2. Основні білкові фракції плазми крові

2.1. Альбуміни

Альбуміни (сироваткові альбуміни) — багатодисперсна фракція білків плазми, які характеризуються високою електрофоретичною рухомістю та легкою розчинністю у воді та сольових розчинах.

У молекулі альбуміну міститься 600 амінокислот. Молекулярна маса 67 кДа. Альбуміни, як і більшість інших білків плазми крові, синтезуються в печінці. Приблизно 40% альбумінів знаходиться в плазмі крові, решта - в інтерстиціальній рідині і в лімфі. Визначаються їх високою гідрофільністю і високою концентрацією в плазмі крові.

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

Функції альбумінів:

1. підтримують онкотичний тиск плазми крові. Тому при зменшенні вмісту альбумінів в плазмі падає онкотичний тиск, і рідина виходить з кров'яного русла в тканини. Розвиваються "голодні" набряки. Альбуміни забезпечують близько 80% онкотичного тиску плазми. Саме альбуміни легко губляться з сечею при захворюваннях нирок. Тому вони відіграють велику роль у падінні онкотичного тиску при таких захворюваннях, що призводить до розвитку «ниркових» набряків;

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. Завдяки високому вмісту дикарбонових амінокислот у своєму складі альбумін утримує катіони, головним чином Na⁺, Са²⁺, Zn²⁺. Динамічна рівновага між іонізованим та зв’язаним Са також залежить від концентрації альбумінів. Такі лікарські препарати, як пеніцилін, сульфаніламіди, аспірин 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. Альбуміни - це резерв вільних амінокислот в організмі, що утворюються в результаті протеолітичного розщеплення цих білків.

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

2. 2.2. Глобуліни

3. Це гетерогенна суміш білкових молекул, в якій виділяють α-, β- та γ- глобуліни (α1 – 1-4 г/л, α2 – 4-8 г/л, β – 6-12 г/л, γ – 8-16 г/л). Кожна з цих фракцій містить специфічні білки, які виконують певні біохімічні функції. Нормальне значення концентрації глобулінів у сироватці крові 20-30 г/л. На відміну від альбумінів глобуліни не розчинні у воді, а розчинні в слабких сольових розчинах.

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).

α₁-глобуліни

Функції α₁-глобулінів:

1. Транспортна. Транспортують ліпіди, при цьому утворюють з ними комплекси - ліпопротеїни. Серед білків цієї фракції є спеціальний білок, призначений для транспорту гормону щитовидної залози тироксину - тироксин-зв'язуючий білок.

2. Участь у функціонуванні системи згортання крові і системи комплементу - у складі цієї фракції перебувають також деякі фактори згортання крові та компоненти системи комплементу.

3. Регуляторна функція. Деякі білки фракції α₁- глобулінів яляются ендогенними інгібіторами протеолітичних ферментів.

α₁-глобуліни мають високу гідрофільність і низьку молекулярну масу - тому при патології нирок легко губляться з сечею. Проте їх втрата не робить істотного впливу на онкотичний тиск крові, тому що їх вміст у плазмі крові невелика. До складу фракції α₁-глобулінів входять білки, простетичною групою яких є вуглеводи, переважно гексози і гексозиміни. До них належать α₁-антитрипсин, α₁-кислий глікопротеїн, α-фетопротеїн та інші. Найбільш висока в плазмі концентрація α₁-антитрипсину.

α₁-Антитрипсин (2-2,5 г/л) – це глікопротеїн (природний інгібітор протеїназ), молекулярною масою - 58-59 кДа. Головна його функція - пригнічення еластази - ферменту, що гідролізує еластин (один з основних білків сполучної тканини). α₁-антитрипсин також є інгібітором протеаз: тромбіну, плазміну, трипсину, хімотрипсину і деяких ферментів системи згортання крові. Кількість цього білка збільшується при запальних захворюваннях, при процесах клітинного розпаду, зменшується при важких захворюваннях печінки. Це зменшення - результат порушення синтезу α₁-антитрипсину, і пов'язане воно з надмірним розщепленням еластину. 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 інгібування еластази (також протеїнази), яка бере участь у деструктивних процесах у легенях.

α₁-кислий глікопротеїн (орозомукоїд, AGP - a₁-acid glycoprotein) – високомолекулярний білок, фізіологічна роль якого до кінця ще не встановлена, але існує точка зору про наявність у нього імуномодуляторних властивостей – AGP може зв’язуватися 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 спостерігається при запаленнях, злоякісних пухлинах, хронічному больовому синдромі. Зниження – в ранньому дитячому віці, при прийманні контрацептивів, генетичних дефектах.

a-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 проліферативних процесів у клітинах, в яких він виробляється в ембріональному періоді. Так, при гепатоцелюлярній карциномі концентрація 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).

α₁-антихімотрипсин. Він пригнічує хімотрипсин і деякі протеїнази формених елементів крові.

α₂-глобуліни

До α₂-глобулінів належать високомолекулярні білки, а саме: гаптоглобін, α₂-макроглобулін, церулоплазмін, С-реактивний білок, тироксин-зв’язуючий білок, транскобаламін (вітамін В₁₂-зв’язуючий глобулін), білірубін-зв’язуючий глобулін, транскортин (кортизолзв’язуючий глобулін).

Гаптоглобіни (Нр) – глікопротеїни, біологічною функцією яких є зв’язування вільного гемоглобіну, що вивільняється при внутрішньосудинному гемолізі. Таким чином, Нр перешкоджає втраті організмом гемоглобіну тому, що комплекс Нр-Hb не може пройти крізь ниркові клубочки. Крім того, встановлено, що комплекс Нр-Hb має високу пероксидазну активність та бере участь у функціонуванні антиоксидантної системи організму. Комплекси Нр-Hb руйнуються клітинами ретикуло-ендотеліальної системи (клітини системи мононуклеарних фагоцитів), після чого глобін розщеплюється до амінокислот, гем руйнується до білірубіну та екскретується жовчю, а залізо залишається в організмі, і може бути реутілізовано.

Вміст цих білків становить приблизно 1/4 частину від усіх α₂-глобулінів.

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 гаптоглобіну можливе при нефротичному синдромі, пухлинах, холестазі, колагенозах, лімфогранулематозі тощо. Зниження концентрації цього білка спостерігається при гострих і хронічних захворюваннях печінки, при усіх видах гемолізу, дефіциті глюкозо-6-фосфатдегідрогенази тощо.

α₂-Макроглобулін (АМГ, α₂-сіромукоїд) – білок α₂-глобулінової фракції, універсальний сироватковий інгібітор протеїназ, вміст якого в крові найвищий, порівняно з іншими протеїназними інгібіторами, складаючи в середньому 2,5 г/л. α₂ –Макроглобулін є глікопротеїном з молекулярною масою 725 кД. Концентрація в плазмі крові - 1,5-3 г/л.

Це білок гострої фази, 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. Він є ендогенних інгібітором протеїназ всіх класів, має антиоксидантні властивості, а також зв'язує гормон інсулін. Час напівжиття АМГ дуже малий - 5 хвилин. Це універсальний "чистильник" крові, комплекси "АМГ-фермент" здатні сорбувати на собі імунні пептиди, наприклад, інтерлейкіни, фактори росту, фактор некрозу пухлин, і виводити їх з кровотоку. У дітей вміст АМГ 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 – оловний мідьвмісний металопротеїн крові (містить 95% міді сироватки крові та 3% міді організму). Цей білок має 8 ділянок зв'язування міді. Він виконує декілька функцій. По-перше, церулоплазмін зв’язує і забезпечує транспорт міді у крові. По-друге, він має ферментативні властивості – є оксидазою аскорбінової кислоти, 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) – це глікопротеїд, який 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. За хімічною природою є глікопротеїном.

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 супроводжуються 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 захворювання 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 β-глобулінів належать важливі білкові переносники ліпідів і полісахаридів. Важливе значення ліпопротеїнів полягає в тому, що вони утримують в розчині нерозчинні в воді жири та ліподії і забезпечують таким чином їх перенесення кров’ю. Бета-глобуліни приймають участь у транспорті фосфоліпідів, холестерину, стероїдних гормонів, катіонів металів. Біля 75 % усіх жирів і ліпоїдів плазми входять до складу ліпопротеїнів. Незначна кількість ліпопротеїнів входить до α1-фракції глобулінів. 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 (кожна молекула трансферину містить два атоми тривалентного 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 (β2-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, а також аглютиніни крові (α- і β) та кріоглобуліни. Утворюються глобуліни в печінці, кістковому мозку, селезінці, лімфатичних вузлах.

Імуноглобуліни (антитіла) - група білків, що виробляються у відповідь на потрапляння в організм чужорідних структур (антигенів). Вони синтезуються в лімфовузлах і селезінці лімфоцитами В. Виділяють 5 класів імуноглобулінів - IgA, IgG, IgM, IgD, IgE.

Молекули імуноглобулінів мають єдиний план будови (рис. 10). Структурну одиницю імуноглобуліну (мономер) утворюють чотири поліпептидні ланцюги, з'єднані між собою дисульфідними зв'язками: два важкі (ланцюга Н) і два легкі (ланцюги L) (рис. 10). N-кінцеві ділянки як L-, так і Н-ланцюгів називаються варіабельною ділянкою (V) , так як їх структура характеризується істотними відмінностями в різних класів антитіл. Всередині варіабельного домену є 3 гіперваріабельних ділянки, що відрізняються найбільшою різноманітністю амінокислотної послідовності. Саме варіабельна ділянка антитіл відповідальна за зв'язування антигенів за принципом комплементарності; первинна структура білкових ланцюгів у цій галузі визначає специфічність антитіл.

Рис. 10. Схема будови імуноглобулінів (оранжевим кольором показана варіабельна ділянка, незафарбована - константна ділянка).

С-кінцеві домени Н- та L-ланцюгів мають відносно постійну первинну структуру в межах кожного класу антитіл і називаються константною областю або ділянкою (С). Константна область визначає властивості різних класів імуноглобулінів, їх розподіл в організмі, може брати участь у запуску механізмів, що викликають знищення антигенів.

IgG, IgD і IgЕ за своєю структурою, як правило, є мономерами, молекули IgM побудовані з п'яти мономерів, IgA складаються з двох і більше структурних одиниць, або є мономерами (рис. 11).

Рис. 11. Класи імуноглобулінів

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 морфологічної зрілості та функціональної повноцінності імунореактивної 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.

Кріоглобуліни – це білки, які здатні випадати в осад при охолодженні сироватки. У здорових людей їх у сироватці немає. Вони з'являються у хворих з ревматичний артрит, мієломну хворобу.

 Серед кріоглобулінів існує білок фібронектин. Це високомолекулярний глікопротеїн (молекулярна маса 220 кДа). Він присутній в плазмі крові і на поверхні багатьох клітин (макрофагів, ендотеліальних клітин, тромбоцитів, фібробластів). Функції фібронектину: 1. Забезпечує взаємодію клітин один з одним; 2. Сприяє адгезії тромбоцитів; 3. Запобігає метастазування пухлин. Плазмовий фібронектин є опсоніном - підсилює фагоцитоз. Відіграє важливу роль в очищенні крові від продуктів розпаду білків, наприклад, розпаду колагену. Вступаючи в зв'язок з гепарином, бере участь у регуляції процесів згортання крові. В даний час цей білок широко вивчається і використовується для діагностики особливо при станах, що супроводжуються пригніченням системи макрофагів (сепсис тощо).