Функции альбуминов (Определяются их высокой гидрофильностью и высокой концентрацией альбуминов в плазме крови)

Введение

Организм человека имеет специальные системы, которые осуществляют непрерывную связь между органами и тканями и обмен организма продуктами жизнедеятельности с окружающей средой. Одной из таких систем, наряду с интерстициальной жидкостью и лимфой, является кровь.

Кровь является уникальной тканью по ее способности регулировать потоки метаболитов в различные органы и ткани, а также быть средой для функционирования ряда ферментов, которые являются не только индикатором поражения органов, но и выполняют определенную физиологическую роль. Известно, что разные метаболические потребности требуют разного уровня активности ферментов.

В крови находятся минеральные вещества, которые делятся: на высокотоксичные, биологически активные и функционально неопределенные.

Для ферментов они могут быть активаторами, ингибиторами и комплексообразующими элементами с образованием надмолекулярных структур.

Кровь состоит из жидкой части плазмы и взвешенных в ней форменных элементов: эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. На долю форменных элементов приходится 40 – 45%, на долю плазмы – 55 – 60% от объема крови. Это соотношение получило название гематокритного соотношения, или гематокритного числа. Часто под гематокритным числом понимают только объем крови, приходящийся на долю форменных элементов.

Функции крови

К основным функциям крови относятся:

1. Питание тканей и выделение продуктов метаболизма.

2. Дыхание тканей и поддержание кислотно-щелочного баланса и водно-минерального баланса.

3. Транспорт гормонов и других метаболитов.

4. Защита от чужеродных агентов.

5. Регуляция температуры тела путем перераспределения тепла в организме.

Масса крови в сосудах человека составляет примерно 20% от массы тела. 55% массы крови составляет плазма, остальная часть приходится - форменные элементы плазмы крови (эритроциты, лейкоциты, лимфоциты, тромбоциты).

Клеточные элементы крови находятся в жидкой среде - плазме крови.

Если свежевзятую кровь оставить в стеклянной посуде при комнатной температуре (20⁰С), то через некоторое время образуется кровяной сгусток (тромб), после формирования, которого останется жидкость желтого цвета - сыворотка крови. Она отличается от плазмы крови тем, что в ней нет фибриногена и некоторых белков (факторов) системы свертывания крови. В основе свертывания крови лежит превращение фибриногена в нерастворимый фибрин. В нитях фибрина запутываются эритроциты. Нити фибрина можно получить путем длительного перемешивания свежевзятой крови, наматывая на палочку образующийся фибрин. Так можно получить дефибринированную кровь.

Для получения цельной крови, пригодной для переливания больному, способной храниться длительное время, в емкость для взятия крови необходимо добавить антикоагулянты (вещества, препятствующие свертыванию крови).

Если такую кровь подвергнуть центрифугированию, можно получить плазму.

СОСТАВ ПЛАЗМЫ КРОВИ:

90% - вода

6-8% - белки

2% - органические небелковые соединения

1% - неорганические соли

Раздел I

Белки плазмы крови

Из 9-10% сухого остатка плазмы крови на долю белков приходится 6,5-8,5%. Кроме того, вне сосудистого русла имеются белки, которые находятся в динамическом равновесии с внутрисосудистыми белками. Общее количество белков плазмы (вне- и внутрисосудистых) составляет примерно 350-400 г. Это количество невелико по сравнению с общим количеством белков в организме, однако их физиологическая роль огромна. Белки плазмы крови представляют собой огромное количество соединений, обладающих отличительными химическими свойствами и биологическими функциями и играют важную роль в белковом обмене организма.

Высаливание нейтральными солями щелочных или щелочноземельных металлов, позволяет белки плазмы крови разделить на три группы: альбумины, глобулины и фибриноген.

Физиологическая роль белков плазмы:

1. Поддержание коллоидно-осмотического (онкотического) давления и тем самым сохранение объема циркулирующей крови. Белки, являясь коллоидами, связывают воду и удерживают ее, не позволяют выходить из кровеносного русла. В этом процессе особенно велика роль альбуминов.

2. Ферментативная функция. В сыворотке крови содержатся различные ферменты, обладающие функциональной активностью.

3. Гемостатическая функция – входит в ферментативную функцию. Белки принимают активное участие в свертывании крови. Ряд белков плазмы, в том числе фибриноген, являются компонентами свертывающей системы крови.

4. Буферная функция. Белки поддерживают постоянное рН крови.

5. Транспортная функция. Белки плазмы крови соединяются с целым рядом нерастворимых веществ (липиды, билирубин, жирные кислоты, стероидные гормоны, жирорастворимые витамины, лекарственные вещества и т.д.) переносят их в ткани и органы.

6. Защитная функция. Белки плазмы крови играют важную роль в иммунных процессах организма. Сывороточные иммуноглобулины входят в состав фракции глобулинов сыворотки крови.

7. Поддержание постоянства концентрации катионов в крови путем образования с ними недиализируемых соединений. Например, 40-50% кальция, значительная часть железа, магния, меди и других элементов связаны с белками сыворотки крови.

8. Резервная функция. Сывороточные белки образуют своеобразный «белковый резерв» организма. При голодании они могут распадаться до аминокислот, которые в последующем используются для синтеза белков головного мозга, миокарда и других органов. Эта функция выполняется фракцией альбуминов.

Современные физико-химические методы исследования позволили открыть и описать около 200 различных белковых компонентов плазмы крови.

В сыворотки крови здорового человека при использовании различных методов выделения можно обнаружить от пяти (альбумины,α₁-, α₂-, β- и -глобулины) до 25 фракций белков.

Для белков плазмы крови характерно:

1. Почти все белки плазмы синтезируются в печени, однако есть исключения, так например гамма – глобулины синтезируются В – лимфоцитами, пептидные гормоны – эндокринными железами и т.д.

2. Утилизация белков плазмы происходит в печени, утилизация альбумина идёт в основном в почках, энтероцитах и частично в печени.

3. Почти все белки плазмы являются гликопротеинами, исключение составляет фракция альбумина.

4. Плазменная концентрация белка превышает тканевую интерстициальную концентрацию минимум в 3 раза.

5. Для многих белков плазмы характерен полиморфизм (наличие подфракций и подпод – фракций, пример: глобулины α: α – 1 и α – 2 глобулины; β: β –1, β –2– глобулины; и т.д.)

6. Организм реагирует на изменяющиеся условия внешней и внутренней среды изменением качественного и количественного состава белков плазмы крови

Характеристика белковых фракций:

Альбумины.Фракция относительно гетерогенная. М.м. 68-70 тыс. В норме альбуминов – 40-50 г/л. Синтезируются альбумины в печени в количестве 10-15 г в сутки. Период полуобновления - 20 дней. Во фракции альбуминов выделено около 20 отдельных белков.

Молекула альбумина содержит много дикарбоновых аминокислот, много дисульфидных связей, благодаря этому альбумины способны связывать и удерживать различные катионы: натрий, кальций, медь, цинк и т.д., альбумины, также способны удерживать воду.

Альбумины связывают и транспортируют различные гидрофобные соединения эндогенной (естественные метаболиты – например билирубин) и экзогенной природы (лекарственные препараты и др.) 40% белков фракции альбуминов содержится в крови, остальные 60% в межклеточной жидкости. Альбумин постоянно переходит в тканевую жидкость и возвращается в кровь через лимфу. Этот путь альбумин проходит за 20 дней. Основным местом утилизации альбумина являются энтероциты.

Фракция альбумина является неоднородной – выделяют также преальбумин – это транстиретин, способный связывать тироксин, трийодтиронин и ретинолсвязывающий белок и посальбумин. У некоторых людей фракция альбуминов делится на две подфракции А и В (бисальбуминемия).

Функции альбуминов (Определяются их высокой гидрофильностью и высокой концентрацией альбуминов в плазме крови).

1. Поддержание онкотического давления плазмы крови (тем самым альбумины регулируют равновесие в распределение внеклеточной жидкости между сосудистым руслом и межклеточным пространством).

При уменьшении содержания альбуминов в плазме падает онкотическое давление, и жидкость выходит из кровяного русла в ткани. Развиваются "голодные" отеки. Альбумины обеспечивают около 80% онкотического давления плазмы. Именно альбумины легко теряются с мочой при заболеваниях почек (как белки с небольшой молекулярной массой). Поэтому они играют большую роль в падении онкотического давления при таких заболеваниях, что приводит к развитию «почечных» отеков.

2. Альбумины – это резерв (относительный) свободных аминокислот в организме, образующихся в результате протеолитического расщепления этих белков.

3. Транспортная функция. Это неспецифическая функция альбуминов. Альбумины транспортируют в крови многие вещества, особенно такие, которые плохо растворимы в воде: свободные жирные кислоты, жирорастворимые витамины, стероиды, некоторые ионы (Ca²⁺, Mg²⁺). Для связывания кальция в молекуле альбумина имеются специальные кальцийсвязывающие центры. Альбумин содержит также 2 центра связывания гембилирубина: высокоаффиный и низкоаффиный (соответственно обладающие высоким и низким сродством к гембилирубину).

В комплексе с альбуминами транспортируются многие лекарственные препараты, например, ацетилсалициловая кислота, пенициллин и др.

Снижение концентрации альбуминов называется гипоальбуминемия.

Гипоальбуминемия часто является причиной снижения концентрации общего белка сыворотки крови.

Причиной гипоальбуминемии могут быть следующие патологические состояния:

1. Заболевания печени (цирроз)

2. Повышенная проницаемость капилляров

3. Потери белка (ожоги, сепсис, онкология и т.д.)

4. Нарушения кровообращения, характеризующееся замедлением кровотока

5. Нефротический синдром

6. Наследственная гипоальбуминемия

7. Повышенный катаболизм белков – усиленный катаболизм плазменных альбуминов наблюдается при синдроме Иценко - Кушинга.

Последствия гипоальбуминемии: (связаны с функциями альбуминов)

1. Отеки – альбумин является основным белком, поддерживающим онкотическое давление, т.е. белковую фракцию осмоса; вторым по значимости компонентом плазмы, поддерживающим осмос является альфа1 – глобулин.

2. Нарушения транспорта различных соединений

3. Снижается возможность плазмы связывать и инактивировать эндогенные и экзогенные токсины (например, недоношенные дети очень чувствительны к патогенному действию билирубина в т.ч. в силу гипоальбуминемии)

Глобулины - наиболее неоднородная фракция.

В отличие от альбуминов глобулины не растворимы в воде, а растворимы в слабых солевых растворах.

М.м. – от 80 тыс. до 1млн. и выше. Общее количество глобулинов – 20-30 г/л. на долю α-глобулинов приходится 14%, β-глобулинов – 13%, γ-глобулинов – 16%.

Выделяют альфа – глобулины, бета – глобулины, гамма - глобулины.

Многие белки фракции альфа – и бета –глобулинов являются антиоксидантами, медиаторами воспаления, проявляют бактерицидную активность.

Изменение качественного и количественного состава глобулинов плазмы характеризует наличие патологического процесса, или функциональное состояние организма.

Белки фракции глобулинов можно подразделить на положительные и отрицательные глобулины острой фазы. Что это означает? При предиммуном ответе, предшествующим запуску иммунологической реакции, некоторые цитокины (цитокины острой воспалительной реакции – например ФНО, ИЛ – 1 и т.д.), вызывают увеличение синтеза гепатоцитами и макрофагами ряда положительных глобулинов острой фазы (СРБ, фибриноген, и т.д.). При этом подавляется производство альбуминов и отрицательных глобулинов острой фазы – (например: трансферрин).

Биологическое значение острофазовой реакции заключается в следующем:

1. Повышение антиоксидантной резистентности тканей,

2. Ограничение масштабов альтерации,

3. Индукции гипоферремии, гипоцинкемии, что снижает скорость размножения некоторых бактерий.

Побочным эффектом этих изменений являются ускорение СОЭ.

Характеристика альфа – глобулинов:

A1-ГЛОБУЛИНЫ

В эту фракцию входят разнообразные белки. a₁-глобулины имеют высокую гидрофильность и низкую молекулярную массу - поэтому при патологии почек легко теряются с мочой. Однако их потеря не оказывает существенного влияния на онкотическое давление крови, потому что их содержание в плазме крови невелико.

Функции a1-глобулинов

1. Транспортная. Транспортируют липиды, при этом образуют с ними комплексы - липопротеины. Среди белков этой фракции есть специальный белок, предназначенный для транспорта гормона щитовидной железы тироксина - тироксинсвязывающий белок.

2. Участие в функционировании системы свертывания крови и системы комплемента - в составе этой фракции находятся также некоторые факторы свертывания крови и компоненты системы комплемента.

3. Регуляторная функция.

Некоторые белки фракции a₁-глобулинов являются эндогенными ингибиторами протеолитических ферментов. Наиболее высока в плазме концентрация a₁-антитрипсина. Содержание его в плазме от 2 до 4 г/л (очень высокое), молекулярная масса - 58-59 кДа. Главная его функция - угнетение эластазы - фермента, гидролизующего эластин (один из основных белков соединительной ткани). a₁-антитрипсин также является ингибитором протеаз: тромбина, плазмина, трипсина, химотрипсина и некоторых ферментов системы свертывания крови. a1-АТ контролирует кининовые системы. Количество этого белка увеличивается при воспалительных заболеваниях, при процессах клеточного распада, уменьшается при тяжелых заболеваниях печени. Это уменьшение - результат нарушения синтеза a₁-антитрипсина, и связано оно с избыточным расщеплением эластина. Считают, что недостаток этого белка способствует переходу острых заболеваний в хронические. Известна врожденная недостаточность a₁-антитрипсина, которая ведёт к формированию хронической бронхолёгочной патологии (легочная эмфизема, хронические бронхиты, бронхоэктазии), это связано с недостаточным торможением лейкоцитарных протеаз и ускоренным «перевариванием» альвеолярной ткани.

К фракции a₁-глобулинов относят также a₁-антихимотрипсин. Он угнетает химотрипсин и некоторые протеиназы форменных элементов крови.

a₁-гликопротеин - содержит много углеводов, связывает незначительные количества стероидных гормонов. Является острофазным белком.

К альфа1 – глобулинам относятся также:

Липопротеиды высокой плотности

Протромбин

Транскортин

Тироксинсвязывающий глобулин и другие белки

a₂-ГЛОБУЛИНЫ:Высокомолекулярные белки. Эта фракция содержит регуляторные белки, факторы свертывания крови, компоненты системы комплемента, транспортные белки.

Церулоплазмин – функции этого белка - транспорт меди, оксидоредуктаза - феррооксидаза. Церулоплазмин имеет 8 участков связывания меди. Он является переносчиком меди, а также обеспечивает постоянство содержания меди в различных тканях, особенно в печени. При наследственном заболевании - болезни Вильсона - Коновалова - уровень церулоплазмина понижается. Вследствие этого повышается концентрация меди в мозге и печени. Это проявляется развитием неврологической симптоматики, а также циррозом печени.

В качестве феррооксидазы окисляет 2-х валентное железо в 3-х валентное, которое захватывается трансферрином. Является острофазовым белком.

Гаптоглобины. Содержание этих белков составляет приблизительно 1/4 часть от всех a₂-глобулинов. Существует 3 вида гаптоглобинов. Гаптоглобин образует специфические комплексы с гемоглобином, освобождающимся из эритроцитов при внутрисосудистом гемолизе. Физиологическая роль этого белка заключается в том, что он, вследствие высокой молекулярной массы этих комплексов, они не \ выводиться почками. Это предотвращает потерю железа организмом.

Комплексы гемоглобина с гаптоглобином разрушаются клетками ретикуло-эндотелиальной системы (клетки системы мононуклеарных фагоцитов), после чего глобин расщепляется до аминокислот, гем разрушается до билирубина и экскретируется желчью, а железо остается в организме, и может быть реутилизировано.

К этой же фракции относится и a₂-макроглобулин.,