Биохимия крови

Цей білок синтезується в печінці і належить до білків гострої фази. Його кількість зростає і є наслідком стимуляції синтезу інтерлейкінами при всіх ексудативно-запальних процесах. Вміст Нр свідчить про стан сполучної тканини – кількість цього білка зростає при деструктивних змінах у тканині та знижується при терапії глюкокортикоїдами. Збільшення концентрації гаптогло-біну можливе при нефротичному синдромі, пухлинах, холестазі, колагенозах, лімфогранулематозі тощо. Зниження концентрації цього білка спостерігається при гострих і хронічних захворю-ваннях печінки, при усіх видах гемолізу, дефіциті глюкозо-6-фосфатдегідрогенази тощо.

α₂-Макроглобулін (АМГ, α₂-сіромукоїд) – це глікопротеїн, білок гострої фази з великою молекулярною масою, який синтезується в підшлунковій залозі, є інгібітором протеаз (як і антитрипсин, але з більш широким спектром активності). Він інактивує плазмін, а також знижує активність тромбіну. Встановлено, що АМГ транспортує цитокіни (інтерлейкіни, інтерферони, стимуліни, фактори некрозу пухлин, інгібіни, фактори росту). Крім того, він має антиоксидантні властивості, зв’язує інсулін,  у дітей підвищується при нефротичному синдромі.

Визначення цього білка у крові не має самостійного значення. У комплексі з іншими показниками (С-реактивний білок, сіалові кислоти та ін.) відображає наявність запального процесу, насамперед при ревматизмі та ревматоїдному артриті. Зниження концентрації АМГ спостерігається при ураженнях підшлункової залози, інфаркті міокарда.

Церулоплазмін – мідьвмісний білок, який містить по 8 іонів Сu⁺ та Cu²⁺. Він є головним мідьвмісним металопротеїном крові (містить 95% міді сироватки крові та 3% міді організму). Цей білок виконує декілька функцій. По-перше, церулоплазмін зв’язує і забезпечує транспорт міді у крові. По-друге, він має ферментативні властивості – є оксидазою аскорбінової кис-лоти, адреналіну, норадреналіну, ДОФА, серотоніну, інактивує активні форми кисню (антиоксидантна властивість). Також він може каталізувати окиснення Fe2⁺ до Fe³⁺, саме тому його ще називають фероксидазою.

Церулоплазмін належить до білків гострої  фази. Зростання концентрації цього  білка у крові спостерігається при гострих та хронічних інфекційних захворюваннях, цирозі, гепатиті, інфаркті міокарда, лімфогранулематозі, деяких злоякісних пухлинах, у хворих на шизофренію.

Недостатність церулоплазміну є результатом  пригнічення його синтезу в печінці  та спостерігається при хворобі  Вільсона-Коновалова або тяжких ураженнях печінки. Дефіцит цього білка може бути також наслідком його втрати організмом (нефротичний синдром).

С-Реактивний білок (CRP) – отримав назву завдяки здатності вступати в реакцію преципітації з С-полісахаридом пневмококів (цей важливий механізм раннього захисту організму від інфекції). Цей білок належить до білків гострої фази, є чутливим індикатором ураження тканин при запаленні, некрозі, травмі.

CRP синтезується переважно у печінці. У сироватці крові здорової людини він міститься в дуже низькій концентрації, тому не виявляється звичайними методами. Швидке підвищення концентрації С-реактивного білка (в сотні разів) спостерігається при запальних процесах різної етіології та локалізації, інфекційних захворюваннях, травмах, пухлинах, які супровод-жуються некрозом та запаленням. Після інфаркту міокарда зростання кількості цього білка спостерігається вже на 2-й день захворювання (при стенокардії збільшення вмісту CRP не спостерігається). С-реактивний білок також виявляється в крові у гострій фазі ревматизму, при колагенозах, захворюваннях на рак, бактеріальній та вірусній інфекції. При переході захворю-вання в хронічну фазу концентрація С-реактивного білка у крові знову практично знижується до 0 і підвищується при загостренні процесу.

 

Відносно нова можливість використання визначення CRP у крові – це оцінка ризику розвитку атеросклерозу та його ускладнень. Для цього використовують дуже чутливі методи, які дають змогу оцінити зміну концентрації білка в інтервалі            < 10 мг/л.

Зниження концентрації  α-глобулінів спостерігається при тяжких дистрофічних процесах у печінці, цирозах, мієломі. Підвищення вмісту α₁- та α₂- глобулінів у крові спостерігається при усіх гострих запальних процесах. Збільшення фракції α₂- глобулінів є сигналом загострення хронічного захворювання, спостерігається в перші години інфаркту міокарда.

 

β-Глобуліни 

До складу цієї фракції входять трансферин, гемопексин, β2-мікроглобулін, ліпопротеїди низької щільності, компоненти системи комплементу (С3).

 

Трансферин (Tf) – це глікопротеїн плазми, який синтезується в печінці і є основним транспортером іонів заліза. Синтез Tf в печінці залежить від функціонального стану органа, потреб та резервів заліза в організмі. У нормі приблизно 30%  цього білка зв’язано із залізом; кожна молекула білка містить 2 атоми металу. 1 г трансферину зв’язує 1,25 мг заліза. Трансферин має велику спорідненість до заліза, тому теоретично в 1 літрі крові міститься лише 1 атом вільного заліза. Вміст Tf у жінок на 10% вищий ніж у чоловіків. Концентрація його знижується у людей похилого віку. При дефіциті заліза в разі приймання естрогенів концентрація трансферину у крові також зростає. Цей білок належить до білків гострої фази, але відповідь на гострий запальний процес супроводжується зниженням його вмісту. Так, наприклад, при лихоманці синтез Tf пригнічують інтерлейкіни. Зниження вмісту трансферину супроводжує такі захворювання, як хронічні запальні процеси, цироз, злоякісні новоутворення, приймання андрогенів та кортикостероїдів, гемохроматоз, мієлома тощо.

Гемопексин (Р-глобулін) – білок, який зв’язує вільний гем гемопротеїнів (гемоглобіну, міоглобіну, каталази) та транспор-тує його в клітини РЕС печінки для реутилізації. Це перешкод-жає виведенню гему нирками і втраті заліза із сечею.

У клініко-лабораторній діагностиці гемопексин вважають кращим показником гемолізу ніж гаптоглобін, тому що цей білок не належить до білків гострої фази. Концентрація гемопексину знижується при гемолізі, хворобах печінки та нирок; підвищується - при запаленні.

β2-Мікроглобулін (beta2-МГ) – низькомолекулярний білок поверхневих антигенів клітинних ядер. Це компонент білків першого класу головного комплексу гістосумісності. Вeta2-МГ має антиоксидантні властивості. У крові його концентрація     2,4 мг/л, із сечею виділяється приблизно 130 мкг/л. Підвищення вмісту цього білка спостерігається при злоякісних захворюваннях, ревматоїдному артриті, інфаркті міокарда, опіках, аутоімунних захворюваннях, порушеннях клітинного імунітету (наприклад, СНІД), трансплантації органів тощо. У сечі концентрація beta2-МГ підвищується при діабетичній нефропатії, інтоксикації важкими металами (наприклад, кадмієм).

γ-Глобуліни

Ця фракція містить основну  масу антитіл (імуноглобулінів), що забезпечують гуморальну захисну реакцію організму. Відомо 5 класів імуноглобулінів (Ig): IgG, IgM, IgA, IgD, IgE. Імуноглобуліни різних класів відрізняються за біологічними властивостями, а саме: за здатністю до зв’язування з антигеном.

Функції імуноглобулінів:

IgG (59-75 мкмоль/л) – основні антитіла вторинного імунітету. Вони становлять 80% усіх імуноглобулінів сироватки крові. Тобто це основні імуноглобуліни сироватки крові, які забезпечують захист організму від багатьох бактерій, вірусів та їх токсинів. IgG – це єдині імуноглобуліни, які здатні проникати крізь плаценту в організм плода. Відомо чотири підкласи IgG, які відрізняються за структурою важких ланцюгів.

IgA (19-25 мкмоль/л) – трапляються в сироватці крові і є основними антитілами в серозно-слизових секретах (слині, бронхіальному слизі, сльозах, жіночому молозиві, слизовій оболонці кишечника).

IgM (0,8-1,2 мкмоль/л) – основні антитіла первинного імунітету. Це потужний активатор системи комплементу. Імуноглобулінами цього класу є антитіла Вассермана, ревматоїдний фактор, холодові аглютини та ізогемаглютини. Ці імуноглобуліни першими починають синтезуватися в організмі плода та при імунізації дорослих більшістю антигенів.

IgD (0,26 мкмоль/л) – представлені на поверхні В-лімфоцитів, беруть участь у пізнаванні антигену.

IgE (0,3-30 нмоль/л) – представлені на поверхні тучних клітин та базофілів. Існує точка зору, що вони беруть участь в імунному захисті від гельмінтів і в реакціях гіперчутливості миттєвого типу. До складу цієї фракції входять реагіни, які беруть участь в алергічних реакціях.

 

При електрофорезі імуноглобуліни рухаються в зоні γ-глобулінів, але IgA та  IgM знаходяться у фракціях β- та α2- глобулінів.

IgG, IgA, IgD, IgE секретуються головним чином плазматичними клітинами, IgM – переважно лімфоцитами. Основну масу імуноглобулінів складають IgG.

Кількість γ-глобулінів у плазмі крові залежить від морфо-логічної зрілості та функціональної повноцінності імунореак-тивної тканини. У новонародженого кількість γ-глобулінів така сама, як і у матері. На першому році життя дитини γ-глобуліни представлені в основному імуноглобулінами матері  IgG. Після народження їх кількість поступово знижується, і,  починаючи з 4 місяців, закінчується синтез власних IgG.

Відомі захворювання, при яких порушена продукція певних класів Ig. Практично завжди зміни рівня Ig зумовлені порушенням швидкості синтезу або секреції цих молекул. Причини таких змін численні, та їх обговорення не є предметом цього курсу лекцій.

 

1.3. Деякі «індикаторні» білки крові

До цих білків можно віднести тропонін Т та міоглобін, які виявляються  в сироватці крові при інфаркті міокарда.

Тропонін Т належить до скорочувальних білків м’язів. У крові навіть при важкому фізичному навантаженні не спостерігається суттєвих змін його концентрації. Тому тропонін Т розглядають виключно як кардіоспецифічний маркер. При інфаркті міокарда зростання концентрації цього білка спостерігається через 3-4 години після больового нападу. Максимальне зростання концентрації - через 3-4 доби. Специфічність методів визначення концентрації тропоніну Т – 901-100%, що значно вище, ніж визначення інших маркерів, таких, як креатинфосфокіназа (КФК), лактатдегідрогеназа (ЛДГ), міоглобін. Крім того, концентрація тропоніну Т після початку інфаркту міокарда зростає значно більше, ніж активність названих ферментів (КФК та ЛДГ). Також зростання концентрації тропоніну Т спостерігається при гострій алкогольній інтоксикації (але не хронічній).

Визначення концентрації міоглобіну має значення не лише для встановлення діагнозу інфаркт міокарда, а й з прогностик-ною метою. Максимальне значення концентрації цього білка виявляють через 4-6 годин після початку захворювання. Встановлено, що висока концентрація міоглобіну в перші години після початку розвитку інфаркту міокарда свідчить про поганий прогноз.

 

2. Фракціонування білків сироватки крові

 

Для визначення білків сироватки крові  та виявлення парапротеїнів використовують метод електрофорезу. Цей метод був розроблений А. Тиселіусом, який у 1948 р. за це важливе для медичної практики відкриття отримав Нобелівську премію з хімії.

Електрофорез належить до напівкількісних методів досліджень, що пояснюється деякими технологічними етапами методики. Виходячи з міжнародних стандартів, оцінку результатів проводять візуально шляхом порівняння з електрофореграмою сироватки крові у нормі. Кількісні дані необхідні лише для запису результатів та спостереження динаміки.

Принцип електрофоретичного розділення білків сироватки крові (та інших біологічних рідин) полягає в різниці руху молекул у постійному електричному полі залежно від значення заряду та молекулярної маси. У клінічній практиці найчастіше використовують електрофорез на хроматографіч-ному папері, ацетатцелюлозних мембранах, різних гелях, комбінованих носіях. Електрофорез на папері – це найпростіший метод фракціонування білків, але він має деякі суттєві недоліки.

Для електрофорезу використовують різні прилади, які обладнані  комп’ютером, електронним кольоровим сканером, мініатюрною фотокамерою, що підвищує точність досліджень.

Напрямок руху білкових молекул  при електрофорезі залежить від  значення рН буферного розчину та іонної сили середовища. При рН=8,6 або 8,9 та іонній силі 0,08-0,15 моль/л усі білки сироватки крові мають негативний заряд та рухаються від катода до анода.

Після закінчення електрофоретичного розділення смужки паперу або плівки висушують та профарбовують (наприклад, бромфеноловим синім). Таким чином, отримують смужки, які мають назву електрофореграми, або протеїнограми. Інтенсив-ність забарвлення відповідає концентрації окремих фракцій та визначається за допомогою фотометра або денситометра. На основі отриманих результатів будують графіки кількісного співвідношення окремих фракцій (рис.1).

 

 

 

 

 

 

Результати фіксують у відносних  одиницях (%) або абсолют-них значеннях концентрації (г/л). Для отримання достовірних значень та зменшень вірогідності похибок визначення концен-трації проводять у г/л. Для цього відсотковий вміст окремих фракцій перемножують на значення концентрації загального білка у сироватці крові.

Як правило, для фракціонування білків крові використо-вують сироватку, оскільки фібриноген плазми дає смужку в зоні β₂-глобулінів, що ускладнює ідентифікацію деяких білків крові, а також може внести похибку при визначенні парапротеїнів.

За допомогою найпростішого  методу електрофорезу на папері в сироватці крові здорової людини виявляють 5 фракцій:  альбуміни (35-45 г/л, 54-58%);

           глобуліни:  α₁ (3-6 г/л, 6-7%),

                                   α₂ (4-9 г/л, 8-9%),