Биохимия Р.Марри

на 20--25 мм рт. ст. превышает гидростатическое давление в тканях. Выходу слишком большого коли­

чества жидкости из сосудов во внесосудистое ткане­

вое пространство противодействует внутрисосуди­

стое коллоидно-осмотическое давление, создаваемое

белками плазмы.

Альбумин

Концентрация альбумина в плазме выше, чем концентрация двух других главных белков, а его мо­ лекулярная масса наименьшая (рис. 55.1). Именно

этот белок вносит основной вклад во внутрисосуди­

стое коллоидно-осмотическое давление. Альбумин

синтезируется в печени, и его единственная цепь со­

стоит из 61 О аминокислот. Наряду с участием в под­

держании коллоидно-осмотического давления аль­

бумин служит еще молеКУЛОЙ-llереносчиком. Он

транспортирует билирубин, жирные кислоты, мно­

гие лекарственные вещества и элементы, содержа­

щиеся в плазме в следовых концентрациях. Некото­

рые из его лиrанд-связьшающих участков являются

высокоспецифичными и насыщаемыми, другие же

обладают этими свойствами в значительно меньшей

степени. При гипоальбуминемии (низкой концентра­ ции альбумина в сыворотке), которая сопровождает заболевания печени и почек, наблюдается отек

---Ql Липопротеин

200,000 .. PiЛипопротеин

1,300,000

~_ _~

Фибриноген

340.000

Рис. 55.1. Относительные размеры и молекулярные массы молекул белков крови (Oncley).

Глобулины

Как отмечалось в гл. 5, глобулины-это белки,

нерастворимые в воде, но растворимые в растворах

солей. Глобулины сыворотки- это гетерогенная сложная смесь белковых молекул, обычно называе­

мых а-, ~- и у-глобулинами (иногда дополнительно

вводят цифровые обозначения); данная классифика­ ция основана на электрофоретической подвижности (рис. 55.2). Более рациональная классификация бази­ руется на структуре и функциях глобулинов.

ГДИКOllротеины содержат ковалентно связанные

фрагменты олигосахаридов (см. гл. 54). Эти белки обнаруживаются во фракциях а,- и а2-глобулинов.

Среди гликопротеинов имеется много специализиро­ ванных белков с функциями, которые изучены в раз­

личной степени.

ЛИПOllротеины содержат липиды, обычно некова­ лентно связанные с белковой молекулой (см. гл. 26). Липопротеины миrрируют при электрофорезе вме­ сте с а- или р-глобулинами_ Чем выше содержание липИДов и чем ниже содержание белков в липопро­ теинах, тем ниже их удельный вес. Липопротеины

служат переносчиками различных липидов и соеди­

нений. растворяющихся в них. но не в водной фазе

плазмы.

Некоторые белки, связывающие металлы (ме­ талл-связывающие белки), например трансферрин,

обладают свойствами глобулинов и переносят 'Эле­

менты, находящиеся в плазме в следовых количе­

ствах.

Плазма в норме содержит ряд ферментов, в част­

ности фосфатазы, липазы, лактатдегидрогеназу, амилазу и ферроксидазу (церулоплазмин). При раз­

рушении тканей или при нарушении структуры мем­

бран внутриклеточные ферменты высвобождаются во внутриваскулярное пространство. В таких слу­

чаях их каталитическая активность может служить

и количественным показателем степени повреждения

тканей. В клинической медицине особенно важным

является определение в сыворотке трансаминаз,

креатинкиназ и кислых фосфатаз.

В плазме циркулируют полипептидныe гopMoвы.

Гидрофобные стероиды и 1,25-дигидроксивитамин О), циркулируют в связанном виде (т. е. транспорти­ руются специфическими переносчиками).

Важными компонентами плазмы являются имму­

ноглобулины, выполняющие роль эффекторов гумо­ ральной иммунной системы. и фибриноген­ предшественник фибрина, образующего кровяные

сгустки. Оба 'Этих класса плазменных белков будут

рассмотрены более подробно.

Липопротеины плазмы обсуждаются в гл. 26.

Иммуноглобулины

иммуноглобулины. или антитела, синтезируются В-лимфоцитами или образующимися из них плазма­ тическими клетками. АНТИlела с удивительной спе­

цифичностью связываются с антиr'енвыми детерми­

нантами других молекул.

Все молекулы иммуноглобулинов состоят из

двух идентичных легких (L) цепей (мол. масса 23000) и двух идентичных тяжелых (Н) цепей (мол. масса

образующих тетрамер при помощи дисульфидных связей (рис. 55.3). Каждая цепь может быть условно разделена на специфиче­ ские дoMeны или области. имеющие определенное структурное и функциональное значение. Половину легкой цепи, включающую карбоксильный конец, называют константной областью (CL), а N-концевую

половину легкой цепи - вариабельной областью (V[).

Примерно четвертую часть тяжелой цепи. включаю­ щую N-конец, относят к вариабельной области Н­

цепи (Vн), остальные 3/4 ее длины -это констант­ ные области (Сн), Сн2, СнЗ). Участок иммуногло­ булина, связывающийся со специфическим антиrе­

ном. формируется N-концевыми вариабельными

областями легких и тяжелых цепей, т. е. V11 и VL-

доменами. Эти домены не являются просто линей­ ными последовательностями аминокислот, они фор­ мируют глобулярные образования с вторичной и третичной структурой, обеспечивающие эффектив­ ное связывание со специфическими антигенами. Как показано на рис. 55.3, при ферментативном расще­ плении молекулы иммуноглобулина папаином обра-

зуются два антиген-связывающих фрагмента (Fab) и один кристаллизуемый фрагмент (Fc). Участок мо­

лекулы, расположенный между Сиl- и Си2- доменами, носит название шарнирной области.

Существуют два основных типа легких цепей­

каппа (К) и лямбда (л), различающихся структурой

в области CL (табл. 55.1). Индивидуальная молекула иммуноглобулина содержит либо две К-, либо две л­

цепи. но никогда не содержит одновременно и К-,

и л-цепи. В состав иммуноглобулинов человека чаще

входят к-цепи.

у человека обнаружено пять классов тяжелых (Н) цепей (табл. 55.1). различающихся Си-областями. Эти классы обозначают греческими буквами у, а, Jl, о и е; их мол. масса варьирует от 50000 до 75000 (табл. 55.1). Jl- и е-Цепи содержат по четыре кон­

стантные области, в составе других цепей таких

областей три. Тип тяжелой цепи определяет класс

иммуноглобулина и, следовательно, его эффектор­

ные функции. Имеется пять классов иммунOI лобули­

нов: IgG, IgA, IgM, IgD и IgE. Как видно из табл.

55.1, несколько классов Н-цепей могут быть разделе­

ны на подклассы на основе небольших различий

в Сн-областях.

Вариабельные области иммуноглобулинов, со­

стоящие из VL- и Vн-доменов, весьма гетерогенны. Действительно. нет двух вариабельных областей (у разных индивидов), которые были бы идентичны по

аминокислотной последовательности. Имеются, од­

нако, сходные по структуре участки. Их можно раз­

делить на три группы в зависимости от степени го-

J

соответствующие

цепи

Все Все

классы классы

IgA IgA,IgM

//.l(пма KP(ltJU и процесс сверmЫ6ШШ!l

мологии аминокислотной последовательности: V..- группа для к-цепей, Vл группа для А-цепей и Vн­ группа для Н-цепей. При большем «разрешению)

в каждой из этих трех групп можно выделить под­

группы. Итак, в структуре вариабельных областей

имеется несколько относительно постоянных участ­

323

гипервариабельные

области легкой

гипервариабепьные

области ТRжелой -цепи

ков. При сравнении ваРllабельных обдастей различ­ ных легких или тяжелых цепей установлено. что сре­

ди относительно невариабельных районов (опреде­

ляющих группы и подгруппы) встречаются ГШ1ерва­

риабельные участки (рис. 55.4). В составе легких це­

пей таких участков три, тяжелые пепи имеют чеl ыре

гипервариабельных участка.

Константные области молекул иммуноглобули­

нов, особенно Сн2 и Сн3 (а также Сн4 в IgM и IgE),

образующие I-~с-фрагмент. ответственны за '}ффек­ торные функции иммуноглобулинов. специфические

для данного класса (табл. 55.2). Некоторые иммуно­ глобулины. например IgG, существуют только в те­ трамерной форме. Другие иммуноглобулины (lgA И IgM) могут формировать олпгомеры более высо­ кого порядка, включающие два или три (IgA) или пять (lgM) тетрамеров (рис. 55.5).

СВRЗИ

Рис. 55.4. Схематическая модель молекулы IgG, показы­

вающая примерное расположение гипервариабельных

областей в тяжелых и легких цепях. (Modified and reprodu-

ced, with регтissiоп, [rom Stites О. Р., Stobo J. 0'0 Wells J. V. (eds.). Basic апd Clinical Immunology. 6th ed. Appleton апd

Lапgе. 1987.)

пях; их называют идиотипическими (идиотиnы).

О различных классах изотипов говорят в том случае, когда различные Си-области комбинируются с од­ ной и той же антиген-специфичной Vи-областью. В гл. 41 обсуждаются механизмы генетичес­ кой регуляции, ответственной за переключение ге­

нов С,,-области.

Известны заболевания, при которых увеmlЧИвает­

ся продукция определенных классов или даже опре­

деленных молеl\УЛ иммуноглобулинов. Например, именно так обстоит дело при возникновении кло­

нальной опухоли плазматических клеток (так назы­

ваемой миеломы). Напротив, при гипогаммаглобули­ немии снижается синтез либо какого-то одного клас­ са иммуноглобулинов (например, IgA или IgG), либо

всех вместе (lgA. IgD.IgE, IgG. IgM). Почти во всех

случаях изменения в уровне иммуноглобулинов обу­ словлены нарушением либо скорости синтеза этих молекул, либо их секреции. ПРИЧШIЫ таких измене­

ний весьма многочисленны.

СВЕРТЪIВАНИЕ КРОВИ

Прекращение кровотечения после травматиче­

ского повреждения кровеносных сосудов называется

гемостазом. Выделяют четыре фазы гемостаза: пер­ вая фаза-сокращение поврежденного сосуда. При

этом уменьшается кровоснабжение дистальной от травмы области. Вторая фаза-образование в месте

повреждения рыхлой тромбоцитарной пробки или бе­ лого тромба. Имеющийся в участке повреждения

коллаген служит связывающим центром для тром­

боцитов; у последних в результате связывания разру­

шается их внутренняя структура и высвобождают­ ся тромбоксан и АОР. Они в свою очередь индуци­ руют присоединение новых тромбоцитов и таким образом образуется рыхлая временная пробка. Дли­

тельность данной фазы гемостаза определяют по

продолжительности кровотечения. Третья фаза­ формирование красного тромба (кровяного сгустка).

Четвертая фаза- частичное или полное растворение

сгустка.

Различают три типа тромбов или сгустков. Бе­ лый тромб образуется из тромбоцитов и фибрина; в нем относительно мало эритроцитов. Формирует­

ся он в местах повреждения или на патологически из­

мененной стенке сосуда в условиях высокой скорости

кровотока (в артериях). Второй вид тромбов- это диссеминированные отложения фибрина в очень мелких сосудах (капиллярах).

Третий вИд тромбов-красный тромб-состоит из эритроцитов и фибрина. Морфология красного тромба сходна с морфологией сгустков, образую­ щихся в пробирке. Красные тромбы формируются in vivo в областях замедленного кровотока при отсут­ ствии патологических изменений в стенке сосуда, в месте повреждения или на измененной стенке сосу-

да вслед за инициирующей тромбоцитарной проб­

кой. Инициация образования сгустка в ответ на по­

вреждение ткани осуществляется по внешнему пути

свертывания. "Инициация формирования красного

тромба в области замедленного кровотока или на

аномальной сосудистой стенке при отсутствии по­

вреждения ткани происходит по внутреннему IIУТИ

свертывания. Внешний и внутренний пути свертыва­

ния завершаются общим конечным путем. На этом этапе происходит переход протромбина в тромбин и катализируемое тромбином превращение фибри­ ногена в фибрин тромба.

Превращение фибриногена в фибрин,

катализируемое тромбином

Фибриноген I (фактор 1, см. рис. 55.1 и табл.

55.3) -это растворимый гликопротеин плазмы, син­

тезируемый в печени; длина его молекулы 46 им,

мол. масса 340000. Молекула состоит из шести по­

липептидных цепей (две Аа-цепи, 2В~-цепи и две у­

пепи). Структура фибриногена~Aa2B~2Y2' B~- и у­

цепи содержат сложные олигосахариды, связанные

состатками Asn. Все три гена, кодирующие Аа-, B~­

иу-цепи, сцеплены; их активность у человека коор-

ТаБЛИI.а 55.3. Система нумерации факторов свертывания крови. Номера не отражают последовательности действия факторов

1 Фибриноген

11 Протромбин IV Кальций

V Лабильный фактор, проакселерин, Ас-глобулин

VH Проконвертин, ускоритель превращеиия cыв­

роточного протромбина, котромбоnла­ стин, аутопротромбин 1

VII) Антигемофильный фактор, антигемофильный

глобулин

IХ Тромбопластиновый компонент плазмы (фак-

тор Кристмаса)

ХФактор Стюарта-Провера

XI Предшественник тромбопластина плазмы ХН Фактор Хагемана

ХН) Фактор Лаки-Лоранда

динированно регулируется. Концы молекул фибри­

ногена обладают сильным отрицательным зарядом; это обусловлено присутствием большого количества

остатков аспартата и глутамата в А-области цепи

Аа и В-области цепи B~ (рис. 55.6). По' fИМО этого В­ область цепи B~ содержит необычный отрицательно

заряженный остаток тирозин-О-сульфата. ОтрИllа-

J Все факторы свертывания (за исключением фибрино­

гена. протромбина и продуктов их активации, а также

ионов СаН) обозначены римскими цифрами (табл. 55.3).

72000; рис. 55.8 знакомит нас с первичной и вторич­ ной структурой этой молекулы. N-концевая область

протромбина (l-Ha рисунке) содержит до 14 остат­

ков Gla. Пунктирной линией обозначен дисульфид­ ный мостик между областями А и В протромбина.

Черным треугольником отмечена локализация ката­

литически активного остатка серина протеазного

центра.

Активация Ilротромбииа происходит на тромбоuи­ Tax~ в этом процессе участвуют анионный тромбоци­

тарный фосфолипид, ионы Са2 +. факторы Va И Ха'

СООН

Gla Gla

o~ o~o

Протромбин

- Плазматическая

мембрана

тромбоцита

Рис. 55.9. Схема связывания факторов Уа,Ха, ионов Са2 +

и протромбина с плазматической мембраной тромбоцита.

последнего в 50--100 раз. Это происходит, по­

видимому. вследствие создания высокой локальной

концентрации протромбина и фактора Ха (рис. 55.9). Фактор Vа вызывает усиление активации протром­ бина примерно в 350 раз также благодаря повыше­ нию локальной концентрации фактора Ха.

Фактор Vа' образуемый под действием тромбина из фактора У, впоследствии тем же тромбином

и инактивируется. таким путем ограничивается про­

цесс активации протромбина в тромбин. Протромбин может быть активирован стафило­

коагулазой в результате конформационных изменений.

Активация фактора Х

На этапе активации фактора Х происходит соеди­ нение внешнего и внутреннего путей и образуется об­

щий конечный путь свертывания крови (рис. 55.1 О).

Фактор Х представляет собой зимоген сериновой протеазы с мол. массой 55000 и содержит остатки Gla. Как и в протромбине, остатки Gla фактора Х обеспечивают Са2 +-зависимое связывание с ки­

слыми фосфолипидами мембран тромбоцитов. Для

превращения фактора Х в его активную форму (XJ необходимо расщепление связи аргинин-изолейцин

с помощью другой сериновой протеазы. Известны две сериновые протеазы, расщепляющие связь Arg-

IIе в молекуле фактора Х.

Внешний путь образования фактора Ха

Разрыв связи а следовательно, превра­ щение фактора Х в фактор Хао на внешнем пути осу­ ществляют совместно фактор УНа и тканевый фак­ тор. Фактор VHa функционирует только на внешнем

Внутренний ПУТЬ образования фактора Х.

Внутренний путь образования фактора Х. начинается с взаимодействия in vivo прекалликреина,

высокомолекулярного кининогена, факторов ХН и ХI

на активирующей поверхности. вероятно на коллаге­

не (рис. 55.11). Активирующей поверхностью вну­

треннего пути в опытах in vitro служит стекло и као­

лин. Взаимодействие фактора ХП с активирующей

поверхностью делает его более доступным для про­ теолитической атаки калликреином. В результате

действия калликреина образуется фактор ХIIа' кото­

рый в свою очередь индуцирует переход прекалли­

креина в калликреин. Таким образом, имеет место

реципрокная активация. Фактор ХНа высвобождает

из высокомолекулярного кининогена брадикинин

и активирует фактор ХI в XIa • Фактор XIa в результа­ те двух последовательных реакций активирует фак-

А (соответствующий ген локализован в lO-й хромо­

соме человека). Эта болезнь сыграла значительную

роль в истории королевских династий в Европе.

ВМК

~Прекалликреин,

Х~Ха

Рис. 55.11. Внутренний путь активации фактора Х в Ха.

ВМ К - высокомолекулярный кининоген.

у пациентов с аутосомно-доминантой болезнью

Виллебранда помимо недостаточности фактора VIII

имеется нарушение в адгезии тромбоцитов. Между тем у больных гемофилией А отсутствует только

свертывающая активность фактора VHI, при этом

адгезия тромбоцитов не нарушена. Фактор адгезии тромбоцитов (фактор ВВJl.'lебранда) синтезируется

клетками эндотелия сосудов и· мегакариоцитами

(клетками-предшественниками тромбоцитов); он

представляет собой крупный гликопротеин с мол. массой более 200000. Фактор Виллебранда обнару­ живается в плазме и тромбоцитах в составе комплек­

са с молекулой фактора VIII. По-видимому. на по­

верхности тромбоцитов имеется рецептор гликопро­ теиновой природы, связывающий комплекс фактора Виллебранда с фактором VHI. Фактор Виллебранда, вероятно, стабилизирует прокоагулянтную активно­ сть фактора VIII. Болезнь Виллебранда может быть

результатом наследуемого дефекта в олигосахарид­

ном фрагменте гликопротеинового фактора Вилле­

бранда. Аномальный олигосахарид может препят­ ствовать адгезии тромбоцитов идестабилизировать

фактор VIII. При гемофилии А имеется дефект фак­

тора VIII; при этом нарушается его свертывающая

активность, в то же время адгезия тромбоцитов,

определяемая фактором Виллебранда, не меняется. Фактор VIII представляет собой гликопротеин, со­ держащий 2300 аминокислот; его молекула обнару­

живает частичную гомологию с церулоплазмином

и фактором V. Синтезируется этот фактор в печени,

селезенке и почках.

Тесты на свертывание крови

Для ознакомления с различными методиками. позволяющими оценить функционирование системы

свертывания крови, рекомендуем читателю обратить­

ся к соответствующим разделам учебников по фи­

зиологии или гематологии.

Антикоагулянты

Нормальная плазма характеризуется нескольки­ ми видами антитромбиновой активности. Неболь­ шой вклад в нее вносит u,-антитрипсин. На долю

специфического u2-глобулина приходится около 25%

всей антитромбиновой активности плазмы. Он обра­ зует необратимый комплекс с тромбином и другими