Біохімія і патобіохімія крові

Біохімія і патобіохімія крові. nДихальна функція еритроцитів. Патологічні форми Нв. Кислотно-основний nстан.  Біохімічний склад крові в нормі та nпри патології: білки гострої фази запалення, ферменти плазми крові. Небілкові nазотовмісні та безазотові органічні компоненти крові. Залишковий азот

 

Кров – рідка специфічна тканина, яка є внутрішнім nсередовищем організму. вона складається з плазми і клітинних елементів: nеритроцитів, лейкоцитів, тромбоцитів (рис.1).

 

Рис. 1 Головні кровотворні органи  та клітини крові, що в них виробляються

 

В крові містяться білки, жири, вуглеводи, мінеральні nречовини, ферменти, вітаміни і гормони (табл.1,2).

 

Таблиця 1 Основні nхімічні компоненти крові

 

 

Таблиця 2 Компоненти сироватки крові

 

 

Кров як багатокомпонента система виконує в організмі різноманітні функції: nдихальну, захисну, транспорту, регуляторну. Кожна з цих функцій забезпечується nвідповідними компонентами крові. Так, білок еритроцитів (гемоглобін) переносить nкисень від легень до тканин; альбумін, який міститься в плазмі, підтримує nонкотичний тиск крові, виконує транспортну функцію – перенесення білірубіну, nлікарських препаратів, вітамінів та інших речовин; a – і b– глобуліни nкрові транспортують до тканин ліпоїдні речовини і вітаміни, а гамма глобулінова nфракція – це комплекс антитіл; фібриноген і протромбін беруть у зсіданні крові; nбілки – церулоплазмін (мідьвмісний білок), і трансфери (залізовмісний білок), nвідповідно, транспортують мідь і залізо.

Кров – гетерогенна система, яка в 3-4 рази в’язкіша, ніж вода. Це зумовлено nрозчиненими в ній білками і клітинними елементами з густиною 1,050-1,060. nОсмотичний тиск створений всіма розчиненими в ній органічними і мінеральними nречовинами, а онкотичний –  білками. nПостійне рН крові – 7,36-7,4 підтримується буферними системами крові: nбікарбонатною, фосфатною і гемоглобіновою, причому на  останню припадає 3/4 всієї буферної ємності.

При багатьох патологічниї станах, коли порушується функція таких органів як nнирки, печінка, підшлункова залоза, серце і ін., настають значні зміни і nхімічному складі крові. Дослідження хімічного складу і фізико-хімічних nвластивостей крові має важливе діагностичне значення. Крім того, кров є однією nз доступних для аналізу тканин організму і її можна досліджувати повторно без nбудь-якої шкоди для обстежуваного.

Кров – найбільш спеціалізована рідка тканина, що циркулює в судинній nсистемі й разом із лімфою та міжклітинним простором складає внутрішнє nсередовище організму. Кров поєднує біохімічні процеси різних частин тіла в nцілісну систему та підтримує постійність її складу.

У дорослої людини об’єм крові становить nу середньому 5 л. nБільша частина крові бере участь у кровообігу, а менша знаходиться в окремих nорганах (депо). На сухий залишок крові припадає 16-17 % (850 г). За масою кров в nорганізмі перевершують тільки м’язи і кістки.

Якщо загальмувати згортання крові й nвідцентрифугувати її, то вона розділиться на два шари: 1) верхній – рідкий, із nжовтим відтінком – плазма. На неї припадає 55 % об’єму крові; 2) нижній – nклітини крові (45 %). Осіла кров утворює згусток, що скорочується, над nяким розміщується прозора рідина. Це сироватка (дефібринована плазма).

Відносна густина цільної крові – n1,050-1,064; плазми – 1,024‑1,030; клітин – 1,080-1,097. Крові притаманна nвисока в’язкість завдяки високому вмісту білка й еритроцитів. Осмотичний тиск nкрові, зумовлений сумою всіх розчинних речовин, що знаходяться в одиниці об’єму nпри температурі 37 °С, складає приблизно 7,6 атм. Він спричинений хлоридом nнатрію та іншими низькомолекулярними речовинами крові. Вклад білків, переважно nальбуміну, в цю величину незначний – 0,03 атм. Він називається nколоїдно-осмотичним, або онкотичним, тиском крові. Кров, проходячи через різні nтканини й органи, забезпечує їх поживними речовинами, забирає від них nвідпрацьовані метаболіти, так звані “метаболічні шлаки”, які несуть nінформацію про стан організму. Тому кров вважають “внутрішнім дзеркалом nорганізму”, яке показує стан метаболізму всього організму. Через ці nпричини в клініці та в наукових цілях аналіз крові широко застосовують для nдіагностики захворювань і контролю ефективності лікування.

Кров виконує такі функції:

1) транспорт газів – перенесення із nлегень до тканин кисню, а у зворотному напрямку – вуглекислого газу;

2) транспорт поживних речовин до всіх nклітин організму (глюкози, амінокислот, жирних кислот, вітамінів, кетонових nтіл, мікроелементів та ін.). Із різних органів кров виносить до нирок кінцеві nпродукти обміну – сечовину, сечову кислоту, білірубін, креатинін тощо. nЗвідси вони виділяються з організму;

3) регуляторна або гормоноїдна функція, nпов’язана з утворенням у крові місцевих гормонів (гормоноїдів), що переносяться nз місця виникнення до місця їх дії, тобто до клітин-мішеней;

4) терморегуляторна функція – обмін nтеплом між тканинами і кров’ю;

5) осмотична функція – підтримання nосмотичного тиску в судинах;

6) захисна функція, зумовлена наявністю nв крові антитіл та фагоцитарною функцією лейкоцитів;

7) детоксикаційна – знешкодження nтоксичних речовин, пов’язане з активним їх розщепленням за допомогою ферментів nкрові.

Основні компоненти цільної крові і nплазми людини наведено в таблицях 3, 4 .

Таблиця 3. Деякі nбіохімічні показники цільної крові й плазми людини

 

Таблиця 4. Основні органічні компоненти плазми крові

БІОХІМІЯ КЛІТИН КРОВІ

У крові розрізняють два види клітин – білі й червоні кров’яні тільця (рис. n2). Перші називаються білокрівцями, або nлейкоцитами. Їх вміст в дорослих людей складає 4000-9000 клітин в 1 мкл крові.

Другий вид кров’яних тілець – це nчервонокрівці, або еритроцити, їх вміст у периферичній крові знаходиться в nмежах 4,5-5•10¹². Крім того, в крові знаходяться ще так звані nкров’яні пластинки, або тромбоцити. Розглянемо біохімічні особливості та nпризначення кожного з названих видів клітин.

 

Лейкоцити

 

Рис. 2 Форменні елементи крові

 

Лейкоцити (білі nкров’яні тільця) захищають організм від мікроорганізмів, вірусів та сторонніх nречовин, тобто забезпечують імунний статус організму.

Лейкоцити nділять на дві групи – гранулоцити (зернисті) й агранулоцити (незернисті). До nгранулоцитів відносять нейтрофіли, еозинофіли і базофіли, а в групу nагранулоцитів входять моноцити і лімфоцити.

 

Нейтрофіли

Нейтрофіли складають 60-70 % від усіх лейкоцитів (рис.3). Основне їх nпризначення – захист організму від мікроорганізмів і вірусів. У нейтрофілах є сегментоване ядро, nендоплазматичний ретикулум (слаборозвинений), який не містить рибосом, мало nмітохондрій, добре розвинений апарат Гольджі та сотні різних гранул. Більші за nрозміром гранули мають пероксидази і гідролази з оптимумом активності в кислому nрН. Малим гранулам властиві лужна фосфатаза, лізоцим, лактоферин і білки nкатіонної природи.

 

Рис. 3 Нейтрофільний nгранулоцит

 

Нейтрофіли утворюються із стовбурових клітин – мієлобластів кісткового nмозку. Вони переходять у кровообіг, а звідси – nв різні тканини. В тканинах нейтрофіли живуть до двох днів, а потім гинуть. nПрипускають, що із тканин вони переміщуються на поверхню слизових оболонок n(зокрема шлунково-кишкового тракту), звідки виводяться з організму.

Головним джерелом енергії нейтрофілів є nглюкоза, яка або прямо утилізується, або перетворюється в глікоген. Більше nенергії виробляється гліколітично (90 %), незначна частина глюкози nперетворюється в пентозофосфатному циклі. Під час фагоцитозу відбувається не nтільки посилення метаболізму глюкози, але й активація протеолізу, спрямованого nна деградацію білкових антигенів. Одночасно спостерігається відновлення nфосфатидної кислоти та інозитвмісних фосфогліцеридів, що вказує, очевидно, на nпричетність цих фосфатидів до функціонування мембран. Фагоцитоз супроводжується nпосиленням гліколізу та пентозофосфатного циклу. Але особливо зростає nінтенсивність поглинання кисню нейтрофілами – так званий спалах дихання. nПоглинутий кисень витрачається на утворення активних його форм, що здійснюється nз участю ферментів:

1.                          nНАДФ•Н-оксидаза nкаталізує утворення супероксидного аніона в реакції:

2. Фермент НАДН-оксидаза відповідає за nутворення пероксиду ­водню:

3. nМієлопероксидаза каталізує утворення гіпохлорної кислоти з хлориду та пероксиду nводню:

Аніон гіпохлорної кислоти може nреагувати з наступною молекулою пероксиду водню й утворювати синглетний кисень:

Утворені активні форми кисню проявляють nбактерицидну дію і руйнують мікробні нуклеїнові кислоти, білки та ліпіди. nГоловна роль у бактерицидній дії лейкоцитів належить, вірогідно, пероксиду nводню і гіпохлориту. Утворений гіпохлорит викликає хлорування структур nмікробної мембрани, що супроводжується їх руйнуванням. Крім цього, мієло­пер­оксидаза nза допомогою гіпохлориту декарбоксилює амінокислоти за рівнянням:

 Руйнівну дію на мікроби мають і альдегіди, що nутворюються у вказаній реакції.

Виражену бактерицидну дію проявляє nвільний радикал ОН^•, який відноситься до активних форм кисню й nутворюється в реакції:

Радикали ОН^• дуже nнестабільні й досить активні, тому реагують практично з усіма органічними nсполуками. Вони виникають також і в процесі ліпопероксидації під впливом nліпооксигеназ із ненасичених жирних кислот. За цих умов виникають nліпопероксирадикали та їх гідропер­оксиди, які можуть реагувати з О₂^• nз утворенням ОН^•:

 О₂^• n+ RООН  ®ОН^• + RО^– n+ О₂ (частково ^IО₂)

Хемілюмінісценція, що супроводжує nфагоцитоз, пояснюється виникненням О₂^• або ^IО₂. nСинглетний кисень також є дуже активною формою кисню і знищує мікроорганізми. nЗрозуміло, при надмірній кількості активних форм кисню фагоцитоз може nспричинити і пошкодження клітин господаря. Для попередження цього клітини мають nсистему антиоксидного захисту. Зокрема, в цитоплазмі нейтрофілів виявлена nглутатіонпероксидаза, яка знешкоджує пероксид водню за допомогою відновленого nглутатіону:

У зворотному напрямку (відновлення nглутатіону) реакція відбувається за рахунок відновленого НАДФ•Н і каталізується nглутатіонредуктазою:

Надлишок пероксиду водню може усуватись nі каталазою, але ця реакція відбувається лише при високих концентраціях Н₂О₂:

Нейтрофіли містять ще ряд пристосувань, що дозволяють їм активно nфагоцитувати мікроорганізми. Сюди nнеобхідно віднести і високу концентрацію Н⁺, що утворюються з nлактату – кінцевого продукту гліколізу. За декілька хвилин фагоцитозу рН nзнижується до 4-5, що діє бактерицидно. З іншого боку, таке рН активує nлізосомальні гідролази, які розкладають мертві мікробні тіла. У цьому їм nдопомагає лізоцим (амінополісахаридаза), що розщеплює полісахаридні ланцюги nпептидгліканового шару клітинної стінки.

Бактерицидні властивості проявляє і nкомплекс основних білків, який називається фагоцитином (він діє при низьких nзначеннях рН), а також залізовмісний комплекс лактоферин.

Сприяють нейтрофілам у функції nфагоцитозу і лейкотрієни (похідні арахідонової кислоти) шляхом стимуляції nхемотаксису.

Таким чином, у фагоцитозі нейтрофілів nберуть участь багато чинників ферментативного і неферментативного характеру і з nрізним механізмом дії.

Базофіли

Базофіли складають 1-5 % від усіх nлейкоцитів крові. Активно утворюються в кістковому мозку при алергії. Базофіли nберуть участь в алергічних реакціях, у згортанні крові та внутрішньосудинному nліполізі. Мають апарат синтезу білка, який працює за рахунок енергії дихання. nВони синтезують медіатори алергічних реакцій – гістамін і серотонін, які при nалергії викликають місцеве запалення. Гепарин, що утворюється в базофілах, nзапобігає згортанню крові та активує внутрішньосудинну ліпопротеїнліпазу, яка nрозщеплює триацилгліцерин.

 

Рис. 4 Базофіл

 

Еозинофіли

На них припадає 3-6 % від усіх лейкоцитів. Еозинофіли, як і нейтрофіли nзахищають клітини від мікроорганізмів: містять мієлопероксидазу, лізосомальні nгідролази.

Про відношення еозинофілів до алергічних реакцій свідчить зростання їх nкількості при сенсибілізації організму, наприклад, за бронхіальної астми, nгельмінтозів. Вони здатні нагромаджувати і розкладати гістамін, n”розчиняти” тромби з участю профібринолізину та брадикінін-кінінази.

 

Моноцити

Утворюються в кістковому мозку. Вони nскладають 4-8 % від усіх лейкоцитів.

Рис. 5 Моноцит

 

Період перебування моноцитів у крові nстановить 22 години, а далі спостерігається експоненціальне зниження їх вмісту, nвони виходять у тканини і нагромаджуються при запаленні. За функцією їх nназивають макрофагами. Тканинні макрофаги походять від моноцитів крові. Залежно nвід місця знаходження їх називають: у печінці – ретикулоендотеліоцитами n(купферовськими клітинами), в легенях – альвеолярними макрофагами, в проміжній nречовині сполучної тканини – гістіоцитами тощо. Моноцит – клітина, що має ядро nта інші субклітинні органели (рис. 5).

На відміну від нейтрофілів, у моноцитах nпереважає аеробний шлях одержання енергії. Гліколіз і пентозофосфатний шлях nперетворення глюкози мають другорядне значення. Моноцити характеризуються nшироким набором лізосомальних ферментів з оптимумом дії переважно в кислому nсередовищі. Головною функцією моноцитів і макрофагів є ендоцитоз і фагоцитоз. nВони фагоцитують мікробні клітини, віруси, індиферентні та агресивні частинки n(пил, SіО₂) та ін. На відміну від нейтрофілів, знищення поглинутих nчастинок відбувається не шляхом окиснення. Спочатку здійснюється негідролітичне nпорушення проникності й транспорту мембран мікроорганізмів, що призводить до nшвидкого їх знищення. Після цього починають діяти лізосомальні гідролази, які nперетворюють поглинуті частинки.

Лімфоцити

Вміст – 20-25 %, утворюються в лімфоїдній тканині або тимусі, nвідіграють важливу роль у формуванні гуморального і клітинного імунітету.

Лімфоцити містять nпотужний апарат синтезу білків-імуноглобулінів, енергію одержують, здебільшого, nза рахунок гліколізу, рідше – аеробним –шляхом (рис. 6). Синтез nімуноглобулінів відбувається при кооперативному функціонуванні декількох груп nклітин, які утворюються в кістковому мозку. Клітини однієї групи – В-лімфоцити n– залишають кістковий мозок і заселяють периферичну лімфоїдну тканину. Інша руппа клітин, покинувши кістковий nмозок, потрапляє в тимус. Там вони перетворюються в Т-лімфоцити і через кров nпереносяться в лімфоїдну тканину.

 

 

Рис. 6 Лімфоцити

 

 

Тромбоцити (кров’яні пластинки)

Вміст – менше 1 %, nвідіграють головну роль у процесі гемостазу. Утворюються внаслідок розпаду мегакаріоцитів nу кістковому мозку. Тривалість їх життя – 7-9 днів. Не дивлячись на те, що nтромбоцити не містять ядра, вони здатні виконувати практично всі функції nклітини, крім синтезу ДНК (рис. 7). Саме через це їх іноді називають клітинами, що не зовсім правильно. У nцитоплазмі тромбоцитів містяться мітохондрії і два типи гранул: 1) щільні, в nяких знаходяться АДФ, АТФ, катехоламіни, серотонін; 2) альфа-гранули, nвірогідно, лізосомальноі природи. Щільні гранули подібні на ендоплазматичний nретикулум, мають здатність до синтезу білків та часточок, що необхідні для nвиділення кальцію в середовище. Тромбоцити синтезують білки скоротливої nсистеми: актин, міозин, тропонін, тропоміозин. Їх скоротливі властивості nпроявляються відразу після активації кров’яних пластинок з участю Са²⁺.

Рис.7 Жовтою стрілкою позначений nтромбоцит, білою – еритроцит

 

У них також утворюються простагландини nі тромбоксани, які сприяють агрегації тромбоцитів і звуженню судин. Головним nджерелом вуглеводів у тромбоцитах є глікоген. Він зазнає глікогенолізу, а далі n– окиснення в мітохондріях із виділенням енергії. Пентозофосфатним шляхом nперетворюється приблизно 25 % глюкози.

До основних реакцій тромбоцитів nвідносяться: адгезія, агрегація і секреція (з гранул). Під час адгезії n(злипання) відбувається прикріплення тромбоцитів до колагену або nсубендотеліальної базальної мембрани, яка містить колагенові волокна. Агрегація nтромбоцитів індукується тромбіном, колагеном при наявності Са²⁺ і nтурбулентним рухом тромбоцитів. Інгібують агрегацію ацетилсаліцилова кислота n(аспірин), ц-АМФ та простагландини Е₁ і Р₂.

За умов пошкодження судин або їх nендотелію тромбоцити через декілька секунд змінюють свою форму і закривають nпошкоджену поверхню (реакція з колагеном). Наступна агрегація тромбоцитів nпризводить до утворення тромбоцитарного тромбу, до якого приєднується nнерозчинний фібрин і заповнює простір між коагульованими тромбоцитами, остання nстадія процесу – контракція (ретракція) згустка кро­ві – здійснюється з nучастю скоротливих білків (актоміозин), АТФ, фібриногену й іонів кальцію n(рис.8).

 

Рис.8 Схема етапів активації адгезин nтромбоцитів у формуванні тромба

PWb – фактор Вілебранда, ФГ- фібриноген, ТХА2 – тромбоксан

 

Протидіють агрегації nтромбоцитів чинники, що виділяються ендотеліальними клітинами судинної стінки: nАДФаза, простациклін (простагландин І₂), оксид азоту NO. Простациклін і NO потенціюють nантитромбоцитарні ефекти один одного.

Еритроцити

 

 

 

Рис.9 Еритроцити

 

У крові людини nміститься 25 трлн. еитроцитів (рис.9). Основну свою функцію – перенесення О₂ і СО₂ – nвони виконують завдяки тому, що містять 34 % гемоглобіну (рис. 10), а на nсуху масу клітин – 95 %.

http://www.youtube.com/watch?v=WXOBJEXxNEo&feature=related

 

Рис. 10 Молекула гемоглобіну

 

Загальний вміст nгемоглобіну у крові дорівнює 130-160 г/л, і якщо б гемоглобін був просто розчинний nу плазмі, то розчин був би надто в’язким і його важко було б проштовхнути через nсудини.

Утворюються nеритроцити в червоному кістковому мозку із стовбурових клітин, які послідовно nпроходять стадії еритробластів, пронормобластів, нормобластів до зрілих nеритроцитів – нормоцитів. У nпроцесі еритропоезу клітини-попередники зменшуються в розмірах. Їх ядра у кінці nпроцесу руйнуються і виштовхуються з клітин. До завершення до­зрівання клітини nмістять багато глобінової мРНК і активно синтезують гемоглобін, а в повністю nзрілих еритроцитах рибосоми зникають. Крім того, еритроцити втрачають nмітохондрії. Таким чином, в обміні речовин в еритроцитах кисень не nвикористовується. Енергію, необхідну для систем транспорту через мембрани і для nпідтримки цілісності клітинної мембрани, еритроцити отримують за рахунок nанаеробного гліколізу. 90 % глюкози в еритроцитах розпадається в процесі nгліколізу і 10 % – пентозофосфатним шляхом. Відомі спадкові дефекти ферментів nцих метаболічних шляхів у еритроцитів. При цьому звичайно спостерігаються nгемолітична анемія й інші порушення структури і функції еритроцитів.

Швидкість еритропоезу регулюється nгормоноїдами – еритропоетинами, що виробляються в нирках, а також у печінці й nселезінці, та стимулюють клітинну диференціацію і проліферацію на певних етапах nеритропоезу. Кількість еритропоетинів у крові зростає при гіпоксіях різного ­походження. nЗа добу утворюється приблизно 200-250 млрд. еритроцитів (така ж кількість nруйнується). Тривалість життя еритроцитів складає 110‑120 днів.

Гемоглобін

 

До складу білка гемоглобіну входять nпростий білок глобін та простетична група гем. Гем – це хелатний комплекс іона nзаліза і порфірину – циклічної сполуки, що містить 4 пірольні кільця, з’єднані nметиленовими містками (рис. 11)

Рис. 11 Просторове зображення гемоглобіну

Існують різні nпорфірини, що відрізняються боковими групами пірольних кілець. Гем гемоглобіну, nяк і міоглобіну, цитохромів-b і Р-450, каталази nі пероксидаз – це феропротопорфірин IX (феро – залізо nдвовалентне). Його ще називають nпротогемом. Відомі ще геми а, с, що містяться в цитохромах. Іон заліза nзв’язаний із 4 атомами азоту пірольних кілець порфірину (2 зв’язки ковалентні nта 2 – донорно-акцепторні). Крім цього, іон заліза поєднаний координаційним nзв’язком з атомом азоту імідазольного кільця залишку гістидину, що входить до nскладу поліпептидного ланцюга глобіну. Додаткова стабілізація зв’язку гему з nглобіном відбувається за рахунок гідрофобних та іонних взаємодій протопорфірину nй амінокислотних радикалів глобіну. До шостого координаційного положення заліза nможуть приєднуватись молекули кисню чи інших лігандів (СО, NO, ціанід-іон). nЗв’язування кисню – процес зворотний і не супроводжується окисненням Fe²⁺ nдо Fe³

Рис.12 Основні типи гемоглобінів дорослої людини

 

Глобін є олігомерним nбілком, що містить 4 поліпептидних ланцюги (2 альфа-ланцюги по 141 амінокислотному залишку і 2 nбета-ланцюги по 146 амінокислотних залишки). Із кожним ланцюгом зв’язаний один nгем. Чотири поліпептидні субодиниці в просторі розміщені у вигляді тетраедра й nу щільній упаковці дають глобулярну молекулу, в якій кожна субодиниця має nконтакт із трьома іншими. Така будова основного гемоглобіну дорослої людини – nгемоглобіну А (рис. 12, 13).

Мінорні nгемоглобіни еритроцитів дорослої людини – гемоглобін А₂, що має nструктуру альфа₂ дельта₂, глікозильовані гемоглобіни А_1b і НbА_1с. На мінорні Нb припадає 5-10 %. Для еритроцитів nплода характерний НbF (фетальний), який nскладається з двох альфа-ланцюгів і двох гамма-ланцюгів. В останні тижні nвагітності й перші тижні після народження НbF поступово замінюється на НbА. Специфічні властивості НbF зумовлюють підвищену спорідненість його до О₂ nі, таким чином, перенесення кисню від матері до плода.

 

Рис. 13 Молекула гемоглобіну

 

У крові людей відкрито nприблизно 300 варіантів гемоглобінів, які утворилися внаслідок мутацій генів. nВеличезна більшість таких гемоглобінів містить одиничну амінокислотну заміну в nальфа- чи бета-ланцюзі. Рідше зустрічаються аномальні гемоглобіни з делеціями nчи вставками амінокислот. Багато nз варіантів гемоглобінів функціонують нормально і не викликають симптомів nзахворювання. Але в деяких випадках структурні аномалії так істотно порушують nфункції гемоглобіну, що спостерігаються клінічні ознаки захворювання. Найбільш поширеним серед аномальних гемоглобінів є nгемоглобін S. У людей – носіїв гена НbS – має місце серпоподібно-клітинна nанемія, яка за механізмом розвитку відноситься до гемолітичних. НbS nвідрізняється від НbА заміною однієї амінокислоти: в 6 положенні бета-ланцюга nглутамінова кислота замінена валіном. Оскільки ці амінокислоти відрізняються за nзарядом і гідрофобністю, заміна проявляється низькою розчинністю НвS у nдезоксиформі (розчинність оксигемоглобіну не знижується). Молекули nдезоксигемоглобіну S асоціюють з утворенням ниток, волокон і пучків волокон, що nзумовлює зміну форми еритроцитів (рис.14). Серпоподібні клітини менш стабільні nй швидко зазнають лізису.

Рис. 14 Серпоподібні еритроцити при nсерповидноклітинній анемії

 

При зменшенні nкількості еритроцитів і зниженні вмісту гемоглобіну виникає анемія. У крові гомозиготних осіб є тільки НbS nі в них розвивається важка анемія, смерть настає в ранньому дитячому віці. У nгетерозигот, що мають в еритроцитах НbS і НbА, проявляються тільки слабкі nознаки хвороби. Характерно, що в таких індивідумів затримується розвиток в nеритроцитах малярійного плазмодія і вони не хворіють на малярію або легко nпереносять її. Ген НbS поширений у малярійних областях. У деяких аномальних nгемо­глобінів збільшується або зменшується спорідненість до кисню, що також nможе призводити до гематологічних захворювань. Крім розглянутих nгемоглобінопатій, зустрічаються спадкові хвороби внаслідок порушення утворення nв рівних кількостях альфа- і бета-ланцюгів або повної відсутності синтезу одного nвиду ланцюгів. Ці хвороби називаються таласеміями. Внаслідок дисбалансу альфа- nі бета-ланцюгів надлишкові ланцюги випадають в осад, рівень гемоглобіну і nтривалість життя еритроцитів знижуються. Гомозиготна форма альфа-таласемій nпризводить до смерті ще в період внутрішньоутробного розвитку або незабаром nпісля народження.

 

Синтез гемоглобіну

У nклітинах-попередниках еритроцитів (еритробластах і ретикулоцитах) усі nкомпоненти Нb – альфа-ланцюги, nбета-ланцюги і гем – синтезуються в збалансованих кількостях. Субстратами для синтезу порфіринового nциклу гему є гліцин і сукциніл-КоА. При їх взаємодії утворюється гама‑амінолевулінова кислота (рис. n15)

Рис. 15 Регуляція синтезу гемоглобіну

 

Активність nгама-амінолевулінатсинтази, яка каталізує цю реакцію, гальмується гемом nгемоглобіну й іншими гемопротеїнами. Деякі лікарські препарати і стероїдні nгормони індукують синтез ферменту в печінці. Дві молекули гама-амінолевулінової nкислоти конденсуються під дією гама-амінолевулінатдегідратази з утворенням nпорфобіліногену, що має пірольне кільце. Активність ферменту також гальмується за принципом зворотного зв’язку nгемом і гемопротеїнами. Далі чотири молекули порфобіліногену конденсуються з nутворенням лінійної тетрапірольної сполуки, яка переходить у циклічний nуропорфіриноген. Останній через копропорфіриноген перетворюється в nпротопорфірин IX. На останній стадії фермент ферохелатаза включає залізо в nпорфірин і утворюється гем (рис. 16).

Рис. 16 Утворення гему

 

Синтез поліпептидних nланцюгів глобіну відбувається тільки при наявності гему, який відразу ж nзв’язується з білком. Побічними продуктами синтезу гему є порфірини серії 1.

Зустрічаються спадкові порушення синтезу гему – порфірії. Внаслі­док nдефектів певних ферментів попередники або побічні продукти синтезу гему n(уропорфірини, копропорфірини, протопорфірини) накопичуються в організмі й nвиводяться із сечею і калом. У хворих відзначається підвищена чутливість шкіри nдо сонячного опромінення через фотосенсибілізацію порфіринами. Порфірії nподіляють на еритропоетичні й печінкові. При алкоголізмі, отруєнні сполуками nсвинцю, гемолітичній хворобі може спостерігатись неспецифічне підвищене nвиведення із сечею порфіринів.

Роль гемоглобіну в транспорті кисню

Кров повинна щоденно переносити від nлегень до тканин приблизно 600л кисню (27 моль, 850 г). У розчинному стані переноситься nнезначна кількість кисню, оскільки він малорозчинний у плазмі крові (3 мл О₂/1 nл крові). Гемоглобін при повному насиченні киснем зв’язує 1,34 мл О₂ nна 1 г, nа звідси 1 л nцільної крові зв’язує приблизно 200 мл О₂, тобто майже в 70 разів nбільше, ніж розчиненого.

Молекула гемоглобіну, що має 4 геми, зв’язує 4 молекули кисню. Схематично це можна nзобразити таким чином:

Унікальною особливістю зв’язування гемоглобіном кисню є позитивна nкооперативна взаємодія між субодиницями, яка проявляється в збільшенні nспорідненості Нb із кожною наступною молекулою О₂, тобто після nприєднання першої молекули О₂ кожна наступна молекула приєднується nшвидше. Коли О₂ зв’язується з атомом заліза гему першої субодиниці, nїї третинна структура змінюється. Ця зміна індукує структурні зміни інших nсубодиниць, в яких відразу різко підвищується спорідненість із О₂.

На рис. 17 nпоказані криві насичення киснем Нb і білка м’язів міоглобіну, який також зв’язує О₂, nале тільки одну молекулу, оскільки містить один гем і один поліпептидний nланцюг.

Рис. 17 Залежність nнасичення киснем міоглобіну (А)та гемоглобіну (Б) від парціального тиску крові

 

Залежність між ступенем насичення мономерного міоглобіну киснем і nпарціальним тиском (pО₂) виражається кривою, що nмає вигляд простої гіперболи. Це свідчить про відсутність кооперативного характеру nзв’язування (збільшення спорідненості О₂ з іншими мономерами nміоглобіну). Міоглобін має набагато більшу спорідненість із киснем, ніж nгемоглобін, що дає йому можливість приєднувати О₂, який nдоставляється в м’язи гемоглобіном (рис.18). Таким чином, міоглобін пристосований до ефективного зв’язування, nзапасання киснем і забезпечення ним процесу тканинного дихання в м’язовій nтканині.

 

Рис. 18 nСтруктура міоглобіну

 

Крива насичення nкиснем гемоглобіну має S-подібну n(сигмоїдну) форму. При низькому pО₂ (до 10 мм рт.ст.) Нb має дуже малу спорідненість із О₂, а nпісля зв’язування першої молекули О₂ крива насичення йде різко nвгору. При 60 мм рт. ст. рівень nнасичення гемоглобіну киснем досягає 90 %, після чого знову повільно підні­мається nдо повного насичення. Завдяки таким властивостям гемоглобін добре пристосований nдо зв’язування кисню в легенях і його звільнення в периферичних тканинах. nРушійною силою перенесення О₂ служить різниця парціального тиску nйого в повітрі, рідинах і тканинах орга­нізму. pО₂ в альвеолярному nповітрі дорівнює 100 мм рт. ст., а у венозній крові – 40 мм рт. ст. Завдяки nградієнту в 60 мм nрт. ст. кисень швидко дифундує через альвеолярну мембрану і в результаті pО₂ nартеріальної крові складає близько 95 мм рт. ст. При такому pО₂ Нb nнасичується киснем приблизно на 96 %. Якщо ж pО₂ альвеолярного nповітря буде меншим – до 80-70мм рт. ст. (наприклад, на висоті), вміст оксигемоглобіну nзнизиться всього на 1-3 %.

У міжклітинній рідині тканин організму npО₂ складає 35 мм nрт.ст. і менше. Під час протікання крові через капіляри оксигемоглобін nдисоціює, причому ступінь дисоціації залежить від інтенсивності окиснювальних nпроцесів у тканинах. Кисень дифундує з еритроцитів через плазму в міжклітинну nрідину, а потім у клітини тканин, де в мітохондріях перетворюється у воду. У nвенозній крові в стані спокою pО₂ дорівнює 40 мм рт.ст., а венозний nгемоглобін насичений киснем приблизно на 64 %. Таким чином, приблизно одна nтретина зв’язаного кисню звільняється в тканинах (6,5 мл О₂ із 100 nмл крові). При фізичній роботі pО₂ у м’язах знижується до 25-10 мм рт.ст. і гемоглобін nвіддає більше кисню. Крім того, через працюючий м’яз збільшується кровообіг.

На зв’язування гемоглобіном О₂ nвпливають, крім pО₂, температура, рН, концентрація СО₂ і n2,3-дифосфогліцерату (ДФГ) (рис. 19 ).

Рис. 19 Криві зв’язування кисню гемоглобіном

 

Підвищення nконцентрації Н⁺ і СО₂ знижує спорідненість гемоглобіну з nО₂ і навпаки, сприяє звільненню кисню з оксигемоглобіну. Це явище називається ефектом К. Бора. nТак само діє підвищення температури і концентрації в еритроцитах ДФГ. Крива насичення nгемоглобіну киснем під дією цих факторів зміщується вправо (рис. 17.4). ДФГ – nпроміжний продукт гліколізу – знаходиться в еритроцитах і, зв’язуючись з nоксигемоглобіном, сприяє дисоціації кисню. Концентрація ДФГ зростає при nпідйомах на велику висоту (3-4км над рівнем моря), а також при гіпоксіях, зумовлених nпатологічними процесами. Збільшення ступеня дисоціації оксигемоглобіну в nтканинах буде компенсувати зниження кількості кисню, який зв’язуватиметься nгемоглобіном у легенях в умовах гіпоксії.

Транспорт СО₂ (діоксиду nвуглецю)

СО₂ утворюється в тканинах n(основне джерело – реакції окиснювального декарбоксилювання альфа-кетокислот у nматриксі мітохондрій). За добу у фізіологічних умовах легенями виводиться 300-600 л СО₂ (в nсередньому 480 л nабо 22 моля). pCО₂₂ у міжклітинній рідині складає приблизно 50 мм рт. ст., а в nартеріальній крові – 40 мм nрт. ст. І хоч різ­ниця pCО₂ значно менша від аналогічної для О₂, nале коефіцієнт дифузії СО₂ у 30 разів більший і він швидко дифундує nз тканин через міжклітинну рідину, стінки капілярів у кров. Вміст СО₂ nу венозній крові становить 55-60 об. %, а в артеріальній – 50 об. %. Таким nчином, із тканин до легень переноситься 5-10 мл СО₂ на кожні 100 мл nкрові. У формі розчиненого в плазмі газу транспортується приблизно 6 %. Основ­на nкількість СО₂ переноситься у вигляді гідрокарбонатів, які nутворюються внаслідок гідратації СО₂ і дисоціації вугільної кислоти.

Гідратація СО₂ n– процес дуже повільний, і тільки в еритроцитах є фер­мент карбоангідраза, який nкаталізує цю реакцію. Протони, які звільнюються при дисоціації вугільної nкислоти, зв’язуються специфічними амінокислотними залишками гемоглобіну. Це сприяє звільненню кисню з nоксигемоглобіну (ефект Бора) в капілярах тканин. Таким чином, дисоціація nоксигемоглобіну в тканинах зумовлюється низьким pО₂ в тканинах, nзв’язуванням іонів Н⁺, а також прямим приєднанням СО₂ до nгемоглобіну.

Уся кількість СО₂, що nутворюється в тканинах за добу, еквівалентна 13000 ммоль Н⁺/2 л nконц. НСl. Величезна кількість іонів Н⁺ могла би миттєво знизити рН nкрові й міжклітинної рідини до 1,0, якщо б вони не зв’язувались із nгемоглобіном. Дезоксигемоглобін, на відміну від оксигемоглобіну, є слабкою nкислотою.

Аніони НСО₃^– nвиходять за градієнтом концентрації з еритроцитів у плазму, а замість них для nзбереження електронейтральності в еритроцити надходять іони Сl^–.

Коли венозна кров потрапляє в капіляри nлегень, О₂ дифундує в ери­троцити, утворюється оксигемоглобін, що як nсильна кислота дисоціює, звільнюючи іони водню. Гідрокарбонати плазми також nнадходять у еритроцити, взаємодіють із протонами, з вугільної кислоти під дією nкарбоангідрази звільняється СО₂, який дифундує в альвеолярне nповітря. Переходу СО₂ з еритроцитів в альвеолярний простір сприяють nградієнт парціального тиску СО₂ і висока дифузійна здатність. nСхематично процеси, що відбуваються в капілярах тканин і капілярах легень, nзображені на рис. 20

Рис. 20 Схема перенесення кисню і діоксиду вуглецю з участю nгемоглобіну еритроцитів

Як згадувалось nвище, гемоглобін безпосередньо зв’язує СО₂, N‑кінцевою альфа-аміногрупою nкожного із 4-х поліпептидних ланцюгів з утворенням карбгемоглобіну n(карбаміногемоглобіну):

Реакція зворотна і в капілярах тканин nвнаслідок високого pО₂ відбувається зліва направо, а в легенях – nу зворотному напрямку. У вигляді карбгемоглобіну переноситься незначна nкількість СО₂, яка зменшує спорідненість його з О₂ і nнавпаки, зв’язування в легенях гемоглобіном кисню зменшує спорідненість його із nСО₂.

Таким чином, гемоглобін може зв’язувати nпо 4 молекули О₂ чи СО₂, приблизно 4 іони Н⁺ й n1 молекулу ДФГ. Зміна концентрації будь-якого з цих 4 лігандів гемоглобіну nчерез зміну кон­формації молекули білка регулює його спорідненість з іншими nлігандами. Завдяки цьому молекула гемоглобіну прекрасно пристосована до nздійснення одночасного переносу еритроцитами О₂, СО₂ й nіонів Н⁺.

Карбоксигемоглобін, nметгемоглобін

Замість кисню до гемоглобіну може приєднуватись оксид вуглецю (II) з утворенням карбоксигемоглобіну n(НвСО). Спорідненість гемоглобіну людини із СО більше ніж у 200 раз перевищує nспорідненість із О₂. Токсичну дію на організм проявляють навіть nневеликі концентрації в повітрі оксиду вуглецю, коли частина гемових груп nгемоглобіну зв’язана із СО, а частина – з О₂. Такі молекули nгемоглобіну утримують кисень міцніше, ніж гемоглобін, з яким зв’язані 4 nмолекули кисню. Таким чином, при отруєнні СО гіпоксія зумовлена не тільки nблокуванням частини гемів гемоглобіну, а й порушенням процесу дезоксигенації nгемів, з якими зв’язані молекули О₂.

Fе²⁺ гемоглобіну окиснюється nдо Fе³⁺ під дією таких агентів (окисників), як амілнітрит, анілін, nнітробензол, нітрати і нітрити, тіосульфати, фериціанід. Форма гемоглобіну з Fе³⁺ nназивається метгемоглобіном (МеtНb). Він не приєднує ні О₂, ні СО і, nтаким чином, не може забезпечувати транспорт кисню.

Окисно-відновний потенціал пари Fе²⁺/Нb–Fе³⁺/MetHb nпри рН 7 дорівнює +0,17 В, що вказує на можливість автоокиснення nгемоглобіну до метгемоглобіну в середовищі з високою концентрацією кисню, яким nє еритроцит. Дійсно, щоденно в організмі людини 0,5 % усього гемоглобіну nперетворюється в метгемоглобін. Але в еритроцитах міститься фермент nметгемоглобінредуктаза, який каталізує відновлення метгемоглобіну до nгемоглобіну, тому фактично концентрація метгемоглобіну в крові в нормі nневелика. Активність метгемоглобінредуктази nзнижена при спадковому захворюванні – сімейній метгемоглобінемії, головною nознакою якої є ціаноз, виражений різною мірою, що пов’язано з різною nконцентрацією метгемоглобіну (від 25 до 45 %). Метгемоглобінемію спостерігають nтакож у клініці після прийому хворими сульфаніламідів, фенацетину, саліцилатів. nОкиснення гемоглобіну до метгемоглобіну киснем зумовлює утворення nсупероксидного аніон-радикала (О₂^•):

Супероксидний радикал, який проявляє nтоксичну активність, під дією супероксиддисмутази перетворюється в Н₂О₂. nОстанній розпадається під впливом каталази і пероксидаз еритроцитів.

Fе ³⁺ у метгемоглобіні може nвзаємодіяти з різними аніонами (ОН^‑, Сl^‑, СN^–, nS^2- й ін.). Токсична дія ціанідів зумовлена взаємодією їх із Fе³⁺ nцитохромоксидази і гальмуванням у результаті тканинного дихання.

Оскільки в організмі міститься значно nбільше гемоглобіну, ніж цитохромоксидази, як протиотруту при отруєнні синильною nкислотою і її солями використовують амілнітрит, нітрит натрію, тіосульфат nнатрію, які зумовлюють утворення метгемоглобіну, а потім – ціанметгемоглобіну. nЦя сполука не токсична і може повільно зазнавати подальших перетворень.

 

ВИЗНАЧЕННЯ nГЕМОГЛОБІНУ В КРОВІ

 

Гемоглобін – головний дихальний пігмент еритроцитів, який відноситься до nхромопротеїнів і забезпечує тканини киснем, Складається гемоглобін з білка nглобіну і гему. Останній надає гемоглобіну характерного забарвлення. Приєднання nдо гему різних хімічних груп супроводжується зміною забарвлення. На цьому nбазується визначення концентрації гемоглобіну в крові. У здорових людей в крові nгемоглобін міститься у вигляді оксигемоглобіну. Концентрація його становить n(12,0-14,0 г/100 мл у жінок, а у nчоловіків 13,0-16,0 г/100 мл або n132-164 г/л у міжнародній системі nодиниць СІ.

СПЕКТРАЛЬНИЙ АНАЛІЗ ПОХІДНИХ ГЕМОГЛОБІНУ

 

В еритроцитах здорової людини знаходиться оксигемоглобін (НbО₂) nі “відновлений” гемоглобін (Нb). В обох випадках зміни валентності заліза не nвідбувається. Можливим є утворення ще одного похідного гемоглобіну – nкарбгемоглобіну, коли гемоглобін зв’язується із СО₂, який nприєднується не до гену, а до NH₂ – груп nгемоглобіну: Hb – NH₂ + CO₂ ® HbNHCOO^–+ H ⁺. nУтворення карбогемоглобіну використовується для перенесення СО₂ з nтканин. Під впливом токсичних факторів утворюються похідні nгемоглобіну, в яких двовалентне залізо гемінової групи перетворюється в nтривалентне (метгемоглобін НbОН) або міцно зв’язується з чадним газом n(карбоксигемоглобін НbСО) і не можуть переносити кисень. Щоб встановити, які з nпохідних гемоглобіну циркулюють у крові, застосовують спектральний аналіз.

Принцип методу

При розкладанні білого світла за допомогою спектроскопа утворюється спектр, nде кольорові смуги, що відповідають випроміненню різної довжини хвилі, nрозміщуються відповідно до кольорів “веселки”. Якщо видиме світло проходить nчерез шар забарвленої речовини, то остання вибірково поглинає промені певної nдовжини хвилі і утворюється певний спектр поглинання у вигляді темних смуг. На nоснові цього була побудована шкала, що дає можливість точно визначити положення nв спектрі смуг різних речовин (рис. 21).

Клініко-діагностичне значення

Зниження вмісту гемоглобіну в крові характеризує собою анемію, а різку nпадіння його несумісне з життям, як внаслідок кисневого голодування, так і nпорушення тканинного обміну. Частіше трапляється зниження вмісту гемоглобіну, nрізке підвищення.

Значне зниження характерне для nгострої крововтрати, гіпопластичної анемії, гемолітичної анемії настадії nгемолітичної кризи. Збільшення вмісту гемоглобіну в крові можуть спостерігати nпри еритремії, серцевій декомпенсації, мієлопроліферативних захворюваннях.

 

 

Рис. 21 Спектри поглинання: nгемоглобіну і його похідних

1–сонячний спектр, 2–оксигемоглобін, n3–гемоглобін, 4–карбоксигемоглобін, 5–метгемоглобін, 6–гемохромоген (лужний), n7–уробілін (у лужному розчині за наявності хлориду цинку)

 

 

ПРОБА НА КАРБОКСИГЕМОГЛОБІН

Принцип методу

Присутність карбоксигемоглобіну можна виявити за збереженням nчервоного кольору крові після додавання лугу. Нормальна кров при цьому nзабарвлюється в бурий колір внаслідок розкладання оксигемоглобіну і утворення nгематину (основи, що відповідає геміну, у якого аніон кислоти, наприклад хлору, nзаміщений на гідроксил).

 

Буферні nсистеми крові

Стала концентрація іонів водню є nнеобхідною умовою життя орга­нізму. Кров має слабколужну реакцію. рН nартеріальної крові дорівнює 7,4, рН венозної крові – 7,35, а рН в еритроцитах nдещо нижча – приблизно 7,2. При зміні рН порушується дія ферментів і настають nінші розлади, що можуть призвести до важких ускладнень і смерті. Вважають, що nфізіологічні коливання рН відбуваються в межах 0,05-0,07. Стабільність рН крові nпідтримується буферними системами (гемоглобіновою, гідрокарбонатною, фосфатною) nі білками плазми. Найсильнішою є гемоглобінова система, частка якої складає 75 n% усієї буферної ємності крові.

Гемоглобінова nбуферна система складається з оксигемоглобіну (кислої й основної форми) і nдезоксигемоглобіну (кислої й основної форми). Гемоглобін, як і інші білки, містить залишки nамінокислот, які можуть зв’язувати та звільняти іони Н⁺ (зокрема nзалишки гістидину). Константа дисоціації іоногенних груп гемоглобіну змінюється nзалежно від його насичення киснем. рКа для ННbО₂ складає 6,62, а для nННb – 8,18. Таким чином, оксигемоглобін є сильною кислотою, а дезоксигемоглобін n– дуже слабкою, слабкішою за вугільну. При рН, що дорівнює значенню рН крові, nоксигемоглобін знаходиться у формі основи НbО₂^–, а nдезоксигемоглобін – у кислій формі ННb:

Буферна дія гемоглобіну поєднана з nтранспортом О₂ і СО₂. Як роз­глянуто вище, в капілярах nтканин підвищена концентрація іонів Н⁺, ви­кликана дифузією і nгідратацією СО₂, нейтралізується завдяки утворенню кислої форми nдезоксигемоглобіну:

 

Процес може бути і не пов’язаний із nзвільненням кисню, але він здійснюється швидше і більш ефективно компенсує nзміну рН, якщо одночасно відбувається дезоксигенація.

У капілярах легень оксигемоглобін як nсильна кислота витісняє з гідрокарбонатів вугільну кислоту, яка швидко nрозпадається на СО₂ і Н₂О. Таким чином, гемоглобін nпопереджує підлужування крові після звільнення з неї вуглекислоти:

Гідрокарбонатна nбуферна система (НСО₃^–/Н₂СО₃) ефективно nфункціонує при рН біля 7,4. Вугільна кислота виконує функцію донора протона, а nгідрокарбонат-іон НСО₃^– – акцептора протона. Концентрація недисоційованих молекул nН₂СО₃ в крові незначна і залежить від концентрації nрозчиненого СО₂, а остання – від парціального тиску СО₂ в nальвеолярній газовій суміші.

При рН крові, рівному 7,4, відношення nконцентрації НСО₃^–/Н₂СО₃ дорівнює n20:1. При надходженні в кров кислих продуктів іони Н⁺ взаємодіють із nгідрокарбонатами, утворюється надлишок вугільної кислоти, яка розпадається. СО₂ nпереходить у газову фазу в легенях і видихається з організму. Це зумовлює nповернення НСО₃^–/Н₂СО₃ до норми n(20:1), а отже і до відновлення рН 7,4. І навпаки, коли в плазму крові nпотрапляє якась кількість лужних речовин і рН підвищується, іони ОН^– nвзаємодіють із вугільною кислотою, яка переходить у гідрокарбонат-іон НСО₃^–. nЦе викликає розчинення в плазмі крові додаткової кількості СО₂, що nміститься в газовому просторі легень. Концентрація Н₂СО₃ nу плазмі зростає до нормального співвідношення. Гідрокарбонатна буферна система nфункціонує спільно з гемоглобіновою. Між обома системами встановлюється nрівновага і вони спільно забезпечують підтримання сталості рН крові.

Фосфатна буферна система складається з іонів nН₂РО₄^– і НРО₄^2-. nСпряжена кислотно-основна пара Н₂РО₄^––НРО₄^2- nмає рК 6,86, тому ця система служить буфером у межах рН 6,1-7,7. Значення її для крові незначне, nоскільки вміст фосфатів у крові малий. Важливу роль фосфатна буферна система nвідіграє в підтримці сталості рН внутрішньоклітинної рідини, що знаходиться в nмежах 6,9-7,4.

Білки плазми проявляють буферну nдію завдяки наявності іоногенних залишків амінокислот. Вклад їх у буферну nємність крові незначний.

Буферні системи складають першу лінію nзахисту від зміни рН. Додаткові можливості забезпечують діяльність легень і nнирок, які усувають з організму СО₂, кислі й лужні продукти. Так, nпри зниженні рН дихання стимулюється, що призводить до виведення з організму nнадлишку СО₂ і навпаки, при підвищенні рН частота дихання знижується nдля зменшення виділення СО₂ легенями. Частота і глибина дихання nрегулюються дихальним центром, який чутливий до рН і рСО₂ nпозаклітинної рідини. Нирки при зниженні рН крові виділяють із сечею NаН₂РО₄, nсолі амонію (NН₄⁺), слабкі кислоти в недисоційованій nформі. При підвищенні рН крові нирки збільшують виведення Nа₂НРО₄, nNаНСО₃. Якщо буферні системи та механізми дихальної і ниркової nрегуляції рН не компенсують відхилень за межі фізіологічної норми, настають nпорушення кислотно-основної рівноваги – ацидоз чи алкалоз. Залежно від nмеханізмів розвитку порушень розрізняють дихальний чи метаболічний алкалоз або nацидоз. При гіпервентиляції легень знижується концентрація Н₂СО₃ nв організмі (гіпокапнія), підвищується рН крові, стан називається дихальним nалкалозом. Для компенсації нирки виділяють лужну сечу. Гіповентиляція легень n(наприклад, при запаленні, набряку легень, бронхіальній астмі) зумовлює збільшення nвмісту СО₂ в крові (гіперкапнія), зниження рН, підвищене виведення nіз сечею кислих продуктів. Стан називається дихальним ацидозом.

Метаболічний ацидоз nвиникає при значному збільшенні вмісту в крові кетонових тіл (цукровий діабет, nголодування), молочної кислоти (гіпоксія м’язів), втраті секретів підшлункової nзалози і кишечника при діареї. У крові знижується концентрація НСО₃^– nі Н₂СО₃, зростає виведення із сечею кислих продуктів і nсолей амонію. Метаболічний алкалоз настає внаслідок великої втрати іонів водню nпри тривалому блюванні чи підвищеній затримці в організмі гідрокарбонатів під nвпливом мінералокортикоїдів.

У клінічній nпрактиці визначають показники кислотно-лужної рівноваги: рН крові й сечі, nконцентрацію в плазмі іона гідрокарбонату, парціальний тиск СО₂ в nкрові, надлишок буферних основ цільної крові чи плазми (лужний резерв). Останній показник з’ясовує, скільки nммоль основ можна додати до даної проби крові чи забрати від неї, щоб її рН при nрСО₂, рівному 40 мм nрт. ст. і температурі 37 °С досягло значення 7,4.

ПЛАЗМА nКРОВІ

Плазма крові містить 90-91 % води і n9-10 % сухого залишку, а саме 7‑8 % білка, приблизно 1 % різноманітних nнебілкових органічних речовин і 0,9% – неорганічних солей. У табл. 17.1, n17.2  наведені концентрації основних nорганічних і неорганічних компонентів плазми крові. У фізіологічних умовах nвміст їх коливається в певних межах, які називаються “нормальними”, nчи “фізіологічними”. Відносно постійний рівень основних компонентів nкрові підтримується за допомогою регуляторних систем (ЦНС, гормональна nсистема). За багатьох патологічних процесів відзначаються більші чи менші nзрушення в хімічному складі крові.

Білки плазми крові

Загальна кількість білків, що виявлені в nплазмі крові, зараз становить понад 200. Для розділення їх використовують різні nфізико-хімічні методи. Методом електрофорезу в простих його варіантах білки nплазми поділяються на п’ять фракцій: альбумін, альфа₁-глобуліни, альфа₂-глобуліни, nбета-глобуліни і гама-глобуліни. При імуноелектрофорезі nбілки розділяються не тільки за електрофоретичною рухливістю, але і за імунними nвластивостями. Цим методом можна отримати понад 30 білкових фракцій (табл. 5, n6, 7).

Таблиця 5 nВисокомолекулярні компоненти плазми крові

Білкові фракції. Які отримують за допомогою електрофорезу n(кількісно)

 

Таблиця 6. Білкові nфракції, які отримують за допомогоюімуноелектрофорезу на агаровому гелі n(кількість визначають імунохімічно)

 

Таблиця 7. Ферменти

 

Електрофоретичний nаналіз дозволяє встановити ряд спадкових змін деяких індивідуальних білків nплазми. Часто ці зміни зумовлюють розвиток захворювань.

 

Альбумін

Більша частина білків плазми припадає на альбумін (55-60 %). Він має nпорівняно невисоку молекулярну масу (за даними різних авторів, молекулярна маса nальбумінів знаходиться в межах від 55 т. до 70 т. Da) і менші розміри nмолекул (13×3 нм), ніж глобуліни і фібриноген. Синтезується альбумін плазми крові в nпечінці (10-15 г nза добу). Його основні функції:

1) підтримання осмотичного тиску крові, nа отже, участь у регуляції розподілу води між кров’ю і міжклітинним простором;

2) транспортна;

3) детоксикуюча.

Осмотичний тиск крові підтримується на nстабільному рівні (приблизно 7,7-8,1 атм. Або виражений як осмолярність – n285±10 ммоль/л). Його величина визначається, головним чином, концентрацією електролітів, nа також глюкози, сечовини, амінокислот і білків. Частина осмотичного тиску nкрові, що забезпечується білками, називається колоїдно-осмотичним, або nонкотичним. Вона складає тільки 0,03-0,04 атм., тобто приблизно 0,5 % nзагального осмотичного тиску, що зумовлено дуже малою кількістю в плазмі nмакромолекул білка порівняно з числом іонів електролітів. Але, незважаючи на nмалу величину, онкотичний тиск має вирішальне значення в регуляції розподілу nводи між плазмою і міжклітинною рідиною. Основну nроль серед білків плазми в підтриманні онкотичного тиску відіграє асса nальбумін. Його вклад в онкотичний тиск плазми складає 75-80 %. Це зумовлено nрядом факторів. По-перше, концентрація альбуміну в плазмі більша, ніж інших nбілків. По-друге, серед основних білків плазми він має найменшу молекулярну nасса, а чим більша молекулярна асса білка, тим менший осмотичний тиск білкового nрозчину. По-третє, альбумін містить велику кількість залишків дикарбонових nамінокислот, які дисоціюють при рН крові й зумовлюють значний негативний заряд nмолекули (рівний 18). Оскільки молекули білків не проникають через nендотелій капілярів, іони електролітів розподіляються по обидва боки мембрани nтаким чином, що негативний заряд альбуміну компенсується більшою концентрацією nкатіонів і меншою концентрацією аніонів у плазмі порівняно з концентрацією їх у nміжклітинній рідині (наслідок ефекту рівноваги Гібса-Донана).

На поверхні молекул альбуміну nзв’язується велика кількість гідратованих іонів Nа⁺. Таким чином, nефективний онкотичний тиск білків плазми, основним чином альбуміну, забезпечує nутримання води плазмою. Недостатність альбуміну проявляється втратою здатності nзв’язувати воду, яка переходить із крові в міжклітинну рідину. Так, при nзниженні вмісту альбуміну в плазмі внаслідок зменшення синтезу його в печінці n(при білковому голодуванні, ураженнях ШКТ, захворюваннях печінки) чи виділенні nіз сечею, що спостерігається при захворюваннях нирок, зменшується осмотичний nтиск крові, рідина виходить із судин у міжклітинний простір, розвиваються nнабряки. Зустрічається спадкова анальбумінемія, яка характеризується зниженим nвмістом чи повною відсутністю альбуміну в плазмі й розвитком набряків.

Збільшення nпроникності ендотелію капілярів для білків плазми при ряді патологічних nпроцесів (травми, опіки) призводить до переходу в міжклітинний простір великих nоб’ємів рідини, що містить альбумін. Якщо збільшення проникності капілярів nнастає швидко, то об’єм крові різко зменшується, падає кров’яний тиск, nпорушується мікроциркуляція, знижується постачання крові, розвивається тканинна nгіпоксія. Такий стан nназивається шоком.

Друга важлива функція альбуміну – nтранспортна – зумовлена здатністю білка зв’язувати ряд речовин, погано nрозчинних у воді. Альбумін бере участь у перенесенні вільних жирних кислот із nжирової тканини (рис. 22), білірубіну, стероїдних гормонів, nіонів металів, а також багатьох лікарських речовин. Зв’язуються ці ліганди nрізними ділянками молекули альбуміну. Він зумовлює також детоксикуючу функцію nкрові.

 

Рис. 22 Розчин альбуміну для в/в введення

 

Глобуліни

Електрофоретичними методами отримують nфракції альфа₁-, альфа₂-, бета– і гама‑глобулінів. nКожна з фракцій включає велику кількість індивідуальних білків. 75-90 % альфа-глобулінів і 50% бета-глобулінів синтезуються гепатоцитами. nГлобуліни альфа– і бета– є транспортними білками: nретинолзв’язаний білок переносить вітамін А, тироксинзв’язаний білок – nтироксин, транскортин – переносник гормонів кортизолу і кортикостерону, nцерулоплазмін – іонів міді, трансферин – іонів заліза. Інгібіторами nпротеолітичних ферментів є альфа₁-антитрипсин, nальфа₂-макроглобулін, інтер-альфа-трипсиновий інгібітор. Глобуліни nгаптоглобіни і гемопексин попереджують втрату гемового заліза із сечею. nЗокрема, гаптоглобіни (фракція альфа₂-глобулінів) nзв’язуються з розчиненим у плазмі гемоглобіном і комплекси їх захоплюються nретикулоендотеліальними клітинами, де розщеплюються. Аналогічно комплекс nгемопексину (фракція бета-глобулінів) nі гему захоплюється печінкою. Звільнене залізо використовується повторно. ЛПВГ nабо альфа – ЛП переміщуються nпід час електрофорезу разом із альфа-глобулінами; ЛПНГ або бета-ЛП – разом із бета-глобулінами; nЛПДНГ або пре – бета – ЛП n– між альфа– і бета– ліпопротеїнами; хіломікрони не nпереміщуються в електричному полі й залишаються на місці старту.

Фракція гама-глобулінів містить, головним чином, nантитіла (імуноглобуліни). Синтезуються імуноглобуліни В-лімфоцитами. Кількість nіндивідуальних імуноглобулінів, що відрізняються за первинною структурою, nнадзвичайно велика. Так, в організмі однієї людини може синтезуватись до 10⁷ nрізних антитіл. До фракції імуноглобулінів відносяться і патологічні білки, які nсинтезуються при мієломній хворобі специфічними клітинами антитілоутворюючої nсистеми і з’являються у великій кількості в плазмі хворих. Ці мієломні nглобуліни є фрагментами імуноглобулінів і можуть фільтруватись у нирках та nвиділятись із сечею. Їх ще називають білком Бенс-Джонса. Його характерною nвластивістю є випадання в осад у кислому середовищі при 50-60 °С і повторне nрозчинення при вищій температурі.

У плазмі крові наявні різні ферменти, nзокрема протеолітичні. За походженням вони бувають печінкові, шлунково-кишкові nта тканинні. Протеїнази в плазмі крові відіграють роль факторів згортання nкрові, фібринолізу, кінінової системи, комплементу, ренін-ангіотензинової nсистеми.

За патологічних станів у кров надходять nпротеази з тканин, так звані тканинні катепсини.

 

Протеїнази й антипротеїнази плазми крові

У плазмі крові відкрито приблизно 200 nрізних білків. Серед них особлива роль належить протеїназам і антипротеїназам. nЯк відомо, протеїнази викликають гідроліз пептидних зв’язків у молекулах білків nі пептидів. За походженням вони бувають шлунково-кишкові, власне кров’яні та nтканинні. Останні називаються ще катепсинами. До шлунково-кишкових відносяться: nпепсин, гастриксин, трипсин, хімотрипсин, еластаза, ентеропептидаза, nкарбоксипептидази, амінопептидази, дипептидази. Усі вони беруть участь у nтравленні харчових білків. Певна їх кількість шляхом піноцитозу надходить у nкров і там проявляє свою дію.

Внутрішньоклітинні протеїнази n(катепсини), що локалізуються переважно в лізосомах, здійснюють nвнутрішньоклітинний розпад тканинних білків. Завдяки цьому вони виконують nважливу регуляторну функцію: утворюють та інактивують ферменти, гормони, nбіологічно активні білки і пептиди. Оптимум дії катепсинів знаходиться в nкислому середовищі (рН 5-6 і нижче). Ряд фізіологічних і патологічних nстанів супроводжується руйнуванням лізосомальних мембран і виходом катепсинів у nцитозоль клітини. Як наслідок настає підвищення протеолітичної активності nтканин. Катепсини беруть участь у патогенезі автоімунних захворювань і, nможливо, утворюють автоантигени.

Ряд протеїназ крові відіграє роль nфакторів згортання крові, фібринолізу, а також кінінової та nренін-ангіотензинової систем. Зрозуміло, що дія цих ферментів мусить nзнаходитись під постійним контролем. У цьому плані велике значення мають їх nінгібітори – антипротеази. Сироватка крові проявляє потужний антипротеазний nвплив. Нормальний перебіг перерахованих вище протеолітичних процесів можливий nтільки завдяки відрегульованому співвідношенню системи n”протеаза-антипротеаза”. Зміни співвідношення між цими системами nобов’язково викликають патологічні реакції. Загальна антипротеїназна активність nсироватки крові визначається чотирма інгібіторами трипсину: nальфа-1-антитрипсин, альфа-2-макроглобулін, інтер-альфа-інгібітор трипсину і nтермокислотостабільний інгібітор. За природою всі вони є глікопротеїнами, що nмістять до 20-35 % вуглеводів. В основі інгібуючої дії антипротеїназ знаходиться nїх здатність утворювати стійкі комплекси з протеазами, внаслідок чого останні nвтрачають свою активність. Найбільший несок в антипротеазну активність nсироватки крові вносить альфа-1-антитрипсин (більше 90 %). Він інгібує дію nтрипсину, хімотрипсину, плазміну, калікреїну і еластази. Синтезується nгепатоцитами й знаходиться, крім сироватки крові, в бронхіальному і назальному nсекретах, спинномозковій рідині й дуоденальному вмісті. На електрофореграмі nсироватки крові альфа-1-антитрипсин розміщується у фракції альфа-1-глобулінів. nКонцентрація його в крові складає 2-4 г/л. Фізіологічне призначення nальфа-1-антитрипсину зводиться до захисту організму від дії протеолітичних nферментів ендогенного й екзогенного походження, тобто від протеїназ крові, nтканин, бактерій, грибків.

Альфа-2-макроглобулін є другим за nзначенням компонентом антипротеазної системи крові. Його частка в nантипротеазній системі крові становить приблизно 10 %. Під час електрофорезу nвін мігрує разом з альфа-2-глобулінами. Вміст у сироватці крові складає 1,5-4,2 nг/л. Альфа-2-макроглобулін здійснює регуляцію (знижує активність) згортальної, nфібринолітичної і калікреїнової систем крові. Крім того, йому притаманна nздатність розкладати низькомолекулярні токсичні пептиди бактеріального nпоходження і тим самим захищати організм.

Інгібітором хімотрипсину є nальфа-1-антихімотрипсин. У сироватці крові його вміст складає 0,1-0,35 г/л. До nантипротеаз крові відноситься ще й антитромбін III, який відповідає на 75 % за nантитромбінову активність сироватки крові. Він має здатність швидко nзв’язуватись із трипсином і плазміном, що призводить до втрати їх nпротеолітичної активності. Вміст антитромбіну III в плазмі крові становить n0,3-0,4 г/л.

Підвищення активності протеїназ крові nмає значення для діагностики і лікування захворювань, пов’язаних із руйнуванням nклітин і виходом у кров лізосомальних ферментів. Прикладом може служити гострий nпанкреатит, що супроводжується розпадом тканини та виходом у кров трипсину, nякий у нормі секретується у дванадцятипалу кишку. Збільшення вмісту трипсину в nкрові на тлі одночасного зниження активності альфа-2-макроглобуліну є nнебезпечним для організму, бо супроводжується активацією протеолізу, який nпризводить до пошкодження клітин і білків плазми крові, активації згортальної, nфібринолітичної та кінінової систем. Одночасно спостерігається підвищення nактивності амілази і ліпази підшлункової залози. За таких ситуацій виникає nнеобхідність термінового застосування інгібіторів протеаз – трасилолу і nконтрикалу.

Інфаркт міокарда викликає в сироватці nкрові підвищення активності лізосомальних протеаз, особливо катепсину D, рівень nякого залежить від ступеня ураження. Збільшення активності протеаз у сироватці nкрові спостерігається при ревматизмі та інших колагенозах, при гострих nзапальних захворюваннях, опіковій хворобі, хірургічних втручаннях. Але в усіх nцих випадках, що супроводжують деструкцію тканин, у сироватці крові зростає й nактивність антипротеаз. Винятком є хронічні неспецифічні захворювання легень, nбронхіальна астма, опікова хвороба, при яких антипротеазна активність знижена. nСпадкова недостатність альфа-1-анти­трипсину супроводжує неспецифічні nзахворювання легень у дорослих і цироз печінки в дітей та юнаків. Із сказаного nвипливає доцільність визначення вмісту інгібіторів протеаз як критеріїв nхарактеристики прогнозу різних захворювань та ефективності застосованої nтерапії. Про активність трипсину говорять на основі вивчення гідролізу nтрипсином казеїну з наступним осадженням білків і визначенням у безбілковому nнадосаді вмісту тирозину.

Антипротеазну nактивність визначають ензиматичними методами, що грунтуються на nспектрофотометричному вимірюванні інгібуючого впливу сироватки крові на nгідроліз трипсином синтетичних субстратів.

 

Основні ферменти, які використовуються в клінічній діагностиці nАспартатамінотрансфераза (ACT) Аланінамінотрансфераза (АЛТ)

Клінічне значення визначення nконцентрації амінотрансфераз.

Підвищення активності амінотрансфераз відзначено при ряді патологічних процесів, в які залучена nпечінка. Активність AсАT і АлАТ підвищена при гострому панкреатиті, nхолециститі, nпаразитарних захворюваннях, псоріазі, опіках, застосуванні пропіонлактона як противірусного nзасобу, перевантаження організму залізом, гепатобіліарній патології. Збільшення активності nамінотрансфераз можна відзначити і у здорових людей при дієті, багатої білком nабо яка містить 25-30% сахарози, а також у донорів. Активність ACT в крові nзростає при туберкульозі nлегень, септицемії, герпетичної інфекції, вірусному гепатиті, пухлинах. Активність ACT знижується при малярії і вагітності, nне змінюється при емболії легеневої артерії, пневмоніях, абсцесах nлегені, ревматоїдному артриті. Збільшення активності АЛТ відзначено у пацієнтів nпри терапії деякими лікарськими засобами, особливо антибіотиками, nгіполіпідемічними препаратами, кетоацидозі, азотемії. У гострому періоді nінфаркту міокарда підвищення активності ACT – достовірний діагностичний тест. У nтой же час активність ACT підвищена в значно меншому ступені, ніж активність КК nабо ЛДГ. Клініко-морфологічні дослідження показали, що динаміку активності ACT nможна використовувати для розрахунку обсягу ураження при інфаркті міокарда при nневеликих осередках некрозу міоцитів настільки ж вірогідно, як і на підставі nактивності КК. Запропоновано використовувати підвищення активності ACT в nсироватці крові як прогностичний тест при гострому лейкозі.

Амілаза

Клінічне значення визначення активності амілази в сироватці крові. nВизначення активності α-амілази в сироватці крові – найбільш поширений тест nдіагностики гострого панкреатиту. При гострому панкреатиті активність ферменту в nсироватці крові зростає через 3-12 год після больового нападу, досягає nмаксимуму через 20-30 годин і повертається до норми за сприятливого перебігу в nмежах чотирьох днів. Активність α-амілази (діастази) в сечі зростає через n6-10 годин після підйому активності в сироватці і повертається до норми nнайчастіше через три дні після підйому. В даний час широко відомо, що nзбільшення загальної активності α-амілази неспецифічно для панкреатиту та nінших захворювань підшлункової залози. Клінічні дослідження показали, що nпідвищення активності α-амілази відбувається при ряді захворювань, до яких nвідносять кишкову непрохідність, захворювання жовчних шляхів, апендицит, паротит, nпозаматкову вагітність. Чутливість і специфічність визначення α-амілази nпри діагностиці гострого панкреатиту зростають при зміні кордонів нормальних nзначень (дискримінаційний nрівень норми і патології – актівность1 ,5-2 рази перевищує верхні межі норми). У цьому випадку nвизначення активності α-амілази найбільш інформативні nдобу розвитку гострого панкреатиту.

Гаммаглутамілтранспептидаза

Клінічне значення визначення nконцентрації ГГТ у сироватці крові

Найбільш часта причина підвищення активності ГГТ у сироватці крові – патологія печінки. Слабка nтоксична дія на печінку, що викликає жирову інфільтрацію, прийом алкоголю і nлікарських препаратів супроводжуються помірним збільшенням активності ГГТ. nБільш виражене підвищення активності ферменту пов’язано з позапечінковою і nвнутрішньопечінковою обструкцією, вторинним залученням печінки в онкологічні процеси організму шляхом nметастазування. Найвища активність ГГТ у сироватці крові відмічена при nзакупорці жовчної протоки або злоякісних пухлинах, прямо або опосередковано nвражаючих печінку.

При відсутності жовтяниці nвизначення ГГТ – чутливий тест для виявлення патології печінки; клінічна nчутливість вище, ніж у таких ферментів, як ЛФ і 5-нуклеотидази. При онкологічних захворюваннях nнормальна активність ГГТ у сироватці крові свідчить про відсутність метастазів nу печінці, тоді як висока активність ГГТ (у 12 разів і більше вище норми) nслужить індикатором nураження печінки метастазами. При гострому вірусному гепатиті багаторазове nдослідження активності ГГТ дозволяє стежити за перебігом хвороби: постійно nзбільшена активність ГГТ вказує на розвиток хронічної форми захворювання. При збільшенні nактивності ЛФ і труднощі визначення її ізоферментів корисно визначати nактивність ГГТ для ідентифікації можливого джерела гіперферментемії: активність nГГТ залишається в межах норми, якщо збільшення активності ЛФ викликано nкістковим ізоферментом, і збільшена, коли фермент утворюється в печінці. nПрисутня в сечі ГГТ має ниркове походження: фермент виділяється в сечу із nзруйнованих клітин проксимальних відділів канальців, які містять ГГТ у високій nконцентрації.

Креатінкіназа (КК)

Клінічне значення визначення активності nКК та її ізоферментів.

Підвищення активності КК у крові може бути наслідком травми, переохолодження nабо перегрівання, голодування і бактеріальної інтоксикації, дегідратації, ураження електричним струмом. Підвищена nактивність КК-МВ відзначена при м’язової дистрофії різної етіології, ішемічному nрабдоміолізі з міоглобінурією, отруєння nчадним газом. Активність КК-МВ підвищувалася, більш ніж на порядок перевищуючи nнорму, у хворих на гострий перикардит. Досвід застосування ізоферментної nдіагностики в блоці інтенсивної терапії показав, що підвищення в крові nактивності КК-МВ може відбуватися при вираженій недостатності кровообігу, nкатетеризації серця, набряку легень, аритміях, кардіогенному шоці, алкогольної інтоксикації, nкровотечі з шлунково-кишкового тракту, травматичної епілепсії, травмі грудної nклітки. Активність КК-МВ підвищена в крові пацієнтів при синдромі шоку, nрозвиненому при анемії, nгіперкапнії, гіпоксемії, молочнокислом ацидозі, вираженої гіпотонії. Однак nтільки в рідкісних випадках у зазначених ситуаціях активність КК-МВ nна 6% перевищувала активність КК. Враховуючи можливості неспецифічного nпідвищення активності КК-МВ, треба пам’ятати і про можливість пропустити невеликий nінфаркт міокарда. У хворих з гіпертрофією міокарда активність КК-МВ у період nінфаркту може досягати 1/3 активності КК. Підвищення активності КК у сироватці nкрові може бути обумовлено збільшенням активності ізоферменту КК-ММ. Активність nКК-ММ в сироватці крові підвищується при прогресуючій м’язовій дистрофії, nдерматомиозите, поліміозиті, інфаркті міокарда, гіпотиреозі, деяких nзахворюваннях нервової системи. Активність КК-ММ збільшується також після nфізичного навантаження, внутрішньом’язових ін’єкцій, хірургічних операцій. При nм’язової дистрофії типу Дюшена (спадковому, пов’язаному зі статтю рецессивному nзахворюванні) активність КК-ММ збільшується в 8-90 разів у порівнянні з нормою, nактивність ізоферменту збільшена також у носіїв цього гена. Активність КК-ВР у nкрові відзначали під час аортокоронарного шунтування. Вважають, що активність nКК-ВВ може бути тестом аноксії тканин. Активність КК-ВР у крові може також бути nнаслідком гіпоксичного пошкодження мозку, особливо в умовах перинатальної nгіпоксії. Активність КК-ВВ збільшена у 53% новонароджених з асфіксією. КК-ВВ nприсутній у гладкій мускулатурі, але не визначається в сироватці крові осіб з nдоброякісними захворюваннями цих тканин. Одним з можливих пояснень підвищення nактивності КК-ВР у крові при судинних операціях служить припущення, що стінки вен, як, втім, і nаорти, містять тільки одну ізоформу КК, а саме КК-ВВ. Активність ізоферменту КК-ВВ може бути підвищена в nкрові при раку передміхурової залози, дрібноклітинному раку легені, nаденокарциномі шлунка, лейкозах, nхронічній ниркової недостатності, передозуванні міорелаксантів. Метастазування nраку передміхурової залози супроводжується особливо високими цифрами активності nКК-ВР у крові. Дослідники сходяться на думці, що активність КК-ВВ може бути nвикористана як неспецифічний маркер пухлинного процесу. У ряді випадків при nінфаркті міокарда, а іноді і в його відсутність висока активність КК nзберігається невизначено довго. Після поділу при ЕФ фракцій КК на nелектрофореграмі стають видимими смуги, що не відповідають положенню nсмуг КК-ММ, КК-МВ та КК-ВВ, і можна відзначити наявність ізоформ КК, що nрухаються до катода, що з білків сироватки крові властиво імуноглобулінам. У nхворих метастатичним раком передміхурової залози виділено ізофермент КК, nмігруючий між КК-МВ та КК-ВВ.

Лактатдегідрогеназа (ЛДГ)

Клінічне значення визначення активності nЛДГ

Активність ЛДГ у сироватці крові підвищується при багатьох патологічних nстанах, тому для диференціальної діагностики захворювань більш nдоцільно дослідити зміни спектру ізоферментів ЛДГ. В даний час накопичено nвелику кількість даних про розподіл ізоферментів ЛДГ у тканинах і про зміну nспектру ізоферментів ЛДГ у сироватці крові при різних захворюваннях. nІзоферментний спектр скелетної мускулатури показує переважання ЛДГ _5. nПри м’язової дистрофії відзначені збільшення більш рухливих ізоферментів ЛДГ і nзниження активності ЛДГ _5, що характерно і для багатьох nнейром’язових захворювань. Причиною зміни спектру ізоферментів може бути швидке nвидалення малорухомих ізоферментів з циркуляції. Активність ЛДГ ₅ в nсироватці крові – чутливий індикатор гепатоцелюлярного пошкодження, збільшення nйого активності зазвичай спостерігають при гепатиті, гіпоксії печінки n(включаючи застій крові в печінці внаслідок серцевої недостатності), лікарської nінтоксикації, цирозі, пухлинах і травмі. Активність ЛДГ у сироватці крові не nпідвищується при хронічних захворюваннях нирок і уремії, але іноді зростає після nгемодіалізу або плазмаферезу, що може бути пояснено видаленням з крові nінгібіторів (сечовина, оксалати). Загальна активність ЛДГ при інфаркті міокарда nнайбільш значно підвищується протягом перших 2 діб після нападу стенокардії і nдо вихідного рівня знижується повільно, протягом 14-16 днів, епізодичне nпідвищення ЛДГ можна відзначити і в більш пізні терміни. Активність ЛДГ схильна nгормонального впливу. Великі дози тироксину знижували синтез ферменту, при nцьому в більшій мірі зазначено інгібування синтезу субодиниці М. Норадреналін і nадреналін викликають збільшення загальної активності ЛДГ з переважанням nактивності ЛДГ _1, і ЛДГ _2. Активність ферменту в крові nзростає при дії анаболічних стероїдів і етанолу, а також ряду медикаментозних nпрепаратів – клофібрату, кофеїну, nсульфаніламідів та ін Спектр ізоферментів ЛДГ може мінятися при неопластичних nпроцесах. У таких випадках його важко інтерпретувати, тому що джерелом nізоферментів ЛДГ служить не тільки неопластичних тканину, але й тканини, nруйновані метастазами. Однак ізоферментний спектр транссудату при пухлинному nураженні схожий з таким сироватки крові, тоді як в запальних ексудатах nпереважає активність ЛДГ ₁ і ЛДГ _2. Для ЛДГ, як і для nінших ферментів, при пухлинному процесі характерний синтез ізоферментів, властивих nембріональним тканинам. Недиференційовані ембріональні тканини мають спектр nізоферментів ЛДГ, в якому переважають ЛДГ ₂ і ЛДГ _3, а nтакож ЛДГ _4. У злоякісних пухлинах виявлено три види розподілу nізоферментів ЛДГ. Збільшення вмісту ЛДГ ₄ і ЛДГ ₅ nвиявлено при пухлинах передміхурової залози, матки, молочних залоз, шлунка, nтовстої кишки, сечового міхура та деяких типах пухлин мозку. У хворих на nлейкоз, злоякісної лімфомою, нейробластомою, феохромоцитомою, nа також при пухлинах порожнини рота, раку бронхів і деяких типах пухлин мозку nзбільшена активність ЛДГ _2, ЛДГ _3, ЛДГ _4. nЗбільшення активності ЛДГ, зазначено у сироватці крові хворих з деякими типами nпухлин мозку та різними типами пухлин статевих органів.

Можливість підвищення активності ЛДГ, при пухлинному процесі слід nвраховувати при діагностиці інфаркту міокарда. Іноді при пухлинах мозку, раку nпішевода, нейробластомі відзначають незвичайну додаткову смугу при ЕФ сироватки nкрові і тканини пухлини. nВизначення спектру ізоферментів ЛДГ у сироватці крові при онкологічних nзахворюваннях корисно не тільки для діагностики, а й для контролю ефективності nлікування. Виявлено, що нормалізація спектру ізоферментів ЛДГ корелює з nуспішністю відповіді хворого на лікування. Наявність ускладнень при інфаркті nміокарда та супутні захворювання можуть змінити спектр ЛДГ та активність ЛДГ. nВиявлення спектру ізоферментів, характерного для інфаркту міокарда, можливо при застої крові в nпечінці та нирках внаслідок серцевої недостатності, при ішемічному ураженні nдеяких органів із-за різкого зниження серцевого викиду. При емболії легеневої nартерії, яку у ряді випадків доводиться диференціювати з інфарктом міокарда, nзбільшення в крові активності ЛДГ ₂ і ЛДГ ₃ може бути nпояснено виходом ферментів з тромбоцитів, патологією печінки, nвикликаної венозної гіпертензією, анемією коркового шару наднирників nта нирок. Оскільки ці порушення не завжди вдається розрізнити, зміна спектру nізоферментів ЛДГ інтерпретувати непросто.

Лужна фосфатаза (ЛФ)

Клінічне значення визначення активності nЛФ.

Підвищення активності лужної фосфатази у сироватці крові не завжди дозволяє nз достатнім ступенем достовірності скласти уявлення про органотопіческой nпатології.

У клінічній біохімії активність ЛФ найбільш часто використовують в nдіагностиці патології гепатобіліарної системи та кісткової тканини. Активність nЛФ сироватки крові часто підвищена при обструктивних захворюваннях печінки, nхолестаз, гепатит, nявищах гепатотоксичності, хвороби Педжета, остеомаляції, новоутвореннях, nякі втягли в патологічний процес печінка і кісткову тканину.

Низька або навіть невизначуване активність ЛФ відзначена при nгепатолентикулярной дегенерації. Механізм цього феномена неясний, припускають, nщо іон міді конкурує з цинком за місце в активному центрі лужної фосфатази, що nведе до різкого падіння активності ферменту. Застосування гіполіпідемічних nпрепаратів, зокрема клофібрату, також інгібує фермент. У недоношених дітей з nметою ранньої діагностики рахіту рекомендовано визначати активність ЛФ. nАктивність ЛФ в сироватці крові може бути підвищена при остеоміодістрофіі, що nрозвивається як ускладнення тривалого гемодіалізу. При введенні циклоспорину nпісля трансплантації підвищена активність ЛФ в більшій мірі залежить від nтоксичного впливу препарату на гепатоцити і в меншій мірі пов’язана з nпатологією остеобластів. У пацієнтів з гіперпаратиреозом активність ЛФ nсироватки крові звичайно в межах норми, але при розвитку остеопорозу, nособливо остеонекроза, може бути значно збільшена. Дослідження активності ЛФ nвиявляється корисним і в диференціальної діагностики внутрішньо-і nвнепеченочного холестазу. У разі екстрагепатобіліарной обструкції при каменях nжовчного протоку і жовчного міхура, а також при новоутвореннях в цих органах nактивність ЛФ підвищується в 10 разів і більше. Внутрішньопечінкових обструкція nжовчних шляхів при гепатиті також супроводжується підвищенням активності ЛФ, nале ступінь гіперферментемії не перевищує 2-3-кратного значення. Гострі nнекротичні зміни гепатоцитів можуть не супроводжуватися підвищенням активності nЛФ до тих пір, поки в патологічний процес не будуть залучені жовчні канальці і nне відбудеться затримка жовчовиділення. У той же час далеко не у всіх випадках nураження паренхіми печінки існує чітка кореляційна залежність між активністю ЛФ nсироватки крові та вмістом у ній білірубіну. На початку розвитку nвнутрішньопечінкового холестазу збільшення активності ЛФ може бути наслідком nпідвищення синтезу білка в гепатоцитах; подальше підвищення активності лужної nфосфатази у сироватці крові, пов’язане з порушенням цілісності клітин жовчних nканальців.

До небілкових азотвмісних органічних компонентів крові nвідносять сечовину, сечову кислоту, креатинін, креатин, амінокислоти (табл.8). nАмінокислоти, які всмокталися із кишечника, в органах і тканинах зазнають nрізних перетворень. Частина їх використовується для синтезу білків органів і nтканин, ферментів, деяких гормонів, гему, креатину. Ті nамінокислоти, які не використані для синтезу різних сполук, розпадаються з nутворенням аміаку, вуглекислоти і води. Більша частина амінокислот йде на nутворення сечовини, яка становить 85-90% загального азоту сечі. Крім сечовини, nазот виділяється з сечею у вигляді солей амонію, в складі креатиніну, сечової nкислоти, індикану і невеликої частини вільних амінокислот. Усі ці речовини, nкрім амінокислот, є кінцевими продуктами азотового обміну

 

Таблиця 8. Основні небілкові азотвмісні органічні компоненти крові

 

Сечовина становить основну nмасу органічного залишку сечі. Азот сечовини складає 80-90 % усього азоту сечі. nДоросла людина за добу виділяє із сечею 20-35 г сечовини. Зменшення концентрації сечовини nспостерігається за умов обмеження білка в раціоні, порушення функції печінки, зокрема nпри переродженні печінки й отруєнні її фосфором. Кількість сечовини знижується nтакож при ацидозі, оскільки значна частина NH₃ використовується для nнейтралізації кислот. Разом із тим, ураження нирок (нефрити) супроводжуються nпогіршенням виділення сечовини в сечу і нагромадженням її у крові. У таких nвипадках настає отруєння організму продуктами азотного обміну (уремія).

 

Таблиця 9. Причини nзбільшення сечовини в сечі

 

Підвищений вміст сечовини в сечі nспостерігають при недостатності білка в харчуванні, злоякісній анемії, гарячці, nінтенсивному розпаді білків в організмі, після прийому саліцилатів, при nотруєннях фосфором (табл.9.), знижений – при цирозі печінки, паренхіматозній nжовтяниці, нефриті, ацидозі, уремії (табл.10).

 

Таблиця 10. Причини зменшення сечовини в сечі

 

Низький вміст сечовини в сечі спостерігається в період nінтенсивного росту організму і за умов вживання анаболітиків.

Переважне харчування білковою їжею, а також захворювання, що nпов’язані з посиленим розпадом білків (цукровий діабет, злоякісні пухлини, nдеякі інфекційні хвороби, що супроводжуються лихоманкою), зумовлюють підвищення nрівня сечовини в сечі.

Сечова кислота. Сечова кислота є кінцевим продуктом обміну пуринових nоснов, які входять до складу складних білків нуклеопротеїнів. У нормі в людини nз сечею виділяється 1,6 – 3,54 ммоль/добу n(270-600 мг/добу) сечової кислоти.

Індикан – калієва або натрієва сіль індоксилсірчаної кислоти. nОстання утворюється в печінці як продукт знешкодження індолу. Кількість nіндикану в сечі за добу становить 40-80 мкмоль. nПри надлишку індикану сеча набуває коричневого кольору.

За добу із сечею виводиться в середньому 0,6-1,0 г сечової кислоти. Вміст nїї в сечі може змінюватися залежно від характеру харчування. Зменшення nвиділення сечової кислоти із сечею (до 0,3-0,5 г на добу) буває в людей, nщо харчуються переважно вуглеводною їжею, яка не містить пуринів.

М’ясні продукти, ікра, залозисті тканини, багаті на nнуклеопротеїни, можуть служити причиною підвищення сечової кислоти в крові й nсечі.

Підвищене виділення сечової кислоти – гіперурікурію- спостерігають при всіх захворюваннях, які супроводжуються nпідсиленим розпадом нуклеопротеїнів (лейкози, лікування цитостатиками, nіонізуюче опромінення, опіки, крупозне запалення легень, ревматизм, гемолітична nанемія, отруєння свинцем, токсикоз), а також при підвищеному вмісті пуринів у nїжі (табл.11). nВнаслідок слабкої розчинності сечової кислоти та її солей вони можуть випадати nв осад у зібраній сечі, а також утворювати камінці в нижніх відділах nсечовивідних шляхів.

 

Таблиця 11. Причини гіперурікемії

 

Гіпоурікурію (зменшення nвиділення сечової кислоти із сечею) спостерігають при подагрі (не завжди), nнефриті, нирковій недостатності, прогресивній м’язовій атрофії (табл.12). При подагрі nсолі сечової кислоти (урати) відкладаються в хрящах, м’язах і суглобах. Вміст сечової кислоти в крові може nбути підвищеним, а з сечею виділятися менше, ніж у нормі.

 

Таблиця 12. Причини гіпоурікурії

 

Із сечею виділяються також проміжні продукти пуринового обміну n(20-50 мг на добу): ксантин, гіпоксантин та інші. Застосування деяких nлікарських речовин (теобромін, кофеїн), а також споживання значної кількості nкави, какао, чаю призводять до появи в сечі метилпохідних пуринових основ.

Креатинін і креатин. Креатинін утворюється із креатинфосфату і є складовою частиною сечі. За добу із сечею виділяється nкреатиніну у чоловіків 8,8-17,7 ммоль/добу, nа у жінок – 7,1-15,9 ммоль/добу, (або n1-2 г за добу), що складає 2-7 % азоту всіх nазотовмісних сполук сечі. Кількість креатиніну, що виділяється із сечею, nзалежить від інтенсивності процесів розпаду білків тканин організму і від nвмісту креатиніну в продуктах харчування (його багато в м’ясній їжі).

У нормі із сечею доросла людина виділяє 1-2 г креатиніну за добу. Межі nколивання залежать від стану мускулатури. Кількість виділеного креатиніну є nсталою для кожної людини і віддзеркалює її м’язову масу. У чоловіків на кожний 1 кг маси тіла за добу nвиділяється із сечею від 18 до 32 мг креатиніну (креатиніновий коефіцієнт), а в nжінок – від 10 до 25 мг. Креатиніновий коефіцієнт невеликий у повних і nхудорлявих людей, але високий в осіб із розвинутими м’язами.

Синтез креатину, з якого утворюється креатинін, відбувається nв нирках і печінці. Тому при тяжких ураженнях печінки і нирок кількість nкреатиніну в сечі зменшується. Крім того, концентрація креатиніну в сечі може nзменшуватися у хворих із послабленням білкового обміну, наприклад, при атрофії nм’язів та в інших випадках.

Креатинін не реабсорбується з первинної сечі в канальцях nнефронів, тому кількість виділеного креатиніну відображає величину клубочкової nфільтрації і за його кількістю можна розраховувати об’єм фільтрації й об’єм nреабсорбції в нирках. У ниркових хворих із порушенням фільтрації зменшується nвиділення креатиніну, а вміст його в крові зростає. Захворювання, при яких nвідбувається руйнування білків (наприклад, інфекційні хвороби, інтоксикації, nвикликані деякими отруйними речовинами), проявляються підвищенням вмісту nкреатиніну в сечі (табл.13).

Таблиця 13 Причини і гіпо- і гіперкреатинінурії

 

При втраті білкової маси тіла внаслідок тривалого негативного азотового балансу виділення креатиніну зменшується, а креатину зростає, але сумарне виділення цих двох речовин залишається в загальному постійним. Це спостерігається у хворих на цукровий nдіабет, гіпертиреоз, лихоманку, а також при голодуванні.

Виділення креатину в дітей більше, ніж у дорослих, аналогічно nв жінок його більше виділяється, ніж у чоловіків. Посилене виділення креатину nбуває у вагітних жінок і в ранньому післяпологовому періоді.

Креатинурія має nмісце й у людей похилого віку як наслідок атрофії м’язів. Найбільший вміст nкреатину в сечі спостерігається при патологічних станах м’язової системи, nособливо при міопатії та м’язовій дистрофії.

Визначення nкреатиніну в сечі проводять для дослідження функції нирок.

Вміст nкреатиніну в сечі залежить від харчування, так як крім ендогенного креатиніну в nсечі знаходиться ще креатинін екзогенний, який надходить із м’ясною їжею.

Підвищення виділення креатиніну з сечею (гіперкреатинінурія) спостерігають при споживанні nм’ясної їжі, роздавленні м’яких тканин (м’язів), інтенсивній м’язовій роботі, nпісля зняття кровозупинного джгута, лихоманці, пневмонії.

Понижений вміст креатиніну в сечі (гіпокреатинінурія) виявляють при хронічному нефриті з nуремією (нирковій недостатності). М’язовій атрофії, дегенерації нирок, nлейкемії, в людей похилого віку.

Амінокислоти. За добу здорова людина виділяє із сечею близько 2 ‑ n3,0 г амінокислот. Виділяються із сечею як вільні амінокислоти, так і nамінокислоти, що входять до складу низькомолекулярних пептидів та парних nсполук. У сечі виявлено 20 різних амінокислот та багато продуктів їх обміну. nВміст амінокислот у сечі зростає при різних патологічних станах, що nсупроводжуються розпадом тканинних білків – у хворих з травмами, при променевій nі опіковій хворобі. Зростання концентрації амінокислот у сечі є свідченням nпорушення функції печінки і, зокрема, пригнічення утворення білків та сечовини.

Зустрічаються порушення обміну окремих амінокислот, що мають nспадковий характер. Наприклад, фенілкетонурія, зумовлена спадковою нестачею в nпечінці ферменту фенілаланінгідроксилази, внаслідок чого заблоковано nперетворення фенілаланіну в тирозин. Для виявлення фенілкетонурії застосовують nхлорне залізо: до свіжої сечі додають декілька крапель розчину FeCl₃ nі через 2-3 хвилини спостерігають появу оливково-зеленого забарвлення.

До спадкових порушень обміну nамінокислот відноситься й алкаптонурія, при якій у сечі різко зростає вміст nгомогентизинової кислоти – проміжного продукту обміну тирозину. Сеча, виділена nцими хворими, швидко темніє на повітрі.

 

ВИЗНАЧЕННЯ nЗАЛИШКОВОГО АЗОТУ КРОВІ

 

Залишковим азотом крові називають небілковий азот, тобто азот органічних і nнеорганічних сполук, який залишається після осадження білків у крові. В нормі nвміст залишкового азоту дорівнює 0,2-0,4 г/л. nБіля 50 % його припадає на сечовину, 25 % – на азот амінокислот, 7,5 % на nкреатинін і креатин, 0,5 % на амонійні солі й індикан, 13 % – на інші речовини.

Принцип методу

Залишковий азот nкрові визначають у безбілковому фільтраті після осадження білків крові з nнаступною мінералізацією бізбілкового фільтрату концентрованою сірчаною nкислотою. Азот всіх досліджуваних фракцій у вигляді аміаку зв’язується з nсірчаною кислотою, утворює сульфат амонію, який з реактивом Несслера дає nсполуку жовто- оранжевого кольору. Інтенсивність забарвлення пропорційна nконцентрації аміаку, а значить і залишкового азоту в крові.

 

Клініко-діагностичне значення

 

Підвищення залишкового азоту крові називається nазотемією. Азотемія може бути двох видів: абсолютною (нагромадження в крові nкомпонентів залишкового азоту) і відносною (дегідратація організму, наприклад, nпри блювоті, проносі) (табл.14). Залежно від причин, які викликають nзахворювання, абсолютна азотемія поділяється на ретенційну і продукційну. nРетенційна азотемія виникає в результаті недостатнього виділення з сечею nазотовмісних сполук при нормальному потраплянні їх у кров. Ретенційна азотемія nможе бути нирковою і позанирковою. При нирковій азотемії підвищення nконцентрації залишкового азоту в крові відбувається внаслідок порушення nекскреторної функції нирок. Цей тип азотемії спостерігаються при гломерулонефритах, nпієлонефриті, туберкульозі нирок, амілоїдозі нирок. Позаниркові ретенційні nазотемії зумовлені порушенням гемодинаміки і, відповідно, зниженням клубочкової nфільтрації. Вони виникають у результаті серцево-судинної декомпенсації, nлокальному порушенні кровотоку в ниркових артеріях.

 

Таблиця 14 Причини абсолютної та відносної азотемії

 

Продукційна азотемія зумовлена надлишковим поступанням у кров продуктів nрозпаду тканинних білків. Функція нирок при цьому не порушена. Азотемію такого типу nспостерігають при кахексії, лейкозах, злоякісних пухлинах, лікуванні nглюкокортикоїдами.

Зниження вмісту залишкового азоту спостерігають при недостатньому nхарчуванні та іноді при вагітності.

 

Ліпопротеїни крові

Ліпіди в крові, як правило, містяться у вигляді білково-ліпідних nкомплексів: хіломікрони, a – ліпопротеїни (або ліпопротеїни високої густини – ЛПВГ), пре- b – ліпопротеїни (або ліпопротеїни дуже низької густини – ЛПДНГ), b – ліпопротеїни (або ліпопротеїни низької густини – ЛПНГ) (табл.15), які можна nрозподілити за допомогою методів електрофорезу, хроматографії, nультрацентрифугування та ін.

Таблиця 15 Основні кліси ліпопротеїнів

 

Ці комплекси відрізняються за кількістю білка, відсотковим вмістом окремих nліпідних компонентів і відносною молекулярною масою. Так, ЛПВГ містять великий nвідсоток (45-50 %) білка, а значить і більш високу відносну густину n(1,063-1,21), водночас як ЛПНГ і ЛПДНГ містять менше білка і значну кількість nліпідів (до 75 %), а тому мають низьку відносну густину (1,01-1,063).

Транспортуючи холестерин з тканин до печінки, ЛПВГ сприяють його nметаболізму і виведенню з організму, зменшуючи ризик відкладання його в судинах nі виникнення атеросклерозу (рис.23, 24).

Рис.23. Нормальна артерія

Рис.24.  nАртерія з атероматозною бляшкою

 

За допомогою ЛПНГ nхолестерин транспортується до тканин (надниркових залоз, статевих залоз, мозку nтощо). Вони вважаються атерогенними, оскільки їх збільшення призводить до nгіперхолестеринемії, атеросклерозу з його наслідками.

 

Окремі класи ліпопротеїнів розрізняються також за nскладом білків, що входять до них. Білки, що входять до складу ліпопротеїнів nплазми крові людини, отримали назву аполіпопротеїнів (апопротеїнів, nапобілків, Апо) (табл.16).

 

Таблиця 16. Аполіпопротеїни плазми крові людини

 

 

Таблиця 17 Апобілки ліпопротеїнів плазми крові людини

 

 

Існує п’ять основних сімейств таких білків (А, В, nС, D, Е), до яких належать десять основних nапопротеїнів: А-1, А-2, А-4, В-48, В-100, С-1, С-2, С-3, D та Е, що входять до складу певних ліпопротеїнів у nрізних кількісних співвідношеннях (табл.17).

Розділяють ліпопротеїди крові методом nцентрифугування, оскільки вони розрізняються густиною, або методом nелектрофорезу (рис. 25). Під час електрофорезу при рН 8,6 ЛВГ переміщаються nразом із альфа – глобулінами, ЛНГ – з бета‑глобулінами, ЛДНГ – перед nфракцією бета-глобулінів, а хіломікрони залишаються на місці нанесення проби.

Рис.25.  Порівняльна характеристика nліпопротеїнів

 

До nскладу всіх форм ліпопротеїнів крові входять білки, жири, фосфоліпіди, холестерин nі його ефіри, але відношення цих компонентів для кожної форми різне (табл.18).

 

Таблиця18. nСклад ліпопротеїнів

 

Будова ліпопротеїдів однотипна: nвсередині знаходяться нерозчинні у воді ліпіди (ефіри холестерину та nтриацилгліцерини), а у зовнішньому шарі – білки і фосфоліпіди (рис.26).

 

Рис. 26 nКласи ліпопротеїнів крові. Співвідношення розмірів молекул та їх складових nкомпонентів.

Тг триацилгліцерин, nХ – холестерин, Фл – фосфоліпіди

 

Необхідно зазначити, що ліпопротеїни не nє індивідуальними молекулами, а комплексами, асоціаціями молекул, об’єднаних за nдопомогою гідрофобних сил і, можливо, іонних взаємодій, але без ковалентних nзв’язків. Молекулярна маса ліпопротеїнів величезна, від сотень тисяч до nмільярдів, при цьому найменша у ЛВГ і зростає у ряді ЛНГ, ЛДНГ і хіломікрони n(табл. 19).

У такому ж порядку зростають розміри частинок. Правда, змінюється nрозмір тільки ядра міцели, а розмір оболонки (її товщина) у всіх ліпопротеїнів nскладає 2 нм.

Функція кожного класу ліпопротеїнів крові nспецифічна. Хіломікрони nтранспортують жири, фосфоліпіди від кишечника до тканин. Інші ліпопротеїни nслужать для переносу їх від печінки до різних органів і тканин та навпаки.

 

Таблиця 19 Ліпопротеїни плазми крові

 

Транспорт холестерину

Перенесення холестерину кров’ю nздійснюється ліпопротеїнами. На схемі показано утворення ліпопротеїнів плазми nкрові, їх циркуляція і роль у перенесенні холестерину від печінки до інших nтканин і навпаки (рис. 27).

Із печінки холестерин виноситься разом із жиром у складі nліпопротеїнів дуже низької густини. У капілярах жирової й інших тканин nліпопротеїнліпаза каталізує гідроліз жирів ЛДНГ, і жирні кислоти захоплюються nклітинами. Після втрати значної кількості жиру ЛДНГ стають у плазмі крові nліпопротеїнами низької густини, оскільки вміст жиру в них знижується із 50 % до n7 %, а холестерину зростає від 20 % до 45‑50 %. У ліпопротеїнах nмістяться в основному ефіри холестерину, а не вільний холестерин (табл.20).

 

Рис.27. Метаболізм nліпопротеїнів плазми крові

Б – білок, nФЛ – фосфоліпіди, Тр – триацилгліцерин, Х – холестерин, ЕХ – ефіри холестерину, nЖК – жирні кислоти

 

Таблиця 20. Властивості ліпопротеїнів дуже nнизької густини

 

Головна функція ліпопротеїнів низької густини (ЛНГ) – це nтранспорт холестерину до позапечінкових органів і тканин, де він nвикористовується як структурний компонент мембран чи попередник при синтезі nстероїдних речовин. ЛНГ мають менші розміри, ніж хіломікрони та ЛДНГ, і завдяки nцьому здатні проникати у позасудинний простір, де зв’язуються із специфічними nбілками-рецепторами на поверхні клітин (табл.21).

Таблиця 21 Основні nвластивості іпопротеїдів низької густини

 

Комплекси ЛНГ з рецепторами надходять шляхом nендоцитозу у клітини, після чого ліпопротеїнові частинки захоплюються nлізосомами. Ферменти лізосом гідролізують білкову і фосфоліпідну оболонку nіпопротеїдів, гідролізують ефіри холестерину, що містяться в ядрі міцели. У результаті в клітинах зростає вміст вільного холестерину, nякий або використовується для побудови мембран і синтезу стероїдних речовин n(гормонів, вітаміну D₃), або депонується у вигляді холестеридів. nПідвищення вмісту холестерину в клітинах пригнічує синтез у них nбілків-рецепторів до ЛНГ і, таким чином, зменшує захоплення клітинами нових nліпопротеїнових частинок. Це, у свою чергу, призведе до зростання концентрації nхолестерину в крові.

При спадковій nсімейній гіперхолестеринемії (гіпербеталіпопротеїнемії) внаслідок генетичного nдефекту чи порушенні синтезу білків-рецепторів до ЛНГ знижується поглинання nліпопротеїнів клітинами. У крові nзростає концентрація ЛНГ і холестерину, який міститься у цих ліпопротеїнах. При nцій спадковій хворобі дуже рано розвивається атеросклероз. Гомозиготна форма цієї nхвороби призводить до смерті у віці до 20 років (табл.22).

Транспорт холестерину від клітин різних органів і тканин до nпечінки здійснюється за допомогою ліпопротеїнів високої густини (ЛВГ). Вони nутворюються в печінці, надходять у кров і забирають надлишок холестерину із nповерхні периферичних клітин (табл.23). Молекули вільного холестерину із nмембран клітин надходять у зовнішню оболонку ЛВГ, де розміщуються між nгідрофобними ланцюгами фосфоліпідів.

 

Таблиця 22 nСтани, пов’язані з ожирінням

 

Таблиця 23 Властивості ліпопротеїнів nвисокої щільності

 

У плазмі крові з ЛВГ зв’язується фермент nлецитин-холестерин-ацилтрансфераза (скорочено ЛХАТ). Цей фермент каталізує реакцію nутворення ефірів холестерину за рахунок перенесення залишку жирної кислоти із nположення С-2 холінфосфатиду (лецитину) на холестерин:

Обидва субстрати, холінфосфатид і холестерин, локалізовані поряд nу зовнішній оболонці ЛВГ. Оскільки продукти реакції – ефіри холестерину – не nмають гідрофільної частини, вони переміщаються із оболонки ліпопротеїну в його nядро. Внаслідок цього вміст холестерину в оболонці ліпопротеїну зменшується і nзвільняється місце для надходження нових порцій холестерину. У холінфосфатиді в nположенні С-2 приєдані в основному ненасичені жирні кислоти, тому утворюються nефіри холестерину з лінолевою кислотою.

Обмін холестерином і його ефірами здійснюється nі між циркулюючими у крові ліпопротеїнами, при цьому вільний холестерин, а nтакож фосфоліпіди і триацилгліцерини переносяться із ЛДНГ і ЛНГ до ЛВГ, а на їх nмісце переносяться ефіри холестерину. Крім того, nліпопротеїни різних класів обмінюються білками, що входять до складу оболонки nчастинок. Внаслідок цих перенесень ЛВГ, які надходять із печінки у формі диску, nстають сферичними. В їх ядрі міститься велика кількість ефірів холестерину. nСаме ЛВГ сферичної форми захоплюються печінкою. Здатність ЛВГ забирати надлишок nхолестерину від клітин і інших ліпопротеїнів, переводити його у холестериди і nтранспортувати до печінки, де холестерин зазнає подальших перетворень, nзабезпечує їх антиатерогенну дію. У печінці ЛВГ розпадаються, холестерин nвивільнюється і поповнює загальний фонд холестерину. Клітини печінки захоплюють nтакож ЛНГ рецепторним механізмом. При цьому виключається синтез у печінці nендогенного холестерину, синтез білка – компонента ЛДНГ, а включається синтез nбілка – компонента ЛВГ. Тим самим пригнічується секреція ЛДНГ і стимулюється nсекреція ЛВГ.

Принцип nвизначення і клінічна оцінка співвідношення альфа і бета-ліпопротеїнів

Метод грунтується на електрофоретичному розділенні nна фракції заздалегідь пофарбованих суданом чорним ліпопротеїнів сироватки nкрові з наступним визначенням оптичної густини екстрагованих фракцій і nвирахуванням відсоткового співвідношення між a – ЛП і b – ЛП (табл.24).

Таблиця 24 Ліпідограма людини

 

Клініко n- діагностичне значення

При гострих гепатитах, цирозах печінки, nзастійних жовтяницях спостерігаєть зменшення a – ЛП у сироватці крові. Збільшення фракції b – ЛП може мати місце при цукровому діабеті, гіпотирозі, nатеросклерозі, глікогенній хворобі.