4 Плазма крови и ее химический состав

После удаления из крови форменных элементов остается прозрачная вязкая соломенно-желтого цвета жидкость — плаз­ма. В обычных условиях плазма свертывается. Для предотвра­щения свертывания плазмы к ней добавляют стабилизаторы (соли лимонной или щавелевой кислот, гепарин). После уда­ления из плазмы фибриногена оставшуюся жидкость называют сывороткой крови. Сыворотка удобна для анализов, так как содержит все вещества крови (кроме фибриногена и форменных элементов) и широко используется при биохимических и кли­нических исследованиях.

Несмотря на непрерывное поступление в кровь и выведение из нее различных веществ, химический состав плазмы доволь­но постоянный. Все случайные колебания в составе плазмы в здоровом организме быстро выравниваются. Напротив, при многих заболеваниях, особенно при нарушении функции почек, печени, поджелудочной железы и сердца, наблюдаются более или менее резкие сдвиги химического состава крови. В связи со сказанным биохимический анализ крови нередко играет очень важную роль при клиническом обследовании больного, а также при изучении воздействия на организм условий содержания и кормления.

Плазма крови составляет около 55—60 % объема всей кро­ви. В ее составе 90-96 % воды и 4—10 % плотных веществ .

Минеральные вещества. Постоянные минеральные вещества плазмы NaCl, КС1, СаС1₂, MgCl₂, NaHC0₃, СаСОз, К₂НР0₄, Na₂S0₄, Ca₃(P0₄)₂. Кроме этих солей в плазме крови всегда содержится незначительное количество соединений железа, меди, иода, цинка, кобальта, марганца и некоторых других элементов .

Минеральные вещества в крови могут находиться в ионной и молекулярно-дисперсном состоянии, а также в составе слож­ных органических соединений (чаще в комплексе с белками). По-видимому, наиболее активны в обменных процессах мине­ральные вещества, связанные с белками крови, о чем можно заключить на основании значительного изменения содержания указанных веществ при различных физиологических состояниях организма. Так, количество минеральных веществ, связанных с белками крови, нарастает при беременности (иод); в процес­се яйцекладки у птиц и при секреции молока у млекопитающих (кальций); при интенсивном росте шерсти у овец (калий); при различных болезнях (ящур, болезнь Ауески и др.) наблюдается снижение количества натрия, кальция, железа и марганца в крови.

Роль солей щелочных и щелочноземельных металлов в крови весьма разнообразна. Они обусловливают определенную, благоприятную для организма величину осмотического давления; создают состояние изотонии с внутриклеточным содержимым различных тканей. Соли крови находятся в определенных эквилибрированных соотношениях между собой, наиболее бла­гоприятных для осуществления важнейших физиологических I процессов.

Отдельные ионы крови имеют различное биохимическое зна­чение. Так, ионы натрия повышают набухание тканей и в связи с этим увеличивают их проницаемость. Действие ионов кальция противоположно — он как бы уплотняет протоплазму клетки, уменьшает ее проницаемость, ослабляет экссудацию тканей. При недостатке в крови кальция происходит ослабление сокращений желудочков сердца, а при его избытке — предсердий.

Особую роль в организме играет железо, причем основное его количество сосредоточено в эритроцитах. В плазме железо находится в составе трансферрина. Доставляемое в этой форме к костному мозгу, печени и селезенке, железо депонируется там в- виде ферритина, а из него уже включается в состав гемогло­бина и других гемсодержащих хромо протеидов, участвующих в окислительно-восстановительных процессах.

5 Белки плазмы и сыворотки крови

Сыворотка крови отли­чается от плазмы отсутствием в ней фибриногена. Плазма со­держит в своем составе от 2,5 до 8 % белков, в том числе фиб­риногена около 0,4 %. Ниже показано содержание белков в плазме крови животных:

Вид животных Содержание Вид животных Содержание

Белков ,% белков, %

лягушки 2,54 Верблюды 7,40

куры 5.20 Коровы 7,50

голуби 5,80 Козы 7,70

собаки 6,50 Лошади 7,80

кролики 7,10 Свиньи (самки) 7,40

овцы 7,30 Свиньи (самцы) 7,80

Таким образом, в крови преобладают сывороточные белки, содержание которых колеблется в широких пределах в зависи­мости от вида животных, их возраста, пола, физиологического состояния, продуктивных качеств.

Так, у молодняка содержа­ние белков в плазме меньше, чем у взрослых. Например, у цып­лят (яичные породы кур) содержится от 2 до 3 % белков, а у взрослых кур 4,3—5,0%, причем с развитием яйцекладки их содержание постепенно уменьшается. У высокопродуктивных кур в период яйцекладки в крови больше белков, чем у низко-­продуктивных.

Содержание белков в крови может снижаться против нормы (гипопротеинемия) при белковом голодании, приеме больших количеств жидкости, нарушении функции печени и почек, а также при неполноценном белковом питании (несбалансирован­ность рациона по аминокислотам), нарушении всасывания ами­нокислот, повышенном распаде белков (лихорадка, тиреотокси­коз, злокачественные опухоли).

Белки неоднородны по своему составу, физико-химическим и биологическим свойствам. Методом электрофореза на бумаге или агар-агаре их можно разделить на четыре основные фрак­ции: альбумины, α-, β-, и γ-глобулины . При электро­форезе на полиакриламидном геле каждая из фракций может быть разделена на ряд подфракций, количество которых дости­гает 30 и больше. По данным некоторых авторов в сыворотке содержится около 80 индивидуальных белков.

Альбумины — группа белков, характеризующихся повы­шенной электрофоретической подвижностью. Среди сывороточных белков они наиболее однородны и на 98 % состоят из ами­нокислот. Изоэлектрическая точка альбуминов при рН-4,9, молекулярная масса 65 000—70 000, период полураспада 3,7 сут. Они хорошо растворимы в воде. Преобладание в крови альбуминов, характеризующихся относительно низкой вязкостью, делает кровь более подвижной. Что облегчает деятельность сердца по обеспечению быстрой ее циркуляции в кровеносной системе.

Роль альбуминов весьма разнообразна. Так, они участвуют в регуляции водно-солевого обмена между кровью и окружаю­щими тканями. Альбумины относительно легко мигрируют через капилляр­ные стенки в ткани и после предварительного их гидролиза освобождающиеся аминокислоты используются для синтеза специфических тканевых белков, т.е. альбумины можно рас­сматривать как аминокислотный резерв организма. Кроме это­го, на их молекулах адсорбируются свободные аминокислоты и в таком виде они легче проникают через мембранные барьеров ткани.

Благодаря высокой реакционной способности за счет много, численных полярных группировок альбумины могут образовать комплексы с различными веществами (металлами, гормонами, желчными пигментами, витаминами, токсинами, лекарственными веществами) и обеспечивать транспорт последних в орга­низме. Больше того, в составе этих комплексов многие биологи­чески активные вещества и яды временно теряют свои свойства или, наоборот, их активность повышается, тем самым альбуми­ны оказывают регулирующее влияние на метаболические про­цессы в организме.

Альбумины, как и другие белки плазмы, выступают в роли буферных веществ и вместе с другими буферными системами обеспечивают постоянство рН крови.

Глобулины. Общее содержание глобулинов в сыворотке крови большинства животных несколько больше, чем альбуми­нов, в отличие от человека, где это соотношение иного харак­тера. В связи с этим и альбумин/глобулиновый коэффициент (А/Г) у них несколько меньше единицы. Глобулины подразде­ляют на три основные фракции — α-, β- и γ-глобулины.

α-Глобулины. Белки сыворотки крови, которые при электро­форезе перемещаются вслед за альбуминами, называются α-глобулинами. В зависимости от условий электрофореза (на бума­ге, агар-агаре, полиакриламидном геле) они почти всегда четко разделяются на несколько подфракций (α1, α2, α3- глобулины и т. д.). Молекулярная масса белков этой группы колеблется в пределах 16—200 тыс., их изоэлектрическая точка находится при рН = 4,7—5,2. Синтезируются они преимущественно в пече­ни. Среди других белков α-глобулины наиболее быстро метаболизируемые (период их полураспада 0,6—0,8 сут.).

В крови α-глобулины специализированы как белки-носители, что объясняется их высокой реакционной способностью, обеспечивающей им возможность соединяться со многими веществами (липидами, углеводами, жирорастворимыми витами­нами, желчными пигментами). Белки этой фракции особенно богаты углеводами (в них содержится до 25—35 % всех свя­занных с белками крови углеводов). В составе α-глобулинов имеются специализированные углеводсодержащие белки — гаптоглобин и церулоплазмин, осуществляющие транспорт метал­лов. Так, гаптоглобин — переносчик железа, цинка и меди; церулоплазмин — переносчик меди с оксидазной активностью. Во фракции α-глобулинов имеется небольшое количество антител (например, антитела против возбудителей дизентерии), а также белки, участвующие в свертывании крови, некоторые ферменты.

Иммуноглобулины (Ig) синтезируются в лимфоидной ткани селезенки, костного мозга, лимфатических узлов, легких, слизи­стой .кишечника и др.. У новорожденных животных Ig почти отсутствуют и появляются лишь после приема первых порций молозива, т. е. с молоком матери (у человека Ig попадают в кровь на стадии плода через плаценту). Источником иммуно-глобулинов у развивающегося эмбриона птиц служит яичный желток, где эти белки депонируются в период формирования яйца в яйцеводе. Активный синтез Ig у всех животных начина­ется только спустя три-четыре недели после рождения.

Ig являются гетерогенной семьей сывороточных глобулинов и объединяют все белки сыворотки крови, обладающие способ­ностью специфически связываться с индуцировавшими их образование антигенами (чужеродными для организма бел­ками).

Молекула всех Ig состоит как минимум из четырех полипеп­тидных цепей, связанных между собой дисульфидными мости­ками. В каждой такой цепи может содержаться до 400 и боль­ше аминокислотных остатков. В полипептидных цепях Ig раз­личают константный участок — полипептид, построенный из генетически детерминированного набора аминокислот для каж­дого Ig, и вариабельный участок, начинающийся у N-конца полипептидной цепи до 107-й аминокислоты и являющийся оди­наковым для всех полипептидных цепей Ig.

На основании различий в структуре и свойствах Ig разде­ляются на пять основных классов: IgG, IgA, IgM, IgD, IgE. Наиболее изучены IgG. Их молекула с массой в среднем 150 тыс. состоит из четырех полипептидных цепей (один моно­мер) , в ней содержится 3 % углеводов. На долю IgG приходит­ся 85 % всех иммуноглобулинов крови.

β-Глобулины. Белки этой фракции на электрофореграмме размещаются вслед за α-глобулинами. По своему составу они неоднородны. Изоэлектрическая точка β-глобулинов находится при рН-4,4. Синтезируются они преи­мущественно в печени и частично в лимфоидной ткани других органов. Период полураспада глобулинов от 0,5 до 8 сут.

У β-глобулинов выражена способность к комплексообразованию со многими веществами крови, но больше всего это свой­ство проявляется у них по отношению к липидам. В этой фрак­ции сконцентрировано до 70—75 % липидов крови.

Особое место среди β-глобулинов занимает, железосодержа­щий белок трансферрин с молекулярной массой около 90 тыс. При электрофорезе на крахмале трансферрин разделяется на несколько подфракций. Трансферрин—основной резерв железа в плазме крови.

В этой же фракции содержится белок проконвертин, участ­вующий в превращении протромбина в тромбин (через промбокиназу).

γ-Глобулины. Наименее подвижные белки на электрофоре-грамме сыворотки крови γ-глобулины. Впервые они были выде­лены в 1937 г. Тизелиусом, указавшим на роль этих белков как защитных факторов организма. В составе γ-глобулинов наряду с неспецифическими белками, синтез которых детерминирован генетически, содержатся специфические белки-антитела. По­следние образуются в организме в ответ на поступление в него чужеродных белков (антигенов) и обеспечивают иммунитет животных к инфекционным заболеваниям. Иммунные белки, большинство которых содержится в γ-глобулиновой фракции, называют иммуноглобулинами (Ig).

С возрастом в крови всех животных постепенно снижается относительное содержание альбуминов и нарастает количество глобулинов преимущественно за счет γ-глобулиновой фракции. В период лактации и в разгар яйцекладки в крови повышено как общее содержание белков, так и количество γ-глобулинов. С затуханием яйцекладки и перед спариванием у лактирующих животных уменьшается концентрация общего белка и количе­ство γ-глобулинов.

При переводе коров на зеленый корм содержание глобули­нов в крови увеличивается.

Содержание γ-глобулинов резко увеличивается при актив­ной и пассивной иммунизации животных, хронических инфек­ционных заболеваниях. При многих заболеваниях возможно не только, изменение соотношения между белковыми фракциями (диспротеинемия), но и появление в крови дополнительных отсутствующих у здоровых животных белков. Такое явление называют парапротеинемией. Так, при острых воспалительных процессах и некрозах (инфаркт миокарда, злокачественные опухоли, стрептококковые инфекции, ревматизм и др.) в крови появляется С-реактивный белок. В крови животных со злока­чественными заболеваниями его количество может .достигать 2%. При электрофорезе этот белок обнаруживается на грани­це между а- и глобулинами.

Диспротеинемия возникает при лучевой болезни животных. В этом случае она проявляется устойчивым падением количе­ства альбуминов, изменением соотношения глобулинов и гликопротеидов, а также появлением макроглобулинов, отсутствую­щих в крови здоровых животных. В крови животных, больных лейкозом, нефритом, циррозом печени и некоторыми другими болезнями может появиться аномальный белок криоглобулин. Он обнаруживается по осадку в сыворотке крови при ее охлаж­дении до 4°С, растворяющемуся при последующем нагревании сыворотки до 37 °С.

В последние годы выявлен ряд заболеваний, в том числе и наследственных, при которых наблюдается гипо-, или агамма-глобулинемия, что приводит к падению иммуно-реактивной устойчивости организма к различным заболеваниям. Живот­ные, выращиваемые в стерильных условиях (гнотобионты), характеризуются также пониженным содержанием в их крови иммуноглобулинов.

К специфическим белкам сыворотки крови, играющим за­щитную роль в организме, относится интерферон. Белок пропердин (лат. «pro» и «perdere»—подготавливать к разрушению) с молекулярной массой около 1000 000 содер­жится в γ-глобулиновой фракции, составляя около 0,3 % от общего количества белков сыворотки крови. Это гликопротеид е высоким содержанием фосфора и углеводов при относитель­но низком количестве в нем азота (12,5—14,2%).Он предохраняет организм от бактериемии и ряда инфекционных болезней.

Наибольшая концентрация пропердина отмечается в кро­ви коров и крыс. Установлен отчетливый параллелизм между активностью пропердиновой системы и степенью резистентности организма.При лучевой болезни содержание пропердина в крови по­нижается, что является одной из причин снижения при этом заболевании естественного иммунитета.

Другой специфический белок крови— интерферон — с отно­сительно низкой мол. массой (20000—100000, реже до 120000). Синтез интерферона индуцируют проникающие в организм ви­русы. Из клеток, где он синтезируется, интерферон легко попа­дает в кровяное русло и током крови распространяется по все­му организму, проникая вновь в ткани и клетки. Интерферон ингибирует размножен не только индуцировавшего его ви­руса, но также и ряд других не родственных с индуктором вирусов, т. е. является лишь относительно вирусоспецифическим.

Липопротеиды. В крови всегда обнаруживаются «раствори­мые» липиды. Способность к растворению липиды приобретают благодаря образованию комплексов с белками, называемые протеолипидами и липопротеидами. Так, например, альбумины способны образовывать растворимые комплексы со свободными жирными кислотами, витамином D, стеринами; β-глобулины — с фосфатидами, витамином А и каротином. Обычно протеолипидные комплексы нестойкие (рыхлые), в них по массе преоб­ладает липидный компонент. Липопротеидные комплексы, на­оборот, более стойкие. В виде комплексов липиды транспорти­руются к органам и тканям.

Различными физико-химическими методами (ультрацентри­фугирование, электрофорез) липопротеиды крови разделяются на несколько фракций, из которых основные —α- и β-липопро-теиды, т. е. липопротеиды, перемещающиеся вместе с соответ­ствующими фракциями протеинов. В α- и β-липопротеидах не­одинаково содержание липидного и протеинового компонентов. Так, α-липопротеид содержит 57 % липидов и 43 % протеина с молекулярной массой, близкой к 300 000. В составе β-липопротеидов 77 % липидов и 23 % белка с молекулярной массой 1,3 млн. В качестве липидных компонентов в составе липопротеидов крови могут быть фосфатиды, непосредственно соединя­ющиеся с протеином; к ним могут присоединяться стерины, триглицериды или другие липиды. Например, в составе β-липопротеида крови кроме белковой части содержится 666 молекул свободного и 1820 молекул связанного в виде эфиров холестерола, 920 молекул фосфатидов и около 380 молекул триглице-ридов. Таким образом, в составе данного протеида преобладает холестерол — около 2,5 тыс. молекул. Поэтому увеличение со­держания в крови β-липопротеидов можно рассматривать как результат накопления в ней холестерола, что является одним из признаков развития атеросклероза.

Гликопротеиды. В крови содержатся белки, в состав кото­рых входят различные углеводы. Белки этой группы названы гликопротеидами. Выше упоминалось о таких гликопротеидах крови, как гаптоглобин, церулоплазмин, пропердин. Кроме этих веществ в крови имеются и другие гликопротеиды, причем их можно разделить, как и протеины, электрофорезом.

В составе гликопротеидов крови содержатся как хорошо изученные углеводы (галактоза, манноза, фукоза, гексозамины), так и ряд малоизученных веществ (например, сиаловые кислоты). Общее количество связанных с белками углеводов у разных животных составляет от 120 до 500 мг%. Так, у кур в разгар яйцекладки их количество достигает 475—520 мг % и новое увеличение этих веществ наблюдается в период линьки.

У млекопитающих количество углеводов, связанных с белка­ми крови, значительно ниже, чем у птиц, и колеблется от 120 до 200 мг %. Их концентрация всегда повышается при пневмо­ниях, туберкулезе, бруцеллезе, полиомиелите, стрептококковых инфекциях и т. д. Перечисленные выше заболевания сопровож­даются разрушением основного вещества соединительной ткани и выходом мукополисахаридов в кровь.

Гликопротеиды сыворотки крови представлены такими же фракциями, как и протеины. На электрофореграммах их обна­руживают после окисления углеводных компонентов йодной кислотой и последующего проявления реактивом Шиффа. У млекопитающих больше всего гликопротеидов в составе α- и γ-глобулинов, тогда как у птиц их много и в составе альбу­минов.

К гликопротеидам крови помимо выше перечисленных ве­ществ относятся фибриноген; факторы свертывания крови (на­пример, протромбин); ряд гормонов (например, гонадотропные), ферменты и др.

Металлопротеиды. Целый ряд белков крови способен связы­вать различные металлы (железо, медь, марганец, цинк, молиб­ден и др.), образуя при этом специфические и неспецифические комплексные соединения. Одним из таких, соединений является белок церулоплазмин с молекулярной массой около 150 000. Каждая молекула церулоплазмина содержит 8 атомов меди. При заболеваниях печени, когда нарушается синтез церуло­плазмина (болезнь Вильсона), кровь теряет способность свя­зывать медь и последняя выделяется с мочой или откладывает­ся в печени, почках, головном мозге.

Ферменты крови. В плазме и сыворотке крови всегда имеет­ся некоторое количество ферментов, причем одни из них явля­ются постоянными, а другие попадают в кровь только при суще­ственных нарушениях в отдельных органах и тканях. К числу первых относятся ферменты, участвующие в свертывании кро­ви (протромбин, проакцелерин, проконвертин и др.), неспецифическаяхолинэстераза, фосфатаза. Другие ферменты появ­ляются в крови в результате распада отдельных клеток, повы­шения проницаемости клеточных мембран, а также ускоренного образования в условиях отсутствия специфических ингибито­ров.

Так, при ряде заболеваний в крови резко повышается актив­ность амилазы (при поражении поджелудочной железы), ще­лочной фосфатазы, (при рахите и остеомаляции), кислой фосфатазы (при раке простатической железы), аминотрансферазы, дегидрогеназы, альдолазы (при инфаркте миокарда, заболева­ниях печени, Е-авитаминозе), липазы (при панкреатитах, гепа­титах, рахите).

Определение активности названных ферментов может пред­ставить значительный интерес в клинической практике. В вете­ринарной практике нередко прибегают к определению протром-бинового числа крови (скорость свертывания крови). Этот показатель характеризует функцию печени и при различных пато­логических состояниях может резко меняться. У здоровых ко­ров, например, скорость свертывания крови (протромбиновое число) составляет 18—20 с., а у коров, страдающих маститом, оно удлиняется до 35 с. У яловых коров протромбиновое число еще больше и может достигать 65—70 с. Повышенное протром­биновое число наблюдается при болезнях печени, остеомиели­тах, хроническом сепсисе, эндометритах и других болезнях. Во всех случаях, когда в крови повышено протромбино­вое число, у них наблюдается резкое снижение продуктивно­сти.

Наряду с белками-ферментами в крови обнаруживаются и белки-гормоны — инсулин, тиреоглобулин, гормоны гипофиза, глюкагон, липокаин, кальцитонин.

Небелковые азотистые компоненты крови. В плазме крови содержится большое количество небелковых азотсодержащих веществ, к ним относятся пептиды, аминокислоты, различные цродукты обмена — мочевина, мочевая кислота, креатин, креатинин, аммо­нийные соли, билирубин и др. Все эти вещества, за ис­ключением пептидов, называют остаточным азотом, т. е. азотсодержащие вещества, остающиеся в растворе после осаждения белков 20- или 40%- ным раствором три-хлоруксусной кислоты.

Количество остаточного азота в плазме крови обус­ловлено интенсивностью процессов белкового обмена и используется для характеристики различных физиологи­ческих и патологических состояний животных. Напри­мер, при увеличении содержания в крови остаточного азота наблюдается гилеразотемия.

В норме общее количество остаточного азота в плаз­ме крови сельскохозяйственных животных колеблется от 20 до 65 мг %. У собак его содержится 20—45 мг %, у коров — 30—65 мг %. При повышении интенсивности обмена белков, при сгущении крови, при усиленной мы­шечной работе и других состояниях количество остаточ­ного азота увеличивается до 100 мг %.

В плазме крови находятся пигменты — билирубин, биливердин, уробилин, липохром, лютеин. Уровень биливердина и билирубина в плазме крови здоровых жи­вотных невысокий и равен 0,2—0,5 мг%. Увеличение со­держания пигментов указывает на заболевание печени и крови.

Безазотистые органические вещества (глюкоза, липиды, жирные кислоты, пировиноградная кислота, мо­лочная кислота) играют роль питательных веществ или являются продуктами промежуточного обмена. В кли­нической практике большое значение придают количест­венному определению этих веществ.

Минеральные вещества в крови представлены катио­нами Na+, К⁺ и анионамиCl^_, Са++, Mg++, Си++. Желе­зо содержится в основном в эритроцитах, а фосфор на­ходится преимущественно в виде органических соедине­ний. Неорганический фосфор плазмы составляет около 5 мг%.