Биохимия крови

 

 

 

Сечовина (3,33-8,32 ммоль/л) утворюється в печінці як кінцевий продукт знешкодження аміаку. Ця сполука малотоксична, але при підвищенні концентрації сечовини, яка є осмотично активною речовиною, виникають набряки тканин паренхіматозних органів, міокарда, ЦНС. Підвищення концен-трації сечовини, яке супроводжується клінічним синдромом інтоксикації, має назву уремія. У клініці найбільше значення має визначення концентрації сечовини для діагностики захворювань нирок. Крім того, для диференціальної діагностики захворювань нирок та дистрофічних уражень паренхіми печінки використовують коефіцієнт Urea ratio.

 

Urea ratio = (азот сечовини/залишковий азот) × 100%.

 

У нормі цей показник становить 46 – 60 %, при хронічному нефриті він зростає майже до 90 %, при тяжких формах гепатиту, які супроводжуються порушенням сечовиноутво-рення, цей коефіцієнт значно зменшується. Причиною підви-щення концентрації сечовини у крові може бути також підсилення розпаду білків (при перитоніті, опіках, злоякісній анемії тощо).

 

Креатин та креатинін – важливі компоненти залишкового азоту, які є необхідними складовими функціонування біоенер-гетичних молекулярних систем в організмі. З креатину в клітинах організму утворюється важливий макроерг – креатин-фосфат, який є депо метаболічної енергії. При ферментативному розщепленні креатинфосфату утворюється креатин, який знову підлягає рефосфорилюванню.

Результатом неферментативного незворотного дегідрування креатину є креатинін, який виводиться із сечею.

У нормі в плазмі крові концентрація креатиніну – 53 -       106,1 мкмоль/л, креатину – 15,25 - 45,75 мкмоль/л (чоловіки) або 45,75 – 76,25 мкмоль/л (жінки).

 

 

Підвищення концентрації креатиніну може бути результатом підсиленого утворення (продукційна креатинінемія) або затримки цієї сполуки в організмі (ретенційна креатинінемія).

Продукційна креатинінемія спостерігається при деком-пенсації діяльності серцево-судинної системи, пневмонії, цукровому діабеті, акромегалії, гігантизмі, гіпертиреозі, голодуванні, важкій фізичній праці тощо. Ретенційна креатинінемія виникає внаслідок порушення клубочкової фільтрації, ураження паренхіми нирок, обтурації сечовидільних шляхів. Гіперкреатинемію розглядають як ранній показник недостатності нирок. Зниження вмісту креатиніну обумовлено віковим зниженням м’язової маси.

Збільшення концентрації креатину в крові спостерігається при травмах м’язів, м’язовій дистрофії, поліомієліті, міастенії, голодуванні, опіках, інфекціях, цукровому діабеті, гіпертиреозі, акромегалії, декомпенсації функції серцево-судинної системи, нирок, лейкозах тощо.

 

Сечова кислота є кінцевим продуктом розпаду пуринових нуклеотидів, які входять до складу нуклеопротеїнів тканин організму та містяться в їжі. У нормі її концентрація в крові становить 0,12 – 0,38 мкмоль/л (для чоловіків) та 0,12 -           0,46 мкмоль/л (для жінок). Сечова кислота – це слабкокислий продукт, тому після секреції у кров вона утворює солі з лужними катіонами (98% з натрієм) - урати. У крові ці солі зв’язуються альфа-глобулінами, виводяться нирками (2/3) та через тонкий кишечник (1/3).

Концентрація сечової кислоти  в крові зростає (гіперурикемія) при:

1) станах, які супроводжуються підсиленням розпаду клітин;

2) порушеннях екскреції сечової кислоти;

3) змінах ендокринної регуляції  обміну пуринів;

4) подагрі, синдромі Леша-Ніхана.

 

Підвищення вмісту сечової кислоти в крові також викликають: їжа, що збагачена пуринами (печінка, нирки, червоне вино), довготривале голодування, алкоголь, приймання діуретиків.

Гіпоурикемія – зменшення концентрації сечової кислоти у крові, спостерігається при хворобі Вільсона-Коновалова, лімфогранулематозі, після приймання піперезину, саліцилатів, кортикотропіну.

 

Індикан (калієва або натрієва сіль індоксилсірчаної кислоти) утворюється в печінці як результат знешкодження одного з продуктів гниття білків у кишечнику – індолу. Гіперіндиканемія спостерігається у хворих на початковій стадії розвитку ниркової недостатності, при гломерулонефриті, при підсиленні процесів гниття білків у кишечнику (защемленій грижі, запорі, кишковій непрохідності), пухлинах, абсцесах, туберкульозному ураженні легень, обтурації жовчних протоків тощо.

 

Аміак – кінцевий продукт білкового обміну, який також є компонентом залишкового азоту. Його джерела – це процеси дезамінування, які відбуваються в тканинах, та катаболізм азотовмісних сполук у кишечнику під дією гнилісних бактерій. Концентрація аміаку в плазмі крові здорових людей дуже низька і становить 17-78 мкмоль/л. Підвищення концентрації аміаку в крові спостерігається при печінковій комі, дії гепатотропних отрут (чотирихлористого вуглецю, етіоніну та ін.), частковому видаленні печінки, білковому голодуванні, тепловому ударі, спадкових ензимопатіях орнітинового циклу, гострій печінковій недостатності, жировій інфільтрації печінки, гострій нирковій недостатності, кишковому дисбактеріозі тощо.

 

Середньомолекулярні пептиди – це пептиди з молекул яр-ною масою 300-5000 Да, які також не осаджуються ТХО і входять до фракції залишкового азоту крові. Останнім часом цікавість до вивчення та визначення цих середніх молекул зросла у зв’язку з тим, що вони були охарактеризовані як універ-сальні фактори інтоксикації. Їх також називають молекулами середньої маси, або середніми молекулами. До них належать гормони, нейропептиди, медіатори імунної відповіді, деякі вітаміни, нуклеотиди, продукти розпаду фібрину та інші, деякі з них на цей час не ідентифіковані. Склад середньомолекулярних пептидів може бути різним, він залежить від виду патології та характеру ускладнень. Підвищення концентрації середніх молекул у крові спостерігається при всіх патологічних станах, які супроводжуються інтоксикацією (гнійних перитонітах, черепно-мозкових травмах, захворюваннях печінки, запаленні легень, гострій та хронічній нирковій недостатності). Для боротьби з інтоксикацією проводять гемо- та ентеросорбцію (у великих клініках використовують гемодіаліз), що знижує концентрацію пептидів та неполярних амінокислот у крові.

 

При деяких патологічних станах залишковий азот крові зростає більше ніж на 28-35 ммоль/л. Такий стан називають азотемія або гіперазотемія. Гіперазотемія може бути абсолютною або відносною.

Абсолютна гіперазотемія виникає внаслідок накопичення компонентів залишкового азоту. Причиною цієї азотемії може бути підсилення продукції відповідних азотовмісних компонентів або затримка (ретенція) кінцевих продуктів азотистого обміну. Тому абсолютна гіперазотемія може бути двох видів:

1. ретенційна – розвивається при недостатньому виведенні азотовмісних сполук з організму. Цей вид азотемії поділяють на:

• ниркову - спостерігається внаслідок порушення екскре-торної функції нирок (фракція залишкового азоту збільшується насамперед за рахунок зростання концентрації сечовини);

• позаниркову – розвивається при недостатності кровообігу, зниженні кров’яного тиску;

 

 

 

2. продукційна – є результатом надходження у кров надлишку азотовмісних продуктів, які утворюються в результаті підсиленого розпаду тканинних білків.

Відносна гіперазотемія спостерігається при станах, які супроводжуються порушеннями водневого балансу (профузних проносах, підсиленому потовиділенні тощо).

 

Безазотисті сполуки

Безазотисті сполуки крові поділяють  на дві групи: органічні та неорганічні. До органічних належать сполуки, які утворю-ються в результаті обміну вуглеводів та ліпідів – це  глюкоза (3,33-5,55 ммоль/л), лактат (0,9 -1,7 ммоль/л у венозній крові), піруват (34-103 ммоль/л), холестерол (3,9 – 6,5 ммоль/л), вільні жирні кисолоти та їх ефіри, кетонові тіла, проміжні та кінцеві продукти обміну вуглеводів та ліпідів. Неорганічні речовини крові становлять 0,9 – 1%. До них належать: катіони Na⁺, К⁺, Са²⁺, Mg²⁺, Fe³⁺, Cu²⁺, аніони Cl^-, PO₄^3-, HCO^3-, I^- та вода. Катіони та аніони крові беруть участь у підтримці осмотичного тиску та рН крові, забезпеченні певної чутливості клітин, які беруть участь в формуванні мембранного потенціалу.

8. Особливість обміну в еритроциті

Кількість еритроцитів у чоловіків – 4,5-5,5·1012/л, у жінок – 3,9-4,5·1012/л. Ці клітини, що мають вигляд двояковгнутих дисків, можуть легко змінювати свою форму під впливом зовнішніх сил. Така форма еритроцитів збільшує загальну площу їх поверхні та сприяє більш інтенсивному газообміну. Тривалість життя еритроцита становить 90-120 днів. До основ-них функцій еритроцитів належить транспорт кисню та вугле-кислого газу; також вони беруть участь у регуляції рН.

Особливістю хімічного складу еритроцитів є значний вміст глутатіону, 2,3-дифосфогліцерату (2,3-ДФГ) та калію.

 

 

 

Обмін речовин у зрілих без’ядерних еритроцитах спрямо-ваний на виконанням цими клітинами функцій переносників кисню та посередників при транспорті СО₂. Тому метаболізм в еритроцитах відрізняється від обміну речовин в інших клітинах.

Основним процесом утворення енергії в еритроциті є анаеробний гліколіз - 90% глюкози катаболізує саме в цьому процесі. АТФ, який утворюється, насамперед використовується для роботи Na⁺/К⁺-АТФ-ази, яка підтримує мембранний потенціал еритроцитів. Енергія АТФ також використовується для підтримки обміну заліза, що міститься в гемі, у відновленому стані, а також для відновлення ліпідів біомембран.

У гліколізі утворюється 1,3-дифосфогліцерат, який перетво-рюється в 2,3-дифосфогліцерат (2,3-ДФГ). Ця сполука виконує низку важливих біохімічних та фізіологічних функцій, а саме:

• є основною фосфоровмісною сполукою і служить важливим аніоном, який діє як буферний агент;
• є резервом енергії при станах, коли запаси креатинфосфату і глікогену відсутні;
• зв’язується з гемоглобіном і зменшує його спорідненість до кисню, що сприяє вивільненню О₂ у тканини.

У тріозофосфатній реакції гліколізу утворюється НАДН, який необхідний для відновлення метгемоглобіну, що утворюється внаслідок дії сполук-окисників.

Пентозофосфатний шлях у нормі становить незначну частину вуглеводного обміну в еритроциті (до 10% глюкози). Відновлення НАДФ, яке відбувається у цьому процесі, необхідне для функціонування одного з ферментів антиоксидантної системи еритроцита – глутатіонредуктази, яка відновлює глутатіон. Глутатіон – це важливий антиоксидант еритроцитів, який потрібний для відновлення метгемоглобіну до гемоглобіну. Активне функціонування антиоксидантної системи в еритроцитах необхідне у зв’язку з високою концентрацією кисню в цих клітинах і утворенням більшої кількості активних форм кисню, ніж в інших клітинах організму.

 

 

Саме тому еритроцити також містять  інші ферменти, які забезпечують знешкодження вільних радикалів та ліквідують наслідки ушкоджень (супероксиддисмутаза, каталаза, селено-вмісний фермент глутатіонпероксидаза).

У процесі визрівання еритроцити втрачають не лише мітохондрії, а й ядро та рибосоми, тому синтез білка в цих клітинах не відбувається, і еритроцити не здатні відновлювати білки. Цей факт є вирішальним за наявності мутацій, наслідком яких є ензимопатії, що в еритроцитах виявляються раніше, ніж в інших клітинах. Описані спадкові дефекти практично всіх ферментів гліколізу. Клінічна картина цих захворювань має багато загальних рис – насамперед гемолітична анемія різного ступеня тяжкості. Порушення гліколізу призводить до дефіциту АТФ, внаслідок чого еритроцити втрачають калій. Крім того, морфологічні зміни структури клітин свідчать про порушення функціонування мембран. Саме тому еритроцити швидко захоп-люються та розщеплюються клітинами ретикулоендотеліальної системи. Недостатність таких ферментів гліколізу, як піруваткі-нази та гексокінази, властива виключно еритроцитам.

Найпоширенішою ензимопатією пентозофосфатного шляху є дефіцит глюкозо-6-фосфатдегідрогенази. В усьому світі цим захворюванням страждають приблизно 200 млн людей. Для недостатності цього ферменту властива гетерогенність – описано понад 400 видів аномальної структури глюкозо-6-фосфатдегідрогенази, які є наслідком амінокислотної заміни в різних положеннях поліпептидного ланцюга. Саме тому для клінічної картини захворювання характерний поліморфізм – тяжкість захворювання може бути різного ступеня. Дефіцит ферменту може проявлятися від гемолітичної анемії, яка виникає спонтанно відразу після народження, до гемолітичних кризів, які провокуються різними окисниками (примахіном – протималярійним препаратом, сульфаніламідами, іноді - аспірином, нафталіном тощо.). Можлива також відсутність будь- яких клінічних проявів дефіциту цього ферменту.

 

 

Гемолітична анемія при дефіциті глюкозо-6-фосфатде-гідрогенази спричинена підвищенням кількості вільних радикалів, які утворюються внаслідок потужних процесів перекисного окиснення ліпідів, що виникають за умов зниження концентрації НАДФН^.Н+.

 

9. Буферні системи крові.

 

У крові людини існують спеціальні системи, які сприяють підтримці сталості рН крові, - буферні системи. Вважають, що, завдяки існуванню саме буферних систем, рН крові – це найбільш стабільна константа внутрішнього середовища. У нормі відхилення від середнього значення 7,4 становить не більше ніж 0,04.

Як правило, буферна система – це суміш сполук, які відіграють роль донора і акцептора протонів. Вивільнення та поглинання протонів із середовища сприяє стабілізації нормальних значень рН рідин організму (крові і тканин) в разі надходження кислот або лугів. Буферний розчин містить слабку кислоту та її сіль, яка утворена сильною основою (спряжена кислотно-основна пара). Така суміш має певну та відносно сталу концентрацію іонів водню, яка залежить від співвідношення кислоти та солі й іонної сили суміші.

У крові функціонують такі буферні системи (в дужечках зазначена кислотно-основна пара кожної системи):

- гемоглобінова (відновлений Hb – калійна сіль Hb: ННb-КНbО₂);

- гідрокарбонатна або бікарбонатна (вугільна кислота – двовуглекислий натрій: Н₂СО₃ — NаНСО₃);

- фосфатна (одноосновний –двоосновний фосфорнокислий натрій: NaH₂PO₄- Na₂HPO₄);

- білкова.

Кожна з них має певну буферну  ємність та їх дія взаємозв’язана.

 

 

Найбільш потужною буферною системою крові є гемоглобі-нова. Її буферна ємність – 73-76%. Відповідно для бікарбонатної – 17-27%, білкової – 2-5%, фосфатної – 1-2%.