Характеристика основних білкових фракцій крові

Білки плазми крові – це динамічна система, яка перебуває в рівновазі з білками тканин. Їх кількісний та якісний склад відображає стан білкового обміну в цілому організмі. У плазмі крові міститься більше 300 різних білків.

Функції білків крові:

- підтримують колоїдно-осмотичний (онкотичний) тиск крові;

- беруть участь у функціонуванні згортальної та антизгор-тальної систем крові;

- беруть участь у підтримці сталості рН (буферні властивості);

- визначають в’язкість крові;

- беруть участь в транспорті різних сполук (гормонів, ліпідів, жирних кислот, пігментів, мінеральних речовин, жиророз-чинних вітамінів);

- є носіями природного та набутого імунітету;

- можуть бути використані як пластичний матеріал для синтезу білків тканин.

 

Основна маса білків плазми крові синтезується в печінці - це альбуміни (10-16 г/доб), α-глобуліни, частина β-глобулінів, фібриноген, компоненти системи згортання крові (II, V, VII, IX, X, XI фактори). У клітинах імунної системи синтезується більша частина β- та γ-глобулінів.

Загальна кількість білків плазми становить 65-80 г/л. Можливі добові коливання в межах 10-20 г/л. У новонароджених кількість загального білка в крові 50-60 г/л. До 3 років це значення досягає нормального рівня.

 

 

Зменшення (гіпопротеїнемія) або збільшення (гіперпротеї-немія) загального білка плазми та окремих білкових фракцій можуть бути зумовлені багатьма причинами. Ці зміни не є специфічними, але відображають загальну характеристику патологічного процесу (запалення, некроз, новоутворення), динаміку та ступінь тяжкості захворювання. Тому визначення концентрації загального білка та окремих фракцій має велике клініко-діагностичне значення.

Важливе значення також має визначення альбумін-глобулінового коефіцієнта (А/Г коефіцієнт, або білковий коефіцієнт). У нормі співвідношення кількості альбумінів до кількості глобулінів становить: А/Г= 1,2 – 2,0. Зменшення цього значення можливе як за рахунок збільшення концентрації альбумінів, так і в разі підвищення кількості глобулінів крові. Так, наприклад, це може бути результатом пригнічення синтезу альбумінів у печінці або втрати білка із сечею, а також у разі підвищення синтезу γ-глобулінів у відповідь на інфекцію.

 

Основні білкові фракції

Альбуміни

Частка альбумінів – 40-50 г/л (52-65% загального білка).

Функції альбумінів:

1) беруть участь у підтримці онкотичного тиску крові, таким чином, беруть участь у регуляції водного обміну між кров’ю та позаклітинним простором. При зниженні концентрації альбумінів менше ніж 30 г/л онкотичний тиск зменшується та виникають набряки;

2) беруть участь у транспорті вуглеводів, ліпідів, гормонів, пігментів, мінеральних речовин.

Вони зв’язують вільні жирні кислоти і транспортують їх. Таке зв’язування забезпечує зниження концентрації фізіологічно активних вільних жирних кислот у 10 000 разів. Тому зниження кількості альбумінів може бути однією з причин розвитку жирової інфільтрації печінки.

 

Відомо, що половина всього кальцію крові зв’язана альбумінами. Динамічна рівновага між іонізованим та зв’язаним Са також залежить від концентрації альбумінів.

Такі лікарські препарати, як пеніцилін, сульфаніламіди, аспі-рин утворюють комплекси з альбумінами, що забезпечує більш тривале перебування цих сполук у крові, тобто пролонгує їх дію.

Альбуміни також мають різні специфічні центри для зв’язування з гормонами (тиреоїдними, стероїдними, інсуліном). Встановлено, що насичення альбумінів одним гормоном не пригнічує зв’язування з іншим. Кількість альбумінів регулює вміст вільних гормонів, які є активними. Таким чином, регулюється ступінь активності деяких гормонів. Зниження кількості альбумінів призводить до серйозних метаболічних та фізіологічних розладів, пов’язаних із зростанням гормональної активності;

3) мають буферні властивості, які зумовлені наявністю вільних аміно- та карбоксильних груп у структурі білка;

4) можуть виконувати резервну та пластичну функції. Встановлено, що при аліментарній недостатності білка альбуміни можуть бути використані тканинами як пластичний матеріал для побудови власних білків.

Значне зниження концентрації альбумінів (до 5 г/л) можливе при захворюваннях нирок з вираженим нефротичним синдромом.

 

1.2. Глобуліни

Це гетерогенна суміш білкових молекул, в якій виділяють α-, β- та γ- глобуліни. Кожна з цих фракцій містить специфічні білки, які виконують певні біохімічні функції. Нормальне значення концентрації глобулінів у сироватці крові 20-30 г/л.

 

α-Глобуліни

За допомогою електрофорезу на папері виділяють дві фракції α₁- ((4,5±0,2) г/л) та α₂- глобуліни ((5,6±0,2) г/л).

 

 

До α₁-глобулінів належать α₁-антитрипсин, α₁-кислий гліко-протеїн, альфа-фетопротеїн та інші.

α₁-Антитрипсин (2-2,5 г/л) – це глікопротеїн (природний інгібітор протеїназ). Його біологічна функція реалізується шляхом зв’язування з ферментами трипсином, хімотрипсином, плазміном, тромбіном, що призводить до пригнічення активн-ості цих протеїназ. Антитрипсин належить до білків гострої фази. У гострій фазі захворювання в печінці спостерігається підвищення синтезу цього білка. Зростання кількості цього білка спостерігаеться також в разі надходження у кров великої кількості протеаз, наприклад, при гострому панкреатиті. Його концентрація зростає при запальних процесах (інфекційні захворювання, гострі гепатити, цирози печінки в активній формі, некротичні процеси, гострі та хронічні панкреатити) та механічному ураженні тканин. Вміст антитрипсину в крові підвищується також при злоякісних новоутвореннях (рак шийки матки, лімфогранулематоз тощо).

Спадкові порушення синтезу α₁-антитрипсину призводять до розвитку емфіземи легень у людей віком 20-40 років та неонатального гепатиту, наслідком якого може бути цироз печінки. Причиною емфіземи є відсутність механізмів інгібу-вання еластази (також протеїнази), яка бере участь у деструктив-них процесах у легенях.

α₁-Кислий глікопротеїн (орозомукоїд, AGP - a₁-acid glycopro-tein) – високомолекулярний білок, фізіологічна роль якого до кінця ще не встановлена, але існує точка зору про наявність у нього імуномодуляторних властивостей – AGP може зв’язувати-ся з ендогенними та екзогенними медіаторами запалення. Орозомукоїд може захищати організм в умовах підвищеної продукції цитокінів запалення (наприклад, при ендотоксичному шоці). У період розвитку запальної реакції концентрація цього білка зростає у 2- 4 рази, тому AGP також належить до білків гострої фази.

 

Підвищення концентрації α₁-кислого глікопротеїну спостері-гається при запаленнях, злоякісних пухлинах, хронічному больовому синдромі. Зниження – в ранньому дитячому віці, при прийманні контрацептивів, генетичних дефектах.

Альфа-фетопротеїн (АФП, a-Fetoprotein) – глікопротеїн сироватки крові, який починає вироблятися на 5-му тижні розвитку плода. За будовою АФП подібний до альбумінів і виконує аналогічну функцію в організмі плода. В акушерстві та гінекології цей білок є одним із показників стану розвитку плода та наявності спадкової патології. Визначення концентрації АФП у крові матері разом з рівнем β-хоріонічного гонадотропіну (ХГЧ) та вільного естрадіолу належить до «потрійного тесту» діагностики риску відхилень у розвитку плода.

В онкології АФП використовують як один з ембріональних імунологічних маркерів злоякісних пухлин (онкофетальний антиген). У дорослих цей білок визначається в крові у високих концентраціях у разі доброякісних або злоякісних проліфера-тивних процесів у клітинах, в яких він виробляється в ембріо-нальному періоді. Так, при гепатоцелюлярній карциномі концен-трація цього білка може зрости у 100 разів (80-90% пацієнтів), при хронічному гепатиту – у 10 – 25 разів (30% пацієнтів). Крім того, визначення концентрації АФП призначають для виявлення метастазування пухлини в печінку, оцінки терапії злоякісних пухлин, скринінгу груп ризику (пацієнтів з цирозом печінки, дефіцитом α₁- антитрипсину).

 

До α₂-глобулінів належать гаптоглобін, α₂-макроглобулін, церулоплазмін, С-реактивний білок.

Гаптоглобін (Нр) – глікопротеїн,біологічною функцією якого є зв’язування вільного гемоглобіну (Hb), що вивільняється при внутрішньосудинному гемолізі. Таким чином, Нр перешкод-жає втраті організмом гемоглобіну тому, що комплекс Нр-Hb не може пройти крізь ниркові клубочки. Комплекс Нр-Hb за декіль-ка хвилин видаляється клітинами РЕС. Залізо, яке вивільняється, надходить у кров, зв’язується трансферином та транспортується до клітин кісткового мозку для синтезу Hb. Крім того, вста-новлено, що комплекс Нр-Hb має високу пероксидазну актив-ність та бере участь у функціонуванні антиоксидантної системи організму.

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.