Белки – преобладающие компоненты плазмы

Глава 13. ХИМИЯ КРОВИ

Кровь состоит из плазмы и форменных элементов.

Кровь составляет от 5 до 9 % массы тела, общий объем - 5-5,5 л; около одного литра крови депонировано, преимущественно в селезенке; 0,1 мкл крови содержит около 500 эритроцитов, 25 тромбоцитов и 1 лейкоцит. Название эритроцит объясняется присутствием в них красного пигмента (эритроc – красный) гемоглобина. Лейкоциты (лейкос – белый) при центрифугировании образуют слой белого цвета над осадком эритроцитов. Тромбоциты получили названия (тромбус -тромб) по их важной роли в формировании сгустка крови. Отделить форменные элементы крови – клетки от жидкой части крови – плазмы можно путем центрифугирования.

Рис.13.1. Распределение плазмы крови и клеток в объемных %

Отношение объема форменных элементов крови к объему плазмы называется гематокритом (рис.13.1). У мужчин гематокрит составляет 40-50 %, у женщин –35–45 %. В патологических состояниях это соотношение может увеличиваться (полицитемия) или снижаться (анемия). Для определения гематокрита необходимо предупредить свертывание, добавляя к крови вещества - антикоагулянты (гепарин или вещества, связывающие ионы кальция). После центрифугирования свернувшейся крови получают сыворотку крови, которая в отличие от плазмы не содержит некоторых факторов свертывания, используемых при свертывании.

Ведущая функция крови – транспортная

Ведущая функция крови, связанная с ее физико-химическими свойствами и составом, - транспортная. Кровь, прежде всего,– подвижный водный раствор органических и неорганических соединений. Можно выделить несколько специальных транспортных функций крови.

· Дыхательная – транспорт кислорода от легких к тканям и CO2 от тканей к легким.

· Трофическая - транспорт субстратов (поступающих с пищей и метаболитов), обеспечивающих жизненные основные потребности клетки.

· Выделительная -транспорт конечных продуктовметаболизма к органам выделения (почкам, легким, коже, потовым железам, кишечнику) для удаления.

· Поддержание нормального кислотно-щелочного баланса в организме.

· Регуляция водно-минерального обмена между кровью и тканями.

· Регуляция температуры тела путем распределения тепла, генерируемого клетками.

· Защита против инфекций (гуморальный и клеточный иммунитет).

· Регуляторная - транспорт гормонов и регуляция метаболизма.

· Гемостатическая - способность препятствовать потере крови при нарушении целостности сосудистой стенки.

Рис.13.2. Кровь и плазма. Химический состав плазмы

Большую часть перечисленных функций выполняют компоненты плазмы крови. Плазма кровисостоит из воды (90–93 %) и сухого остатка (7-10 %). В состав сухого вещества входят белки, углеводы, липиды, электролиты, органические кислоты и основания. Из 7-10 % сухого остатка 6,6-8,5 % составляют белки плазмы крови, а остальные 1,5-3,5 % - органические вещества (углеводы, липиды, азотосодержащие продукты белкового катаболизма) и минеральные соединения (Cl^-, Na⁺, K⁺, Ca²⁺, HCO₃^-и др.). Водный и электролитный состав плазмы фактически не отличается от такового для всех внеклеточных биологических жидкостей. Лабораторный мониторинг уровней Na⁺, K⁺, Са²⁺, Cl^- и диоксида углерода, а также рН крови важны для оценки состояния многих пациентов.

Некоторые представления о содержании низкомолекулярных органических соединений может дать следующая таблица (табл.13.1).

Таблица 13.1. Содержание некоторых низкомолекулярных органических соединений в крови

Соединение	Функция	Средняя концентрация
Глюкоза Жирные кислоты	Вещества для получения энергии	4,5 ммоль/л 0,5 ммоль/л
Триацилглицеролы Фосфолипиды Холестерин Лактат Кетоновые тела Аминокислоты	Транспорт между различными органами	1 ммоль/л 2,5 ммоль/л 5 ммоль/л 1 ммоль/л 0,5 ммоль/л 4 ммоль/л
Мочевина Мочевая кислота	Конечные продукты	6,5 ммоль/л 0,1 ммоль/л

Белки – преобладающие компоненты плазмы

К белкам пла змы крови о тно сится группа белков, удов летворяющих следующим требованиям:

1) содер жатся в плазме крови;

2) синтезируются в печени или ретикулоэндотелиальной системе (реже в специализированных тканях);

3) прояв ляют основную функцию в пределах сосудистой системы;

4) в кровь секретируются, а н е по падают в результате повреждени я тканей;

5) наход ятся в пла зме в концентрац ии большей, чем в дру гих биологи ческих ж идкостях;

6) могут проявлять генетически обусловленный полимор физм или им еть вариантные формы, но это не связа но с тканевым про исхождением;

7) не яв ляются продуктам и катаболического протеолиза в плазме, но могут быть продуктами ограни че нного протеолиза;

8) имеют большее время биологического полурас пада в пла зме, чем в ремя транспорта по крови.

Свыше 100 разных белков плазмы соответствуют этим крит ериям, и и зучение их функций, изменения содержания, состава при п атологии – одна из важных задач клинической биохимии.

Содержание различных белков в плазме колеблется в широких пределах. Уровень некоторых из них, называемых главными, достигает высоких значений (например, альбумина – 40 г/л). Таких белков около 10, но они составляют примерно 90 %количества всех белков плазмы. На остальные 10 % приходится свыше 100 различных белков, содержание которых может быть в пределах 50 – 200 мкг/л. Это минорные, следовые белки.

Общее содержание белка в плазме у человека составляет 60- 80 г/л. При общем объеме крови 5 л объем плазмы при гематокрите 40 % составит 3 л, из которых можно выделить 180 – 240 г белка. В динамическом равновесии с внутрисосудистыми белками находятся белки внесосудистого пространства, занимающего объем 15 л и содержащего около 10 г/л белков (общее количество 150 г). Таким образом, общее количество внеклеточного белка составляет примерно 400 г. Это 4 % всех белков организма (10 кг).

Определение так называемого общего белка плазмыимеет низкую информативность, потому что не представляет данных о качественных и количественных изменениях отдельных белков. Обычно определяют концентрацию белка, т.е. количество белков в единице объема, изменения внеклеточной воды могут оказывать существенное влияние на результат определения. Так, например, потери воды при рвоте, непроходимости верхних отделов кишечника, диарее у детей, обширных ожогах могут быть причиной сгущения крови (гемоконцентрации) и давать мнимое повышение концентрации белков – гиперпротеинемию. Такую гиперпротеинемию называют относительной. В данном случае следует измерять гематокрит.

Абсолютная гиперпротеинемия наблюдается при значительном усилении синтеза отдельных белков. Например, раздражение ретикулоэндотелиальной системы токсинами разного происхождения сопровождается усиленным образованием γ-глобулинов. Острая воспалительная реакция в организме человека также вызывает значительное повышение содержания белков.

Гиперпротеинемия – один из важнейших признаков миеломной болезни, при которой интенсивно образуются миеломныебелки.

Гипопротеинемия – снижение содержания общего белка плазмы. Она возникает при повышенных потеряхбелков организмом, в частности при воспалительных заболеваниях почек илиусилении проницаемости капилляров для белков (заболевания кишечника). Причиной ее может быть нарушениеобразования белков при поражении печени, неполноценном белковом питании, голодании.

Более информативными в клинической практике являются методы разделения белков на отдельные фракции или методы определения индивидуальных белков, количественные изменения которых могут иметь диагностическое значение.

Для выделения индивидуальных белков из сложной смеси часто используют растворители (спирт или ацетон), или солевые растворы, или их сочетания. При этом можно получить фракции белков, различающиеся по своей растворимости. Этот принцип лежит в основе методов высаливания, которые нашли применение для выделения белковых препаратов, используемых в дальнейшем в заместительной терапии некоторых патологических состояний. При помощи высаливания можно разделить белки плазмы на три главные группы: фибриноген, альбумин и глобулины, используя для этой цели разные концентрации сульфатов натрия или аммония и спирта или ацетона.

Для аналитических исследований большее распространение получили методы электрофореза белков плазмы на носителях или методы иммуноэлектрофореза. Существует много видов электрофореза, которые различаются по типу носителя: электрофорез на бумаге, крахмальном геле, агаровом геле, агарозе, полиакриламидном геле и т.д. В клинических лабораториях в качестве носителя широко используются полоски ацетата целлюлозы.

Для исследования пробу сыворотки наносят вблизи катода на полоску и вносят ее в прибор для электрофореза. При приложении напряжения белки начинают двигаться по величине заряда и размеров молекул (чем больше размеры, тем больше сопротивление нужно преодолевать в водном растворе) в сторону анода. После электрофореза полоски переносят в камеру для фиксации путем денатурации и окраски. Завершают исследование фотометрическим измерением окрашенных полосок и рассчитывают соотношение фракций по величине пиков кривой экстинкции. При знании общего содержания белка можно пересчитать относительное распределение в абсолютные значения. При обычно используемых методах получают пять фракций, в которых собраны белки с одинаковыми зарядами и размерами частиц: альбумины и глобулины с подфракциями α₁, α₂, β и γ (таб.13.2).

Клиническое значение такого метода электрофореза - выявление диспротеинемий, т.е. изменения соотношения между отдельными фракциями.

Таблица 13.2. Относительное и абсолютное содержание белков плазмы крови

Белки плазмы	Относительное содержание,%	Абсолютное содержание (при концентрации 70 г/л)
Альбумины	55–70 (60)	38,5-49,0
α1-глобулины	2–5 (4)	1,4-3,5
α2-глобулины	5–10 (8)	3,5-7,0
β-глобулины	10–15 (12)	7-10,5
γ-глобулины	12–20 (16)	8,4-14,0

При иммуноэлектрофорезе электрофорез сочетается с последующей иммунной преципитацией. Для этого вначале белки разделяют методом электрофореза на агарозном геле, и затем электрофореграмму обрабатывают антисывороткой к белкам человека, полученной путем иммунизации кролика. При диффузии в гель антитела сыворотки взаимодействуют с белками в течение нескольких часов с образованием линий преципитации.

С помощью иммуноэлектрофореза можно обнаружить до 40 белков. Так как при обычном электрофорезе получаются фракции белков, объединенные одинаковым зарядом и размером частиц, удается обнаружить отдельные составные компоненты каждой фракции. Однако иммуноэлектрофорез дает представление только о качественном распределении, но не о количественном содержании белков сыворотки. Если нужно определить количество отдельных белков, то можно использовать специфические антитела к этому белку, которые получают иммунизацией животных(ELISA, РИА и т.д.). Преимущественно иммуноэлектрофорез используют для диагностики гемопатий или парапротеинемий.