Биохимия крови

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, а-, р- и у-глобулины (табл. 16). 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 сывоооточ

ных белков они наиболее однородны  и на 98 % состоят из аминокислот. Изоэлектрическая точка альбуминов при рН-4Д молекулярная масса 65000—70000, период полураспада 3,7сут. 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. В крови различных видов животных альбумины составляют 30—55 % от общего количества сывороточных белков. Синтезируются они в гепатоцитах печени, где образуется около 80 % всех белков плазмы крови.

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 барьеры в ткани.

Таблица 16.    Содержание белков и их фракционный состав в сыворотке крови здоровых животных,   %

Благодаря высокой реакционной  способности за счет многочисленных 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 — а-, (3- и у-глобулиньь

а-Г лоб у лины. Белки сыворотки крови, которые при электрофорезе перемещаются вслед за альбуминами, называются а-глобулинами. В зависимости от условий электрофореза (на бумаге, агар-агаре, полиакриламидном геле) они почти всегда четко разделяются на несколько подфракций (аг," <Х2-, аз-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 а-глобулины наиболее быстро метаболизируемые (период их полураспада 0,6—0,8 сут.).

В крови а-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 а-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 а-глобулинов имеется небольшое количество антител (например, антитела против возбудителей дизентерии), а также белки, участвующие в свертывании крови, некоторые ферменты.

В период интенсивного роста животных, когда в крови наблюдается  снижение содержания альбуминов, параллельно увеличивается относительное количество се-глобулинов. Новый подъем абсолютной и относительной концентрации а-глобули

нов наблюдается в период лактации у млекопитающих и в разгар яйцекладки у птиц.

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 иммуноглобулинов 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 М-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.

fl-Глобулины. Белки этой фракции на электрофореграмме размещаются вслед за α-глобулинами. По своему составу они неоднородны. Среди них можно выделить относительно низкомолекулярные вещества с массой около 90 тыс. и крупнодисперсные молекулы с массой до 1,3 млн. Изоэлектрическая точка р-глобулинов находится при рН-4,4. Синтезируются они преимущественно в печени и частично в лимфоидной ткани других органов. Период полураспада р-глобулинов от 0,5 до 8 сут.

У р-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 р-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 промбо-киназу).

^-Глобулины. Наименее подвижные белки на электрофоре-грамме сыворотки крови у-глобулины. Впервые они были выделены в 1937 г. Тизелиусом, указавшим на роль этих белков как защитных факторов организма. В составе у^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 у-глобу лшовон. фракции, называют иммуноглобулинами (Ig).

Рис. 39. Изменения электрофореграммы  белков сыворотки крови при некоторых  заболеваниях

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

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

Содержание у-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 р-глобулинами.

Диспротеинемия возникает при  лучевой болезни животных. В этом случае она проявляется устойчивым падением количества альбуминов, изменением соотношения глобулинов и глико-протеидов, 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 еипд-, или аеамма-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, относятся пропердин и интерферон. Белок пропердин (лат. «pro» и «perdere»—подготавливать к разрушению) с молекулярной массой около 1000000 содержится в у-^гл°булиновой фракции, составляя около 0,3% от общего количества белков сыворотки крови. Это гликопротеид с 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 размножение не только индуцировавшего его вируса, но также и ряд других не родственных с индуктором вирусов, т. е. является лишь относительно вирусоспецифиче-ским. 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; р-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—'-а- и (3-липопротеиды, т. е. липопротеиды, перемещающиеся вместе с соответствующими фракциями протеинов. В а- и |3-липопротеидах неодинаково содержание липидного и протеинового компонентов. Так, а-липопротеид содержит 57 % липидов и 43 % протеина с молекулярной массой, близкой к 300000. В составе р-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 стериньт, триглицериды или другие липиды. Например, в составе р-липопротеида крови кроме белковой части содержится 666 молекул свободного и 1820 молекул связанного в виде эфиров холестерола, 920 молекул фосфатидов и около 380 молекул триглицеридов. Таким образом, в составе данного протеида преобладает холестерол — около 2,5 тыс. молекул. Поэтому увеличение содержания в крови р-липопротеидов можно рассматривать как результат накопления в ней холестерол а, что является одним из признаков развития атеросклероза.

Распределение липопротеидов по фракциям значительно изменяется при многих заболеваниях, причем в каждом случае изменения носят специфический характер (цирроз печени, микседема, механическая желтуха, липоидный нефроз, диабет и др.; рис. 40).