Гемоглобиновая буферная система.

Самая мощная буферная система. На ее долю приходится 75% всей буферной емкости крови. Участие гемоглобина в регуляции рН крови связано с его ролью в транспорте кислорода и углекислоты.

Состав гемоглобинового буфера можно выразить так:

Гемоглобиновая буферная система состоит из HHb гемоглобина, который является слабой кислотой и его калиевой соли - и оксигемоглобиновой буферной системы .

Системы гемоглобина и оксигемоглобина взаимопревращающиеся системы и работают как единое целое.

При насыщении гемоглобина кислородом гемоглобин становится более сильной кислотой – HНbО₂ и увеличивает отдачу в раствор ионов водорода.

В капиллярах легких, гемоглобин присоединяет кислород и превращается в оксигемоглобин:

HHb + О₂ HНbО₂

Образование оксигемоглобина приводит к некоторому подкислению крови, вытеснению части угольной кислоты из бикарбонатов:

HНbО₂ + КНСО₃ КНbО₂ + Н₂СО₃

Щелочной резерв крови понижается.

В периферических капиллярах большого круга кровообращения калиевая соль оксигемоглобина диссоциирует и гемоглобин эритроцитов отдает кислород тканям:

КНbО₂ О₂ + КНb

В результате способность гемоглобина связывать ионы водорода увеличивается. Одновременно в эритроциты поступает углекислый газ. Под влиянием фермента карбангидразы углекислый газ взаимодействует с водой с образованием угольной кислоты:

СО₂ + Н₂О Н₂СО₃

За счет угольной кислоты возникает избыток ионов водорода, который связывается с калиевой солью гемоглобина, отдавшей кислород:

КbHb + Н₂СО₃ К⁺ + + HHb

В результате этого процесса накапливаются анионы , которые выходят из эритроцитов в плазму. В обмен на ионы в эритроциты поступают ионы хлора, а натрий остается в плазме. В плазме повышается содержание бикарбоната и это способствует восстановлению щелочного резерва крови.

Ткани	Легкие
КНbO2 КHb + О2 СО2 + Н2О Н2СО3 КНb + Н2СО3 ННb + КНСО3 плазма	ННb+O2 НHbО2 ННbО2 + КНСО3 КНbО2 + Н2СО3

Взаимодействие буферных систем и физиологических механизмов в регуляции КЩР.

Кислые продукты нейтрализуются бикарбонатной и гемоглобиновой системами. Буферные основания и КНbО₂ связывают протоны и переходят в Н₂СО₃ и ННb. В легких фермент карбоангидраза разлагает Н₂СО₃ на СО₂ и Н₂О. Углекислота удаляется из организма с вдыхаемым воздухом, а ННb переходит в КНbО₂. восполнение дефицита ионов бикарбоната, а также удаление из организма кислых продуктов в виде кислы фосфатов и солей аммония осуществляют почки.

Роль почек в регуляции КЩР.

В клетках эпителия почечных канальцев из СО₂ и Н₂О под действием карбоангидразы образуется угольная кислота, которая диссоциирует на ионы Н⁺ и . Протоны секретируются в просвет канальцев, а ионы бикарбоната поступают в кровь, восполняя дефицит -ионов. С секрецией Н⁺ сопряжена реабсорбция ионов Na⁺.

Судьба ионов Н⁺, попавших в мочу.

1. Н⁺ + Н₂СО₃

2. Н⁺ + - выводится

3. Н⁺ + N⁺Н₄ ( + Сl + Na NH₄Cl +Na ).

Ионы и обусловливают кислую реакцию мочи и в составе кислых фосфатов и солей аммония выводятся из организма.

Нарушения КЩР
Ацидоз		Алкалоз

По механизму

1. Метаболический

2. Респираторный (газовый)

Метаболический ацидоз – много кислых продуктов (кетоновые тела, лактат, пируват). Наблюдается при голодании, диабете, лихорадке, нарушении кровообращения, поражении почек.

Респираторный (газовый) ацидоз наблюдается при заболеваниях легких (бронхиты, пневмонии), недостаток кровообращения.

По компенсации:

1. Компенсаторный, рН в N, но меняются другие показатели КЩР.

2. Декомпенсированный – ацидотическая кома.

Алкалоз – состояние дефицита ионов водорода в крови.

Метаболический алкалоз – дефицит ионов Н⁺ в крови, сочетается со снижением содержания ионов К⁺ в крови.

Компенсация метаболического алкалоза осуществляется дыхательным и почечным путем (снижение вентиляции с повышением СО₂ и увеличением экскреции бикарбоната почками).

Причины: дефицит калия, понос, рвота, инфекции ЖКТ, длительное введение стероидных гормонов. Бывает компенсированный и реже декомпенсированный.

Дыхательный алкалоз – избыточное выведение Н₂СО₃. возникает при быстром удалении СО₂ и сопровождается развитием гипокапнии (понижение парциального давления СО₂ в артериальной крови – менее 35 мм рт. столба).дыхательный алкалоз наблюдается при вдыхании чистого кислорода, при подъеме на высоту, при компенсаторной одышке.

Бывает компенсированный.

Нарушения обмена белков плазмы крови
Гипопротеинемия Уменьшение общего содержания белков в сыворотке крови	Гиперпротеинемия Увеличение общего содержания белков в сыворотке крови	Диспротеинемия Изменение соотношения между отдельными фракциями	Парапротеинемия Появление при ряде заболеваний белков, отсутствующих в крови здоровых людей

Причины гипопротеинемий

Задержка воды в организме при отеках на почве цирроза печени, потеря белков с мочой при нефритах, угнетение синтеза белков (при длительных инфекционных заболеваниях, при раковой кахексии, при голодании).

Причины гиперпротеинемий

Потеря больших количеств воды при диарее, неукротимой рвоте, тяжелых травмах ожогах. Это относительная гиперпротеинемия. Абсолютная гиперпротеинемия обусловлена резким нарастанием иммуноглобулинов и патологических белков. (миеломная болезнь).

 

Строение молекулы Ig.

Молекула Ig состоит из 4 полипептидных цепей: 2 тяжелых – Н-цепи и 2 легких – L-цепи. Легкие и тяжелые цепи соединены дисульфидными мостиками. Легкие цепи Ig бывают 2 видов: каппа и лямбда. Тяжелые цепи определяют специфичность Ig и различаются по аминокислотному составу. Различают 5 типов тяжелых цепей: IgG – , IgA – , IgM – , IgD – . На легких и тяжелых цепях выделяют вариабельные и константные участки. Вариабельные участки у иммуноглобулинов, направленных против различных АГ различны.

Для связывания АГ на молекуле Ig имеются активные центры.

А.ц. образован V-участками легкой и тяжелой цепи. Разрыв S-S между цепями приводит к исчезновению активных центров. На молекуле Ig два активных центра, т.е. Ig бивалентны.

А.ц. – щель, которая комплементарна молекуле АГ. Комплементарность стереоспецифическая и электрохимическая.

В молекуле Ig имеется шарнирный участок – это середина Н-цепей. Шарнирный участок не имеет вторичной структуры, здесь находится пролин и молекула Ig делает изгиб, что обеспечивает приспособление Ig к взаимодействию с АГ. Вторичная структура Ig представлена -спиралью, в которой есть -структуры или «клубки». «Клубки» называются доменами, которые возникают при образовании дисульфидных связей между аминокислотными остатками внутри одной цепи.

Ig расщепляются протеолитическими ферментами: папаином и пепсином.

Папаин расщепляет молекулу Ig в шарнирной области на 3 фрагмента: 2 Fab и Fc-фрагмент. Fab-фрагмент имеет активный центр и это обеспечивает его связывание с АГ, происходит образование комплекса АГ-АТ.

Fc-фрагмент выполняет эффекторную функцию: обеспечивает прохождение через плаценту, прохождение через мембрану клеток, обеспечивает фиксацию иммуноглобулинов на поверхности собственных клеток, связывает комплемент, который способен лизировать клетку.

IgG составляет 70-75% общего количества иммуноглобулинов. Концентрация IgG в сыворотке достигает нормы к 7-летнему возрасту. Повышенная концентрация IgG наблюдается при инфекциях, при болезнях печени.

Пониженная концентрация IgG наблюдается у новорожденных, при недостаточности гуморального иммунитета.

IgG – единственный иммуноглобулин, проникающий через плаценту; благодаря этому плод получает материнские антитела.

IgM представляет собой пентамер молекулы IgG. Пять молекул, аналогичных IgG, соединены между собой полипептидной цепью J. IgM лучше, чем другие связывает комплемент. IgM синтезируется в ответ на большинство антигенов у детей первого года жизни. Обнаружение у плода антител класса М указывает на внутриматочную инфекцию.

IgA сывороточный иммуноглобулин А бывает в разных формах: обычной, димерной и трехмерной. IgA, которые выходят из кровяного русла через слизистые оболочки в просвет дыхательных путей, помимо J-цепи, имеют секреторный компонент – SC. SC-структура защищает IgA от разрушающего действия ферментов, находящихся в скретах слизистых оболочек. Содержание IgA достигает нормы к 10 годам. IgA – типичный иммуноглобулин слизистых оболочек. Функция IgA – защита слизистых оболочек от инфекций.

IgE – содержится в крови в низких концентрациях. IgE обладает высокой цитофильностью, т.е. способностью присоединяться к тучным клеткам и базофилам. Присоединение антигена к IgE, находящаяся на этих клетках, приводит к выделению гистамина и это вызывает развитие реакций гиперчувствительности немедленного типа (аллергических реакций).

IgD – не связывает комплемент, не проходит через плаценту, не связывается с тканями. Биологическая функция не ясна; вероятно, он служит рецептором В-лимфоцитов.

Динамика выработки антител.

IgM являются антителами первичного иммунного ответа. Через несколько дней происходит переключение синтеза IgM на IgG. При вторичном ответе сразу синтезируются IgG.

Материнские IgG с периодом полураспада 25 дней проникающие в кровь плода через плаценту, обеспечивают пассивный иммунитет новорожденных, к 3 месяцу из содержание уменьшается вдвое.

Синтез собственных IgM осуществляется плодом с 5 недели внутриутробного развития.

Катаболизм Ig

Период полураспада антител зависит от интенсивности обменных процессов и возраста, у новорожденных это 30-35 дней, затем этот срок сокращается.

Ig разрушаются под влиянием тканевых катепсинов на Fc и 2 Fab-фрагмента, небольшое количество около 10% IgG выводится в свободном виде, активный центр сохраняется и по мере выведения продукты катаболизма оказывает защитное действие, связывая АГ.

Патология обмена Ig

1. Гипогаммаглобулинемия – снижение уровня всех классов Ig.

Бывает 3 видов: 1. Транзитная – у детей. 2. Врожденная. 3. Приобретенная (инфекция, интоксикация, нарушение синтеза Ig, ускоренное разрушение, потеря с мочой).

2. Дисгаммаглобулинемия – снижение (изменение) соотношения между классами Ig. Виды: 1. Врожденная. 2. Приобретенная.

I тип – нет G, A, > M

II тип – нет M, A, >A

III тип – N G,M < A

 

 

Белки плазмы крови.

Кровь состоит из плазмы и взвешенных в ней форменных элементов. Плазма составляет около 55% от объема крови. Эритроциты составляют основную массу форменных элементов – 44%.

Из 9-10% сухого остатка плазмы крови на болю белков приходится 6,5-8,5%.

Общее содержание белков составляет 60 – 80 г/л.

Для разделения белков плазмы крови используют следующие методы:

1. Высаливание.

Разделение белков проводят с использованием солей щелочных и щелочноземельных металлов. Наиболее часто используют сульфат аммония. Различные белки высаливаются из растворов при разных концентрациях растворов сульфата аммония: альбумины выпадают при 100% насыщении, глобулины при 50%.

При действии сульфата аммония, ацетона, спирта белки теряют гидратную оболочку, утрачивают устойчивость и выпадают в осадок.

В результате высаливания получают 2 фракции:

1. Альбумины – 40 – 50 г/л
2. Глобулины – 20 – 30 г/л

На долю фибриногена приходится – 2 – 4 г/л.

Плазма, лишенная фибриногена, называется сывороткой.

В условиях клинических лабораторий для разделения белков сыворотки крови применяют метод электрофореза.

Сыворотка – плазма, не содержащая фибриноген и др. факторы свертывания (т.е. жидкость, которая остается после формирования сгустка крови).

Высаливание.

Для высаливания применяют соли в разных концентрациях.

При малой концентрации солей осаждаются наиболее крупные, тяжелые и обладающие наименьшим зарядом частицы.

При повышенной концентрации солей выпадают все более мелкие частицы и устойчивые белковые фракции.

При использовании 33%-ного раствора (NH₄)₂SO₄ выпадают белки сыворотки крови, имеющие наибольший молекулярный вес – эйглобулины, при 50%-ной концентрации – псевдоглобулины, при 100%-ной – самые «легкие» альбумины.

Белки, осажденные сульфатом аммония, почти не денатурируются; после удаления соли из белкового осадка (диализом через целлофановую мембрану) ее растворяют и используют для различных целей.

Чтобы лишить высокомолекулярные частицы устойчивости, необходимо удалить их водные оболочки и снять электрический заряд.

При электрофорезе в поддерживающих средах имеет значение размер пор геля (молекулярно-ситовой эффект геля) и размеры молекул белка.

Электрофорез на бумаге.

Сыворотку крови наносят на бумажную полоску, смоченную буфером. Концы бумажной полосы опущены в раствор электролита, где находятся электроды источника постоянного тока. При замыкании электрической цепи белковые молекулы движутся со скоростью. Пропорциональной величине заряда. За единицу времени проходят разные расстояния, т.е. оказываются на разных участках бумажной полосы.

2. Электорфорез основан на передвижении заряженной частицы в электрическом поле.

Белки сыворотки крови различаются по молекулярной массе, заряду и изоэлектрической точке. На основании этих различий белки разделяются в электрическом поле.

В зависимости от условий проведения разделения различают электрофорез на бумаге, в растворе и в геле: крахмала, целлюлозы и полиакриламидном геле.

а) Электрофорез на бумаге позволяет получить 5 белковых фракций: 1. Альбумины. 2. 1-глобулины. 3. 2-глобулины. 4. -глобулины. 5. -глобулины.

б) Электрофорез в крахмальном геле позволяет получить 10 фракций.

в) Электрофорез в полиакриламидном геле позволяет получить до 18 фракций.

При электрофорезе в полиакриламидном геле используют пары буферных растворов с различными значениями рН и различной степени пористости гель.

3. Изоэлектрофокусировние – проведение электрофореза в поддерживающих средах с градиентом рН. Нахождение белка определяется его изоэлектрической точкой.

4. Иммунофорез представляет собой комбинацию электрического и иммунологического методов. Происходит электрофорез и реакция преципитации в одной среде.

Иммуноэлектрофорез – сочетание электрофореза в агаровом геле и иммунодиффузии. После электрофоретического разделения белков в канавку, идущую параллельно пути движения антигенов, вносят перциптирующую иммунную сыворотку. Антигены и антитела диффундируют на месте встречи дугообразные полосы преципитации.

Электрофорез основан на способности белков перемещаться в электрическом поле.

Для функционирования белков сыворотки крови чаще всего используют веронал-мединаловый буфер с рН 8,6. При этом значении рН белки заряжаются отрицательно и движутся к аноду.

В связи с различием в размерах молекул и в величине заряда скорость движения белков самые малые и имеющие наибольший заряд альбумины, затем -, -, и -глобулины.

Скорость передвижения белка в электрическом поле зависит от его электрофоретической подвижности.