Плазма крові

Плазма крові містить 90-91 % води і 9-10 % сухого залишку, а саме 7‑8 % білка, приблизно 1 % різноманітних небілкових органічних речовин і 0,9% – неорганічних солей. У табл. 17.1, 17.2  наведені концентрації основних органічних і неорганічних компонентів плазми крові. У фізіологічних умовах вміст їх коливається в певних межах, які називаються "нормальними", чи "фізіологічними". Відносно постійний рівень основних компонентів крові підтримується за допомогою регуляторних систем (ЦНС, гормональна система). За багатьох патологічних процесів відзначаються більші чи менші зрушення в хімічному складі крові.

Білки плазми крові

Загальна кількість білків, що виявлені в плазмі крові, зараз становить понад 200. Для розділення їх використовують різні фізико-хімічні методи. Методом електрофорезу в простих його варіантах білки плазми поділяються на п'ять фракцій: альбумін, альфа₁-глобуліни, альфа₂-глобуліни, бета-глобуліни і гама-глобуліни. При імуноелектрофорезі білки розділяються не тільки за електрофоретичною рухливістю, але і за імунними властивостями.

 Електрофоретичний аналіз дозволяє встановити ряд спадкових змін деяких індивідуальних білків плазми. Часто ці зміни зумовлюють розвиток захворювань.

 

Альбумін

Більша частина білків плазми припадає на альбумін (55-60 %). Він має порівняно невисоку молекулярну масу (за даними різних авторів, молекулярна маса альбумінів знаходиться в межах від 55 т. до 70 т. Da) і менші розміри молекул (13×3 нм), ніж глобуліни і фібриноген. Синтезується ­аль­бумін плазми крові в печінці (10-15 г за добу). Його основні функції:

1) підтримання осмотичного тиску крові, а отже, участь у регуляції розподілу води між кров'ю і міжклітинним простором;

2) транспортна;

3) детоксикуюча.

Осмотичний тиск крові підтримується на стабільному рівні (приблизно 7,7-8,1 атм. або виражений як осмолярність – 285±10 ммоль/л). Його величина визначається, головним чином, концентрацією електролітів, а також глюкози, сечовини, амінокислот і білків. Частина осмотичного тиску крові, що забезпечується білками, називається колоїдно-осмотичним, або онкотичним. Вона складає тільки 0,03-0,04 атм., тобто приблизно 0,5 % загального осмотичного тиску, що зумовлено дуже малою кількістю в плазмі макромолекул білка порівняно з числом іонів електролітів. Але, незважаючи на малу величину, онкотичний тиск має вирішальне значення в регуляції розподілу води між плазмою і міжклітинною рідиною. Основну роль серед білків плазми в підтриманні онкотичного тиску відіграє саме альбумін. Його вклад в онкотичний тиск плазми складає 75-80 %. Це зумовлено рядом факторів. По-перше, концентрація альбуміну в плазмі більша, ніж інших білків. По-друге, серед основних білків плазми він має найменшу молекулярну масу, а чим більша молекулярна маса білка, тим менший осмотичний тиск білкового розчину. По-третє, альбумін містить велику кількість залишків дикарбонових амінокислот, які дисоціюють при рН крові й зумовлюють значний негативний заряд молекули (рівний 18). Оскільки молекули білків не проникають через ендотелій капілярів, іони електролітів розподіляються по обидва боки мембрани таким чином, що негативний заряд альбуміну компенсується більшою концентрацією катіонів і меншою концентрацією аніонів у плазмі порівняно з концентрацією їх у міжклітинній рідині (наслідок ефекту рівноваги Гібса-Донана).

На поверхні молекул альбуміну зв'язується велика кількість гідратованих іонів Nа⁺. Таким чином, ефективний онкотичний тиск білків плазми, основним чином альбуміну, забезпечує утримання води плазмою. Недостатність альбуміну проявляється втратою здатності зв'язувати воду, яка переходить із крові в міжклітинну рідину. Так, при зниженні вмісту альбуміну в плазмі внаслідок зменшення синтезу його в печінці (при білковому голодуванні, ураженнях ШКТ, захворюваннях печінки) чи виділенні із сечею, що спостерігається при захворюваннях нирок, зменшується осмотичний тиск крові, рідина виходить із судин у міжклітинний простір, розвиваються набряки. Зустрічається спадкова анальбумінемія, яка характеризується зниженим вмістом чи повною відсутністю альбуміну в плазмі й розвитком набряків.

 

Збільшення проникності ендотелію капілярів для білків плазми при ряді патологічних процесів (травми, опіки) призводить до переходу в міжклітинний простір великих об'ємів рідини, що містить альбумін. Якщо збільшення проникності капілярів настає швидко, то об'єм крові різко зменшується, падає кров'яний тиск, порушується мікроциркуляція, знижується постачання крові, розвивається тканинна гіпоксія. Такий стан називається шоком.

Друга важлива функція альбуміну – транспортна – зумовлена здатністю білка зв'язувати ряд речовин, погано розчинних у воді. Альбумін бере участь у перенесенні вільних жирних кислот із жирової тканини, білірубіну, стероїдних гормонів, іонів металів, а також багатьох лікарських речовин. Зв'язуються ці ліганди різними ділянками молекули альбуміну. Він зумовлює також детоксикуючу функцію крові.

Глобуліни

Електрофоретичними методами отримують фракції альфа₁-, альфа₂-, бета- і гама‑глобулінів. Кожна з фракцій включає велику кількість індивідуальних білків. 75-90 % альфа-глобулінів і 50% бета-глобулінів синтезуються гепатоцитами. Глобуліни альфа- і бета- є транспортними білками: ретинолзв'язаний білок переносить вітамін А, тироксинзв'язаний білок – тироксин, транскортин – переносник гормонів кортизолу і кортикостерону, церулоплаз­мін – іонів міді, трансферин – іонів заліза. Інгібіторами протеолітичних ферментів є альфа₁-антитрипсин, альфа₂-макроглобулін, інтер-альфа-трипсиновий інгібітор. Глобуліни гаптоглобіни і гемопексин попереджують втрату ­гемового заліза із сечею. Зокрема, гаптоглобіни (фракція альфа₂-глобулінів) зв'язуються з розчиненим у плазмі гемоглобіном і комплекси їх захоплюються ретикулоендотеліальними клітинами, де розщеплюються. Аналогічно комплекс гемопексину (фракція бета-глобулінів) і гему захоплюється печінкою. Звільнене залізо використовується повторно. ЛПВГ або альфа - ЛП переміщуються під час електрофорезу разом із альфа-глобулінами; ЛПНГ або бета-ЛП – разом із бета-глобулінами; ЛПДНГ або пре – бета - ЛП – між альфа- і бета- ліпопротеїнами; хіломікрони не переміщуються в електричному полі й залишаються на місці старту.

Фракція гама-глобулінів містить, головним чином, антитіла (імуноглобуліни). Синтезуються імуноглобуліни В-лімфоцитами. Кількість індивідуальних імуноглобулінів, що відрізняються за первинною структурою, надзвичайно велика. Так, в організмі однієї людини може синтезуватись до 10⁷ різних антитіл. До фракції імуноглобулінів відносяться і патологічні білки, які синтезуються при мієломній хворобі специфічними клітинами антитілоутворюючої системи і з'являються у великій кількості в плазмі хворих. Ці мієломні глобуліни є фрагментами імуноглобулінів і можуть фільтруватись у нирках та виділятись із сечею. Їх ще називають білком Бенс-Джонса. Його характерною властивістю є випадання в осад у кислому середовищі при 50-60 °С і повторне розчинення при вищій температурі.

У плазмі крові наявні різні ферменти, зокрема протеолітичні. За походженням вони бувають печінкові, шлунково-кишкові та тканинні. Протеїнази в плазмі крові відіграють роль факторів згортання крові, фібринолізу, кінінової системи, комплементу, ренін-ангіотензинової системи.

За патологічних станів у кров надходять протеази з тканин, так звані тканинні катепсини.

 

 Протеїнази й антипротеїнази плазми крові

 У плазмі крові відкрито приблизно 200 різних білків. Серед них особлива роль належить протеїназам і антипротеїназам. Як відомо, протеїнази викликають гідроліз пептидних зв'язків у молекулах білків і пептидів. За походженням вони бувають шлунково-кишкові, власне кров'я­ні та тканинні. Останні називаються ще катепсинами. До шлунково-кишкових відносяться: пепсин, гастриксин, трипсин, хімотрипсин, еластаза, ентеропептидаза, карбоксипептидази, амінопептидази, дипептидази. Усі вони беруть участь у травленні харчових білків. Певна їх кількість шляхом піноцитозу надходить у кров і там проявляє свою дію.

Внутрішньоклітинні протеїнази (катепсини), що локалізуються переважно в лізосомах, здійснюють внутрішньоклітинний розпад тканинних білків. Завдяки цьому вони виконують важливу регуляторну функцію: утворюють та інактивують ферменти, гормони, біологічно активні білки і пептиди. Оптимум дії катепсинів знаходиться в кислому середовищі (рН 5-6 і нижче). Ряд фізіологічних і патологічних станів супроводжується руйнуванням лізосомальних мембран і виходом катепсинів у цитозоль клітини. Як наслідок настає підвищення протеолітичної активності ­тканин. Катепсини беруть участь у патогенезі автоімунних захворювань і, можливо, утворюють автоантигени.

Ряд протеїназ крові відіграє роль факторів згортання крові, фібринолізу, а також кінінової та ренін-ангіотензинової систем. Зрозуміло, що дія цих ферментів мусить знаходитись під постійним контролем. У цьому плані велике значення мають їх інгібітори – антипротеази. Сироватка крові проявляє потужний антипротеазний вплив. Нормальний перебіг перерахованих вище протеолітичних процесів можливий тільки завдяки відрегульованому співвідношенню системи "протеаза-антипротеаза". Зміни співвідношення між цими системами обов'язково викликають патологічні реакції. Загальна антипротеїназна активність сироватки крові визначається чотирма інгібіторами трипсину: альфа-1-антитрипсин, альфа-2-макроглобулін, інтер-альфа-інгібітор трипсину і термокислотостабільний інгібітор. За природою всі вони є глікопротеїнами, що містять до 20-35 % вуглеводів. В основі інгібуючої дії антипротеїназ знаходиться їх здатність утворювати стійкі комплекси з протеазами, внаслідок чого останні втрачають свою активність. Найбільший ­внесок в антипротеазну активність сироватки крові вносить альфа-1-антитрипсин (більше 90 %). Він інгібує дію трипсину, хімотрипсину, плазміну, калікреїну і еластази. Синтезується гепатоцитами й знаходиться, крім сироватки крові, в бронхіальному і назальному секретах, спинномозковій рідині й дуоденальному вмісті. На електрофореграмі сироватки крові альфа-1-антитрипсин розміщується у фракції альфа-1-глобулінів. Концентрація його в крові складає 2-4 г/л. Фізіологічне призначення альфа-1-антитрипсину зводиться до захисту організму від дії протеолітичних ферментів ендогенного й екзогенного походження, тобто від протеїназ крові, тканин, бактерій, грибків.

Альфа-2-макроглобулін є другим за значенням компонентом антипротеазної системи крові. Його частка в антипротеазній системі крові становить приблизно 10 %. Під час електрофорезу він мігрує разом з альфа-2-глобулінами. Вміст у сироватці крові складає 1,5-4,2 г/л. Альфа-2-макроглобулін здійснює регуляцію (знижує активність) згортальної, фібринолітичної і калікреїнової систем крові. Крім того, йому притаманна здатність розкладати низькомолекулярні токсичні пептиди бактеріального походження і тим самим захищати організм.

Інгібітором хімотрипсину є альфа-1-антихімотрипсин. У сироватці крові його вміст складає 0,1-0,35 г/л. До антипротеаз крові відноситься ще й антитромбін III, який відповідає на 75 % за антитромбінову активність сироватки крові. Він має здатність швидко зв'язуватись із трипсином і плазміном, що призводить до втрати їх протеолітичної активності. Вміст антитромбіну III в плазмі крові становить 0,3-0,4 г/л.

Підвищення активності протеїназ крові має значення для діагностики і лікування захворювань, пов'язаних із руйнуванням клітин і виходом у кров лізосомальних ферментів. Прикладом може служити гострий панкреатит, що супроводжується розпадом тканини та виходом у кров трипсину, який у нормі секретується у дванадцятипалу кишку. Збільшення вмісту трипсину в крові на тлі одночасного зниження активності альфа-2-макроглобуліну є небезпечним для організму, бо супроводжується активацією протеолізу, який призводить до пошкодження клітин і білків плазми крові, активації згортальної, фібринолітичної та кінінової систем. Одночасно спостерігається підвищення активності амілази і ліпази підшлункової залози. За таких ситуацій виникає необхідність термінового застосування інгібіторів протеаз – трасилолу і контрикалу.

Інфаркт міокарда викликає в сироватці крові підвищення активності лізосомальних протеаз, особливо катепсину D, рівень якого залежить від ступеня ураження. Збільшення активності протеаз у сироватці крові спостерігається при ревматизмі та інших колагенозах, при гострих запальних захворюваннях, опіковій хворобі, хірургічних втручаннях. Але в усіх цих випадках, що супроводжують деструкцію тканин, у сироватці крові зростає й активність антипротеаз. Винятком є хронічні неспецифічні ­захворювання легень, бронхіальна астма, опікова хвороба, при яких антипротеазна активність знижена. Спадкова недостатність альфа-1-анти­трипсину супроводжує неспецифічні захворювання легень у дорослих і цироз печінки в дітей та юнаків. Із сказаного випливає доцільність визначення вмісту інгібіторів протеаз як критеріїв характеристики прогнозу різних захворювань та ефективності застосованої терапії. Про активність трипсину говорять на основі вивчення гідролізу трипсином казеїну з наступним осадженням білків і визначенням у безбілковому надосаді вмісту тирозину.

Антипротеазну активність визначають ензиматичними методами, що грунтуються на спектрофотометричному вимірюванні інгібуючого впливу сироватки крові на гідроліз трипсином синтетичних субстратів.

 

БІОХІМІЯ ПЕЧІНКИ

Печінка займає центральне місце в обміні речовин завдяки анатомічному розміщенню і багатому набору ферментів.

Функції печінки:

1. Поживні речовини, які всмоктувались у кишковому тракті, з кров'ю ворітної вени надходять, за винятком ліпідів, у печінку. Частина ліпідів через лімфу і загальне коло кровообігу також надходить у печінку. Тут поживні речовини піддаються певним перетворенням і постачаються через кров до всіх інших органів і тканин. Таким чином, печінка є основним органом розподілу поживних речовин в організмі, зокрема глюкози, триацилгліцеринів і кетонових тіл (рис. ).

2. У печінці синтезуються багаточисленні білки і ліпопротеїни ­плазми крові, низькомолекулярні біохімічно активні речовини (креатин, 25‑оксихолекальциферол, гем), холестерин.

3. Синтезується кінцевий продукт азотового обміну – сечовина.

4. Синтезуються жовчні кислоти, утворюється і виділяється у кишечник жовч, що має значення для травлення ліпідів, виведення надлишку холестерину і деяких продук­тів метаболізму в кишечник.

5. У печінці знешкоджуються токсичні речовини, що утворюються в організмі чи надходять ззовні, інактивуються ліки, деякі гормони.

6. Депонуються залізо, інші метали, вітаміни А, D, Е, В₁₂, фолієва кислота.

Таким чином, печінка виконує метаболічні, біосинтетичні, дезінтоксикаційні та екскреторні функції. Ушко­дження клітин печінки, які мо­жуть бути спричинені інфекційними хворобами, дією гепатотоксинів (алкоголю, хлорованих вуглеводнів, деяких ліків), гіпоксією, тривалим закупоренням жовчних шляхів, зумовлюють розлади функцій печінки. Для діагностики захво­рювань печінки, оцінки ефективності лікування використовують функ­ціональні проби (тести) – біохімічні аналізи ряду показників плазми крові й сечі.

Чутливим показником ушкодження печінки є підвищена активність у плазмі аланінамінотрансферази. Фермент виділяється у кров із зруйнованих печінкових клітин (при вірусних гепатитах, хронічному активному гепатиті). Незначне підвищення активності амінотрансферази при одночасному значному зростанні активності лужної фосфатази плазми свідчить про непрохідність жовчних проток, порушення секреції жовчі (холестаз). При патології печінки зростає активність у плазмі мікросомного ферменту гамма-глутамілтрансферази. Активність цього ферменту також зростає при впливі алкоголю та деяких ліків, які стимулюють синтез мікросомних ферментів. Діагностичну цінність має визначення вмісту в плазмі крові альбуміну, ряду глобулінів, факторів згортання крові, які утворюються у гепатоцитах (проби на біосинтетичну функцію печінки).

Для диференціальної діагностики захворювань печінки і жовчної системи, які супроводжуються жовтяницею, визначають вміст у плазмі вільного та зв'язаного білірубіну, а в сечі – білірубіну й уробіліну, оцінюють візуально колір калу та сечі.