ГЛАВА 2
Белки плазмы крови и диагностическое значение их определения4
Из 9—10% сухого остатка плазмы крови на долю белков приходится 6,5—8,5%. Физиологическая роль белков плазмы крови многогранна.
1. Поддержание коллоидно—осмотического (онкотического) давления и тем самым сохранение объема циркулирующей крови.
2. Белки принимают активное участие в свертывании крови. Ряд белков плазмы, в том числе фибриноген, являются компонентами системы свертывания крови.
3. Поддержание постоянного рН крови, ибо белки плазмы являются одной из важнейших буферных систем крови.
4. Транспортная функция. Белки плазмы крови соединяются с целым рядом нерастворимых в воде веществ (липиды, би-лирубин, жирные кислоты, стероидные гормоны, жирорастворимые витамины и др.) и переносят их в ткани и органы.
5. Белки плазмы крови играют важную роль в иммунных процессах организма. Сывороточные иммуноглобулины входят в состав фракции глобулинов сыворотки крови.
6. Поддержание уровней катионов в крови путем образования с ними недиализируемых соединений. Например, 40— 50% кальция, значительная часть железа, магния, меди и других элементов связана с белками сыворотки.
7. Сывороточные белки образуют своеобразный «белковый резерв» организма. При голодании они могут распадаться до аминокислот, которые используются для синтеза белков головного мозга, миокарда и других органов.
Современные физико-химические методы исследования позволили открыть и описать свыше 200 различных белковых компонентов плазмы крови.
При этом особое значение приобрело электрофоретическое разделение белков сыворотки крови. В клинике обычно электрофорез проводят, нанося небольшое количество сыворотки крови на полосу из ацетата целлюлозы или агарозы с последующим пропусканием через них электрического тока в течение определенного интервала времени. После окрашивания на электрофо-реграмме можно различить пять основных белковых фракций. Их сравнивают с соответствующими фракциями контрольной сыворотки крови здорового человека. Заметим, что в составе каждой из этих пяти фракций имеется множество белков.
Альбумин обычно выявляемый в виде одного белка, составляет наиболее заметную фракцию.
Фракция альфа1-глобулина состоит почти исключительно из альфа1-антитрипсина.
Фракция альфа2,-глобулина состоит преимущественно из альфа2макроглобулина и гаптоглобина.
Фракция бета-глобулина нередко разделяется на две подфракции:
бета1 состоящую преимущественно из трансферрина в сочетании с некоторым количеством ЛПНП, и (бета2 состоящую из фракции С3-комплемента.
Фракцию гамма-глобулина составляют иммуноглобулины. Некоторые из них обнаруживаются также в составе фракций альфа1- и бета-глобулинов.
Норма.
Общий белок сыворотки — 6—8 г% (СИ: 60—80 г/л).
Фракции белков, определяемые при электрофорезе (% от общего белка):
альбумин, — 52-68%;
альфа1 глобулин — 2,4—4.4%;
альфа2-глобулин— 6,1—10,1 %;
бета-глобулин — 8,5—14,5%;
гамма-глобулин — 10—21%.
Если вместо сыворотки крови исследуют плазму, то обнаруживают 6-ю фракцию (фибриноген), расположенную в бета- гамма- области. В этих условиях интерпретация результатов бывает затруднена. Иными словами, если показано электрофоретическое исследование, то следует использовать сыворотку крови.
Фибриноген. Требования к пробе — плазма (цитрат Na).
Норма —
Взрослые: 200—400 мг/100 мл
Новорожденные: 125—300мг/100 мл.
Фибриноген является чувствительным острофазовым белком, концентрация которого повышается в несколько раз во время воспаления или некроза тканей. Повышение наблюдается в первые сутки инсульта. Снижение показателя имеет место при диссеминированном внутрисосудистом свертывании крови, при менингококковом менингите, раке простаты с метастазами, лейкозах, при острой и хронической печеночной недостаточности.
Электрофореграммы при патологических состояниях
1. Параллельные изменения во всех фракциях. Повышение содержания всех белковых фракций (включая иммуноглобулины) может быть обнаружено при дегидратации и застое крови ко время венепункции; понижение — при чрезмерной гидратации. Аналогичное понижение встречается также в тяжелых случаях алимеитарной белковой недостаточности и расстройстве всасывания, если они не сопровождаются инфекционными заболеваниями.
2. Электрофореграммы, характерные для острых заболеваний. К числу биохимических изменений при острых заболеваниях относится стимуляция синтеза так называемых белков острой фазы.
Отметим, что с наличием указанных белков связано повышение скорости оседания эритроцитов (СОЭ) и увеличение вязкости плазмы, характерные для воспалительной реакции. К числу белков острой фазы относятся преимущественно белки, входящие в состав альфа1 и альфа2-глобулинов, видимых на обычных электрофореграммах. Итак, повышенная концентрация альфа1 и альфа2-фракций, часто сочетающаяся с уменьшением содержания альбумина, обычно сопровождает такие патологические состояния, как инфекционные болезни, злокачественные новообразования (особенно повышение фракции альфа1), травмы (в том числе хирургические операции), аутоиммунные заболевания (например, ревматоидный артрит).
3. Электрофореграммы, характерные для хронических воспалительных процессов. При хронических воспалительных процессах стимулируется биосинтез иммуноглобулинов. На электрофюреграммах может быть заметно общее повышение гамма-глобулннов. Если продолжается в это же время активный воспалигельный процесс, такое повышение содержания гамма-глобули-нов сочетается с повышением концентрации альфа1 и альфа2-фракций, характерных для реакций острой фазы.
Цирроз печени. При данном заболевании нередко отмечаются характерные сдвиги на электрофореграмме. Содержание альбумина (и зачастую альфа1-глобулина) понижено, тогда как концентрация гамма-глобулина значительно повышена с видимым слиянием бета-и гамма-фракций.
4. Нефротический синдром. Изменения в содержании белков плазмы крови зависит от тяжести поражения почек. На ранних стадиях заболевания единственным отклонением от нормы может быть низкий уровень альбумина. Для развивающегося уже патологического процесса характерно понижение концентрации альбумина, альфа1- и гамма-глобулинов с повышением уровня альфа2-глобулина. Содержание бета-глобулина обычно в пределах нормы. Если нефротнчсскии синдром обусловлен системной красной волчанкой, то содержание гамма-глобулина может быть в пределах нормы или повышено.
Характеристика основных белковых фракций
Альбумин. Данный белок, имеющий относительную молекулярную массу 65000, синтезируется в печени. В плазме крови в норме он имеет биологический период полураспада приблизительно 20 суток. Концентрация альбумина в плазме крови поддерживается на довольно высоком уровне благодаря относительной непроницаемости для этого белка стенок кровеносных сосудов. Этот концентрационный градиент важен для поддержания постоянства объема плазмы крови.
Норма: 3.5-5.5 г% (СИ: 33—55 г/л).
Повышение показателя (т. е. уровня альбумина) имеет место при дегидратации, шоке, внутривенном введении больших количеств концентрированных растворов альбумина. Иными словами, истинной гипсральбуминемии. обусловленной существенными причинами не существует. Любая ситуация, приводящая к снижению содержания воды в плазме, повышает концентрацию всех белков плазмы, включая альбумин.
Снижение показателя имеет место при недоедании, синдроме малабсорбции, остром и хроническом гломерулонефрите, нефрозе, острой и хронической печеночной недостаточности, опухолях, лейкозах, ревматических болезнях, термических ожогах. Вызывают также снижение концентрации альбумина в плазме крови васкулиты, язвенные поражения кишечника, серозиты, подострый бактериальный эндокардит, некоторые паразитарные поражения. Ниже представлены последствия гипоальбуминемии.
1. Альбумин является основным онкотически активным компонентом плазмы. При резко выраженной гипоальбуминемии могут развиться отеки.
2. Приблизительно половина кальция плазмы крови связана с альбуминами, и гипоальбуминемия сопровождается ги-покальциемией. При этом происходит уменьшение только связанной с белком (физиологически неактивной) фракции; симптомы заболевания не развиваются и препараты кальция или витамина D противопоказаны.
Альбумины связывают также билирубин, свободные жирные кислоты и многие лекарственные средства, например, са-лицилаты, пенициллин и др. Поэтому значительное уменьшение альбумина плазмы крови может привести к повышению уровня свободных фракций лекарственных веществ в кровяном русле. Результатом этого могут быть токсические эффекты при обычных дозировках лекарственных средств.
Глобулины сыворотки или плазмы.
Норма — 2.0-3,6 г% (СИ: 20-36 г/л).
Повышение показателя имеет место при заболеваниях печени (инфекционный гепатит, цирроз печени и др.), гсмохрома-тозе, системной красной волчанке, плазмоклеточной миеломе, лимфопролиферативных заболеваниях, саркоидозе, острых и хронических инфекциях; особенно при лимфогранулеме, лейшманиозе, малярии и других заболеваниях.
Снижение показателя отмечается при недостаточном питании, врожденной агаммаглобулинемии, приобретенной гипо-гаммаглобулинемии, лимфолейкозе.
Конкретно по фракциям глобулинов
альфа1-Глобулины и альфа2-глобулины:
повышение обеих фракций за счет белков острой фазы (альфа1-антитрипсин, альфа^-кислый или-копротеин, гаптоглобин, церулоплазмин), что имеет место при воспалительных состояниях, новообразованиях, некротических процессах, паразитарных заболеваниях.
бета-Глобулины:
повышение— железодефицитная анемия, прием эстрогенов, гиперлипопротеинемия, беременность;
снижение — воспалительные состояния, хронические инфекции, злокачественные новообразования, хронические заболевания печени, недоедание, нефротический синдром и другие.
гамма- Глобулины:
повышение — острые воспалительные состояния, хронический гепатит, цирроз печени, паразитарные заболевания. СПИД (на ранней стадии), аугоиммунные заболевания, саркоидоз, бронхиальная астма, туберкулез, миелома, макроглобулинемия Вальденштрема, хронический лимфолей-коз, — доброкачественные — моноклональные гаммапатии;
снижение — приобретенные гипогаммаглобулинемии, СПИД (терминальная стадия), после удаления селезенки, лечение ци-тостатиками, лучевая болезнь, недоедание, некротический синдром. экзема, длительные хронические инфекции, лимфосарко-ма, лимфогранулематоз, гипо- и агаммаглобулинемии (врожденные гипогаммаглобулинемии).
В таблице 4 приведены некоторые белки, входящие в состав глобулиновой фракции.
Таблица 4. Некоторые белки, входящие в состав глобулиновой фракции.
Ниже представлено соотношение фракций гаммаглобулинов, определяемое при иммуноэлектрофорезе в норме.
Известно, что альфа-и бета-глобулиновые фракции содержат ли-попротеины и гликопротеины.
Липопротеины — сложные комплексные соединения, в состав которых, помимо белка, входит липидный компонент. В липопротеинах сыворотки небелковый компонент представлен холестерином (свободным и эфиросвязанным), фосфоли-пидами, жирными кислотами и триглицеридами. Предполагается, что в липопротеинах фосфолипиды образуют с белком ионную связь, а с фосфолипидами ассоциируют другие липиды.
Таким образом, фосфолипиды являются как бы связующим звеном между белком и остальными липидными компонентами.
При различных заболеваниях наблюдаются характерные изменения липопротеинов сыворотки крови. При остром гепатите. циррозе печени и застойных желтухах отмечается уменьшение содержания альфа-липопротеинов в сыворотке, а при хронических гепатитах содержание а-липопротеинов нередко увеличивается. При нефротическом синдроме, микседеме, мо-нонуклеозе. ксантоматозе, атеросклерозе увеличивается содержание бета-липопротеинов. а при бета2-плазмоцитоме — снижается.
Гликопротеины. Этим термином обозначаются белково-углеводные комплексы с прочной химической связью между белковой и углеводной частью молекулы. В состав углеводной
части гликопротеинов входят в основном следующие моноса-хариды и их производные: галактоза, манноза, фукоза, рамноза, глюкозамин, галактозамин, нейраминовая кислота и ее ацетильные производные (сиаловые кислоты). Чаще всего в осуществлении связи между белковой и углеводными частями молекулы принимают участие аспарагиновая кислота и глюкоза-мин. В норме процентное соотношение гликопротеинов по фракциям белков сыворотки крови следующие:
Увеличение содержания гликопротеинов в плазме крови наблюдается при туберкулезе, плевритах, пневмониях, остром ревматизме, гломерулонефритах. нефротическом синдроме, диабете, инфаркте миокарда, подагре, а также при остром и хроническом лейкозе, миеломе, лимфосаркоме и некоторых других заболеваниях. У больных ревматизмом увеличение гликопротеинов в сыворотке крови соответствует тяжести аабо-левания. Это объясняется деполимеризацией при ревматизме основного вещества соединительной ткани, что приводит к поступлению гликопротеинов в кровь.
Клиническое значение исследования общего белка и белковых фракций крови (обобщенные данные)
В клинической практике довольно часто встречаются состояния, характеризующиеся изменением общего количества белков плазмы крови.
Гиперпротеинемия — увеличение общего содержания белков плазмы крови: диарея у детей, рвота при непроходимости верхнего отдела тонкой кишки, обширные ожоги могут вызвать повышение концентрации белков крови. Потеря воды организмом, а следовательно, и плазмой приводит к повышению концентрации белка в крови. Следует заметить, что чаще развивается относительная гиперпротеинемия, а не абсолютная.
При ряде патологических состояний могут наблюдаться гиперпротеинемии, обусловленные резким увеличением количества гамма-глобулинов, например гиперпротеинемии в результате инфекционного или токсического раздражения ретикулоэндотелиалытой системы. Сюда же можно отнести гиперпротеи-немию при миеломной болечни. В сыворотке крови больных плазмоцитариой миеломой появляются специфические белки — структурно-аномальные, функционально инертные белки из группы иммуноглобулинов, не существующие в плазме крови в норме.
Появление в плазме «патологических» белков, отсутствующих в нормальных условиях, принято называть парапротеинемией. Следовательно, при миеломной болезни наблюдается парапротеинемия. Во многих случаях миеломной болезни, «патологические» белки плазмы преодолевают почечный барьер и появляются в моче. Эти белки в моче получили название «белковое тело Бенс-Джонса». Они представляют собой легкие цепи иммуноглобулинов.
Явление парапротеинемии можно наблюдать и при макро-глобулинемии Вальденш трема. Суть этого синдрома заключается в том, что в плазме появляется белок в довольно значительной концентрации с большой относительной молекулярной массой (1-1,6 млн).
Гипопротеинемия — уменьшение общего количества белка в плазме крови возникает главным образом за счет уменьшения количества альбуминов. Выраженная гипопротеинемия — постоянный и патогенетически важный компонент нефроти-ческого синдрома. Гипопротеинемия также встречается при поражении печеночных клеток (острая атрофия печени, токсический гепатит, эклампсия), а также при нарушении проницаемости почечного фильтра (липоидный нефроз). Кроме того, гипопротеинемия может возникать при резко увеличенной проницаемости стенок капиллярных сосудов, при белковой недостаточности (поражение желудочно-кишечного тракта, карцинома и др.).
Следовательно, можно считать, что гиперпротеинемия, как правило, связана с гиперглобулинемией, а гипопротеинемия -с гипоальбуминемией.
При многих заболеваниях очень часто изменяется процентное соотношение отдельных белковых фракций, хотя общее содержание белка в сыворотке крови остается в пределах нормы. Такое состояние носит название диспротеинемия.
На рис. 11 схематично представлен характер изменения белковых фракций сыворотки крови при целом ряде заболеваний. При составлении данной схемы не учитывались форма и стадии заболевания. Для многих болезней (инфекционные заболевания, ревматизм, полиартрит и т. д.) характерно наличие нескольких стадий, что, несомненно, сказывается и на белковом спектре сыворотки.
Рис. 11. Изменение электрофореграммы белков сыворотки кроки при некоторых заболеваниях (по Emmrich, 1957) „