Белки плазмы крови – их функции в организме, фракции и их характеристика

Белковые фракции, общий белок

Что такое белковые фракции (Serum Protein Electrophoresis, SPE)?

Общий белок сыворотки крови состоит из смеси белков с разной структурой и функциями. Разделение на фракции основано на разной подвижности белков под действием электрического поля. Обычно методом электрофореза выделяют несколько стандартных фракций:

альбумины;
альфа1-глобулины;
альфа2-глобулины;
бета-глобулины;
гамма-глобулины;
бета-1-глобулины;
бета-2-глобулины.

Фракция альбуминов в норме составляет 40-60% от общего количества белка. Альбумин – основной белок плазмы крови. Альбумин плазмы быстро обновляется. В течение суток синтезируется и распадается 10-16 г белка этой фракции. Синтез альбумина происходит в печени, зависит от доступа аминокислот и, следовательно, скорость синтеза снижается в период белковой недостаточности.

Основные функции альбумина:

поддержание коллоидно-осмотического (онкотического) давления плазмы и объема циркулирующей крови;

транспортная функция: связываясь с билирубином, холестерином, желчными кислотами, ионами металлов (в частности с кальцием), гормонами (тироксином, трийодтиронином, кортизолом, альдостероном), свободными жирными кислотами и лекарствами, поступающими в организм извне (антибиотиками, салицилатами). Таким образом альбумин участвует в минеральном, пигментном, гормональном и некоторых других видах обмена, регулируя содержание свободных (не связанных с белком фракций) биологически важных веществ, обладающих более высокой активностью. Благодаря этой функции, альбумин играет значительную роль в осуществлении процессов детоксикации организма.

Фракция альфа1-глобулина включает в себя острофазные белки:

альфа1-антитрипсин (основной компонент этой фракции) – ингибитор многих протеолитических ферментов – трипсина, химотрипсина, плазмина и.т.д.;
альфа1-кислый гликопротеин (орозомукоид) – обладает широким спектром функций, в зоне воспаления способствует фибриллогенезу.

К глобулинам относятся транспортные белки:

тироксинсвязывающий глобулин, транкортин – связывает и транспортирует кортизол и тироксин соответственно;

альфа1-липопротеин (ЛПВП) – участвует в транспорте липидов.

Фракция альфа2-глобулинов преимущественно включает острофазные белки:

альфа2-макроглобулин – участвует в развитии инфекционных и воспалительных реакций;
гаптоглобин – образует комплекс с гемоглобином, высвобождающимся из эритроцитов при внутрисосудистом гемолизе, утилизирующийся затем клетками ретикулоэндотелиальной системы;
церулоплазмин – специфически связывает ионы меди, а также является оксидазой аскорбиновой кислоты, адреналина, диоксифенилаланина (ДОФА), способен инактивировать свободные радикалы
аполипопротеин В.

Альфа-липопротеиды участвуют в транспорте липидов.

Фракция бета-глобулинов содержит:

трансферрин – переносит железо;
гемопексин – связывает гем, что предотвращает его выведение почками и потерю железа;
компоненты комплемента – участвуют в реакциях иммунитета;
бета-липопротеиды – участвуют в транспорте холестерина и фосфолипидов;
часть иммуноглобулинов.

Фракция гамма-глобулинов состоит из:

иммуноглобулинов (в порядке количественного убывания – IgG, IgA, IgM, IgE) – обеспечивают гуморальную иммунную защиту организма от инфекций и чужеродных веществ.
При многих заболеваниях встречается нарушение соотношения фракций белков плазмы (диспротеинемия). Диспротеинемии наблюдаются чаще, чем изменение общего количества белка и при наблюдении в динамике могут характеризовать стадию заболевания, его длительность, эффективность проводимых лечебных мероприятий.

Показания к назначению анализа:

острые и хронические воспалительные заболевания (инфекции, коллагенозы);
онкологические заболевания;
нарушения питания и синдром мальабсорбции.

Когда значения повышены?

Альбумин:

дегидратация;
шок.

Фракция альфа1- глобулина(повышение альфа1-антитрипсина):

патология паренхимы печени;
острые и хронические воспалительные процессы (инфекции и ревматические заболевания);
опухоли;
травма и хирургические вмешательства;
беременность (3 триместр);
прием андрогенов;

Фракция альфа2-глобулина:

повышение альфа2-макроглобулина (нефротический синдром, гепатит, цирроз печени, прием эстрогенов и оральных контрацептивов , хронический воспалительный процесс, беременность);

повышение гаптоглобина (воспаление, злокачественные опухоли, некроз тканей).

Фракция бета-глобулина:

первичные и вторичные гиперлипопротеинемии;
моноклональные гаммапатии;
прием эстрогенов, железодефицитная анемия (повышение трансферрина);
беременность;
механическая желтуха;
миелома (IgA-тип).

Фракция гамма-глобулина:

хроническая патология печени(хронический активный гепатит, цирроз);
хронические инфекции, саркоидоз, паразитарные инвазии;
аутоиммунные заболевания (ревматоидный артрит, системная красная волчанка);
лимфопролиферативные заболевания (миелома, лимфома, макроглобулинемия Вальденстрема).

Когда значения понижены?

Альбумин:

нарушения питания;
синдром мальабсорбции;
болезни печени и почек;
опухоли;
коллагенозы;
ожоги;
гипергидратация;
кровотечения;
анальбуминемия;
беременность.

Фракция альфа1- глобулина(повышение альфа1-антитрипсина):

наследственный дефицит альфа1 -антитрипсина;
болезнь Tangier.

Фракция альфа2-глобулина:

снижение альфа2-макроглобулина (панкреатит, ожоги, травмы);
снижение гаптоглобина (гемолиз различной этиологии, панкреатит, саркоидоз).
Фракция бета-глобулина:
гипо-b-липопротеинемии;
гефицит IgA.

Фракция гамма-глобулина:

иммунодефицитные состояния;
прием глюкокортикоидов;
плазмаферез;
беременность.

Лекция №4 Белки плазмы крови

Физиологическая роль БПК. Классификация. Физико-химические свойства глобулинов. Основные белки глобулиновой фракции.

Диспротеинемии, причины их возникновения.

Электрофореграмма. Методика проведения электрофореза белков плазмы крови. Клинико-диагностическое значение исследования протеинограмм крови.

Кровь – жидкая внутренняя среда организма. Общий объем крови взрослого человека 5-6 литров. Кровь состоит из жидкой части – плазмы (55%) и форменных элементов (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты).

Транспортную (транспорт химических веществ);

Дыхательную (гемоглобин эритроцитов);

Трофическую (всасывание переваренных веществ);

Выделительная (вывод конечных продуктов обмена);

Регулирует обмен веществ (доставка сигнальных молекул к органам мишеням);

Защитная (иммунное реагирование);

Поддерживает кислотно-щелочной и водный баланс организма (рН 7,36- 7,4);

Терморегуляторная функция (постоянство температуры);

Плазма крови – это водная транспортная фаза для питательных веществ и продуктов метаболизма.

Растворимые вещества (органические и неорганические) плазмы 10%;

Неорганические соли – 0,9%

Небелковые органические соединения – около 2%

Общее количество белков в плазме крови составляет 7—8%. Общее количество белков в плазме составляет 60-85 г/л. С возрастом количество белков в плазме крови человека уменьшается до 65-67 г/л. В сыворотке крови 0,18-0,37 г/л.

Белки плазмы могут быть подразделены на две фракции, отличающиеся по своим физико-химическим свойствам:

сывороточные альбумины

сывороточные глобулины

Методом электрофореза белки плазмы крови можно разделить на 5 фракций:

β- глобулины 8-12%

Методом иммуноэлектрофореза можно разделить белки плазмы крови более чем на 30 фракций.

Содержание белка снижается при заболеваниях печени, сопровождающихся нарушением её белоксинтезирующих функций (циррозы, хронические гепатиты). Падает содержание и при повышении проницаемости сосудов клубочка нефрона (нефротический синдром).

Физиологическая роль БПК – общее содержание белков плазмы определяет коллоидно-осмотическое, или онкотическое, давление плазмы. Обладая свойством кислоты и основания, белки плазмы способны выявлять буферные свойства при поступлении в кровь кислот и оснований. Белки плазмы крови принимают непосредственное участие в белковом обмене всего организма. Белки плазмы интенсивно образуются и, очевидно, столь же быстро потребляются. Наряду с некоторыми другими факторами, белки плазмы крови играют существенную защитную роль при внедрении в организм инфекционного начала. Невосприимчивость организма к инфекционным заболеваниям (иммунитет), в особенности приобретаемая в результате перенесенной болезни или проведенных прививок, в ряде случаев зависит от образования особых защитных или иммунных тел белковой природы, поступающих в плазму крови. Во всех случаях, когда в организм попадает чужеродный белок (антиген), в организме образуются так называемые антитела — вещества тоже белковой природы. Местом образования их является ретикуло-эндотелиальная и лимфоидная ткань. В одних случаях эти вещества обезвреживают ядовитые вещества (токсины), выделяемые микроорганизмами (антитоксины). В других случаях в сыворотке крови образуются вещества, или склеивающие микробы (агглютинины), или растворяющие их (л и з и н ы), или осаждающие чужеродные для организма белки (и р е ц и п и т и н ы).

Сывороточные альбумины являются белками, имеющими частицы почти шарообразной формы с небольшим молекулярным весом 68 000. Около 40% альбуминов находится в крови, остальное 60% – в межклеточной жидкости. Эти белки хорошо растворимы в воде и не выпадают в осадок даже в том случае, если путем диализа или электродиализа из раствора целиком удаляются электролиты. При прибавлении электролитов альбумины высаливаются с трудом. Альбумины не осаждаются при половинном насыщении сернокислым аммонием, только при полном насыщении. Содержание альбуминов в плазме крови человека составляет 4—5%. Альбумины удерживают в растворенном состоянии некоторые липоиды и тем самым способствуют их переносу кровью. Они создают 80% онкотического давления плазмы крови. Осуществляют питательную функцию, являются резервом аминокислот для синтеза белков, транспортируют холестерин, жирные кислоты, билирубин, соли желчных кислот, тяжелых металлов, лекарственных препаратов (антибиотиков, сульфаниламидов, барбитуратов, сердечных гликозидов), катионы Са2+, Си 2+, Zn2+, прогестерон, тироксин, трийодтиронин Синтезируются в печени. Нормальное содержание – 37-55 г/л сыворотки крови. Снижение содержания наблюдается при нефротическим синдроме, заболеваниях печени, связанных с нарушением её белоксинтезирующей функции (цирроз), ожоги, сепсис.

Сывороточные глобулины представляют группу белков с меньшей степенью дисперсности и с неодинаковым молекулярным весом. Молекулярный вес их большой около 100 000. В совершенно чистой воде глобулины нерастворимы. Поэтому при диализе они выпадают в осадок. Глобулины высаливаются уже при половинном насыщении сернокислым аммонием. Количество глобулинов в плазме крови человека составляет примерно 2.5%. Синтезируются в печени, костном мозге, селезенке, лимфатических узлах.

α₁-глобулины

В этой фракции обнаруживается два белка, оценка которых имеет определенное клиническое значение.

α₁-антитрипсин – ингибитор ряда протеиназ: трипсина, химотрипсина, плазмина. На долю этого белка приходится до 90% всей антитрипсиновой активности сыворотки крови. Его содержание повышается при воспалительных заболеваниях и механических повреждениях тканей. В детском возрасте дефицит α₁-антитрипсина – причина холестаза и цирроза печени, желтух. Нормальное содержание – 2-5 г/л сыворотки.

α₁-гликопротеин – содержит до 41% углеводов, участвует в транспорте прогестерона и тестостерона, связывая небольшие количества этих стероидов. Содержание возрастает при острых и хронических воспалительных процессах, после оперативных вмешательств, снижается – при циррозе печени. Норма – 0,5-1,4 г/л сыворотки.

α₂-глобулины

α₂-макроглобулин – цинкосодержащий гликопротеин с большой молекулярной массой. Ингибирует протеолитические ферменты – трипсин, химотрипсин, тромбин, плазмин. В отличие от многих белков плазмы синтезируется вне печени. Содержание увеличивается при циррозе, нефротическом синдроме, микседеме и сахарном диабете, не изменяется при остром воспалении, падает при ревматическом полиартрите. Норма – 1,5-4,2 г/л сыворотки. У детей содержание в 2,5 раза выше, чем у взрослых, у мужчин ниже, чем у женщин.

Гаптоглобин – молекула белка состоит из 2-х субъединиц, каждая из которых содержит 4 полипептидные цепи. Связывает и транспортирует свободный гемоглобин А в клетки РЭС. Содержание снижается при поражениях паренхимы печени, гемолитической анемии, увеличивается при остром воспалительном процессе и при сахарном диабете. Норма – 0,0-0,35 г/л, у новорожденных значительно ниже, у плода отсутствует.

Церулоплазмин – медьсодержащий белок с голубой окраской. Окисляет Fе 2+ в Fе 3+ , что обеспечивает его транспорт трансферрином. Синтез усиливается при беременности или при подавлении овуляции (прием противозачаточных средств). Содержание растет при остром воспалении, холестазе, ревматоидном артрите, снижается при циррозах печени, хроническом гепатите. Норма – 0,25-0,45 г/л.

В этой фракции интерес представляют 2 белка, участвующие в обмене железа:

Трансферрин – белок с красноватой окраской. Участвует в транспорте Fе (III). Содержание снижается при воспалительных процессах, нефротическом синдроме, заболеваниях печени. Норма – 2-4 г/л сыворотки, при беременности выше.

Гемопексин – кислоторастворимый белок, переносит свободный гем, порфирин, связывает гемоглобин, миоглобин, каталазу и доставляет их в клетки РЭС печени, чем снижает потери железа, обеспечивая его реутилизацию. Содержание падает при гемолитической анемии, заболеваниях печени, нефротическом синдроме, увеличивается – при воспалительных заболеваниях.

включают в себя антитела и называются иммуноглобулинами. Известно 5 основных классов иммуноглобулинов, отличающихся некоторыми особенностями структуры и биологических свойств (г/л):

Фибриноген — обладает замечательным свойством становиться нерастворимым в определенных условиях и принимать при этом волокнистую структуру, переходя, таким образом, в фибрин. Содержание фибриногена в плазме крови составляет всего 0,3%, но именно его переходом в фибрин обусловливается свертывание крови, благодаря которому жидкая кровь в течение нескольких минут превращается в плотный сгусток.

Он обладает свойствами глобулинов и при электрофорезе обнаруживается между фракциями β- и γ-глобулинов. Является первым фактором свертывания крови. Синтезируется в печени. Концентрация фибриногена в среднем 3-4 г/л. увеличивается содержание этого белка в период беременности, при различных заболеваниях воспалительного характера, злокачественном росте, туберкулезе и др. Понижение содержания наблюдается при заболеваниях печени, при отравлении фосфором или другими токсическими веществами. Синтез этого белка происходит в РЭС печени.

Диспротеинемия — нарушение нормального соотношения между фракциями белков, а также появление С-реактивного протеина.;

Наблюдается при воспалительных процессах, опухолях, инфарктах различных органов, коллагенозах. Является чувствительным методом для суждения о минимальной активности хронических воспалительных заболеваний (например, ревматизма, туберкулеза).

Для острых процессов характерно повышение альфа-2-глобулинов;

для хронических – гамма-глобулинов.

Гипермакроглобулинемия патогномонична для болезни Вальденстрема.

По содержанию общего белка сыворотки крови выделяют нормо-, гипо- и гиперпротеинемические диспротеинемии. Все они характеризуются нарушениями в объемных соотношениях разных типов белков.

Гипопротеинемические диспротеинемии наиболее часто наблюдаются при недостаточном поступлении белков в организм, потере белков через выпот, кровопотерю, протеинурию или пищеварительный канал, повышении обмена веществ с усилением распада эндогенных белков, как, например, при лихорадочных состояниях, опухолевых процессах, повышении функции щитовидной железы, лучевых повреждениях, нарушениях функции органов, обеспечивающих белковый синтез в организме.

Гиперпротеинемические дислипопротеинемии более часто наблюдаются при воспалительных процессах инфекционной и неинфекционной природы, особенно в случае иммунопатологического воспалительного процесса, характерного для системных заболеваний соединительной ткани, некоторых опухолевых заболеваниях, в первую очередь кроветворных органов.

Нормопротеинемические диспротеинемии встречаются при многих из вышеперечисленных заболеваниях и состояниях.

Электрофоретическое разделение протеинов позволяет изучать их биологические и физические характеристики, являясь индикатором заболеваний печени и почек, иммунной системы, злокачественной патологии, острых и хронических инфекций, генетических поломок, заболеваний центральной нервной системы и многих других видов патологии.

Белковые фракции

Общий белок сыворотки состоит из смеси белков с разной структурой и функциями. Разделение на фракции основано на разной подвижности белков в разделяющей среде под действием электрического поля Методом электрофореза выделяют следующие фракции:
альбумины и -альфа1-, альфа2-, бета- и гамма — глобулины.

ГЛОБУЛИНЫ
В отличие от альбуминов глобулины не растворимы в воде, а растворимы в слабых солевых растворах.

a1-ГЛОБУЛИНЫ
В эту фракцию входят разнообразные белки. a1-глобулины имеют высокую гидрофильность и низкую молекулярную массу. Поэтому при патологии почек легко теряются с мочой. Однако их потеря не оказывает существенного влияния на онкотическое давление крови, потому что их содержание в плазме крови невелико.

Функции a1-глобулинов:

Транспортная. Транспортируют липиды, при этом образуют с ними комплексы — липопротеины. Среди белков этой фракции есть специальный белок, предназначенный для транспорта гормона щитовидной железы тироксина — тироксин-связывающий белок.
Участие в функционировании системы свертывания крови и системы комплемента — в составе этой фракции находятся также некоторые факторы свертывания крови и компоненты системы комплемента.
Регуляторная функция. Некоторые белки фракции a1-глобулинов яляются эндогенными ингибиторами протеолитических ферментов. Наиболее высока в плазме концентрация a1-антитрипсина. Содержание его в плазме от 2 до 4 г/л (очень высокое), молекулярная масса — 58-59 кДа. Главная его функция — угнетение эластазы — фермента, гидролизующего эластин (один из основных белков соединительной ткани). a1-антитрипсин также является ингибитором протеаз: тромбина, плазмина, трипсина, химотрипсина и некоторых ферментов системы свертывания крови. Количество этого белка увеличивается при воспалительных заболеваниях, при процессах клеточного распада, уменьшается при тяжелых заболеваниях печени. Это уменьшение — результат нарушения синтеза a1-антитрипсина, и связано оно с избыточным расщеплением эластина. Существует врожденная недостаточность a1-антитрипсина. Считают, что недостаток этого белка способствует переходу острых заболеваний в хронические.

a2-ГЛОБУЛИНЫ.
Высокомолекулярные белки. Эта фракция содержит регуляторные белки, факторы свертывания крови, компоненты системы компемента, транспортные белки. Сюда относится и церулоплазмин. Этот белок имеет 8 участков связывания меди. Он является переносчиком меди, а также обеспечивает постоянство содержания меди в различных тканях, особенно в печени. Гаптоглобины. Содержание этих белков составляет приблизительно 1/4 часть от всех a2-глобулинов. Гаптоглобин образует специфические комплексы с гемоглобином, освобождающимся из эритроцитов при внутрисосудистом гемолизе. Вследствие высокой молекулярной массы этих комплексов они не могут выводиться почками. Это предотвращает потерю железа организмом.

Комплексы гемоглобина с гаптоглобином разрушаются клетками ретикуло-эндотелиальной системы (клетки системы мононуклеарных фагоцитов), после чего глобин расщепляется до аминокислот, гем разрушается до билирубина и экскретируется желчью, а железо остается в организме, и может быть реутилизировано. К этой же фракции относится и a2-макроглобулин. Молекулярная масса этого белка 720 кДа, концентрация в плазме крови 1.5–3 г/л. Он является эндогенным ингибитором протеиназ всех классов, а также связывает гормон инсулин. Время полужизни a2-макроглобулина очень малое — 5 минут. Это универсальный “чистильщик” крови, комплексы “a2-макроглобулин-фермент” способны сорбировать на себе иммунные пептиды, например, интерлейкины, факторы роста, фактор некроза опухолей, и выводить их из кровотока.

С1-ингибитор — гликопротеид, является основным регуляторным звеном в классическом пути активации комплемента (КПК), способен угнетать плазмин, калликреин. При недостатке С1-ингибитора развивается ангионевротический отек.

b-ГЛОБУЛИНЫ
К этой фракции относятся некоторые белки системы свертывания крови и подавляющее большинство компонентов системы активации комплемента (от С2 до С7).

Основу фракции b-глобулинов составляют Липопротеины Низкой Плотности (ЛПНП), трансферин (белок-переносчик железа), гемопексин (связывает гем, что предотвращает его выведение почками и потерю), компоненты комплемента (участвующие в реакциях иммунитета), и часть иммуноглобулинов.

g-ГЛОБУЛИНЫ
В этой фракции содержатся в основном АНТИТЕЛА. Функция антител — защита организма от чужеродных агентов (бактерии, вирусы, чужеродные белки), которые называются АНТИГЕНАМИ.

Иммуноглобулины, (в порядке количественного убывания — IgG, IgA, IgM, IgE), функционально представляющих собой антитела, обеспечивающие гуморальную иммунную защиту организма от инфекций и чужеродных веществ.

Только IgG и IgM способны активировать систему комплемента. С-реактивный белок также способен связывать и активировать С1-компонент комплемента, но эта активация непродуктивна и приводит к накоплению анафилотоксинов. Накопившиеся анафилотоксины вызывают аллергические реакции.

К группе гамма-глобулинов относится также криоглобулины. Это белки, которые способны выпадать в осадок при охлаждении сыворотки. У здоровых людей их в сыворотке нет. Они появляются у больных с ревматическим артритом, миеломной болезнью.

Повышение уровня: Альбумин: .Дегидратация; Шок;

Фракция альфа1- глобулина: Беременность (3 триместр); Патология паренхимы печени; Острые и хронические воспалительные процессы (инфекции и ревматические заболевания); Опухоли; Травма и хирургические вмешательства; Прием андрогенов.

Фракция альфа 2-глобулина: Беременность; Нефротический синдром, Гепатит, Цирроз печени, Прием эстрогенов и оральных контрацептивов, Злокачественные опухоли, Некроз тканей, Хронический воспалительный процесс.

Фракция бета-глобулина: Беременность; Первичные и вторичные гиперлипопротеинемии; Моноклональные гаммапатии; Прием эстрогенов, Железодефицитная анемия (повышение трансферрина); Механическая желтуха.

Фракция гамма-глобулина: Хроническая патология печени (хронический активный гепатит, цирроз); .Хронические инфекции, саркоидоз, паразитарные инвазии; Аутоиммунные заболевания (ревматоидный артрит, системная красная волчанка); Лимфопролиферативные заболевания (миелома, лимфома, макроглобулинемия Вальденстрема).

Понижение уровня: Альбумин: Нарушения питания; Синдром мальабсорбции; Болезни печени и почек; Опухоли; Коллагенозы; Ожоги; Гипергидратация; Кровотечения; Анальбуминемия; Беременность.

Фракция альфа1-глобулина: Наследственный дефицит альфа1-антитрипсина; Болезнь Tangier.

Фракция альфа2-глобулина: панкреатит, ожоги, травмы; Снижение гаптоглобина (гемолиз различной этиологии, панкреатит, саркоидоз); Фракция бета-глобулина: Гипо-b-липопротеинемии; Дефицит IgA; Фракция гамма-глобулина: Иммунодефицитные состояния; Прием глюкокортикоидов; Беременность.

Белковые фракции в сыворотке

Определение количественных и качественных изменений основных фракций белка крови, используемое для диагностики и контроля лечения острых и хронических воспалений инфекционного и неинфекционного генеза, а также онкологических (моноклональных гаммапатий) и некоторых других заболеваний.

Синонимы английские

Serum Protein Electrophoresis (SPE, SPEP).

Электрофорез на пластинках с агарозным гелем.

Г/л (грамм на литр), % (процент).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Как правильно подготовиться к исследованию?

Детям в возрасте до 1 года не принимать пищу в течение 30-40 минут до исследования.
Детям в возрасте от 1 до 5 лет не принимать пищу в течение 2-3 часов до исследования.
Не принимать пищу в течение 12 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
Исключить физическое и эмоциональное перенапряжение в течение 30 минут до исследования.
Не курить в течение 30 минут до исследования.

Общая информация об исследовании

Общий белок сыворотки крови включает в себя альбумин и глобулины, которые в норме находятся в определенном качественном и количественном соотношении. Оно может быть оценено с помощью нескольких лабораторных методов. Электрофорез белков в агарозном геле – это метод разделения белковых молекул, основанный на различной скорости их движения в электрическом поле в зависимости от размера, заряда и формы. При разделении общего белка сыворотки крови удается выявить 5 основных фракций. При проведении электрофореза белковые фракции определяются в виде полос различной ширины с характерным, специфичным для каждого типа белка местоположением в геле. Для определения доли каждой фракции в общем количестве белка оценивают интенсивность полос. Так, например, основная белковая фракция сыворотки – это альбумин. На его долю приходится около 2/3 всего белка крови. Альбумин соответствует самой интенсивной полосе, полученной при электрофорезе белков сыворотки крови здорового человека. К другим фракциям сыворотки, выявляемым с помощью метода электрофореза, относят: альфа-1 (преимущественно альфа-1-антитрипсин), альфа-2 (альфа-2-макроглобулин и гаптоглобин), бета (трансферрин и С3-компонент комплемента) и гамма-глобулины (иммуноглобулины). Различные острые и хронические воспалительные процессы и опухолевые заболевания сопровождаются изменением нормального соотношения белковых фракций. Отсутствие какой-либо полосы может указывать на дефицит белка, что наблюдается при иммунодефицитах или недостаточности альфа-1-антитрипсина. Избыток какого-либо белка сопровождается увеличением интенсивности соответствующей полосы, что наиболее часто наблюдается при различных гаммапатиях. Результат электрофоретического разделения белков может быть представлен графически, при этом каждая фракция характеризуется определенной высотой, отражающей ее долю в общем белке сыворотки. Патологическое увеличение доли какой-либо фракции носит название “пик”, например “М-пик” при множественной миеломе.

Исследование белковых фракций играет особую роль при диагностике моноклональных гаммапатий. В эту группу заболеваний входят множественная миелома, моноклональная гаммапатия неясного генеза, макроглобулинемия Вальденстрема и некоторые другие состояния. Эти заболевания характеризуются клональной пролиферацией В-лимфоцитов или плазматических клеток, при которой происходит бесконтрольная выработка одного вида (одного идиотипа) иммуноглобулинов. При разделении сывороточного белка пациентов с моноклональной гаммапатией с помощью электрофореза наблюдаются характерные изменения – появление узкой интенсивной полосы в зоне гамма-глобулинов, которая называется М-пик, или М-белок. М-пик может отражать гиперпродукцию любого иммуноглобулина (как IgG при множественной миеломе, так и IgM при макроглобулинемии Вальденстрема и IgA при моноклональной гаммапатии неясного генеза). Важно отметить, что метод электрофореза в агарозном геле не позволяет дифференцировать различные классы иммуноглобулинов между собой. Для этой цели используют иммуноэлектрофорез. Кроме того, данное исследование позволяет дать приблизительную оценку количества патологического иммуноглобулина. В связи с этим исследование не показано для дифференциальной диагностики множественной миеломы и моноклональной гаммапатии неясного генеза, так как она требует более точного измерения количества М-белка. С другой стороны, если диагноз “множественная миелома” был верифицирован, метод электрофореза в агарозном геле может быть использован для оценки динамики М-белка при контроле лечения. Следует отметить, что у 10 % пациентов с множественной миеломой нет никаких отклонений в протеинограмме. Таким образом, нормальная протеинограмма, полученная с помощью электрофореза в агарозном геле, не позволяет полностью исключить это заболевание.

Другим примером гаммапатии, выявляемой с помощью электрофореза, является ее поликлональная разновидность. Она характеризуется гиперпродукцией различных видов (различных идиотипов) иммуноглобулинов, что определяется как однородное увеличение интенсивности полосы гамма-глобулинов при отсутствии каких-либо пиков. Поликлональная гаммапатия наблюдается при многих хронических воспалительных заболеваниях (инфекционных и аутоиммунных), а также при патологии печени (вирусных гепатитах).

Исследование белковых фракций сыворотки крови используют для диагностики различных синдромов иммунодефицита. Примером может послужить агаммаглобулинемия Брутона, при которой снижается концентрация всех классов иммуноглобулинов. Электрофорез белков сыворотки пациента с болезнью Брутона характеризуется отсутствием или крайне низкой интенсивностью полосы гамма-глобулинов. Низкая интенсивность альфа-1-полосы – характерный диагностический признак недостаточности альфа-1-антитрипсина.

Широкий спектр состояний, при которых наблюдаются качественные и количественные изменения протеинограммы, включает самые разные заболевания (от хронической сердечной недостаточности до вирусных гепатитов). Несмотря на наличие некоторых типичных отклонений протеинограммы, позволяющих в ряде случаев с определенной уверенностью диагностировать заболевание, обычно результат электрофореза белков сыворотки не может служить однозначным критерием постановки диагноза. Поэтому интерпретацию исследования белковых фракций крови проводят с учетом дополнительных клинических, лабораторных и инструментальных данных.

Для чего используется исследование?

Для оценки качественного и количественного соотношения основных белковых фракций у пациентов с острыми и хроническими инфекционными заболеваниями, аутоиммунными состояниями и некоторыми болезнями печени (хронические вирусные гепатиты) и почек (нефротический синдром).
Для диагностики и контроля лечения моноклональных гаммапатий (множественной миеломы и моноклональной гаммапатии неясного генеза).
Для диагностики синдромов иммунодефицита (агаммаглобулинемии Брутона).

Когда назначается исследование?

При обследовании пациента с острыми или хроническими инфекционными заболеваниями, аутоиммунными состояниями и некоторыми болезнями печени (хронические вирусные гепатиты) и почек (нефротический синдром).
При симптомах множественной миеломы: патологических переломах или болях в костях, немотивированной слабости, персистирующей лихорадки, рецидивирующих инфекционных заболеваниях.
При отклонениях в других лабораторных анализах, позволяющих заподозрить множественную миелому: гиперкальциемии, гипоальбуминемии, лейкопении и анемии.
При подозрении на недостаточность альфа-1-антитрипсина, болезнь Брутона и другие иммунодефициты.

Кровь – внутренняя среда организма

Кровь – внутренняя среда организма, образованная жидкой соединительной тканью.

Состоит из плазмы и клеток (лейкоцитов, эритроцитов и тромбоцитов). Циркулирует по системе сосудов под действием силы ритмически сокращающегося сердца и не сообщается непосредственно с другими тканями тела. В среднем, массовая доля крови к общей массе тела человека составляет 6,5-7 %.

Плазма крови – жидкая часть крови, которая содержит воду и взвешенные в ней вещества (белки и другие соединения). Основными белками плазмы являются альбумины, глобулины и фибриноген. Около 85 % плазмы составляет вода. Неорганические вещества составляют около 2-3 %; это катионы (Na+, K+, Mg2+, Ca2+) и анионы (HCO3-, Cl-, PO43-, SO42-). Органические вещества (около 9 %) в составе крови подразделяются на азотсодержащие (белки, аминокислоты, мочевина, креатинин, аммиак, продукты обмена пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов) и безазотистые (глюкоза, жирные кислоты, пируват, лактат, фосфолипиды, триацилглицеролы, холестерин). Также в плазме крови содержатся газы (кислород, углекислый газ) и биологически активные вещества (гормоны, витамины, ферменты, медиаторы).

Эритроциты (красные кровяные тельца) – самые многочисленные из форменных элементов. Зрелые эритроциты не содержат ядра и имеют форму двояковогнутых дисков. Циркулируют 120 дней и разрушаются в печени и селезёнке. В эритроцитах содержится железосодержащий белок – гемоглобин. Он обеспечивает главную функцию эритроцитов – транспорт газов, в первую очередь – кислорода. Именно гемоглобин придаёт крови красную окраску. В лёгких гемоглобин связывает кислород, превращаясь в оксигемоглобин, который имеет светло-красный цвет. В тканях оксигемоглобин высвобождает кислород, снова образуя гемоглобин, и кровь темнеет. Кроме кислорода, гемоглобин в форме карбогемоглобина переносит из тканей в лёгкие углекислый газ.

Тромбоциты (кровяные пластинки) представляют собой ограниченные клеточной мембраной фрагменты цитоплазмы гигантских клеток костного мозга (мегакариоцитов). Совместно с белками плазмы крови (например, фибриногеном) они обеспечивают свёртывание крови, вытекающей из повреждённого сосуда, приводя к остановке кровотечения и тем самым защищая организм от кровопотери.

Лейкоциты (белые клетки крови) являются частью иммунной системы организма. Они способны к выходу за пределы кровяного русла в ткани. Главная функция лейкоцитов — защита от чужеродных тел и соединений. Они участвуют в иммунных реакциях, выделяя при этом Т-клетки, распознающие вирусы и всевозможные вредные вещества; В-клетки, вырабатывающие антитела, макрофаги, которые уничтожают эти вещества. В норме лейкоцитов в крови намного меньше, чем других форменных элементов.

Кровь относится к быстро обновляющимся тканям. Физиологическая регенерация форменных элементов крови осуществляется за счёт разрушения старых клеток и образования новых органами кроветворения. Главным из них у человека и других млекопитающих является костный мозг. У человека красный, или кроветворный, костный мозг расположен в основном в тазовых костях и в длинных трубчатых костях.

Функции крови в организме

Кровь непрерывно циркулирует в замкнутой системе кровеносных сосудов и выполняет в организме различные функции, такие как:

Транспортная — передвижение крови; в ней выделяют ряд подфункций:
- Дыхательная — перенос кислорода от лёгких к тканям и углекислого газа от тканей к лёгким;
- Питательная — доставляет питательные вещества к клеткам тканей;
- Экскреторная (выделительная) — транспорт ненужных продуктов обмена веществ к легким и почкам для их экскреции (выведения) из организма;
- Терморегулирующая — регулирует температуру тела.
- Регуляторная — связывает между собой различные органы и системы, перенося сигнальные вещества (гормоны), которые в них образуются.
Защитная — обеспечение клеточной и гуморальной защиты от чужеродных агентов;
Гомеостатическая — поддержание гомеостаза (постоянства внутренней среды организма) — кислотно-основного равновесия, водно-электролитного баланса и т. д.
Механическая — придание тургорного напряжения органам за счет прилива к ним крови.

По общности некоторых антигенных свойств эритроцитов все люди подразделяются по принадлежности к определённой группе крови. У каждого человека группа крови индивидуальная. Принадлежность к определённой группе крови является врождённой и не изменяется на протяжении всей жизни. Наибольшее значение имеет разделение крови на четыре группы по системе «AB0» и на две группы по системе «резус фактор».

Соблюдение совместимости крови именно по этим группам имеет особое значение для безопасного переливания крови. Существуют и другие, менее значимые группы крови. Можно определить вероятность появления у ребёнка той или иной группы крови, зная группу крови его родителей.

Белки плазмы крови – их функции в организме, фракции и их характеристика

а) Запасание аминокислот в виде белков в клетках. Практически сразу после поступления в клетки тканей аминокислоты связываются друг с другом пептидными связями благодаря непосредственному влиянию матричной РНК и рибосомальных систем и образуют белки, поэтому концентрация аминокислот в клетках остается низкой. Кроме этого, свободные аминокислоты никогда не запасаются в клетках, их хранение возможно только в виде белков. Многие из этих внутриклеточных белков могут вновь быстро преобразовываться в аминокислоты под влиянием внутриклеточных лизосомальных пищеварительных ферментов. Появляющиеся при этом аминокислоты поступают в кровь. Исключение составляют только белки, присутствующие в ядре клетки и на хромосомах, и некоторые структурные белки (например, белки коллагеновых волокон и сократительные белки мышц). Эти белки не принимают участия в процессах, приводящих к выходу из клеток аминокислот, составляющих белки, после их переваривания.

Некоторые ткани способны участвовать в запасании аминокислот в большей степени, чем другие. Так, печень — крупный орган, имеющий особые системы для обработки аминокислот, который может запасать большие количества быстрообмениваемых белков. Это также свойственно, хотя и в меньшей степени, почкам и слизистой кишечника.

б) Высвобождение аминокислот из клеток как способ регуляции концентрации аминокислот в плазме. В случаях падения концентрации аминокислот в плазме крови до слишком низкого уровня необходимые аминокислоты могут транспортироваться из клеток для восполнения возникающего дефицита аминокислот в плазме. Таким образом, концентрация конкретных аминокислот в плазме крови поддерживается на достаточно постоянном уровне. Следует отметить, что некоторые гормоны, секретируемые железами внутренней секреции, способны смещать баланс между белками тканей и циркулирующими в крови аминокислотами. Так, гормон роста и инсулин увеличивают образование белков в тканях, в то время как глюкокортикоиды коры надпочечника повышают концентрацию аминокислот в плазме крови.

в) Подвижное равновесие между белками различных частей тела. Вследствие того, что внутриклеточные белки в печени (а также в других тканях, но в несколько меньшей степени) могут быстро синтезироваться из аминокислот плазмы крови и столь же быстро распадаться до возвращающихся в плазму аминокислот, практически во всех клетках организма поддерживается постоянный обмен и равновесие между аминокислотами плазмы крови и мобильными белками.

Например, если возникает потребность в белках в какой-то конкретной ткани, она может синтезировать белки из аминокислот крови. В свою очередь, белки плазмы восполняются за счет распада белков в других клетках организма, особенно белков печени. Эта возможность особенно заметна на примере синтеза белков раковыми клетками. Раковые клетки потребляют аминокислоты в больших количествах, что приводит к заметному опустошению белковых компонентов в других клетках.

г) Верхний предел запасания белков. Каждый конкретный вид клеток характеризуется собственным верхним пределом количества запасаемого белка. После того как все клетки достигнут своего предела возможностей запасания белка, избыток аминокислот, циркулирующих в крови, подвергается распаду до каких-то иных веществ или используется на энергетические нужды либо превращается в жиры и гликоген и запасается в этой форме.

Динамическое равновесие тканевых белков, белков плазмы и аминокислот плазмы

Функциональное предназначение белков плазмы крови

Белки плазмы крови подразделяют на три большие группы: альбумины, глобулиныи фибриноген.

Основной функцией альбуминов является создание коллоидно-осмотического давления плазмы крови, которое препятствует потерям плазмы в капиллярах.

Глобулины обеспечивают многие ферментные функции плазмы и, что не менее важно, отвечают за врожденный и приобретенный иммунитет.

Фибриноген во время свертывания крови полимеризуется в длинные нити фибрина, что служит причиной образования сгустка крови, помогающего восстановлению герметичности системы кровообращения.

а) Образование белков плазмы крови. Практически все альбумины и фибриноген плазмы крови наряду с 50-80% глобулинов образуются в печени. Остальные глобулины образуются в лимфоидной ткани. В большинстве своем это гамма-глобулины, представляющие собой антитела иммунной системы.

Скорость образования белков в печени чрезвычайно высока — более 30 г/сут. Некоторые заболевания приводят к быстрому снижению количества белков в плазме крови. Тяжелые ожоги, сопровождающиеся разрушением большой площади поверхности кожи, могут вызвать ежедневную потерю нескольких литров плазмы через разрушенную поверхность. Высокая скорость образования белков плазмы крови печенью в состоянии предупредить в таких случаях смертельный исход. Иногда тяжелые заболевания почек приводят к ежедневным потерям более 20 г белков плазмы крови с мочой на протяжении многих месяцев, и в течение всего этого времени печень оказывается в состоянии восполнять утрачиваемый белок, продуцируя необходимое его количество.

При циррозах печени в паренхиме печени разрастается соединительная ткань, что сопровождается снижением синтеза белков. Это приводит к снижению коллоидно-осмотического давления плазмы крови и развитию генерализованных отеков.

б) Белки плазмы крови как источник аминокислот для тканей. Если белковые компоненты тканей оказываются израсходованными, белки плазмы крови могут послужить источником для быстрого их восстановления. Путем пиноцитоза белки плазмы крови могут целиком поглощаться тканевыми макрофагами. Попав в эти клетки, белки расщепляются до аминокислот, которые затем вновь поступают в кровь и используются всеми клетками организма для образования белков там, где это необходимо. Таким способом белки плазмы крови используются в качестве источника быстрого поступления белка, содержащего аминокислоты, готовые для использования в тканях, нуждающихся в белке.

в) Динамическое равновесие между белками крови и белками тканей. Между белками плазмы, аминокислотами плазмы и белками тканей постоянно существует состояние равновесия (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок выше). В исследованиях с использованием радиоактивно меченных атомов было установлено, что в норме ежедневно синтезируются и распадаются около 400 г белка. Это служит проявлением существующего постоянного обмена аминокислот и демонстрирует правило взаимообмена аминокислотами среди различных белков организма. Даже во время голодания или тяжелых истощающих заболеваний отношение общего количества белков тканей к общему количеству белков плазмы в организме остается относительно постоянным, составляя приблизительно 33:1.

В связи с существованием такого динамического равновесия между белками плазмы и прочими белками тела эффективным способом лечения тяжелых острых состояний дефицита белка в организме может быть внутривенное введение белков плазмы крови. Через несколько дней, а иногда и часов аминокислоты введенных белков распределяются среди клеток организма для образования новых белков там, где это необходимо.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021