Физиологические функции белков плазмы крови. Белки плазмы крови и их значение. Возрастные особенности. Повышение и понижение общего объема белка

Значение белков плазмы крови многообразно:

1. Белки обусловливают возникновение онкотического давления (см. ниже), величина которого важна для регулирования водного обмена между кровью и тканями.
2. Белки, обладая буферными свойствами, поддерживают кислотно-щелочное равновесие крови.
3. Белки обеспечивают плазме крови определенную вязкость, имеющую значение в поддержании уровня артериального давления.
4. Белки плазмы способствуют стабилизации крови, создавая условия, препятствующие оседанию эритроцитов.
5. Белки плазмы играют важную роль в свертывании крови.
6. Белки плазмы крови являются важными факторами иммунитета, т. е. невосприимчивости к заразным заболеваниям.

В плазме крови содержится несколько десятков различных белков, которые составляют три основные группы: альбумины, глобулины и фибриноген. Для разделения белков плазмы с 1937 г. применяется метод электрофореза, основанный на том, что различные белки обладают неодинаковой подвижностью в электрическом поле. С помощью электрофореза глобулины разделены на несколько фракций: α1-, α2-, β и γ - глобулины.

Электрофоретическая диаграмма белков плазмы крови приведена на рис. 1. Гамма-глобулины имеют важное значение в защите организма от вирусов, бактерий и их токсинов.

Это обусловлено тем, что так называемые антитела являются в основном γ-глобулинами. Введение их больным повышает сопротивляемость организма по отношению к инфекциям. В последнее время в плазме крови найден белковый комплекс, играющий аналогичную роль,- пропердин.

Осмотическое давление белков плазмы крови

создается не только растворенными в плазме крови кристаллоидами, но также и коллоидами - белками плазмы. Осмотическое давление, обусловленное ими, называется онкотическим.

Хотя абсолютное количество белков плазмы крови равняется 7-8% и почти в 10 раз превосходит количество растворенных солеи, создаваемое ими онкотическое давление составляет всего лишь около 1/200 части осмотического давления плазмы (равного 7,6-8,1 атм.), т. е. 0,03-0,04 атм. (25-30 мм рт. ст.). Это обусловлено тем, что молекулы белков имеют очень крупные размеры и число их в плазме во много раз меньше числа молекул кристаллоидов.

Несмотря на свою малую величину, онкотическое давление играет исключительно важную роль в обмене воды между кровью и тканями. Онкотическое давление влияет на те физиологические процессы, в основе которых лежат явления фильтрации, (образование межтканевой жидкости, лимфы, мочи, всасывание воды в кишечнике). Крупные молекулы белков плазмы, как правило, не проходят через эндотелиальную стенку капилляров. Оставаясь внутри кровеносного русла, они удержчвают в крови некоторое количество воды (в соответствии с величиной их осмотического давления). Этим они способствуют сохранению относительного постоянства содержания воды в крови и тканях.

Способность белков крови удерживать воду в сосудистом русле можно доказать следующим опытом. Если производить собаке многократные кровопускания и с помощью центрифугирования отделять плазму взятой крови от эритроцитов, а последние вводить обратно в кровь в солевом растворе, то таким способом можно сильно снизить количество белков в крови. При этом у животного возникают значительные отеки. В эксперименте с изолированными органами при длительном пропускании через них раствора Рингера или Рингера - Локка наступает отек тканей. Если заменить физиологический раствор кровяной сывороткой, то начавшийся отек можно уничтожить. Именно этим объясняется необходимость вводить в состав кровезамещающих растворов коллоидные вещества. При этом онкотическое давление и вязкость таких растворов подбирают так, чтобы они были равны вязкости и онкотическому давлению крови.

В плазме крови человека содержится более 100 различных белков. Большая часть белковплазмы синтезируется в печени, исключение – иммуноглобулины и белково-пептидные гормоны. Функции белков плазмы крови очень разнообразны. Белки создают онкотическое давление и тем самым поддерживают постоянный объём крови, т.е. связывают воду и удерживают её в кровеносном русле. Белки обеспечивают вязкость крови. От вязкости зависят скорость кровотока, артериальное и венозное давление и другие показатели ССС. Белки, совместно с гидрокарбонатной и фосфатной буферными системами, поддерживают КЩР (рН 7,34–7,36). В плазме содержатся белки свёртывающей (фибриноген) и противосвёртывающей систем (антитромбин). В плазме содержатся транспортные белки: неспецифические (альбумин) и специфические (трансферрин). В плазме находятся антипротеазы, защищающие от разрушения клетки крови и сосуды. Иммуноглобулины, система комплемента и другие белки иммунной системы обеспечивают гуморальный иммунитет. Белками плазмы являются компоненты кининовой и ангиотензиновой систем. Брадикинин расширяет сосуды и снижает АД, ангиотензин суживает их и повышает АД. Питательная функция белков плазмы важна при голодании и некоторых заболеваниях.

Белки на фракции можно разделить несколькими способами. Например, по подвижности при электрофорезе их можно грубо разделить на 5 фракций: альбумин,a 1 - , a 2 -, b- и g-глобулины.Каждая фракция представляет собой смесь индивидуальных белков с одинаковым зарядом.

Альбумины синтезируются гепатоцитами печени. Среди белков плазмы в количественном отношении это самая большая фракция (42 г/л). Это простые белки, которые выполняют большинство общих функций белков плазмы крови. Они обеспечивают вязкость крови, онкотическое давление, так как имеют меньшую М и их много, участвуют в регуляции КЩР, так как содержат больше заряженных аминокислот. Альбумины выполняют транспортную функцию для липофильных веществ, транспортируют жирные длинноцепочечные кислоты (СЖК), билирубин, некоторые гормоны, витамины, лекарства. Кроме того альбумин связывает ионы Са 2+ и Мg 2+ . Альбумины являются резервом аминокислот для глюконеогенеза и выполняют питательную функцию при голодании.

a 1 -, a 2 -, b-глобулины синтезируются клетками РЭС, g-глобулины синтезируются В-лимфоцитами – 90%, купферовскими клетками – 10 %.

a 1 -глобулины – фракция, в состав которой входят транспортные белки (тироксинсвязывающий), белки острой фазы (a 1 -антипептидазы), апобелки ЛПВП, протромбин и др.

a 2 -глобулины – фракция, в составе которой тоже имеется транспортный белок (церулоплазмин), белок острой фазы a 2 -макроглобулин, антитромбин и др.

b-глобулины – фракция, в составе которой находятся апобелки ЛПНП, фибриноген, транскобаламин и др.

g-глобулины – фракция, в состав которой входят антитела (иммуноглобулины).

В норме в плазме крови концентрация общего белка составляет 63 – 83 г/л. Гиперпротеинемия – повышенная концентрация белка чаще бывает относительная при обезвоживании организма (понос, рвота, ожоги). Абсолютнаягиперпротеинемия бывает при хронических воспалительных заболеваниях (g-глобулинемия). Гиперпротеинемия обычно это гиперглобулинемия. Гипопротеинемия – пониженная концентрация белка, чаще всего это гипоальбуминемия. Диспротеинемии возникают при нарушении соотношения между фракциями при общем количестве белка в норме. С помощью белкового спектра плазмы крови можно, например, дифференцировать острое воспаление и хроническое. При остром воспалении снижены альбумины, а повышены a 1 -и a 2 –глобулины. При хроническом воспалении, кроме того повышаются g-глобулины. При патологии печени снижены альбумины, а повышены b- и g-глобулины.

Индивидуальные белки плазмы крови представляют собой 4 основные группы: 1) иммуноглобулины, 2) транспортные белки, 3) ферменты, 4) белки острой фазы.

Транспортные белки, например, церулоплазмин, транспортирует ионы меди. Наследственный дефект этого белка приводит к заболеванию – гепатолентикулярная дегенерация (болезнь Вильсона-Коновалова). Для лечения назначают комплексоны (ЭДТА), которые связывают ионы меди. Трансферрин служит для переноса ионов железа, ретинолсвязывающий белок транспортирует витамин А,тироксинсвязывающийбелок для транспорта йодтиронинов и другие, необходимые для переноса гидрофобных соединений.

Ферменты плазмы можно разделить на функциональные и нефункциональные Функциональные ферменты синтезируются в печени, поступают в плазму и выполняют различные функции. Это холинэстераза, ферменты свертывающей и противосвертывающей систем, ферменты кининовой системы (калликреин), ферменты ангиотензиновой системы (ангиотензинпревращающий – АПФ). Нефункциональные или клеточные ферменты в норме в плазме содержатся в следовых количествах, они появляются в результате нормального обновления клеток. Нефункциональные ферменты попадают в плазму при разрушении клеток в результате воспаления или некроза. Такие ферменты называются индикаторными, так как если они являются тканеспецифичными, их используют в энзимодиагностике. Для энзимодиагностики инфаркта миокарда полезны определение активности АсАТ > АлАТ, ЛДГ 1 , креатинкиназы, (особенно изофермента МВ). При заболеваниях печени в плазме повышаются: АлАТ > АсАТ, ЛДГ 5 , ОКТ (орнитинкарбамоилтрансфераза), аргиназа. При остром панкреатите в плазме повышена активность других ферментов – панкреатической a-амилазы и липазы.

Белки острой фазы (гликопротеины) называют так потому, что в норме они в крови отсутствуют, либо присутствуют в следовых количествах. При патологии их концентрация многократно увеличивается. Например, С-реактивный белок, образует преципитаты с С-полисахаридами пневмококков, появляется при воспалении лёгких и других воспалительных заболеваниях, острых инфекциях. Кислыйa 1 -гликопротеин (орозомукоид) повышен при хронических и острых заболеваниях, отличается большим содержанием углеводов (42%). a 1 -антитрипсин, a 2 -макроглобулин, это ингибиторы пептидаз, которые защищают белки плазмы и сосудов от пептидаз, поступающих в кровь при лизисе клеток. Уровень a 2 -макроглобулина повышается при беременности, приеме эстрогенов. Наследственная недостаточность этих пептидаз способствует развитию некоторых заболеваний (эмфизема лёгких, цирроз). Гаптоглобин – это белок, который образует комплексы с гемоглобином и предотвращает потери железа при гемолизе эритроцитов. Криоглобулинотличается тем, что может желатинироваться при снижении температуры. У здоровых людей криоглобулин не обнаруживается, появляется при нефрозе, лейкозах, миеломе и др.

Определение содержания общего белка плазмы (сыворотки) крови -- элемент комплекса диагностических мероприятий уже на начальном этапе оказания медицинской помощи.

Большинство белков плазмы крови синтезировано в гепатоцитах. Катаболизм многих белков плазмы крови происходит в эндотелиальных клетках капилляров и системе функциональных фагоцитов -- моноцитов и макрофагов -- после поглощения белков путем пиноцитоза. Белки с небольшой молекулярной массой проходят через фильтрационный барьер почечных телец в первичную мочу, из которой их реабсорбируют эпителиальные клетки проксимальных канальцев и катаболизируют до аминокислот.

Содержание белков во внутрисосудистом пространстве в каждый момент времени -- результат постоянного равновесия, имеющегося между синтезом и секрецией белков в кровь, поглощением их клетками, процессами катаболизма и экскрецией низкомолекулярных белков с мочой. Кроме того, постоянный обмен белками происходит между внутрисосудистым и внесосудистым пулом внеклеточной жидкости. Поддержание постоянства внутрисосудистого объема крови осуществляет коллоидно¬осмотическая система. Постоянство онкотической составляющей осмотического давления в крови обеспечивает альбумин.

Функции белков плазмы крови

1. Белки обусловливают возникновение онкотического давления (см. ниже), величина которого важна для регулирования водного обмена между кровью и тканями. 2. Белки, обладая буферными свойствами, поддерживают кислотно-щелочное равновесие крови. 3. Белки обеспечивают плазме крови определенную вязкость, имеющую значение в поддержании уровня артериального давления. 4. Белки плазмы способствуют стабилизации крови, создавая условия, препятствующие оседанию эритроцитов. 5. Белки плазмы играют важную роль в свертывании крови. 6. Белки плазмы крови являются важными факторами иммунитета, т. е. невосприимчивости к заразным заболеваниям.

Группы белков плазмы крови

Плазма крови содержит смесь белков, различных как по происхождению, так и по их функции. Для многих белков их функции еще не установлены. В сыворотке крови идентифицировано несколько десятков индивидуальных белков, имеющих диагностическое значение. В патологических ситуациях изменяется главным образом не общее содержание белка, а значительно увеличиваются или уменьшаются отдельные его составляющие с появлением в ряде случаев белков, не содержащихся в нормальных условиях.

Компоненты системы свертывания крови и множество пептидных гормонов в функциональном отношении охарактеризованы достаточно хорошо. Только несколько из циркулирующих в крови ферментов имеет здесь реальную физиологическую функцию, большинство же из них попадает в кровоток в результате разрушения клеток. Все белки системы комплемента функционально значимы, как и большая группа белков острой фазы, содержание которых в ходе воспалительного процесса возрастает на 2 порядка.

Основные фракции белков:

Альбумин-белки с молекулярной массой около 70000 Да. Благодаря гидрофильности и высокому содержанию в плазме играют важную роль в поддержании коллоидно-осмотического (онкотического) давления крови и регуляции обмена жидкостей между кровью и тканями. Выполняют транспортную функцию: осуществляют перенос свободных жирных кислот, желчных пигментов, стероидных гормонов, ионов Са2+, многих лекарств. Альбумины также служат богатым и быстро реализуемым резервом аминокислот.

б1-Глобулины:

Кислый б1-гликопротеин (орозомукоид) - содержит до 40% углеводов, изоэлектрическая точка его находится в кислой среде (2,7). Функция этого белка до конца не установлена; известно, что на ранних стадиях воспалительного процесса орозомукоид способствует образованию коллагеновых волокон в очаге воспаления (Я.Мусил, 1985).

б1-Антитрипсин - ингибитор ряда протеаз (трипсина, химотрипсина, калликреина, плазмина). Врождённое снижение содержания б1-антитрипсина в крови может быть фактором предрасположенности к бронхо-лёгочным заболеваниям, так как эластические волокна лёгочной ткани особенно чувствительны к действию протеолитических ферментов.

Ретинолсвязывающий белок осуществляет транспорт жирорастворимого витамина А.

Тироксинсвязывающий белок - связывает и транспортирует иодсодержащие гормоны щитовидной железы.

Транскортин - связывает и транспортирует глюкокортикоидные го рмоны (кортизол, кортикостерон).

б2-Глобулины:

Гаптоглобины (25% б2-глобулинов) - образуют стабильный комплекс с гемоглобином, появляющимся в плазме в результате внутрисосудистого гемолиза эритроцитов. Комплексы гаптоглобин-гемоглобин поглощаются клетками РЭС, где гем и белковые цепи подвергаются распаду, а железо повторно используется для синтеза гемоглобина. Тем самым предотвращается потеря железа организмом и повреждение почек гемоглобином.

Церулоплазмин - белок, содержащий ионы меди (одна молекула церулоплазмина содержит 6-8 ионов Cu2+), которые придают ему голубую окраску. Является транспортной формой ионов меди в организме. Обладает оксидазной активностью: окисляет Fe2+ в Fe3+, что обеспечивает связывание железа трансферрином. Способен окислять ароматическиеамины, участвует в обмене адреналина, норадреналина, серотонина.

в-Глобулины:

Трансферрин - главный белок в-глобулиновой фракции, участвует в связывании и транспорте трёхвалентного железа в различные ткани, особенно в кроветворные. Трансферрин регулирует содержание Fe3+ в крови, предотвращает избыточное накопление и потерю с мочой.

Гемопексин - связывает гем и предотвращает его потерю почками. Комплекс гем-гемопексин улавливается из крови печенью.

С-реактивный белок (С-РБ) - белок, способный преципитировать (в присутствии Са2+) С-полисахарид клеточной стенки пневмококка. Биологическая роль его определяется способностью активировать фагоцитоз и ингибировать процесс агрегации тромбоцитов. У здоровых людей концентрация С-РБ в плазме ничтожно мала и стандартными методами не определяется. При остром воспалительном процессе она увеличивается более чем в 20 раз, в этом случае С-РБ обнаруживается в крови. Исследование С-РБ имеет преимущество перед другими маркерами воспалительного процесса: определением СОЭ и подсчётом числа лейкоцитов. Данный показатель более чувствителен, его увеличение происходит раньше и после выздоровления быстрее возвращается к норме.

г-Глобулины:

Иммуноглобулины (IgA, IgG, IgM, IgD, IgE) представляют собой антитела, вырабатываемые организмом в ответ на введение чужеродных веществ с антигенной активностью. Подробнее об этих белках см. 1.2.5.

Иммуноглобулины (антитела) - группа белков, вырабатываемых в ответ на попадание в организм чужеродных структур (антигенов). Они синтезируются в лимфоузлах и селезёнке лимфоцитами В. Выделяют 5 классов иммуноглобулинов - IgA, IgG, IgM, IgD, IgE.

Рисунок 3 Схема строения иммуноглобулинов (серым цветом показана вариабельная область, не закрашена - константная область)

Молекулы иммуноглобулинов имеют единый план строения. Структурную единицу иммуноглобулина (мономер) образуют четыре полипептидные цепи, соединённые между собой дисульфидными связями: две тяжёлые (цепи Н) и две лёгкие (цепи L) (см. рисунок 3). IgG, IgD и IgЕ по своей структуре, как правило, являются мономерами, молекулы IgM построены из пяти мономеров, IgA состоят из двух и более структурных единиц, или являются мономерами.

Белковые цепи, входящие в состав иммуноглобулинов, можно условно разделить на специфические домены, или области, имеющие определённые структурные и функциональные особенности.

N-концевые участки как L-, так и Н-цепей называются вариабельной областью (V), так как их структура характеризуется существенными различиями у разных классов антител. Внутри вариабельного домена имеются 3 гипервариабельных участка, отличающихся наибольшим разнообразием аминокислотной последовательности. Именно вариабельная область антител ответственна за связывание антигенов по принципу комплементарности; первичная структура белковых цепей в этой области определяет специфичность антител.

С-концевые домены Н- и L-цепей обладают относительно постоянной первичной структурой в пределах каждого класса антител и называются константной областью (С). Константная область определяет свойства различных классов иммуноглобулинов, их распределение в организме, может принимать участие в запуске механизмов, вызывающих уничтожение антигенов.

Интерфероны - семейство белков, синтезируемых клетками организма в ответ на вирусную инфекцию и обладающих противовирусным эффектом. Различают несколько типов интерферонов, обладающих специфическим спектром действия: лейкоцитарный (б-интерферон), фибробластный (в-интерферон) и& иммунный (г-интерферон). Интерфероны синтезируются и секретируются одними клетками и проявляют свой эффект, воздействуя на другие клетки, в этом отношении они подобны гормонам. Механизм действия интерферонов показан на рисунке 4.

Рисунок 4

Связываясь с клеточными рецепторами, интерфероны индуцируют синтез двух ферментов -- 2",5"-олигоаденилатсинтетазы и протеинкиназы, вероятно, за счет инициации транскрипции соответствующих генов. Оба образующихся фермента проявляют свою активность в присутствии двухцепочечных РНК, а именно такие РНК являются продуктами репликации многих вирусов или содержатся в их вирионах. Первый фермент синтезирует 2",5"-олигоаденилаты (из АТФ), которые активируют клеточную рибонуклеазу I; второй фермент фосфорилирует фактор инициации трансляции IF2. Конечным результатом этих процессов является ингибирование биосинтеза белка и размножения вируса в инфицированной клетке (Ю.А.Овчинников, 1987).

Липопротеины - сложные соединения, осуществляющие транспорт липидов в крови. В состав их входят: гидрофобное ядро, содержащее триацилглицеролы и эфиры холестерола, иамфифильная оболочка, образованная фосфолипидами, свободным холестеролом и белками-апопротеинами (рисунок 2). В плазме крови человека содержатся следующие фракции липопротеинов:

Рисунок 2 Схема строения липопротеина плазмы крови

Липопротеины высокой плотности или б-липопротеины , так как при электрофорезе на бумаге они движутся вместе с б-глобулинами. Содержат много белков и фосфолипидов, транспортируют холестерол из периферических тканей в печень.

Липопротеины низкой плотности или в-липопротеины , так как при электрофорезе на бумаге они движутся вместе с в-глобулинами. Богаты холестеролом; транспортируют его из печени в периферические ткани.

Липопротеины очень низкой плотности или пре-в-липопротеины (на электрофореграмме расположены между б- и в-глобулинами). Служат транспортной формой эндогенных триацилглицеролов, являются предшественниками липопротеинов низкой плотности.

Хиломикроны - электрофоретически неподвижны; в крови, взятой натощак, отсутствуют. Являются транспортной формой экзогенных (пищевых) триацилглицеролов.

Фибриноген (фактор I) - растворимый гликопротеин плазмы с молекулярной массой около 340 000. Он синтезируется в печени. Молекула фибриногена состоит из шести полипептидных цепей: две А б-цепи, две В в-цепи, и две г-цепи (см. рисунок 9). Концы полипептидных цепей фибриногена несут отрицательный заряд. Это обусловлено присутствием большого количества остатков глутамата и аспартата в N-концевых областях цепей Аa и Вb. Кроме того, В-области цепей Вb содержат остатки редкой аминокислоты тирозин-О-сульфата, также заряженные отрицательно:

Это способствует растворимости белка в воде и препятствует агрегации его молекул.

Рисунок 9 Схема строения фибриногена; стрелками показаны связи, гидролизуемые тромбином. Р.Марри и соавт., 1993)

Превращение фибриногена в фибрин катализирует тромбин (фактор IIa). Тромбин гидролизует четыре пептидные связи в фибриногене: две связи в цепях А б и две связи в цепях В в. От молекулы фибриногена отщепляются фибринопептиды А и В и образуется фибрин-мономер (его состав б2 в2 г2). Мономеры фибрина нерастворимы в воде и легко ассоциируют друг с другом, образуя фибриновый сгусток.

Стабилизация фибринового сгустка происходит под действием фермента трансглутаминазы (фактор XIIIa). Этот фактор также активируется тромбином. Трансглутаминаза образует поперечные сшивки между мономерами фибрина при помощи ковалентных изопептидных связей.

Трансферрины -- белки плазмы крови, которые осуществляют транспорт ионов железа. Трансферрины представляют собой гликозилированые белки, которые прочно, но обратимо связывают ионы железа. С трансферринами связано около 0,1 % всех ионов железа в организме (что составляет порядка 4 мг), однако ионы железа, связанные с трансферринами, представляют огромное значение для метаболизма. Трансферрины имеют молекулярную массу около 80 кДа и имеют два места связывания Fe 3+ . Сродство трансферрина очень высокое (10 23 M ?1 при pH 7,4), но оно прогрессивно снижается с понижением pH ниже нейтральной точки. Когда трансферрин не связан с железом, он представляет собой апопротеин .

У людей трансферрин представляет собой полипептидную цепочку, состоящую из 679 аминокислот. Это комплекс, состоящий из альфа-спиралей и бета-слоёв, которые формируют 2 домена (первый расположен на N-конце, а второй на C-конце). N- и C- концевые последовательности представлены шарообразными долями, между которыми находится участок связывания железа. Аминокислоты, которые связывает ионы железа с трансферрином, идентичны для обоих долей: 2 тирозина, 1гистидин, 1 аспарагиновая кислота. Чтобы связать ион железа, требуется анион, предпочтительно карбонат-ион (CO 3 2?). У трансферрина также есть трансферриновый рецептор: это дисульфидно-связанный гомодимер. У людей каждый мономер состоит из 760 аминокислот. Каждый мономер состоит из 3 доменов: апикальный домен, спиральный домен, протеазный домен.

Когда трансферрин связан с ионами железа, трансферриновый рецептор на поверхности клетки (например, предшественников эритроцитов в красном костном мозге) присоединяется к нему и, как следствие, проникает в клетку в пузырьке. Затем pH внутри пузырька понижается из-за работы протонных ионных насосов, заставляя этим трансферрин высвободить ионы железа. Рецептор перемещается обратно на поверхность клетки, снова готовый связывать трансферрин. Каждая молекула трансферрина может переносить сразу 2 иона железа Fe 3+ .

Ген, кодирующий трансферрин, у людей находится в участке третьей хромосомы 3q21. Исследования, проведённые на королевских змеях в 1981 году, показали, что наследование трансферрина происходит по кодоминантному механизму.

Общий белок

Плазму крови, экссудаты и транссудаты можно использовать в качестве биологического материала. Все они дают сравнимые результаты, хотя из-за присутствия фибриногена уровень общего белка в плазме крови на 2-4 г/л выше, чем в сыворотке. Белок стабилен в сыворотке и плазме крови в течение недели при комнатной температуре, по крайней мере до 2 мес при --20 °С. Гемолиз дает ложноположительное увеличение общего белка на 3% на каждый 1 г свободного гемоглобина в 1 л сыворотки крови.

Физиологические колебания содержания общего белка в сыворотке крови зависят в большинстве случаев от изменения объема жидкой части крови и в меньшей степени связаны с синтезом или потерей белка. В норме содержание белка в сыворотке крови одинаково как у вегетарианцев, так и у людей с обычным характером питания, хотя нагрузка белком может увеличить в крови содержание общего белка. Высокая физическая актив-ность способствует только незначительному повышению в крови содержания общего белка.

Питание (на 3 литра плазмы приходится 200 г белка) это достаточный запас питательных веществ.

Транспорт – благодаря наличию гидрофильных и гидрофобных участков, белки способны связываться с молекулами и жироподобными веществами и осуществлять их перенос по руслу крови. Белки плазмы связывают 2 / 3 кальция плазмы.

Онкотическое давление плазмы в большей степени (80 %) зависит от альбуминов (меньшая молекулярная масса, но большее количество в плазме, чем глобулинов). Снижение концентрации альбумина приводит к задержке Н 2 О в межклеточном пространстве (интерстициальный отек).

Буферная функция – поддерживает постоянство рН крови путем связывания Н + или ОН - , благодаря амфотерным свойствам.

Предупреждение кровопотери обусловлено наличием в плазме крови фибриногена. Высокая вязкость растворов фибриногена обусловлена свойством его молекул образовывать сгустки в виде «ниток бус». Цепь реакций гемостаза, в которых участвуют белки плазмы заканчивается превращением растворенного в плазме фибриногена в сеть из молекул фибрина, образующую сгусток (тромб). Молекула фибрина имеет удлиненную форму (соотношение длины/ширины – 17:1).

Свойства и функции отдельных белковых фракций.

Альбумин плазмы на 80 % определяет коллоидно-осмотическое (онкотическое) давление плазмы. На его долю приходится 60 % общего белка плазмы (35-45 г/л).

Альбумин низкомолекулярное соединение и поэтому хорошо подходит для выполнения функции переносчиков многих транспортируемых кровью веществ. Альбумин связывает: биллирубин, уробилин, жирные кислоты, соли желчных кислот, пенициллин, сульфамедин, ртуть.

При воспалительных процессах и поражении печени и почек количество альбумина снижается.

Глобулины.

a 1 – глобулины, иначе их называют – гликопротеинами. 2 / 3 всего количества глюкозы плазмы присутствует в связанной форме в составе гликопротеинов. К субфракции гликопротеинов относится группа углеводосодержащих белков – протеогликанов (мукопротеинов).

a 2 – глобулины – это протеогликан или иначе медьсодержащий белок церулоплазмин, который связывает 90 % всей меди, содержащейся в плазме.

b-глобулин – это белковые переносчики липидов и полисахаридов. Они удерживают в растворе нерастворимые в воде жиры и липиды и обеспечивают тем самым их перенос кровью.

g - глобулины. Это неоднородная группа белков выполняющих защитные и обезвреживающие функции, иначе называемые иммуноглобулинами. Размеры и состав g - глобулинов существенно варьирует. При всех заболеваниях, особенно воспалительных, содержание g - глобулинов в плазме повышается. К g - глобулинам относятся агглютинины крови: Анти-А и Анти-В.

ЭРИТРОЦИТЫ

Самые многочисленные форменные элементы крови – красные кровяные тельца (эритроциты). У мужчин – 4 - 5 млн в 1мкл; у женщин, как правило, не превышает 4,5 млн в 1 мкл. При беременности число эритроцитов может снижаться до 3,5 и даже 3 млн в 1 мкл.

В норме число эритроцитов подвержено незначительным колебаниям.

При различных заболеваниях количество эритроцитов может уменьшаться («эритропения»). Это часто сопутствует малокровию или анемии.

Увеличение числа эритроцитов обозначается как «эритроцитоз».

Эритроциты человека – это безъядерные, плоские клетки, имеющие форму двояковогнутых дисков. Их толщина в области краев – 2мкм.

Поверхность диска в 1,7 раза больше, чем поверхность тела такого же объема, но сферической формы. Следовательно, такая форма обеспечивает транспорт большого количества различных веществ. Такая форма позволяет эритроцитам закрепляться в фибриновой сети при образовании тромба. Но главное преимущество в том, что эта форма обеспечивает прохождение эритроцита через капилляры. При этом эритроцит перекручивается в средней узкой части, содержимое из более широкого конца перетекает к центру, благодаря чему эритроцит входит в узкий капилляр.

Цитоскелет в форме проходящих через клетку трубочек и микрофиламентов в эритроците отсутствует, что придает ему эластичность и деформируемость (необходимые свойства для прохождения через капилляры).

Кривая Прайс-Джонса – это распределение эритроцитов по диаметру. Распределение диаметров эритроцитов в норме соответствуют кривой нормального распределения.

Нормоцит – средняя величина диаметра эритроцита у взрослого человека – 7,5 мкм. (7,5 – 8,3 мкм).

Макроциты – диаметр эритроцита от 8 до 12мкм. Макроцитоз наблюдается при сдвигах кривой вправо.

Микроциты – диаметр эритроцитов менее 6 мкм - сдвиг кривой влево. Обнаруживаются карликовые эритроциты с укороченным сроком жизни.

Пологая форма кривой Прайс-Джонса указывает на увеличение числа как микроцитов, так и макроцитов. Это явление называется анизоцитозом .

Эритроциты обладают обратимой деформацией, то есть обладают пластичностью.

По мере старения, пластичность эритроцитов уменьшается.

Наиболее известные патологически измененные формы эритроцитов – это сфероциты (эритроциты круглой формы) и серповидные эритроциты (СКА).

Пойкилоцитоз – состояние, при котором встречаются эритроциты разной необычной формы.

Функции эритроцитов: транспортная, защитная, регуляторная.

Транспортная функция: транспортируют О 2 и СО 2 , аминокислоты, полипептиды, белки, углеводы, ферменты, гормоны, жиры, холестерин, БАВ, микроэлементы и т.д..

Защитная функция: играют определенную роль в специфическом и неспецифическом иммунитете, принимают участие в сосудисто-тромбоцитарном гемостазе, свертывании крови и фибринолизе.

Регуляторная функция: благодаря гемоглобину регулируют рН крови, ионный состав плазмы и водный обмен.

Проникая в артериальный конец капилляра, эритроцит отдает воду и растворенный в ней О 2 и уменьшается в объеме, а переходя в венозный конец капилляра, забирает воду, СО 2 и продукты обмена, поступающие из тканей и увеличивается в объеме.

Помогают поддерживать относительное постоянство плазмы крови. Например, если в плазме увеличивается концентрация белков, эритроциты их активно адсорбируют. Если содержание белков в плазме уменьшается, эритроциты отдают их в плазму.

Эритроциты являются регуляторами эритропоэза, т.к. в них содержатся эритропоэтические факторы, которые при разрушении эритроцитов поступают в костный мозг и способствуют образованию эритроцитов.

Эритропоэз – это процесс образования эритроцитов.

Эритроциты образуются в кроветворных тканях:

В желточном мешке у эмбриона

В печени и селезенке у плода

В красном костном мозгу плоских костей у взрослого человека.

Общими предшественниками всех клеток крови являются плюрипотентные (полипотентные) стволовые клетки, которые содержатся во всех кроветворных органах.

На следующем этапе эритропоэза формируются коммитированные предшественники, из которых уже может развиваться только один тип клеток крови: эритроциты, моноциты, гранулоциты, тромбоциты или лимфоциты.

Столовая клетка → Базофильный проэритрбласт → Эритробласт (макробласт) → Нормобласт → Ретикулоциты II, III, IV → Эритроциты.

Безъядерные юные эритроциты выходят из костного мозга в виде так называемых ретикулоцитов. В отличие от эритроцитов ретикулоциты сохраняют элементы клеточных структур. Количество ретикулоцитов, является важной информацией о состоянии эритропоэза. В норме количество ретикулоцитов 0,5 – 2 % от общего числа эритроцитов крови. При ускорении эритропоэза количество ретикулоцитов возрастает, а при замедлении эритропоэза – уменьшается. При усиленном разрушении эритроцитов число ретикулоцитов может превышать 50 %. Превращение ретикулоцита в молодой эритроцит (нормоцит) осуществляется за 35-45 часов.

Созревшие эритроциты циркулируют в крови в течение 80-120 дней, после чего фагоцитируются преимущественно клетками ретикулоэндотелиальной системы костного мозга, макрофагами («эритрофагоцитоз»). Образующиеся при этом продукты разрушения и в первую очередь железо используются для построения новых эритроцитов. Касл ввел понятие «эритрон» для обозначения всей массы эритроцитов в циркулирующей крови, в кровяных депо и костном мозге.

Любая ткань организма также способна разрушать красные кровяные тельца (исчезновение «синяков»).

Каждые 24 часа обновляется примерно 0,8 % от общего числа эритроцитов (25 · 10 12 шт). За 1 мин образуется 60 · 10 6 эритроцитов.

Скорость эритропоэза возрастает в несколько раз

При кровопотерях

При снижении парциального давления О 2

При действии веществ ускоряющих эритропоэз – эритропоэтинов.

Место синтеза эритропоэтинов – почки, печень, снлезенка, костный мозг. Эритропоэтины стимулирует дифференцировку и ускоряет размножение предшественников эритроцитов в костном мозгу.

Действие эритропоэтина усиливаются: андрогенами, тироксином, гормонами роста.

Андрогены усиливают эритропоэз, а эстрогены тормозят эритропоэз.

Осмотические свойства эритроцитов.

При помещении эритроцитов в гипотонический раствор развивается ГЕМОЛИЗ – это разрыв оболочки эритроцитов и выход гемоглобина в плазму, благодаря чему кровь приобретает лаковый цвет. Минимальная граница гемолиза для здоровых людей соответствует раствору содержащему 0,42 - 0,48 % NaCl. Максимальная граница стойкости составляет 0,28 - 0,34 % NaCl.

Причинами гемолиза также могут быть химические агенты (хлороформ, эфир и т.д.), яды некоторых змей (биологический гемолиз), воздействия низких и высоких температур (термический гемолиз), несовместимость переливаемой крови (иммунный гемолиз), механические воздействия.

Скорость оседания эритроцитов (СОЭ).

Кровь предоставляет суспензию или взвесь эритроцитов. Взвесь эритроцитов в плазме поддерживается гидрофильной природой их поверхности, а также отрицательным зарядом, благодаря чему они отталкиваются друг от друга. С уменьшением отрицательные эритроциты сталкиваются друг с другом, образую так называемые «монетные столбики».

Фарреус – поместив кровь в пробирку, предварительно добавив цитрат Na, (который препятствует свертыванию крови) обнаружил, что кровь разделяется на два слоя. Нижний слой представляет собой форменные элементы.

Основные причины, влияющие на скорость оседания эритроцитов:

Величина отрицательного заряда на поверхности эритроцитов

Величина положительного заряда белков плазмы и их свойства

Инфекционные, воспалительные и онкологические заболевания.

Величина СОЭ в большей степени зависит от свойств плазмы, чем от свойств эритроцитов. Пример, если нормальные эритроциты мужчин поместить в плазму крови беременной женщины, то эритроциты мужчин будут оседать с такой же скоростью как и у женщин при беременности.

СОЭ – у новорожденных – 1-2 мм/ч; у мужчин – 6-12 мм/ч; у женщин – 8-15 мм/ч; у пожилых людей – 15-20 мм/ч.

СОЭ увеличивается при увеличении концентрации фибриногена, например во время беременности; при воспалительных, инфекционных и онкологических заболеваниях; а также при уменьшении числа эритроцитов. Уменьшение СОЭ у детей старше 1 года считается неблагоприятным признаком.

Гемоглобин и его соединения .

Основные функции эритроцитов обусловлены наличием в их составе гемоглобина. Его молекулярная масса 68800. Гемоглобин состоит из белковой части (глобин) и железосодержащих частей (гем) 1: 4 (на одну молекулу глобина приходится 4 молекулы гема).

Гем состоит из молекулы порфирина, в центре которой расположен ион Fe 2+ , способный присоединять О 2 .

Структура белковой части гемоглобина неодинакова, т.е. белковую часть гемоглобина можно разделить на ряд фракций: А фракция - 95-98 % для взрослого человека; А 2 фракция – 2-3 %; F фракция – 1-2 %.

Фракция F – это фетальный гемоглобин, который содержится у плода. Фетальный гемоглобин имеет большее сродство к О 2 чем гемоглобин А. К моменту рождения ребенка на его долю приходится 70-90 %. Это позволяет тканям плода не испытывать гипоксии при относительно низком напряжении О 2 .

Гемоглобин обладает способностью образовывать соединения с О 2 , СО 2 и СО:

гемоглобин с О 2 (придает светло красный цвет крови) – называется оксигемоглобином (HHbO 2);

гемоглобин отдавший О 2 называется восстановленным или редуцированным (HHb);

гемоглобин с СО 2 называется карбогемоглобином (HHbCO 2) (темная кровь) 10-20 % всего транспортируемых кровью СО 2 ;

гемоглобин с СО образует прочную связь карбоксигемоглобин (HhbCO), сродство гемоглобина к СО выше, чем к О 2 .

Скорость распада карбоксигемоглобина возрастает при вдыхании чистого О 2 .

Сильные окислители (ферроцианид, бертолетова соль, перекись водорода) изменяют заряд Fe 2+ до Fe 3+ - возникает окисленный гемоглобин МЕТГЕМОГЛОБИН, прочное соединение с О 2 ; нарушается транспорт О 2 , что приводит к тяжелейшим последствиям для человека и летальному исходу.

В случае разрушения эритроцитов из освобождающегося гемоглобина образуется билирубин, являющийся одной из составных частей желчи.

Цветовой показатель (фарб индекс Fi).

Относительная величина, характеризующая насыщение в среднем 1 эритроцита гемоглобином. За 100 % гемоглобина принимают величину равную 166,7 г/л, а за 100 % эритроцитов – 5*10 12 . Если у человека содержание и гемоглобина и эритроцитов 100 %, то цветовой показатель равен 1.

Вычисляется по формуле: ЦП = Нв (г/л) * 3 / (три первых цифры от числа эритроцитов).

В норме от 0,85 до 1,15 (нормохромные эритроциты). Если меньше 0,85 – гипохромные эритроциты. Если больше 1,15 – гиперхромные. В этом случае объем эритроцита увеличивается, что позволяет ему содержать большую концентрацию гемоглобина. Создается ложное впечатление, что эритроциты перенасыщены гемоглобином.

Гипо- и гиперхромия встречаются при анемиях.

Анемии .

Анемия (бескровие) – снижение способности переносить кислород, связанное либо с уменьшением числа эритроцитов, либо с уменьшением содержания в эритроцитах гемоглобина, либо и то, и другое.

Железодифицитная анемия возникает при недостатке железа в пище (у детей), при нарушениях всасывания железа в пищеварительном тракте, при хронической кровопотере (язвенная болезнь, опухоли, колиты, глистные инвазии и т.д.). В крови образуются мелкие эритроциты с пониженным содержанием гемоглобина.

Мегабластическая анемия - наличие в крови и костном мозгу увеличенных эритроцитов (мегалоцитов) и незрелых предшественников мегалоцитов (мегабластов). Возникает при недостатке веществ, способствующих созреванию эритроцитов (витамин В 12), т.е. при замедленном созревании эритроцитов.

Гемолитическая анемия – связана с повышенной хрупкостью эритроцитов, что ведет к возрастанию гемолиза. Причина – врожденные формы сфероцитоза, серповидноклеточной анемии и талассемии. К этой же категории относятся анемии, возникающие при малярии, при резус-несовместимости.

Апластическая анемия и панцитопения – это угнетение костномозгового кроветворения. Подавляется эритропоэз. Причина – наследственная форма и/или поражение костного мозга ионизирующими излучениями.

6.3. ЛЕЙКОЦИТЫ

Белые кровяные тельца (лейкоциты), представляют собой образования различной формы и величины. Их делятся на две большие группы:

зернистые (гранулоциты): нейтрофилы, эозинофилы, базофилы

незернистые (агранулоциты): лимфоциты, моноциты.

Гранулоциты получили наименование от их способности окрашиваться красками: эозинофилы окрашиваются эозином (кислая краска), базофилы – гематоксилином (щелочная краска), а нейтрофилы – и той, и другой.

В норме количество лейкоцитов у взрослых людей колеблется от 4,5 до 8,5 тыс. в 1 мм 3 . Увеличенное количество лейкоцитов называется – лейкоцитозом . Уменьшенное – лейкопенией .

Лейкопении встречаются только при патологии. Особенно тяжелые в случае поражения костного мозга (острые лейкозы, лучевая болезнь). При этом не только уменьшается количество лейкоцитов, но и изменяется их функциональная активность. Наблюдаются нарушения в специфической и неспецифической защите, попутные заболевания (часто инфекционного характера).

Лейкоцитозы могут быть физиологические и патологические. Физиологические лейкоцитозы: пищевой; миогенный; эмоциональный; при беременности.

Пищевой лейкоцитоз. Возникает после приема пищи (увеличение на 1-3 тыс. в 1 мкл), редко выходит за границы физиологической нормы. Большое количество лейкоцитов скапливается в подслизистой основе тонкой кишки. Здесь они осуществляют защитную функцию, препятствуют попаданию чужеродных агентов в кровь и лимфу.

Носит перераспределительный характер. Обеспечивается поступлением лейкоцитов в кровоток из депо крови.

Миогенный лейкоцитоз. Наблюдается после выполнения тяжелой мышечной работы. Число лейкоцитов может возрастать в 3-5 раз. Лейкоциты скапливаются в мышцах. Носит как перераспределительный, так и истинный характер, т.к. при этом лейкоцитозе происходит усиление костномозгового кроветворения.

Эмоциональный лейкоцитоз (как и при болевом раздражении) носит перераспределительный характер. Редко достигает высоких показателей.

Лейкоцитоз при беременности. Скапливаются в подслизистой основе матки. Этот лейкоцитоз в основном носит местный характер. Этот лейкоцитоз предупреждает попадание инфекций и стимулирует сократительную функцию матки.

Лейкоцитарная формула (лейкограмма).

В крови могут встречаться зрелые и юные формы лейкоцитов. В норме их легче всего обнаружить у самой многочисленной группы, т.е. у нейтрофилов. Юные нейтрофилы (миелоциты) имеют довольно крупное бобовидное ядро. Палочкоядерные – ядро, не разделенное на отдельные сегменты. Зрелые, или сегментоядерные, имеют ядро, разделенное на 2-3 сегмента. Чем больше сегментов, тем старше нейтрофил.

Увеличение количества юных и палочкоядерных нейтрофилов свидетельствует об омоложении крови – это сдвиг лейкоцитарной формулы влево (лейкоз, белокровие, инфекции, воспаления). Снижение количества этих клеток свидетельствует о старении крови – это сдвиг лейкоцитарной формулы вправо.

Нейтрофилы.

Созревают в костном мозге, задерживаются в нем на 3-5 дней, составляя костномозговой резерв гранулоцитов. В сосудистое русло попадают благодаря амебоидному движению и выделению протеолитических ферментов, способных растворять белки костного мозга и капилляров.

В циркулирующей крови нейтрофилы живут от 8 часов до 2 суток. Условно делятся на: 1) свободно циркулирующие; и 2) занимающие краевое положение в сосудах. Между этими группами динамическое равновесие и постоянный обмен. Т.о. в сосудистом русле примерно в 2 раза больше нейтрофилов, чем определяется в вытекающей крови.

Предполагается, что разрушение нейтрофилов происходит за пределами сосудистого русла. Все лейкоциты уходят в ткани, где и погибают. Обладают фагоцитарной функцией. Поглощают бактерии и продукты разрушения тканей.

В 1968 г. был открыт цитотоксический эффект, или киллинг. В присутствии IgG и при наличии комплемента, подходят к клетке мишени, но не фагоцитируют, а повреждают на расстоянии, за счет выделения активных форм кислорода – пероксида водорода, гипохлорной кислоты и др.

Выделяют продукты, усиливающие митотическую активность клеток, ускоряющие процессы репарации, стимулирующие гемопоэз и растворение фибринового сгустка.

В клинической практике необходимо исследовать не только количество, но и функциональную активность нейтрофилов. Гипофункция нейтрофилов – вариант иммунодефицита. Проявляется в снижении миграционной способности и бактерицидной активности нейтрофилов.

Базофилы.

В крови базофилов мало (40-60 в 1 мкл), однако в различных тканях, в том числе в сосудистой стенке, содержатся «тканевые базофилы» или тучные клетки.

Поглощение, синтез, накопление и выделение БАВ.

Гистамин – усиливает тканевую проницаемость, расширяет кровеносные сосуды, усиливает гемокоагуляцию, в высоких концентрациях вызывает воспаление.

Гепарин – антагонист гистамина. Антикоагулянт (препятствует свертыванию крови). Ингибирует фибринолиз (разрушение фибрина), многие лизосомальные ферменты, гистаминазу (разрушающую гистамин).

Гиалуроновая кислота (влияет на проницаемость сосудистой стенки).

Фактор активации тромбоцитов.

Тромбоксаны (способствуют агрегации тромбоцитов).

Производные арахидоновой кислоты - важная роль при аллергических реакциях (бронхиальная астма, крапивница, лекарственная болезнь).

Количество базофилов возрастает при лейкозах, стрессовых ситуациях и слегка при воспалении.

В связи с выделением различных форм базофилов и выявлением в них разнообразных БАВ – существуют синонимы – гепариноцит, гистаминоцит, лаброцит и т.д.

Антагонистами базофилов являются эозинофилы и макрофаги.

Эозинофилы.

Длительность пребывания эозинофилов в кровотоке не превышает нескольких часов, после чего они проникают в ткани, где и разрушаются.

В тканях эозинофилы скапливаются в тех органах, где содержится гистамин – в слизистой оболочке и подслизистой основе желудка, тонкой кишки, в легких. Эозинофилы захватывают и разрушают гистамин с помощью фермента гистаминазы. Способны также инактивировать гепарин, фагоцитировать гранулы, выделяемые базофилами. С этими свойствами связано участие эозинофилов в уменьшении реакции гиперчувствительности немедленного типа.

Выражена фагоцитарная активность. Особенно интенсивно фагоцитируются кокки.

Чрезвычайно велика роль эозинофилов в борьбе с гельминтами, их яйцами и личинками (противоглистный иммунитет). При контакте активированного эозинофила с личинками происходит его дегрануляция с последующим выделением большого количества белка и ферментов (например, пероксидаз) на поверхность личинки, что приводит к разрушению последней.

Эозинофилы способны связывать антигены, препятствуя их попаданию в сосудистое русло.

В эозинофилах содержатся катионные белки, которые активируют компоненты каллекреин-кининовой системы и влияют на свертывание крови.

При тяжелых инфекциях число эозинофилов снижается. Иногда они вообще не выявляются (анэозинопения).

Моноциты:

Циркулируют в крови до 70 часов, затем мигрируют в ткани, образуя обширное семейство тканевых макрофагов.

Являются чрезвычайно активными фагоцитами, оказывают цитотоксические эффекты. Развит аппарат лизосом, содержащих важные ферменты.

Наружная плазматическая мембрана содержит многочисленные рецепторы, в том числе, позволяющие «узнавать» иммуноглобулины, фрагмент комплемента, медиаторы лимфоцитов – лимфокины. Благодаря этому макрофаги выполняют роль не только в клеточном неспецифическом иммунитете, но и участвуют в регуляции специфического иммунитета. Они распознают антиген, переводят его в иммуногенную форму, образуют биологически активные соединения – монокины, действующие на лимфоциты.

Лимфоциты.

Как и другие лейкоциты, лимфоциты образуются в костном мозге, затем поступают в сосудистое русло. Часть лимфоцитов получает «специализацию» в вилочковой железе где превращаются в Т–лимфоциты (тимус-зависимые).

Другая популяция – В-лимфоциты (bursa – у птиц). У человека и млекопитающих их формирование происходит в костном мозге, или в системе лимфоидно-эпителиальных образований, расположенных по ходу тонкой кишки (лимфоидные или пейеровы бляшки).

Т-лимфоциты:

Т–киллеры (убийцы) - осуществляют лизис (уничтожение) клеток-мишеней.

Т–хелперы (помощники) – усиливают клеточный иммунитет.

Т-Т – хелперы – усиливают клеточный иммунитет.

Т-В – хелперы - усиливают гуморальный иммунитет.

Т-амплифайеры – усиливают функциональную активность лимфоцитов.

Т-супрессоры – препятствуют иммунному ответу.

Т-Т-супрессоры – подавляют клеточный иммунитет.

Т-В-супрессоры – подавляют гуморальный иммунитет.

Т – контрсупрессоры – препятствуют действию Т-супрессоров и тем самым усиливают иммунный ответ.

Т – клетки иммунной памяти, хранящие информацию о ранее действовавших антигенах и регулирующие вторичный иммунный ответ, который развивается в более короткие сроки.

Тd-лимфоциты (дифференцирующие). Регулируют функцию стволовых кроветворных клеток, соотношение эритроцитарного, тромбоцитарного, лейкоцитарного ростков костного мозга.

В-лимфоциты.

Большинство В-лимфоцитов в ответ на действие антигенов и цитокинов переходят в плазматические клетки, вырабатывают антитела (антителопродуценты).

Кроме этого среди В-лимфоцитов различают:

В-киллеры (такая же функция, как у Т-киллеров).

В-хелперы – усиливают действие Тd-лимфоцитов и Т-супрессоров.

В-супрессоры – тормозят пролиферацию антителопродуцентов.

Существуют ни Т- , ни В-лимфоциты – 0-лимфоциты (предшественники Т- и В-лимфоцитов).

Некоторые исследователи к 0-лимфоцитам относят НК-лимфоциты (натуральные киллеры).

Существуют клетки, несущие маркеры и Т- и В-лимфоцитов (двойные клетки), способны заменять как те, так и другие.

Цитотоксические эффекты:

Секретируют белки, способные пробуравливать отверстия в мембранах чужеродных клеток. Содержат протеолитические ферменты (цитолизины), которые проникают в чужеродную клетку через образовавшиеся поры и разрушают ее.

ИММУНИТЕТ

Иммунитет – способ защиты организма от живых тел и веществ, несущих признаки чужеродной генетической информации.

Иммунологическая регуляция с одной стороны, является неотъемлемой частью гуморальной, так как большинство процессов осуществляется при непосредственном участии гуморальных посредников. Однако нередко иммунная регуляция носит прицельный характер, и тем самым напоминает нервную регуляцию. Лимфоциты и моноциты, а также другие клетки, принимающие участие в иммунном ответе, отдают гуморальный посредник непосредственно органу-мишени. Отсюда иммунологическую регуляцию называют клеточно-гуморальной.

Иммунная система представлена всеми видами лейкоцитов, а также органами, в которых происходит развитие лейкоцитов: костный мозг, тимус, селезенка, лимфатические узлы.

Различают неспецифический и специфический иммунитеты:

1. Неспецифический – направлен против любого чужеродного вещества (антигена). Проявляется в виде гуморального – продукция бактерицидных веществ; и клеточного – фагоцитоз, цитотоксический эффект (1968 г. …)

Фагоцитоз присущ: нейтрофилам, эозинофилам, моноцитам, макрофагам. Цитотоксический эффект еще и лимфоцитам.

2. Специфический – направлен против определенного чужеродного вещества. Также в 2-х формах: гуморальная – продукция антител В-лимфоцитами и плазматическими клетками и клеточная – с участием Т-лимфоцитов.

При иммунном ответе обычно действуют механизмы как гуморального, так и клеточного иммунитета, но в разной степени (при кори – преобладает гуморальный ответ, при контактной аллергии – клеточный).

Тема: «БИОХИМИЯ КРОВИ. ПЛАЗМА КРОВИ: КОМПОНЕНТЫ И ИХ ФУНКЦИИ. МЕТАБОЛИЗМ ЭРИТРОЦИТОВ. ЗНАЧЕНИЕ БИОХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА КРОВИ В КЛИНИКЕ»

1. Белки плазмы крови: биологическая роль. Содержание белковых фракций в плазме. Изменения белкового состава плазмы при патологических состояниях (гиперпротеинемия, гипопротеинемия, диспротеинемия, парапротеинемия).
2. Белки острой фазы воспаления: биологическая роль, примеры белков.
3. Липопротеиновые фракции плазмы крови: особенности состава, роль в организме.
4. Иммуноглобулины плазмы крови: основные классы, схема строения, биологические функции. Интерфероны: биологическая роль, механизм действия (схема).
5. Ферменты плазмы крови (секреторные, экскреторные, индикаторные): диагностическое значение исследования активности аминотрансфераз (АЛТ и АСТ), щелочной фосфатазы, амилазы, липазы, трипсина, изоферментов лактатдегидрогеназы, креатинкиназы.
6. Небелковые азотсодержащие компоненты крови (мочевина, аминокислоты, мочевая кислота, креатинин, индикан, прямой и непрямой билирубин): строение, биологическая роль, диагностическое значение их определения в крови. Понятие об азотемии.
7. Безазотистые органические компоненты крови (глюкоза, холестерол, свободные жирные кислоты, кетоновые тела, пируват, лактат), диагностическое значение их определения в крови.
8. Особенности строения и функции гемоглобина. Регуляторы сродства гемоглобина к О2 . Молекулярные формы гемоглобина. Производные гемоглобина. Клинико-диагностическое значение определения гемоглобина в крови.
9. Метаболизм эритроцита: роль гликолиза и пентозофосфатного пути в зрелых эритроцитах. Глутатион: роль в эритроцитах. Ферментные системы, участвующие в обезвреживании активных форм кислорода.
10. Свёртывание крови как каскад активации проферментов. Внутренний и внешний пути свёртывания. Общий путь свёртывания крови: активация протромбина, превращение фибриногена в фибрин, образование фибрина-полимера.
11. Участие витамина К в посттрансляционной модификации факторов свёртывания крови. Дикумарол как антивитамин К.

30.1. Состав и функции крови.

Кровь - жидкая подвижная ткань, циркулирующая в замкнутой системе кровеносных сосудов, транспортирующая различные химические вещества к органам и тканям, и осуществляющая интеграцию метаболических процессов, протекающих в различных клетках.

Кровь состоит из плазмы и форменных элементов (эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов). Сыворотка крови отличается от плазмы отсутствием фибриногена. 90% плазмы крови составляет вода, 10% - сухой остаток, в состав которого входят белки, небелковые азотистые компоненты (остаточный азот), безазотистые органические компоненты и минеральные вещества.

30.2. Белки плазмы крови.

Плазма крови содержит сложную многокомпонентную (более 100) смесь белков, различающихся по происхождению и функциям. Большинство белков плазмы синтезируется в печени. Иммуноглобулины и ряд других защитных белков иммунокомпетентными клетками.

30.2.1. Белковые фракции. При помощи высаливания белков плазмы можно выделить альбуминовую и глобулиновую фракции. В норме соотношение этих фракций составляет 1,5 - 2,5. Использование метода электрофореза на бумаге позволяет выявить 5 белковых фракций (в порядке убывания скорости миграции): альбумины, α1 -, α2 -, β- и γ-глобулины. При использовании более тонких методов фракционирования в каждой фракции, кроме альбуминовой, можно выделить целый ряд белков (содержание и состав белковых фракций сыворотки крови см. рисунок 1).

Рисунок 1. Электрофореграмма белков сыворотки крови и состав белковых фракций.

Альбумины - белки с молекулярной массой около 70000 Да. Благодаря гидрофильности и высокому содержанию в плазме играют важную роль в поддержании коллоидно-осмотического (онкотического) давления крови и регуляции обмена жидкостей между кровью и тканями. Выполняют транспортную функцию: осуществляют перенос свободных жирных кислот, желчных пигментов, стероидных гормонов, ионов Са2 + , многих лекарств. Альбумины также служат богатым и быстро реализуемым резервом аминокислот.

α1 -Глобулины:

• Кислый α1 -гликопротеин (орозомукоид) - содержит до 40% углеводов, изоэлектрическая точка его находится в кислой среде (2,7). Функция этого белка до конца не установлена; известно, что на ранних стадиях воспалительного процесса орозомукоид способствует образованию коллагеновых волокон в очаге воспаления (Я.Мусил, 1985).
• α1 -Антитрипсин - ингибитор ряда протеаз (трипсина, химотрипсина, калликреина, плазмина). Врождённое снижение содержания α1 -антитрипсина в крови может быть фактором предрасположенности к бронхо-лёгочным заболеваниям, так как эластические волокна лёгочной ткани особенно чувствительны к действию протеолитических ферментов.
• Ретинолсвязывающий белок осуществляет транспорт жирорастворимого витамина А.
• Тироксинсвязывающий белок - связывает и транспортирует иодсодержащие гормоны щитовидной железы.
• Транскортин - связывает и транспортирует глюкокортикоидные го рмоны (кортизол, кортикостерон).

α2 -Глобулины:

• Гаптоглобины (25% α2 -глобулинов) - образуют стабильный комплекс с гемоглобином, появляющимся в плазме в результате внутрисосудистого гемолиза эритроцитов. Комплексы гаптоглобин-гемоглобин поглощаются клетками РЭС, где гем и белковые цепи подвергаются распаду, а железо повторно используется для синтеза гемоглобина. Тем самым предотвращается потеря железа организмом и повреждение почек гемоглобином.
• Церулоплазмин - белок, содержащий ионы меди (одна молекула церулоплазмина содержит 6-8 ионов Cu2+ ), которые придают ему голубую окраску. Является транспортной формой ионов меди в организме. Обладает оксидазной активностью: окисляет Fe2+ в Fe3+ , что обеспечивает связывание железа трансферрином. Способен окислять ароматическиеамины, участвует в обмене адреналина, норадреналина, серотонина.

β-Глобулины:

• Трансферрин - главный белок β-глобулиновой фракции, участвует в связывании и транспорте трёхвалентного железа в различные ткани, особенно в кроветворные. Трансферрин регулирует содержание Fe3+ в крови, предотвращает избыточное накопление и потерю с мочой.
• Гемопексин - связывает гем и предотвращает его потерю почками. Комплекс гем-гемопексин улавливается из крови печенью.
• С-реактивный белок (С-РБ) - белок, способный преципитировать (в присутствии Са2 + ) С-полисахарид клеточной стенки пневмококка. Биологическая роль его определяется способностью активировать фагоцитоз и ингибировать процесс агрегации тромбоцитов. У здоровых людей концентрация С-РБ в плазме ничтожно мала и стандартными методами не определяется. При остром воспалительном процессе она увеличивается более чем в 20 раз, в этом случае С-РБ обнаруживается в крови. Исследование С-РБ имеет преимущество перед другими маркерами воспалительного процесса: определением СОЭ и подсчётом числа лейкоцитов. Данный показатель более чувствителен, его увеличение происходит раньше и после выздоровления быстрее возвращается к норме.

γ-Глобулины:

• Иммуноглобулины (IgA, IgG, IgM, IgD, IgE) представляют собой антитела, вырабатываемые организмом в ответ на введение чужеродных веществ с антигенной активностью. Подробнее об этих белках см. 1.2.5.

30.2.2. Количественные и качественные изменения белкового состава плазмы крови. При различных патологических состояниях белковый состав плазмы крови может изменяться. Основными видами изменений являются:

• Гиперпротеинемия - увеличение содержания общего белка плазмы. Причины: потеря большого количества воды (рвота, диарея, обширные ожоги), инфекционные заболевания (за счёт увеличения количества γ-глобулинов).
• Гипопротеинемия - уменьшение содержания общего белка в плазме. Наблюдается при заболеваниях печени (вследствие нарушения синтеза белков), при заболеваниях почек (вследствие потери белков с мочой), при голодании (вследствие недостатка аминокислот для синтеза белков).
• Диспротеинемия - изменение процентного соотношения белковых фракций при нормальном содержании общего белка в плазме крови, например, снижение содержания альбуминов и увеличение содержания одной или нескольких глобулиновых фракций при различных воспалительных заболеваниях.
• Парапротеинемия - появление в плазме крови патологических иммуноглобулинов - парапротеинов, отличающихся от нормальных белков по физико-химическим свойствам и биологической активности. К таким белкам относятся, например, криоглобулины , образующие друг с другом преципитаты при температуре ниже 37° С. Парапротеины обнаруживаются в крови при макроглобулинемии Вальденстрема, при миеломной болезни (в последнем случае они могут преодолевать почечный барьер и обнаруживаться в моче как белки Бенс-Джонса). Парапротеинемия, как правило, сопровождается гиперпротеинемией.

30.2.3. Липопротеиновые фракции плазмы крови. Липопротеины - сложные соединения, осуществляющие транспорт липидов в крови. В состав их входят: гидрофобное ядро, содержащее триацилглицеролы и эфиры холестерола, иамфифильная оболочка, образованная фосфолипидами, свободным холестеролом и белками-апопротеинами (рисунок 2). В плазме крови человека содержатся следующие фракции липопротеинов:

Рисунок 2. Схема строения липопротеина плазмы крови.

• Липопротеины высокой плотности или α-липопротеины , так как при электрофорезе на бумаге они движутся вместе с α-глобулинами. Содержат много белков и фосфолипидов, транспортируют холестерол из периферических тканей в печень.
• Липопротеины низкой плотности или β-липопротеины , так как при электрофорезе на бумаге они движутся вместе с β-глобулинами. Богаты холестеролом; транспортируют его из печени в периферические ткани.
• Липопротеины очень низкой плотности или пре-β-липопротеины (на электрофореграмме расположены между α- и β-глобулинами). Служат транспортной формой эндогенных триацилглицеролов, являются предшественниками липопротеинов низкой плотности.
• Хиломикроны - электрофоретически неподвижны; в крови, взятой натощак, отсутствуют. Являются транспортной формой экзогенных (пищевых) триацилглицеролов.

30.2.4. Белки острой фазы воспаления. Это белки, содержание которых увеличивается в плазме крови при остром воспалительном процессе. К ним относятся, например, следующие белки:

1. гаптоглобин ;
2. церулоплазмин ;
3. С-реактивный белок ;
4. α1 -антитрипсин ;
5. фибриноген (компонент свёртывающей системы крови; см. 30.7.2).

Скорость синтеза этих белков увеличивается прежде всего за счёт снижения образования альбуминов, трансферрина и альбуминов (небольшая фракция белков плазмы, обладающая наибольшей подвижностью при диск-электрофорезе, и которой соответствует полоса на электрофореграмме перед альбуминами), концентрация которых при остром воспалении снижается.

Биологическая роль белков острой фазы: а) все эти белки являются ингибиторами ферментов, освобождаемых при разрушении клеток, и предупреждают вторичное повреждение тканей; б) эти белки обладают иммунодепрессорным действием (В.Л.Доценко, 1985).

30.2.5. Защитные белки плазмы крови. К белкам, выполняющим защитную функцию, относятся иммуноглобулины и интерфероны.

Иммуноглобулины (антитела) - группа белков, вырабатываемых в ответ на попадание в организм чужеродных структур (антигенов). Они синтезируются в лимфоузлах и селезёнке лимфоцитами В. Выделяют 5 классов иммуноглобулинов - IgA, IgG, IgM, IgD, IgE.

Рисунок 3. Схема строения иммуноглобулинов (серым цветом показана вариабельная область, не закрашена - константная область).

Молекулы иммуноглобулинов имеют единый план строения. Структурную единицу иммуноглобулина (мономер) образуют четыре полипептидные цепи, соединённые между собой дисульфидными связями: две тяжёлые (цепи Н) и две лёгкие (цепи L) (см. рисунок 3). IgG, IgD и IgЕ по своей структуре, как правило, являются мономерами, молекулы IgM построены из пяти мономеров, IgA состоят из двух и более структурных единиц, или являются мономерами.

Белковые цепи, входящие в состав иммуноглобулинов, можно условно разделить на специфические домены, или области, имеющие определённые структурные и функциональные особенности.

N-концевые участки как L-, так и Н-цепей называются вариабельной областью (V), так как их структура характеризуется существенными различиями у разных классов антител. Внутри вариабельного домена имеются 3 гипервариабельных участка, отличающихся наибольшим разнообразием аминокислотной последовательности. Именно вариабельная область антител ответственна за связывание антигенов по принципу комплементарности; первичная структура белковых цепей в этой области определяет специфичность антител.

С-концевые домены Н- и L-цепей обладают относительно постоянной первичной структурой в пределах каждого класса антител и называются константной областью (С). Константная область определяет свойства различных классов иммуноглобулинов, их распределение в организме, может принимать участие в запуске механизмов, вызывающих уничтожение антигенов.

Интерфероны - семейство белков, синтезируемых клетками организма в ответ на вирусную инфекцию и обладающих противовирусным эффектом. Различают несколько типов интерферонов, обладающих специфическим спектром действия: лейкоцитарный (α-интерферон), фибробластный (β-интерферон) и& иммунный (γ-интерферон). Интерфероны синтезируются и секретируются одними клетками и проявляют свой эффект, воздействуя на другие клетки, в этом отношении они подобны гормонам. Механизм действия интерферонов показан на рисунке 4.

Рисунок 4. Механизм действия интерферонов (Ю.А.Овчинников, 1987).

Связываясь с клеточными рецепторами, интерфероны индуцируют синтез двух ферментов — 2",5"-олигоаденилатсинтетазы и протеинкиназы, вероятно, за счет инициации транскрипции соответствующих генов. Оба образующихся фермента проявляют свою активность в присутствии двухцепочечных РНК, а именно такие РНК являются продуктами репликации многих вирусов или содержатся в их вирионах. Первый фермент синтезирует 2",5"-олигоаденилаты (из АТФ), которые активируют клеточную рибонуклеазу I; второй фермент фосфорилирует фактор инициации трансляции IF2. Конечным результатом этих процессов является ингибирование биосинтеза белка и размножения вируса в инфицированной клетке (Ю.А.Овчинников, 1987).

30.2.6. Ферменты плазмы крови. Все ферменты, содержащиеся в плазме крови, можно разделить на три группы:

1. секреторные ферменты - синтезируются в печени, выделяются в кровь, где выполняют свою функцию (например, факторы свёртывания крови);
2. экскреторные ферменты - синтезируются в печени, в норме выделяются с желчью (например, щелочная фосфатаза), их содержание и активность в плазме крови возрастает при нарушении оттока желчи;
3. индикаторные ферменты - синтезируются в различных тканях и попадают в кровь при разрушении клеток этих тканей. В разных клетках преобладают различные ферменты, поэтому при повреждении того или иного органа в крови появляются характерные для него ферменты. Это может быть использовано в диагностике заболеваний.

Например, при повреждении клеток печени (гепатит ) в крови возрастает активность аланинаминотраноферазы (АЛТ), аспартатаминотрансферазы (ACT), изофермента лактатдегидрогеназы ЛДГ5 , глутаматдегидрогеназы, орнитинкарбамоилтрансферазы.

При повреждении клеток миокарда (инфаркт ) в крови возрастает активность аспартатаминотрансферазы (ACT), иэофермента лактатдегидрогеназы ЛДГ1 , изофермента креатинкиназы MB.

При повреждении клеток поджелудочной железы (панкреатит ) в крови возрастает активность трипсина, α-амилазы, липазы.

30.3. Небелковые азотистые компоненты крови (остаточный азот).

К этой группе веществ относятся: мочевина, мочевая кислота, аминокислоты, креатин, креатинин, аммиак, индикан, билирубин и другие соединения (см. рисунок 5). Содержание остаточного азота в плазме крови здоровых людей - 15-25 ммоль/л. Повышение содержания остаточного азота в крови называется азотемией . В зависимости от причины, азотемия подразделяется на ретенционную и продукционную.

Ретенционная азотемия возникает при нарушении выведения продуктов азотистого обмена (в первую очередь мочевины) с мочой и характерна для недостаточности функции почек. В этом случае до 90% небелкового азота крови приходится на азот мочевины вместо 50% в норме.

Продукционная азотемия развивается при избыточном поступлении азотистых веществ в кровь вследствие усиленного распада тканевых белков (длительное голодание, сахарный диабет, тяжёлые ранения и ожоги, инфекционные заболевания).

Определение остаточного азота проводят в в безбелковом фильтрате сыворотки крови. В результате минерализации безбелкового фильтрата при нагревании с концентрированной Н2 SO4 азот всех небелковых соединений переходит в форму (NH4 )2 SO4 . Ионы NH4 + определяют с помощью реактива Несслера.

• Мочевина - главный конечный продукт обмена белков в организме человека. Образуется в результате обезвреживания аммиака в печени, выводится из организма почками. Поэтому содержание мочевины в крови снижается при заболеваниях печени и возрастает при почечной недостаточности.
• Аминокислоты - поступают в кровь при всасывании из желудочно-кишечного тракта или являются продуктами распада тканевых белков. В крови здоровых людей среди аминокислот преобладают аланин и глутамин, которые наряду с участием в биосинтезе белков являются транспортными формами аммиака.
• Мочевая кислота - конечный продукт катаболизма пуриновых нуклеотидов. Содержание её в крови возрастает при подагре (в результате усиленного образования) и при нарушениях функции почек (из-за недостаточного выведения).
• Креатин - синтезируется в почках и печени, в мышцах превращается в креатинфосфат - источник энергии для процессов мышечного сокращения. При заболеваниях мышечной системы содержание креатина в крови значительно возрастает.
• Креатинин - конечный продукт азотистого обмена, образуется в результате дефосфорилирования креатинфосфата в мышцах, выводится из организма почками. Содержание креатинина в крови снижается при заболеваниях мышечной системы, повышается при почечной недостаточности.
• Индикан - продукт обезвреживания индола, образуется в печени, выводится почками. Содержание его в крови снижается при заболеваниях печени, повышается - при усилении процессов гниения белков в кишечнике, при заболеваниях почек.
• Билирубин (прямой и непрямой) - продукты катаболизма гемоглобина. Содержание билирубина в крови увеличивается при желтухах: гемолитической (за счёт непрямого билирубина), обтурационной (за счёт прямого билирубина), паренхиматозной (за счёт обеих фракций).

Рисунок 5. Небелковые азотистые соединения плазмы крови.

30.4. Безазотистые органические компоненты крови.

В эту группу веществ входят питательные вещества (углеводы, липиды) и продукты их метаболизма (органические кислоты). Наибольшее значение в клинике имеет определение содержания в крови глюкозы, холестерола, свободных жирных кислот, кетоновых тел и молочной кислоты. Формулы этих веществ представлены на рисунке 6.

• Глюкоза - главный энергетический субстрат организма. Содержание её у здоровых людей в крови натощак - 3,3 - 5,5 ммоль/л. Повышение содержания глюкозы в крови (гипергликемия) наблюдается после приёма пищи, при эмоциональном стрессе, у больных сахарным диабетом, гипертиреозом, болезнью Иценко-Кушинга. Снижение содержания глюкозы в крови (гипогликемия) наблюдается при голодании, интенсивных физических нагрузках, остром алкогольном отравлении, передозировке инсулина.
• Холестерол - обязательный липидный компонент биологических мембран, предшественник стероидных гормонов, витамина D3 , желчных кислот. Содержание его в плазме крови здоровых людей - 3,9 - 6,5 ммоль/л. Повышение содержания холестерола в крови (гиперхолестеролемия ) наблюдается при атеросклерозе, сахарном диабете, микседеме, желчно-каменной болезни. Снижение уровня холестерола в крови (гипохолестеролемия ) обнаруживается при гипертиреозе, циррозе печени, заболеваниях кишечника, голодании, при приёме желчегонных препаратов.
• Свободные жирные кислоты (СЖК) используются тканями и органами в качестве энергетического материала. Содержание СЖК в крови повышается при голодании, сахарном диабете, после введения адреналина и глюкокортикоидов; снижается при гипотиреозе, после введения инсулина.
• Кетоновые тела. К кетоновым телам относятся ацетоацетат,β-гидроксибутират, ацетон - продукты неполного окисления жирных кислот. Содержание кетоновых тел в крови повышается (гиперкетонемия ) при голодании, лихорадке, сахарном диабете.
• Молочная кислота (лактат) - конечный продукт анаэробного окисления углеводов. Содержание её в крови повышается при гипоксии (физические нагрузки, заболевания лёгких, сердца, крови).
• Пировиноградная кислота (пируват) - промежуточный продукт катаболизма углеводов и некоторых аминокислот. Наиболее резкое повышение содержания пировиноградной кислоты в крови отмечается при мышечной работе и недостаточности витамина В1 .

Рисунок 6. Безазотистые органические вещества плазмы крови.

30.5. Минеральные компоненты плазмы крови.

Минеральные вещества являются необходимыми компонентами плазмы крови. Важнейшими катионами являются ионы натрия, калия, кальция и магния. Им соответствуют анионы: хлориды, бикарбонаты, фосфаты, сульфаты. Часть катионов в плазме крови связаны с органическими анионами и белками. Сумма всех катионов равна сумме анионов, так как плазма крови электронейтральна.

• Натрий - основной катион внеклеточной жидкости. Его содержание в плазме крови 135 - 150 ммоль/л. Ионы натрия участвуют в поддержании осмотического давления внеклеточной жидкости. Гипернатриемия наблюдается при гиперфункции коры надпочечников, при введении гипертонического раствора хлорида натрия парентерально. Гипонатриемия может быть обусловлена бессолевой диетой, надпочечниковой недостаточностью, диабетическим ацидозом.
• Калий является основным внутриклеточным катионом. В плазме крови он содержится в количестве 3,9 ммоль/л, а в эритроцитах - 73,5 - 112 ммоль/л. Как и натрий, калий поддерживает осмотический и кислотно-основный гомеостаз в клетке. Гиперкалиемия отмечается при усиленном разрушении клеток (гемолитическая анемия, синдром длительного раздавливания), при нарушении выделения калия почками, при обезвоживании организма. Гипокалиемия наблюдается при гиперфункции коры надпочечников, при диабетическом ацидозе.
• Кальций в плазме крови содержится в виде форм. Выполняющих различные функции: связанный с белками (0,9 ммоль/л), ионизированный (1,25 ммоль/л) и неионизированный (0,35 ммоль/л). Биологически активным является только ионизированный кальций. Гиперкальциемия наблюдается при гиперпаратиреозе, гипервитаминозе D, синдроме Иценко-Кушинга, деструктивных процессах в костной ткани. Гипокальциемия встречается при рахите, гипопаратиреозе, заболеваниях почек.
• Хлориды содержатся в плазме крови в количестве 95 - 110 ммоль/л, участвуют в поддержании осмотического давления, кислотно-основного состояния внеклеточной жидкости. Гиперхлоремия наблюдается при сердечной недостаточности, артериальной гипертензии, гипохлоремия - при рвоте, заболеваниях почек.
• Фосфаты в плазме крови являются компонентами буферной системы, их концентрация составляет 1 - 1,5 ммоль/л. Гиперфосфатемия наблюдается при заболеваниях почек, гипопаратиреозе, гипервитаминозе D. Гипофосфатемия отмечена при гиперпаратиреозе, микседеме, рахите.

0.6. Кислотно-основное состояние и его регуляция.

Кислотно-основное состояние (КОС) - соотношение концентрации водородных (Н+ ) и гидроксильных (ОН— ) ионов в жидкостях организма. Для здорового человека характерно относительное постоянство показателей КОС, обусловленное совместным действием буферных систем крови и физиологического контроля (органы дыхания и выделения).

30.6.1. Буферные системы крови. Буферные системы организма состоят из слабых кислот и их солей с сильными основаниями. Каждая буферная система характеризуется двумя показателями:

• рН буфера (зависит от соотношения компонентов буфера);
• буферная ёмкость , то есть количество сильного основания или кислоты, которое нужно прибавить к буферному раствору для изменения рН на единицу (зависит от абсолютных концентраций компонентов буфера).

Различают следующие буферные системы крови:

• бикарбонатная (H2 CO3 /NaHCO3 );
• фосфатная (NaH2 PO4 /Na2 HPO4 );
• гемоглобиновая (дезоксигемоглобин в качестве слабой кислоты/ калиевая соль оксигемоглобина);
• белковая (действие её обусловлено амфотерностью белков). Бикарбонатная и тесно связанная с ней гемоглобиновая буферные системы составляют в совокупности более 80% буферной ёмкости крови.

30.6.2. Дыхательная регуляция КОС осуществляется путём изменения интенсивности внешнего дыхания. При накоплении в крови СО2 и Н+ усиливается лёгочная вентиляция, что приводит к нормализации газового состава крови. Снижение концентрации углекислоты и Н+ вызывает уменьшение лёгочной вентиляции и нормализацию данных показателей.

30.6.3. Почечная регуляция КОС осуществляется главным образом за счёт трёх механизмов:

• реабсорбции бикарбонатов (в клетках почечных канальцев из Н2 О и СО2 образуется угольная кислота Н2 СО3 ; она диссоциирует, Н+ выделяется в мочу, НСО3 — реабсорбируетоя в кровь);
• реабсорбции Na+ из клубочкового фильтрата в обмен на Н+ (при этом Na2 HPO4 в фильтрате переходит в NaH2 PO4 и увеличивается кислотность мочи);
• секреции NH4 + (при гидролизе глутамина в клетках канальцев образуется NH3 ; он взаимодействует с H+ , образуются ионы NH4 + , которые выводятся с мочой.

30.6.4. Лабораторные показатели КОС крови. Для характеристики КОС используют следующие показатели:

• рН крови;
• парциальное давление СО2 (рСО2 ) крови;
• парциальное давление О2 (рО2 ) крови;
• содержание бикарбонатов в крови при данных значениях рН и рСО2 (актуальный или истинный бикарбонат, АВ );
• содержание бикарбонатов в крови пациента в стандартных условиях, т.е. при рСО2 =40 мм рт.ст. (стандартный бикарбонат, SB );
• сумма оснований всех буферных систем крови (ВВ );
• избыток или дефицит оснований крови по сравнению с нормальным для данного пациента показателем (BE , от англ. base excess).

Первые три показателя определяются непосредственно в крови с помощью специальных электродов, на основании полученных данных рассчитываются остальные показатели с помощью номограмм или формул.

30.6.5. Нарушения КОС крови. Известны четыре главные формы нарушений кислотно-основного состояния:

• метаболический ацидоз - возникает при сахарном диабете и голодании (за счёт накопления кетоновых тел в крови), при гипоксии (за счёт накопления лактата). При этом нарушении снижается рСО2 и [НСО3 - ] крови, увеличивается экскреция NH4 + с мочой;
• дыхательный ацидоз - возникает при бронхите, пневмонии, бронхиальной астме (в результате задержки углекислоты в крови). При этом нарушении повышается рСО2 и крови, увеличивается экскреция NH4 + с мочой;
• метаболический алкалоз - развивается при потере кислот, например, при неукротимой рвоте. При этом нарушении повышается рСО2 и крови, увеличивается экскреция НСО3 - с мочой, снижается кислотность мочи.
• дыхательный алкалоз - наблюдается при усиленной вентиляции лёгких, например, у альпинистов на большой высоте. При этом нарушении снижается рСО2 и [НСО3 - ] крови, уменьшается кислотность мочи.

Для лечения метаболического ацидоза используют введение раствора бикарбоната натрия; для лечения метаболического алкалоза - введение раствора глутаминовой кислоты.

30.7. Некоторые молекулярные механизмы свёртывания крови.

30.7.1. Свёртывание крови - совокупность молекулярных процессов, приводящих к прекращению кровотечения из повреждённого сосуда в результате образования кровяного сгустка (тромба). Общая схема процесса свёртывания крови представлена на рисунке 7.

Рисунок 7. Общая схема свёртывания крови.

Большинство факторов свёртывания присутствует в крови в виде неактивных предшественников - проферментов, активация которых осуществляется путём частичного протеолиза . Ряд факторов свёртывания крови являются витамин К-зависимыми: протромбин (фактор II), проконвертин (фактор VII), факторы Кристмаса (IX) и Стюарта-Прауэра (Х). Роль витамина К определяется участием в карбоксилировании остатков глутамата в N-концевом участке этих белков с образованием γ-карбоксиглутамата.

Свёртывание крови представляет собой каскад реакций, в котором активированная форма одного фактора свёртывания катализирует активацию следующего до тех пор, пока конечный фактор, который является структурной основой тромба, не будет активирован.

Особенности каскадного механизма заключаются в следующем:

1) в отсутствие фактора, инициирующего процесс тромбообразования, реакция не может произойти. Поэтому процесс свёртывания крови будет ограничен только тем участком кровяного русла, где появляется такой инициатор;

2) факторы, действующие на начальных этапах свёртывания крови, требуются в очень малых количествах. На каждом звене каскада их эффект многократно усиливается (амплифицируется ), что обеспечивает в итоге быструю ответную реакцию на повреждение.

В обычных условиях существуют внутренний и внешний пути свёртывания крови. Внутренний путь инициируется соприкосновением с атипичной поверхностью, что приводит к активации факторов, исходно присутствовавших в крови.Внешний путь свёртывания инициируется соединениями, в обычных условиях в крови не присутствующими, но поступающими туда в результате повреждения тканей. Для нормального протекания процесса свёртывания крови необходимы оба эти механизма; они различаются только на начальных этапах, а затем объединяются в общий путь , приводящий к образованию фибринового сгустка.

30.7.2. Механизм активации протромбина. Неактивный предшественник тромбина - протромбин - синтезируется в печени. В его синтезе участвует витамин К. Протромбин содержит остатки редкой аминокислоты - γ-карбоксиглутамата сокращённое обозначение - Gla). В процессе активации протромбина участвуют тромбоцитарные фосфолипиды, ионы Са2+ и факторы свёртывания Va и Хa. Механизм активации представляется следующим образом (рисунок 8).

Рисунок 8. Схема активации протромбина на тромбоцитах (Р.Марри и соавт., 1993).

Повреждение кровеносного сосуда приводит к взаимодействию тромбоцитов крови с коллагеновыми волокнами сосудистой стенки. Это вызывает разрушение тромбоцитов и способствует выходу наружу отрицательно заряженных молекул фосфолипидов внутренней стороны плазматической мембраны тромбоцитов. Отрицательно заряженные группировки фосфолипидов связывают ионы Са2+ . Ионы Са2+ в свою очередь взаимодействуют с остатками γ-карбоксиглутамата в молекуле протромбина. Эта молекула фиксируется на мембране тромбоцита в нужной ориентации.

Тромбоцитарная мембрана содержит также рецепторы для фактора Va. Этот фактор связывается с мембраной и присоединяет фактор Хa. Фактор Хa является протеазой; он расщепляет молекулу протромбина в определённых местах, в результате образуется активный тромбин.

30.7.3. Превращение фибриногена в фибрин. Фибриноген (фактор I) - растворимый гликопротеин плазмы с молекулярной массой около 340 000. Он синтезируется в печени. Молекула фибриногена состоит из шести полипептидных цепей: две А α-цепи, две В β-цепи, и две γ-цепи (см. рисунок 9). Концы полипептидных цепей фибриногена несут отрицательный заряд. Это обусловлено присутствием большого количества остатков глутамата и аспартата в N-концевых областях цепей Аa и Вb. Кроме того, В-области цепей Вb содержат остатки редкой аминокислоты тирозин-О-сульфата, также заряженные отрицательно:

Это способствует растворимости белка в воде и препятствует агрегации его молекул.

Рисунок 9. Схема строения фибриногена; стрелками показаны связи, гидролизуемые тромбином. Р.Марри и соавт., 1993).

Превращение фибриногена в фибрин катализирует тромбин (фактор IIa). Тромбин гидролизует четыре пептидные связи в фибриногене: две связи в цепях А α и две связи в цепях В β. От молекулы фибриногена отщепляются фибринопептиды А и В и образуется фибрин-мономер (его состав α2 β2 γ2 ). Мономеры фибрина нерастворимы в воде и легко ассоциируют друг с другом, образуя фибриновый сгусток.

Стабилизация фибринового сгустка происходит под действием фермента трансглутаминазы (фактор XIIIa). Этот фактор также активируется тромбином. Трансглутаминаза образует поперечные сшивки между мономерами фибрина при помощи ковалентных изопептидных связей.

30.8. Особенности метаболизма эритроцита.

30.8.1. Эритроциты - высокоспециализированные клетки, основной функцией которых является транспорт кислорода из лёгких в ткани. Продолжительность жизни эритроцитов составляет в среднем 120 суток; разрушение их происходит в клетках ретикуло-эндотелиальной системы. В отличие от большинства клеток организма, у эритроцита отсутствуют клеточное ядро, рибосомы и митохондрии.

30.8.2. Энергетический обмен. Основным энергетическим субстратом эритроцита является глюкоза, которая поступает из плазмы крови путём облегчённой диффузии. Около 90% ис-пользуемой эритроцитом глюкозы подвергается гликолизу (анаэробному окислению) с образованием конечного продукта - молочной кислоты (лактата). Запомните функции, которые выполняет гликолиз в зрелых эритроцитах:

1) в реакциях гликолиза образуется АТФ путём субстратного фосфорилирования . Основное направление использования АТФ в эритроцитах - обеспечение работы Na+ ,K+ -АТФазы. Этот фермент осуществляет транспорт ионов Nа+ из эритроцитов в плазму крови, препятствует накоплению Na+ в эритроцитах и способствует сохранению геометрической формы этих кле-ток крови (двояковогнутый диск).

2) в реакции дегидрирования глицеральдегид-3-фосфата в гликолизе образуется НАДН . Этот кофермент является кофактором фермента метгемоглобинредуктазы , участвующей в восстановлении метгемоглобина в гемоглобин по следующей схеме:

Эта реакция препятствует накоплению метгемоглобина в эритроцитах.

3) метаболит гликолиза 1, 3-дифосфоглицерат способен при участии фермента дифосфоглицератмутазы в присутствии 3-фосфоглицерата превращаться в 2, 3-дифосфоглицерат:

2,3-Дифосфоглицерат принимает участие в регуляции сродства гемоглобина к кислороду. Его содержание в эритроцитах повышает-ся при гипоксии. Гидролиз 2,3-дифосфоглицерата катализирует фермент дифосфоглицератфосфатаза.

Приблизительно 10% глюкозы, потребляемой эритроцитом, использует-ся в пентозофосфатном пути окисления. Реакции этого пути служат основ-ным источником НАДФН для эритроцита. Данный кофермент необходим для перевода окисленного глутатиона (см. 30.8.3) в восстановленную форму. Дефицит ключевого фермента пентозофосфатного пути - глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы - сопровождается уменьшением в эритроцитах отношения НАДФН/НАДФ+ , увеличением содержания окисленной формы глутатиона и сни-жением резиcтентности клеток (гемолитическая анемия).

30.8.3. Механизмы обезвреживания активных форм кислорода в эритроцитах. Молекулярный кислород в определённых условиях может превращаться в активные формы, к которым относятся супероксидный анион О2 - , пероксид водорода Н2 О2 , гидроксильный радикал ОН. и синглетный кислород 1 О2 . Эти формы кислорода обладают высокой реакционной способностью, могут оказывать повреждающее действие на белки и липиды биологических мембран, вызывать разрушение клеток. Чем выше содержание О2 , тем больше образуется его активных форм. Поэтому эритроциты, постоянно взаимодействующие с кислородом, содержат эффективные антиоксидантные системы, способные обезвреживать активные метаболиты кислорода.

Важным компонентом антиоксидантных систем является трипептид глутатион, образующийся в эритроцитах в результате взаимодействия γ-глутамилцистеина и глицина:

Восстановленная форма глутатиона (сокращённое обозначение Г-SH) участвует в реакциях обезвреживания пероксида водорода и органических пероксидов (R-O-OH). При этом образуются вода и окисленный глутатион (сокращённое обозначение Г-S-S-Г).

Превращение окисленного глутатиона в восстановленный катализирует фермент глутатионредуктаза. Источник водорода - НАДФН (из пентозофосфатного пути, см. 30.8.2):

В эритроцитах имеются также ферменты супероксиддисмутаза и каталаза , осуществляющие следующие превращения:

Антиоксидантные системы имеют для эритроцитов особое значение, так как в эритроцитах не происходит обновления белков путём синтеза.