Биохимия.ру полный курс лекций

o носитель: учитывается его гидрофильность, адсорбция веществ на молекулах носителя.

Количество выделяемых фракций определяется условиями проведения электрофореза. При электрофорезе на бумаге и пленках ацетата целлюлозы выделяют 5 фракций (альбумины, 1-, 2-, - и -глобулины), в то время как в полиакриламидном геле – до 20 и более фракций. При использовании более совершенных методов (радиальная иммунодиффузия, иммуноэлектрофорез и других) в составе глобулиновых фракций выявляются многочисленные индивидуальные белки.

На вид протеинограммы оказывают влияние только те белки, концентрация которых достаточно высока.

ТИ П Ы П Р О Т Е И Н О Г Р А М М

Вклинической практике для сыворотки выделяют 9 типов электрофореграмм (протеинограмм), соответствующих различным патологическим состояниям.

Б Е Л К И О С Т Р О Й Ф А З Ы

Белки острой фазы – большая группа белков сыворотки крови (в основном-глобулинов) с молекулярной массой от 12 кДа до 340 кДа и различными функциями, объединенных по общему признаку – быстрое и значительное увеличение концентрации при

бактериальной, вирусной, паразитарной инфекции, физической или химической травме, токсической или аутоиммунной реакции, злокачественных новообразованиях. Смысл данного увеличения заключается в повышении резистентности клеток к окислению, в ограничении повреждения тканей, в подавлении скорости размножения бактерий.

Синтез белков острой фазы осуществляется печенью, моноцитами, лимфоцитами,

нейтрофилами. Их концентрация зависят от стадии заболевания и/или от масштабов повреждений. Синтез белков включается и регулируется рядом медиаторов, среди которых цитокины, анафилотоксины и глюкокортикоиды

К белкам острой фазы относят С-реактивный белок, сывороточный амилоид А, гаптоглобин, 2-макроглобулин, церулоплазмин, 1-гликопротеин, 1-антитрипсин, орозомукоид, компоненты комплемента С1-С4, С9. Трансферрин также относят к белкам острой фазы, но его концентрация при воспалениях снижается – негативный белок острой фазы.

Увеличение концентрации белков острой фазы в крови является хорошим индикатором не только явного, но и скрытого воспаления (например, атеросклероз).

Ф У Н К Ц И И Б Е Л К О В П Л А З М Ы К Р О В И

Многообразие белков крови приводит к тому, что они обладают многочисленными функциями:

1.Поддерживают постоянство коллоидно-осмотического давления крови.

2.Участвуют в регуляции кислотно-основного состояния.

3.Удерживают в связанном состоянии и транспортируют катионы кальция, магния, железа, меди и другие ионы, препятствуя их потере с мочой.

4.Связывают и транспортируют углеводы, липиды, гормоны, лекарства, витамины, токсичные вещества.

5.Определяют вязкость крови и сохраняют устойчивость эритроцитов и лейкоцитов в кровотоке, обеспечивают нормальный кровоток в капиллярах (реологические свойства крови).

6.Специализированные белки участвуют в свертывании крови (фибриноген, протромбин, антигемофильный глобулин и др.).

7.Обеспечивают иммунную защиту организма (иммуноглобулины, факторы системы комплемента, трансферрин и пропердин).

8.Являются резервом аминокислот.

ОС О Б Е Н Н О С Т И К О Л И Ч Е С Т В А Б Е Л К О В Ы Х

ФР АК Ц И Й У Д Е Т Е Й

Уноворожденных содержание общего белка в сыворотке крови значительно ниже, чем

увзрослых, и становится минимальным к концу первого месяца жизни (48 г/л). Ко второмутретьему годам жизни общий белок повышается до уровня взрослых.

В течение первых месяцев жизни концентрация глобулиновых фракций низка, что при-

водит к относительной гиперальбуминемии до 66-76%. Между вторым и двенадцатым месяцами возникает временное превышение концентрацией 2-глобулинов взрослого уровня.

Количество фибриногена при рождении гораздо ниже, чем у взрослых (около 2,0 г/л), но к концу первого месяца достигает обычной нормы (4,0 г/л).

И Н Д И ВИ Д У АЛ Ь Н Ы Е Б Е Л К И П Л АЗ М Ы К Р О В И

АЛЬБУМИН

Белок синтезируется почти исключительно в печени. Отмечается микрогетерогенность молекул альбумина, что связано с количеством и качеством агрегированных с альбумином молекул.

Значение альбумина в крови заключается:

1.В поддержании коллоидно-осмотического давления;

2.Он является богатым и быстро реализуемым резервом белка;

3.Транспортная – альбумин переносит

o длинноцепочечные жирные кислоты – основная физиологическая функция сывороточного альбумина.

o пигменты (билирубин),

o катионы (например, Ca2+ и Mg2+), анионы (Cl–), o желчные кислоты,

o витамины,

o гормоны (альдостерон, прогестерон, гидрокортизон), o органические красители,

o лекарственные вещества (дигоксин, барбитураты, пенициллин, ацетилсалициловая кислота, сердечные гликозиды).

Гиперальбуминемия наблюдается при тех же состояниях, что и гиперпротеинемия. Снижение концентрации альбумина наступает при больших потерях белка, связан-

ных с кровотечением, при нарушении синтеза альбумина или увеличении скорости его распада.

1-ГЛОБУЛИНЫ

Во фракции 1-глобулинов наиболее исследованными являются 1-антитрипсин,1-липопротеин и 1-гликопротеин, 1-фетопротеин, 1-антихимотрипсин.

1. 1-антитрипсин ( 1-протеиназный ингибитор), гликопротеин, образуется в печени, белок острой фазы, является ингибитором протеиназ (трипсина, химотрипсина, калликреина, плазмина, эластазы лейкоцитов) и обуславливает 92-94% от общей антипротеолитической функции крови. Концентрация возрастает при воспалительных процессах, злокачественных образованиях, при действии гормонов (беременность, стероидная терапия), системной красной волчанке. Снижается количество белка при эмфиземе легких, хроническом аутоиммунном гепатите (ювенильный цирроз).

2.1-антихимотрипсин (ранее 1-гликопротеин Шульца) является одним из реагирующих первыми белков острой фазы (уровень в сыворотке может удваиваться в течение нескольких часов), представляет собой слабый специфический ингибитор химотрипсина, вместе с тем отмечена его активность по отношению и к другим протеазам. Увеличение концентрации белка обусловлено острофазовыми реакциями: воспаление, травма после хирургической операции, инфаркт миокарда, бактериальные инфекции.

3.Орозомукоид (кислый 1-гликопротеин) является белком острой фазы и синтезируется в печени. Функцией является связывание стероидов (прогестерон, тестостерон) и лекарств (пропранолол и лидокаин). Повышение уровня белка в крови отмечается при лихорадке, острых и хронических воспалительных процессах, ревматоидном артрите, злокачественных опухолях, травмах, инфаркте миокарда, беременности. Вместе с гаптоглобином является хорошим индикатором гемолиза. Снижение уровня белка выявляется при нефротическом синдроме без воспаления.

4.1-фетопротеин – синтезируется в печени и желудочно-кишечном тракте плода. Функцией белка является поддержание осмотического давления крови, связывание материнских эстрогенов и предохранение плода от ее иммунной системы, участие в развитии печени. Диагностическое значение имеет, в первую очередь, для оценки правильного развития плода

исрока беременности: увеличивается при многоплодной беременности, пороках развития и смерти плода. У взрослых количество белка нарастает при раке печени, также при онкологии яичек и, реже, других органов.

5.-липопротеины (см "Липиды", "Транспорт липидов крови").

2-ГЛОБУЛИНЫ

Во фракции 2-глобулинов наиболее важными для диагностики являются2-макроглобулин, гаптоглобин, церулоплазмин. Также к этой фракции относятся ангиотензиноген, 2-гликопротеин связанный с беременностью, 2-HS-гликопротеин,2-антиплазмин, белок A связанный с беременностью.

1.2-макроглобулин – цинксодержащий белок острой фазы, содержит 4 идентичных субъединицы и включает углеводный компонент. Белок синтезируется в печени и в иммунокомпетентных клетках. Белок контролирует развитие инфекций и воспалительных процессов, является ингибитором протеиназ (как свертывающей системы крови, так и других) – плазмина, пепсина, трипсина, химотрипсина, эндопептидаз, катепсина D, тромбина, калликреина.

Повышение его количества выявляется при циррозе печени, остром и хроническом гепатите, эндокринных заболеваниях (сахарный диабет, микседема), при беременности и лечении эстрогенами, нефротическом синдроме. Снижение – при ревматическом полиартрите, потере белка или недостаточности его в питании, диссеминированном свертывании крови, фибринолитической терапии.

2.Гаптоглобин – типичный представитель белков острой фазы, синтезируется в печени и в низких концентрациях присутствует во многих жидкостях организма – ликворе, лимфе, синовиальной жидкости, желчи.

Белок обладает следующими функциями:

o связывает - и -димеры гемоглобина плазмы и предохраняет организм от потери

железа, данный комплекс разрушается в клетках РЭС и печени,

o выполняет неспецифическую защитную функцию, комплексируясь с белковыми и небелковыми веществами, появляющимися при распаде клеток,

o участвует в транспорте витамина В12.

Концентрация белка неспецифически повышается в ответ на повреждение ткани, воспаление, опухолевый процесс (особенно с метастазами). Высокие показатели наблюдаются при сахарном диабете, пиелонефрите, ожогах, острых и хронических воспалительных состояниях, некрозе тканей, инфаркте миокарда, активных аутоиммунных заболеваниях, механи-

Активно транспортируются через плаценту. У детей должная концентрация достигается только к 1,5-2 годам.

Иммуноглобулины А осуществляют местный иммунитет на слизистых поверхностях дыхательных путей (носовой и бронхиальный секрет) и кишечного тракта. Они присутствуют в женском молозиве, слезе, слюне. После рождения количество секреторного IgA (на слизистых) достигает уровня взрослых уже на 2-3 неделе жизни, сывороточного IgA – только к 14-15 годам.

Иммуноглобулины М появляются в процессе формирования иммунного ответа, являясь первичными антителами. Вскоре после рождения их уровень нарастает, достигает максимума к 9 месяцу жизни, после чего снижается и восстанавливается только к 20-30 годам.

Иммуноглобулины Е вырабатываются плазматическими клетками и участвуют в аллергических реакциях организма.

Иммуноглобулины D не имеют четкой сформированной функции. Предполагается, что они регулируют активность других иммуноглобулинов.

Ф Е Р М Е Н Т Ы К Р О В И

Изменения в специфических ферментативных процессах могут быть причиной или следствием различных патологических состояний. Большинство ферментативных процессов локализованы внутри клеток, но определение активности ферментов внеклеточной среды (сыворотка, плазма, слюна, моча) может иметь диагностическое значение.

Э Н З И М О Д И А Г Н О С Т И К А

Энзимодиагностика – это исследование активности ферментов плазмы крови, мочи, слюны с целью диагностики тех или иных заболеваний.

ПРИЧИНЫ ИЗМЕНЕНИЯ АКТ ИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ В КРОВИ

Степень изменения активности ферментов клеточного метаболизма в сыворотке крови зависит от массы пораженного органа, распределения ферментов между тканями, локализации ферментов во внутриклеточных органеллах. При воспалительных процессах из клетки в первую очередь выходят цитоплазматические ферменты, при прогрессировании заболевания наблюдается некроз клеток и происходит разрушение органелл.

Например, АлАТ локализована в цитоплазме, а АсАТ и в цитоплазме, и в митохондриях, глутаматДГ – митохондриальный фермент.

Повышение активности в сыворотке крови может быть результатом ускорения процессов:

o синтеза – щелочная фосфатаза при рахите, гепатите,

o некроза клеток – АлАТ, АсАТ, ЛДГ, КК при инфаркте миокарда, кислая фосфатаза при аденоме простаты, липаза, амилаза при панкреатитах,

o понижения выведения – щелочная фосфатаза при желчнокаменной болезни,

o повышения проницаемости клеточных мембран – АлАТ, АсАТ, ЛДГ при гепатите.

Снижение активности вызывается:

o уменьшением числа клеток, секретирующих фермент (холинэстераза при циррозе печени),

o недостаточностью синтеза,

o увеличением выведения фермента,

oторможением активности в результате действия протеиназ.

Вряде случаев определенное диагностическое значение имеет установление взаимоотношений между изменением активности отдельных ферментов и получение своеобразных

ферментных спектров крови. При этом удается установить достоверные ферментные симптомы отдельных заболеваний.

Например,

o острые гепатиты характеризуются резким увеличением активности аланин- и аспартатаминотрансфераз и альдолазы,

o инфаркт миокарда сопровождается увеличением активности лактатдегидрогеназы, креатинкиназы, аспартатаминотрансферазы,

o при механических желтухах характерным является нарастание содержания щелочной фосфатазы без большого увеличения активности аминотрансфераз и альдолазы.

ГРУППЫ ФЕРМЕНТОВ СЫВО РОТКИ КРОВИ

1.Ферменты, поступающие в плазму, и выполняющие в ней специфические функции – истинно плазменные ферменты. В плазме их активность много больше, чем в органах (церулоплазмин, псевдохолинэстераза, липопротеинлипаза, белковые факторы систем свертывания крови, фибринолиза и кининогенеза, ренин). Снижение активности этих ферментов в плазме будет свидетельствовать о снижении синтетической способности клеток или

онакоплении ингибиторов в плазме крови.

2.Ферменты, не характерные для плазмы – органоспецифичные. Выделяют две группы этих ферментов:

А. Ферменты клеточного метаболизма – их активность резко повышается в плазме

крови в случае нарушения проницаемости клеточных мембран или их альтерации: Например,

o при изменениях со стороны сердечной мышцы происходит повышение активности сердечного изофермента креатинкиназы (КК-MB), изоферментов лактатдегидро-

геназы 1 и 2 (ЛДГ-1 и ЛДГ-2), аспартатаминотрансферазы,

o нарушения скелетных мышц – мышечного изофермента КК (КК-MM), алкогольде-

гидрогеназы,

o костной ткани – щелочной фосфатазы (ЩФ), альдолазы (АЛД), o поджелудочной железы – -амилазы и липазы,

o предстательной железы – кислой фосфатазы,

oгепатоцитов – аланинаминотрансферазы, глутаматдегидрогеназы, холинэстеразы, сорбитолдегидрогеназы,

oжелчевыводящих путей – щелочной фосфатазы, -глутамилтранспептидазы

( -ГТП).

Б. Ферменты, секретируемые в выводные протоки желчных путей, панкреатические и слюнные протоки. В норме активность таких ферментов в плазме намного ниже, чем в клетках и имеет постоянное значение ( -амилаза, липаза поджелудочной железы). Изучение активности этих ферментов позволяет судить о функционировании соответствующего органа.

При повышении внутрипротокового давления активность секреторных ферментов в плазме возрастает за счет “эффекта уклонения ферментов”, т.е. их поступления из протоков железы в кровь и снижения выведения. Повышение активности этих ферментов в плазме свидетельствует о снижении секреции. Примером является панкреатит или закупорка сфинктера Одди желчными камнями, что вызывает переход ферментов поджелудочной железы в кровь.

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ АКТ ИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ

Активность ферментов выражают в каталах (1 катал = 1 моль/с), в единицах активности (1 Е = мкмоль/мин или 1 U, 1 unit – стандартная международная единица фермента), в производных от других единиц измерения (моль/с л, мкмоль/с л, мкмоль/ч мл, мг/ч мл, в мккат/л).

О С Т АТ О Ч Н Ы Й АЗ О Т К Р О В И

Низкомолекулярные азотистые вещества в крови представлены, главным образом, продуктами обмена белков и нуклеиновых кислот. Эти вещества остаются в надосадочной жидкости или фильтрате после осаждения крупномолекулярных белков и составляют остаточ-

ный азот крови.

Увеличение остаточного азота (азотемия) по своему характеру может быть абсолютным, связанным с действительным накоплением азотистых компонентов в крови, и относительным, связанным с дегидратацией. В свою очередь, абсолютная азотемия может быть ретенционная (почечного происхождения) и продукционная. Ретенционная возникает в результате задержки выведения и различается на азотемии почечного происхождения (заболевания клубочков – нефриты, туберкулез почек, нефросклероз и т.д.) и внепочечного происхождения. Внепочечные в свою очередь подразделяются на

надпочечные (результат нарушений гемодинамики и падения фильтрационного давления при сердечно-сосудистой недостаточности, снижении артериального давления) и подпочечные (при гипертрофии или аденоме простаты, почечнокаменной болезни). Продукционная азотемия выявляется при всех состояниях, связанных с увеличением распада белка, от ретенционной ее отличает повышение содержания аминокислот в крови, а также одновременное накопление азотистых компонентов в крови и моче.

ФР А К Ц И И О С Т А Т О Ч Н О Г О А З О Т А

Внекоторых лабораториях до сих пор применяется определение общего содержания остаточного азота, но наибольшее диагностическое значение имеет определение концентрации отдельных его компонентов. Это мочевина (около 50%), аминокислоты (около 25%), эрготионеин (около 8%), креатин и креатинин (до 7,5%), пептиды, нуклеотиды и азотистые основания (около 5%), мочевая кислота (до 4%), аммиак и индикан (0,5%). Так как показатель включает различные низкомолекулярные азотсодержащие вещества, более информативным является определение отдельных фракций остаточного азота.

ОБМЕН ЖЕЛЕЗА

Железо в организме находится в составе:

o примерно 25% всего железа в запасной форме (в комплексе с белком ферритином) в селезенке, костном мозге, печени,

o в составе гемоглобина – около 2/3 всего количества,

o в миоглобине и других внутриклеточных гемопротеинах (каталаза, цитохромы и др.), o только 0,1% железа находится в плазме крови.

К железосодержащим белкам относятся:

Гемопротеины – гемоглобин, миоглобин, цитохромы, цитохромоксидаза, гомогентизатоксидаза, пероксидаза, миелопероксидаза, каталаза, тиреопероксидаза.

Железофлавопротеины – цитохром-с-редуктаза, сукцинатдегидрогеназа, НАДФ-дегидрогеназа, ацил-S-КоА-дегидрогеназа, ксантиноксидаза, пролилгидроксилаза и др.

Железосвязывающие белки – трансферрин, ферритин, гемосидерин, мобилферрин, лактоферрин и др.

СУТОЧНАЯ ПОТРЕБНОСТЬ

Спищей в сутки должно поступать для мужчин 10 мг, для женщин детородного возраста в связи с регулярной кровопотерей – 20 мг, у женщин при беременности – 40-50 мг и при лактации – 30-40 мг.

ВСАСЫВАНИЕ

При попадании в желудок под действием HCl желудочного сока железо высвобождается из элементов пищи.

Всасывание происходит в проксимальном отделе тонкого кишечника в количестве около 1,0-2,0 мг/день (10-15% пищевого железа). При этом железо должно быть в виде двухвалентного иона, в то же время с пищей поступает преимущественно трехвалентное железо. Для восстановления Fe3+ в Fe2+ используется аскорбиновая кислота. Только железо мясных продуктов находится в двухвалентной гемовой форме, и поэтому хорошо всасывается.

Железо мясных продуктов усваивается на 20-30%, из яиц и рыбы – на 10-15%, из растительных продуктов – на 1-5%.