Лекция №5 Белки острой фазы Биохимическая трактовка воспалительного процесса. Классификация боф. Основные представители боф, их роль в организме. С - реактивный белок, биологическое значение.

Белки острой фазы (БОФ) – около 30 белков плазмы крови, участвующих в воспалительном ответе организма на различные повреждения. Развитие острой системной воспалительной реакции сопровождается повышенной продукцией в печени особых белков, получивших название «белков острой фазы воспаления». Их активная продукция наблюдается через несколько часов с начала воспаления.

БОФ синтезируются в печени, их концентрация зависит от стадии заболевания и/или от масштабов повреждений. Синтез БОФ включается и регулируется целым рядом медиаторов, среди которых цитокины, анафилотоксины и глюкокортикоиды.

Белки острой фазы - группа белков концентрация, которых возрастает при наличии воспаления, ожога, сдавления, бактериальной или вирусной инфекции.

Особенность большинства БОФ – их неспецифичность (по отношению к первопричине воспаления) и высокая их концентрация в крови при выраженной тяжести заболевания. Это делает БОФ более удобными маркерами воспаления в отличие, например от таких, как скорость оседания эритроцитов (СОЭ), подсчет количества лейкоцитов и сдвиг лейкоцитарной формулы. Именно поэтому ценность определения БОФ для мониторинга течения заболеваний и контроля эффективности лечения трудно переоценить. В то же время дифференциальная диагностическая значимость этих тестов, в силу их неспецифичности, весьма ограничена.

Рассмотрим более подробно некоторые из БОФ

СРБ – один из наиболее часто используемых БОФ: при воспалении концентрация его в крови увеличивается – в 10–100 раз. Выявлена зависимость между изменением уровня СРБ и тяжестью и динамикой клинических проявлений. В этой связи СРБ является наиболее специфичным и чувствительным лабораторным индикатором воспаления и некроза. Определение концентрации СРБ широко применяется для мониторинга и контроля эффективности лечения бактериальных и вирусных инфекций, хронических воспалительных, онкологических заболеваний, осложнений в хирургии и гинекологии и др.

Степень повышения СРБ различается в зависимости от причины воспалительного процесса. При вирусных инфекциях, метастазировании опухолей, вялотекущих хронических и некоторых системных ревматических заболеваниях СРБ повышаются до 10-30 мг/л.

При бактериальных инфекциях, обострении некоторых хронических воспалительных заболеваний (например, ревматоидного артрита), повреждении тканей (хирургические операции, острый инфаркт миокарда) концентрация СРБ возрастает до 40-100 мг/л (а иногда и до 200 мг/л). Тяжелые генерализованные инфекции, ожоги, сепсис сопровождаются самым значительным увеличением уровня СРБ – до 300 мг/л и более. При воспалениях вместе с СРБ повышаются концентрации и других БОФ.

. СРБ способен связываться с большим числом микроорганизмов и макромолекул. Связывание СРБ с бактериями приводит к разбуханию их капсулы и агглютинации микробов, к фиксации и активации комплемента.

       Связывание СРБ с детритом клеток активирует фагоцитоз. Введение СРБ животным увеличивает их выживаемость при экспериментальном микробном заражении и повышает их противоопухолевую резистентность. Взаимодействие СРБ с иммунокомпетентными клетками способно приводить к изменению их метаболизма и функциональной активности. Так, в нейтрофилах и моноцитах наблюдается активация синтеза РНК, белка. СРБ активизирует адгезивные и миграционные свойства лейкоцитов. Способен вызывать агрегацию тромбоцитов.

компоненты комплемента

Система комплемента — комплекс сложных белков, постоянно присутствующих в крови. Это каскадная система протеолитических ферментов, предназначенная для гуморальной защиты организма от действия чужеродных агентов, она участвует в реализации иммунного ответа организма. Является важным компонентом как врождённого, так и приобретённого иммунитета.

альфа-1-гликопротеин

белок плазмы крови, наиболее бога­тый углеводами. Углеводная часть представлена несколькими полисахаридными цепочка­ми, присоединенными к полипептидной цепи. Обладает способностью ингибировать ак­тивность протеолитических ферментов, изменять адгезивность тромбоцитов, подавлять иммунореактивность, связывать многие медикаменты (пропранолол) и некоторые гормоны (прогестерон).

церулоплазмин

 В церулоплазмине содержится около 95 % общего количества меди сыворотки крови человека^[

Церулоплазмин является медьсодержащим альфа-2-глобулином. Примерно 70% общего количества меди сыворотки транспортируется церулоплазмином, 7% белка с высоким молекулярным весом (транскупреин), 19% альбумина и 2% некоторых аминокислот. Синтез церулоплазмина происходит в клетках печени. Включение меди в молекулу церулоплазмина (максимум до 8 атомов меди на молекулу) происходит в ходе его синтеза в печени, где он приобретает синий цвет. После захвата меди церулоплазмин мигрирует в ткани, использующие медь, где она высвобождается, а белок катаболизируется. Элиминация происходит через желчные пути. Дополнительно к функции транспорта меди, церулоплазмин выполняет также следующие функции:

• Окисление Fе2+ до Fe3+, которое позволяет переносить железо с помощью трансферрина.

• Окисление катехоламинов и серотонина.

• Антиоксидантное действие, препятствуя окислению липидов клеточных мембран.

• Противовоспалительное действие, подавляя гистаминазу сыворотки.

- альфа-1-антиприпсина

- альфа-макроглобулинов

Фибриноген Фибриноген (от фибрин и ...ген), растворимый белок плазмы крови, относящийся к группе глобулинов; фактор I свёртывания крови, способный под действием фермента тромбина превращаться в фибрин. Молекулярная масса Ф. около 350 000. Молекула имеет форму глобулы диаметром около 22 нм; состоит из двух одинаковых субъединиц, каждая из которых представлена тремя неодинаковыми полипептидными цепями, обозначаемыми a(А), b(В) и g, где А и В – пептиды, отторгаемые тромбином. Синтез Ф. в организме происходит в паренхиматозных клетках печени. Содержание Ф. в плазме крови здорового человека 300–500 мг %. При недостаточности Ф. в организме или при образовании молекул с аномальным строением наблюдается кровоточивость.

протромбин

протромбин (фактор II, тромбоген) — глюкопротеид, присутствующий в плазме крови и являющийся предшественником тромбина — фермента, обусловливающего свертываемость крови. Биосинтез протромбина происходит в печени и зависит от наличия витамина К. При недостатке этого витамина, возникающем, например, при обтурационной желтухе, появляется самопроизвольная кровоточивость, обусловленная нарушением синтеза протромбина. При гипопротромбинемии может развиться ранняя детская геморрагия. Для определения содержания протромбина в плазме измеряют так называемое протромбиновое время. При снижении концентрации протромбина до 30—25% от нормы наблюдается резкое увеличение продолжительности кровотечения и возникновение спонтанной геморрагии.

Протромбин (синоним: фактор II, тромбоген) — неактивный предшественник фермента тромбина, находящийся в плазме крови. Протромбин является гликопротеидом; в нем имеется от 4,3 до 9,6% углеводов (гексоз, пентоз, сиаловой кислоты, гексозамина). В П. обнаружено 18 аминокислот с преобладанием глютаминовой, аспарагиновой, аргинина, лизина. Мол. вес П. равен 62 700—68 000. Электрофоретически П. не гомогенен, основная его часть соответствует а2-глобулинам. Превращение П. в тромбин осуществляется при действии тканевого или кровяного тромбопластина в присутствии ионов кальция или при активации солями (25% раствор цитрата натрия). П. довольно устойчив и не разрушается при нагревании до 56° в течение 2 час.

фактор VII

(синоним проконвертин) — белок γ—глобулин, профермент (протеаза). Играет важную роль в процессах свёртывания крови.

плазминоген

плазминоген - циркулирующий профермент, кодируемый геном PLG на 6-й хромосоме. Из плазминогена образуется белок плазмин, играющий важную роль в фибринолизе, а из плазмина - ангиостатин, ингибирующий рост сосудов.

Плазминоген человека синтезируется в виде единого полипептида длиной 810 аминокислот, от которого при секреции отсекается 19 аминокислот. Основной орган, синтезирующий плазминоген - печень, но отмечена выработка белка и другими тканями и органами: надпочечники, почки, мозг, яички, сердце, лёгкие, матка, селезёнка, тимус, пищеварительный тракт, роговица.

Образование плазмина происходит при расщеплении плазминогена между аминокислотами Arg-560 и Val-561. Этот процесс активируется урокиназным и тканевым активатором плазминогена. Данные молекулы синтезируются в организме как проферменты. Существуют и «внешние» активаторы образования плазмина - вырабатываемые бактериями стрептокиназа и стафилок

гаптоглобин

гаптоглобин (Нр) — гликопротеин плазмы крови, специфически связывающий гемо­глобин. Содержание его в различных возрастных группах колеблется в достаточно широких пределах. Основной физиологической функцией гаптоглобина является сохранение железа в орга­низме, кроме того, комплекс гемоглобин-гаптоглобин обладает высокой пероксидазной ак­тивностью, оказывая тормозящий эффект на процессы перекисного окисления липидов. известно, при физиологической гибели эритроцитов часть освободившегося гемоглобина растворяется в плазме крови в количестве 0,01-0,03 г/л. Связь с гаптоглобином предотвращает для организма потерю гемоглобина, так как комплекс Нр-Нb является тяжелодисперсным и не может пройти через почечные клубочки. Гемоглобинурия появляется в случае, когда уровень гемоглобина в плазме превышает способность гаптоглобина соединяться с гемоглобином. Это может наблюдаться, например, при посттранфузионных осложнениях – острый лизис до 1% циркулирующих эритроцитов уже сопровождается гемоглобинурией

ИММУНОГЛОБУЛИНЫ

ИММУНОГЛОБУЛИНЫ (Ig), группа близких по хим. природе и свойствам глобулярных белков позвоночных животных и человека, которые обычно обладают свойствами антител, т.е. специфич. способностью соединяться с антигеном, к-рый стимулирует их образование. Иммуноглобулины продуцируются В-лимфоцитами и находятся либо в своб. виде в крови и нек-рых др. жидкостях организма, либо в виде рецепторов на поверхностных мембранах клеток. Семейство иммуноглобулинов у высших позвоночных включает в себя неск. классов; у человека их известно пять (G, М, A, D, Е). Классы иммуноглобулинов делятся на подклассы. Молекулы иммуноглобулинов симметричны. Они построены из "легких" (ок. 220 аминокислотных остатков) и "тяжелых" (450-600 аминокислотных остатков) полипептидных цепей (соотв. L- и Н-цепи), скрепленных дисульфидными связями и нековалентными взаимодействиями. В антителах человека обнаружено два вида легких цепей (( и l) и пять видов тяжелых цепей (g, m, a, d и e), отличающихся аминокислотной последовательностью. Тяжелые цепи, характерные для каждого из классов и подклассов иммуноглобулинов, содержат по одному или более олигосахаридному фрагменту.

Ферритин Ферритин (от лат. ferrum – железо), сложный белок (металлопротеид), в котором запасается железо в организме животных и человека. Содержится в печени, селезёнке, костном мозге и слизистой оболочке кишечника. Впервые обнаружен чехосл. учёным Лауфбергером (1934) в печени животных. Ф. – наиболее богатое железом соединение в живых организмах: на один аминокислотный остаток белка приходится около одного атома трёхвалентного железа. В отличие от гемопротеидов, железо в Ф. не входит в состав гема, а находится в комплексе с полимерным неорганическим соединением (FeO·OH)18(FeO·OPO3H3), прочно связанным с белком. Молекулярная масса Ф. 747 000; после отщепления железа образуется т. н. аноферритин с молекулярной массой 465 000. Ф. обладает антигенной активностью. Ф., находящийся в слизистой оболочке кишечника, регулирует всасывание железа него поступление в кровь. Высвобождение Fe происходит под действием восстановителя – аскорбиновой кислоты (витамина С). Поступающее в кровь железо переносится трансферрином в печень и др. органы, где его избыток связывается апоферритином. Fe, входящее в состав Ф., необходимо для синтеза гемоглобина, цитохромов и др. железосодержащих соединений. При повышении потребности организма в железе происходит быстрое расщепление Ф. костного мозга, печени и селезёнки.

Белки острой фазы синтезируются в печени и их уровень резко, в несколько сотен раз повышается при наличии любого повреждения тканей, вызванного вирусами, бактериями, антителами, некрозом. Данные белки запускают каскад реакций для отграничения воспалительного очага, от неповрежденных тканей.

Спектр белков острой фазы, использующихся в клинической практике для диагностики и контроля активности различных заболеваний, несомненно будет постоянно расширяться.

Лекция №6

Переваривание белков в организме

Этапы гидролиза белковой молекулы. Всасывание аминокислот и утилизация. Межуточный обмен аминокислот. Переаминирование, дезаминирование, декарбоксилирование. Биогенные амины, роль в организме.

Обмен белков включает 4 этапа:

1. Переваривание и всасывание продуктов распада белка.

2. Промежуточный обмен ( синтез и распад белка в тканях, превращения АК)

3. Образование конечных продуктов обмена белка.

4. Выведение из организма конечных продуктов обмена белка, АК.

Переваривание и всасывание белков.

Процесс расщепления белков начинается в желудке под действием соляной кислоты и ферментов – пепсина и гастриксина, которые в сильнокислой среде желудочного сока проявляют максимальную активность( оптимум рН для пепсина 1,5- 2,5,гастриксина- 3,5- 4,5). Под влиянием пепсина белки расщепляются на полипептиды ( т. е. пепсин разрушает пептидные связи). Железами желудка пепсин вырабатывается в неактивном виде, переходит в активную форму при воздействии на него соляной кислоты и активного пепсина. Пепсин действует только в кислой среде и при попадании в щелочную среду становится неактивным.

Дальнейшее переваривание белков продолжается уже под влиянием трипсина, химотрипсина, эластазы, карбоксипептидаз - ферментов поджелудочной железы(оптимальная рН для них - 7,8-8,4). В результате действия этих ферментов образовались олиго- ди- и три пептиды и свободные АК. Далее аминопептидазы , ди- три- олигопептидазы – ферменты слизистой оболочки тонкого кишечника расщепляют эти пептиды до АК. Все эти ферменты вырабатываются в неактивном состоянии.

Одним из основных ферментов, расщепляющих белки в кишечнике является трипсин, находящийся в соке поджелудочной железы в неактивном состоянии в виде трипсиногена. Трипсиноген переходит в трипсин при соприкосновении с кишечным соком под влиянием энтерокиназы (образуется в слизистой оболочке кишечника), а затем трипсин переводит остальные ферменты в активное состояние. Под влиянием всех перечисленных ферментов полипептиды и нерасщепленные в желудке белки распадаются до аминокислот, которые всасываются в тонком кишечнике и частично в толстом и по воротной вене поступают в печень, где частично используются для синтеза белков печени и белков плазмы крови. Часть аминокислот током крови разносится к органам и тканям, где они поступают в клетки и участвуют в синтезе собственных белков тканей, используется для синтеза гормонов, ферментов, для энергетических нужд.

Незначительная часть невсосавшихся аминокислот поступает в толстый кишечник, где подвергается бактериальному разложению с образованием токсичных продуктов.

Гниение белков в кишечнике – процесс превращения аминокислот под действием ферментов микроорганизмов толстой кишки. Патогенная микрофлора кишечника располагает набором ферментных систем, отличных от соответствующих ферментов человека и катализирующих самые разнообразные превращения аминокислот и белков пищи. Поэтому на высокобелковом рационе в кишечнике человека  создаются оптимальные условия для образования ядовитых продуктов распада аминокислот: фенола, индола, крезола, скатола, сероводорода, метилмеркаптана, кадаверина, путресцина и т.д. Суммарное токсическое действие этих веществ оказывает отрицательный эффект на весь организм человека. Даже в малых концентрациях продукты гниения белка могут вызывать головную боль, тошноту, нарушение центральной и местной гемодинамики (понижение АД, развитие коллапса) и общее ухудшение самочувствия. Ну а в высоких концентрациях многие из этих соединений обладают нейротоксичным действием, поражают центральную нервную систему, вызывают психические и неврологические расстройства, а также могут провоцировать депрессию. При этом образуются токсичные вещества ( путресцин , кадаверин, фенол, крезол, скатол, индол, амины и др.) и нетоксичные продукты: кетокислоты, оксикислоты, жирные кислоты, спирты. Токсичные вещества частично выводятся с калом, а частично всасываются и поступают по воротной вене в печень, где обезвреживаются при участии активированной серной кислоты или глюкуроновой кислоты. В результате они превращаются в безвредные для организма продукты типа фенолсерной, крезоглюкуроновой и других кислот и выводятся с мочой.

Промежуточный обмен аминокислот - это совокупность превращений АК в организме человека от момента их поступления в кровь до выведения из организма в виде мочевины, углекислого газа и воды. Это – переаминирование, дезаминирование, декарбоксилирование.

Условно промежуточный обмен делят на:

а) общие пути обмена АК

б) специфические ( индивидуальные ) пути превращения АК.

В теле человека происходят превращения одних аминокислот в другие. К числу таких превращений относится переаминирование, заключающееся в переносе аминогруппы с аминокислот на кетокислоты с образованием новой аминокислоты и альфа- кетокислоты.

Реакции трансаминирования являются обратимыми. Эти реакции протекают при участии ферментов - трансаминаз.

В переносе аминогруппы активное участие принимает кофермент трансаминаз -пиридоксальфосфат (производное витамина В6).

Локализация процесса - в клетках печени, мышц, мозга и др тканней.

Нарушение переаминирования возникает при недостатке витамина В6, так как его форма — фосфопиридоксаль — является активной группой трансаминаз.

Биологическая роль трансаминирования : синтез заменимых АК; участие аминогруппы в биосинтезе мочевины, в цикле « аланин – глюкоза».

Дезаминирование - это процесс отщепления от аминокислот аминогрупп с образованием аммиака и жирной кислоты. В организме дезаминирование может происходить тремя способами: окислением, восстановлением, путем гидролиза.

Аммиак, отщепляющийся в качестве одного из конечных продуктов белкового обмена, подвергается дальнейшему превращению в мочевину, идет на синтез аммонийных солей в почках, а также на образование пуриновых и пиримидиновых оснований, образование биогенных аминов. Аммиак в малых дозах является физиологическим раздражителем ЦНС, а в больших дозах – это токсическое вещество, вызывающее смерть.

Жирные кислоты подвергаются В- окислению или используются для образования кетоновых тел. При участии трансаминаз может происходить восстановительное аминирование кетокислот с образованием заменимых АК.

Ослабление дезаминирования возникает при снижении активности ферментов — аминооксидаз и при нарушении окислительных процессов (гипоксия, гиповитаминозы С, РР, В2). При нарушении дезаминирования аминокислот увеличивается выделение аминокислот с мочой (аминоацидурия), уменьшается мочевинообразование.

Декарбоксилирование АК – это отщепление карбоксильной группы от АК в виде СО2. Оно не является основным путем превращения АК, однако этим путем образуется ряд биологически активных веществ, так называемых биогенных аминов

В животном организме декарбоксилированию подвергаются лишь некоторые аминокислоты с образованием биогенных аминов: гистидин (гистамин), тирозин (тирамин), триптофан (серотонин), глютаминовая кислота (гамма-аминомасляная кислота) и продукты дальнейших превращений тирозина и цистина: 3,4-диоксифенилаланин (ДОФА, окситирамин) и цистеиновая кислота (таурин). Продуктами реакции являются СО₂ и амины, которые оказывают выраженное биологическое действие на организм (биогенные амины):

Реакции декарбоксилирования необратимы и катализируются ферментами декарбоксилазами.