оптимальной средой для визуализации процесса ветвления гликогена в компьютерной среде является L-система или система Lindenmayer является параллельной перезаписывающей системой и типом формальной грамматики. L-система состоит из алфавита символов, которые могут быть использованы для изготовления строк, сборником правил производства, которые расширяют каждый символ в некоторых крупных последовательностях символов, начальная «Аксиомная» строка, с которой начинается строительство, и механизм перевода и генерации строк в геометрические структуры.

Программы, позволяющая провести визуализацию L-system - FRACTAL GROWER 2010.03, а так же L-SYSTEM DEMO

Нормальный разветвленный гликоген. Перенос глюкозных остатков на нередуцированный конец олигосахаридов и связывание посредством α-1-4 гликозидной связи.
Разветвленная структура формируется: при действии гликогенсинтетазы формируется линейный фрагмент до 11 глюкозных остатков, фермент ветвления амило-1,4:1,6-глюкозилтрансфераза (branching enzyme) переносит 6 – 7 остатков на внутренний край цепи, соединение происходит посредством α-1-6 гликозидной связи. Точка соединения называется точкой ветвления

Дефицит фермента ветвления амило-1,4:1,6-глюкозилтрансферазы (branching enzyme) ведет к измененному синтезу гликогена, неразветвенной структуры

Почему в организме так важен разветвленный гликоген?
Разветвленный гликоген:
Более компактный, хорошо депонируется в печени;
Полимеризация глюкозы снижает ее растворимость и влияние осмотического давления;
За счет большого количество концевых мономеров обеспечивается одновременная работа ферментов на нескольких концах ветвей гликогена.

При гликогенозе IV типа гликоген имеет «амилопектиноподобный» вид, то есть ветви гликогена длинее нормальных, но расположены меньшим числом.
Амилопектин — один из основных полисахаридов крахмала, состоящий из разветвленных цепочек молекул глюкозы, моносахаридные остатки связаны α (1→4) и α (1→6) гликозидными связями. Амилопектин является растительным белком

СПАСИБО ЗА
ВНИМАНИЕ!