Белки-маркеры патологических состояний

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Введение

2. Белки плазмы крови: физиологическая роль, основные фракции

3. Клинико-диагностическое значение определение белков плазмы крови. Гипо-, гиперпротеинемия, диспротеинемия

4. Белки «острой фазы»

5. Белки- маркеры заболеваний сердечно-сосудистой системы

6. Белки-маркеры злокачественного роста

7. Заключение

Список литературы

белок маркер плазма кровь

1. Введение

Белки- сложные органические соединения, состоящие из углерода, водорода, кислорода и азота. В некоторых белках содержится еще и сера. Часть белков образуют комплексы с другими молекулами, содержащими фосфор, железо цинк и медь. Молекулы белков- цепи построенные из аминокислот,- это макромалекулы, молекулярная масса которых колеблется от нескольких тысяч, до нескольких миллионов. В природных белках встречается 20 различных аминокислот. Потенциально разнообразие белков безгранично, поскольку каждому белку свойственна своя особая последовательность аминокислот, генетически контролируемая. Большое разнообразие белков позволяет им выполнять различные функции, как структурные, так и метаболические. Мы же подробнее остановимся на их маркерной функции.

Белки-маркеры - это продукт «поломок» гена или генов, они превращают нормальную клетку в дефектную или больную клетку при конкретной болезни. Эти белки появляются на поверхности клеток и являются белками-антигенами и для каждой болезни они свои. Маркерная функция белков широко применяется в диагностики различных заболеваний.

Целями данной работы является изучение белкового состава крови в норме и при патологии; ознакомление с белками маркерами некоторых патологических состояний.

В данной работе мы рассмотрим белковый состав крови в норме, физиологическую роль и основные фракции белка, клинико-диагностическое значение определение белка, состояние гипо-, гипер- и диспротеинемии. Ознакомимся со специфическими белками «острой фазы», а так же маркерами заболеваний сердечно-сосудистой системы и злокачественного роста.

2. Белки плазмы крови: физиологическая роль, основные фракции

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

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

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

Функции белков плазмы крови

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

Группы белков плазмы крови

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

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

Основные фракции белков:

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

б1-Глобулины:

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

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

Ретинолсвязывающий белок осуществляет транспорт жирорастворимого витамина А.

Тироксинсвязывающий белок - связывает и транспортирует иодсодержащие гормоны щитовидной железы.

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

б2-Глобулины:

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

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

в-Глобулины:

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

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

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

г-Глобулины:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рисунок 2 Схема строения липопротеина плазмы крови

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Трансферрины -- белки плазмы крови, которые осуществляют транспорт ионов железа. Трансферрины представляют собой гликозилированые белки, которые прочно, но обратимо связывают ионы железа. С трансферринами связано около 0,1 % всех ионов железа в организме (что составляет порядка 4 мг), однако ионы железа, связанные с трансферринами, представляют огромное значение для метаболизма. Трансферрины имеют молекулярную массу около 80 кДа и имеют два места связывания Fe³⁺. Сродство трансферрина очень высокое (10²³ M^?1 при pH 7,4), но оно прогрессивно снижается с понижением pH ниже нейтральной точки. Когда трансферрин не связан с железом, он представляет собой апопротеин.

У людей трансферрин представляет собой полипептидную цепочку, состоящую из 679 аминокислот. Это комплекс, состоящий из альфа-спиралей и бета-слоёв, которые формируют 2 домена (первый расположен на N-конце, а второй на C-конце). N- и C- концевые последовательности представлены шарообразными долями, между которыми находится участок связывания железа. Аминокислоты, которые связывает ионы железа с трансферрином, идентичны для обоих долей: 2 тирозина, 1гистидин, 1 аспарагиновая кислота. Чтобы связать ион железа, требуется анион, предпочтительно карбонат-ион (CO₃^2?). У трансферрина также есть трансферриновый рецептор: это дисульфидно-связанный гомодимер.^[1] У людей каждый мономер состоит из 760 аминокислот. Каждый мономер состоит из 3 доменов: апикальный домен, спиральный домен, протеазный домен.

Когда трансферрин связан с ионами железа, трансферриновый рецептор на поверхности клетки (например, предшественников эритроцитов в красном костном мозге) присоединяется к нему и, как следствие, проникает в клетку в пузырьке. Затем pH внутри пузырька понижается из-за работы протонных ионных насосов, заставляя этим трансферрин высвободить ионы железа. Рецептор перемещается обратно на поверхность клетки, снова готовый связывать трансферрин. Каждая молекула трансферрина может переносить сразу 2 иона железа Fe³⁺.

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

Общий белок

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

Содержание общего белка у мужчин и женщин в среднем составляет 66-81 г/л. Результаты для мужчин примерно на 1 г/л выше, чем для женщин. При беременности концентрация белка в сыворотке крови заметно уменьшается -- с 69 до 61 г/л к моменту родов. Не отмечено различий в концентрации белка сыворотки до и после еды.

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

3. Клинико-диагностическое значение определение белков плазмы крови. Гипо-, гиперпротеинемия, диспротеинемия

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

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

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

Гипопротеинемия. Некоторое уменьшение концентрации общего белка в сыворотке крови происходит с возрастом. У новорожденных концентрация белка в сыворотке крови составляет 57 г/л, увеличивается до 60 г/л к 6 мес и достигает уровня у взрослых к 3 годам жизни. У недоношенных детей содержание может быть ниже, чем у родившихся в срок (36-60 г/л). Изменение положения тела дает значимое различие в концентрации белка сыворотки крови. Общий белок сыворотки крови ниже на 4-8 г/л у людей в положении лежа, чем у людей в положении стоя. Содержание белка может быть увеличено на 4-8 г/л через несколько часов после физических нагрузок.

Содержание белка в сыворотке крови первоначально зависит от синтеза в печени и потери белков с мочой при заболеваниях почек. Некоторое снижение содержания белка может быть вызвано недостаточным поступлением с пищей, нарушениями пищеварения, всасывания. Хронические заболевания печени также уменьшают уровень общего белка в сыворотке крови. Заболевания почек (гломерулонефрит, нефротический синдром и некоторые заболевания проксимальных канальцев) могут вызвать хроническую потерю белка из сыворотки крови. Когда содержание общего белка в сыворотке крови снижается до 40 г/л, развиваются отеки.

Гиперпротеинемия. Увеличение общего белка в сыворотке крови может быть вызвано явлениями дегидратации или быть результатом накопления иммуноглобулинов; последнее часто наблюдают у пациентов с моноклональной гаммапатией.

На концентрацию белков в плазме крови сильно влияет содержание в плазме крови воды (величина гематокрита). В остальных ситуациях определение общего белка в сыворотке крови не позволяет провести органотопическую диагностику, однако широко используется при скрининге и профилактических осмотрах. Снижение содержания белков в плазме крови далеко не всегда отражает нарушенный белковый обмен.

4. Белки «острой фазы»

Концентрация в плазме некоторых белков увеличивается в ответ на стрессорные факторы, такие, как инфаркт миокарда, воспаление, малигнизация, травма, обширное оперативное вмешательство. Эти белки обозначаются как белки (реактанты) острой фазы, и их синтез является составной частью метаболического ответа на повреждение. Реактанты включают а,-антитрипсин, другие ингибиторы протеаз, С-реактивный белок, гаптоглобин, церулоплазмин и фибриноген. Уровни реактантов увеличиваются в течение 24 ч после повреждения в ответ на действие гуморальных медиаторов, в частности цитокинов, которые включают интерлейкин-1 (ИЛ-1), ИЛ-6, факторы некроза опухолей аир, интерфероны, тромбоцитактивирующие факторы. Эти гуморальные факторы продуцируются тканевыми макрофагами, моноцитами и эндотелиальными клетками. Вещества обладают различными функциями, включающими связывание с полисахаридами бактериальных стенок, активацию комплемента и стимуляцию фагоцитоза. Гуморальные эффекты ИЛ-1, ИЛ-6 включают увеличение продукции АКТГ и кортизола, ингибирование синтеза в печени белков, отличных от острофазовыхреактантов, включая альбумин, преальбумин и трансферрин. Ингибиторы протеаз, вероятно, инактивируют ферменты, высвобождаемые из лизосом, и уменьшают повреждение, которое может при этом развиваться.

Общим моментом для всех «белков острой фазы» является их синтез гепатоцитами и общая динамика их концентрации в крови, которая в определенной мере, обратна динамике концентрации альбумина. Вместестем, это функционально различные белки, отличающиеся по своим антигенным свойствам. Количественный анализ показал, что подъем концентрации «реактантов острой фазы» на ранней стадии воспаления соответствует снижению концентрации альбумина. Способ регулирования такого протеосинтеза в гепатоцитах неизвестен. Предполагают, что весь комплекс белков плазмы обусловливает определенное онкотическое давление. Если количество реактантов острой фазы увеличивается, увеличивается и онкотическое давление плазмы, что приводит к снижению синтеза и количества альбумина в сыворотке в пропорциональных отношениях.

Ускорение СОЭ в острой фазе воспаления объясняется изменениями в составе белков плазмы крови, особенно увеличением содержания белков с более низкой молекулярной массы, чем у альбумина, концентрация которого в этот период снижается.

Острофазовый ответ приводит к увеличению а, и а₂-глобулиновых полос на электрофореграмме, хотя эта картина не является специфической. Определение индивидуальных острофазовых белков может использоваться для оценки тканевого повреждения или оценки активности заболевания.

С-реактивный белок назван так в связи со способностью прочно связываться с С-полисахаридом клеточной стенки пневмококков. Этот белок, по-видимому, синтезируется макрофагами. У здоровых людей этот белок практически отсутствует. Значительное увеличение в плазме С-реактивного белка происходит при многих воспалительных процессах, и его определение используется для диагностики и мониторинга заболеваний, например ревматоидного артрита. Функция этого белка неизвестна, но предполагается, что он способствует фагоцитозу, увеличивает подвижность лейкоцитов, активирует иммунные реакции и связывание комплемента.

Концентрация в плазме кислого гликопротеина,также называемого орозомукоидом, повышается в ответ на различные острые и хронические воспалительные стимулы. Функции белка неизвестны, но иногда его определение используется для индикации острофазового ответа.

Функция церулоплазмина до конца не выяснена. Он содержит около 90% меди сыворотки, хотя металл прочно связан с белком и обмен его затруднен; поэтому транспортную функцию белка нельзя считать основной.

Церулоплазмин -- это сывороточная оксидоредуктаза, оксидаза. В настоящее время подтверждено его участие в острофазовом ответе, способность инактивировать свободные радикалы -- высокореактивные химические агенты с неспаренными электронами (например ОН), образующиеся из кислорода и способные вызывать повреждение ткани. Свободные радикалы образуются при «взрывах» окислительного метаболизма, наблюдаемых во время фагоцитоза. Важная роль церулоплазмина связана также с участием этого белка в окислении аскорбиновой кислоты, адреналина, ДОФА и других веществ.

Уровни церулоплазмина в плазме (и соответственно уровни меди) обычно низки при болезни Коновалова-Вильсона. Это наследственное состояние, характеризующееся накоплением меди в печени (причина цирроза) и в базальных ганглиях мозга (причина хореоа-тетоза). Уровни церулоплазмина в плазме очень чувствительны к эффектам эстрогенов и часто повышаются при беременности или при пероральном введении эстрогенов. Увеличение содержания церулоплазмина специфично для меланомы и шизофрении.

5. Белки- маркеры заболеваний сердечно-сосудистой системы

В области сердечно-сосудистой патологии клиническая биохимия наибольших успехов достигла в диагностике инфаркта миокарда. Методы клинической энзимологии и иммунохимии позволяют диагностировать инфаркт миокарда в первые часы его возникновения, выявить клиническое состояние нестабильной стенокардии, провести дифференциальную диагностику тяжелого приступа стенокардии (ишемии) и гибели миоцитов (аноксия), оценить эффективность тромболитической терапии и феномен реперфузии.

В соответствии с рекомендациями ВОЗ диагноз инфаркта миокарда основан на типичной клинической картине приступа болей за грудиной; изменениях показателей ЭКГ; повышении в крови активности кардиоспецифических ферментов (маркеров).

В то же время при повторных инфарктах миокарда, кардиосклерозе и мерцательной аритмии, а также при наличии у больного водителя ритма (пейсмейкера) поставить диагноз инфаркта миокарда по данным ЭКГ значительно труднее. Кроме того, более 25% больных, у которых инфаркт миокарда подтвержден при аутопсии, не имели изменений на ЭКГ. По данным проспективного исследования, проведенного в США, диагноз инфаркта миокарда без исследования кардиоспецифических маркеров гибели миоцитов можно поставить только в 25% случаев.

Среди пациентов, доставляемых в блок интенсивной терапии с болями в сердце, только у 10-15% имеется инфаркт миокарда. Необходимость диагностики инфаркта миокарда в ранние сроки продиктована тем, что тромболитическая терапия в первые 2-6 ч снижает раннюю смертность в среднем на 30%, а терапия, начатая через 7-12 ч, -- лишь на 13%. Тромболитическая терапия через 13-24 ч не снижает уровень смертности.

Ранняя постановка диагноза инфаркта миокарда позволяет применить и транслюминальную ангиопластику, да и эффективность консервативного лечения выше, если оно начато возможно раньше. Необходимо также провести дифференциальную диагностику инфаркта миокарда с нестабильной стенокардией, когда рано начатое лечение может предотвратить инфаркт миокарда.

В последние годы арсенал биохимических маркеров гибели миоцитов пополнился новыми высокоспецифичными тестами, которые позволяют диагностировать инфаркт миокарда в первые часы его возникновения. Это тесты, которые можно применить на первом этапе оказания медицинской помощи, а также определение кардиоспецифических изоферментов и белков-маркеров гибели миоцитов, использующихся в блоке интенсивной терапии медицинских учреждений. В то же время успехи промышленной технологии и выпуск диагностических систем, основанных на принципе «сухой химии», дают возможность определить специфичные маркеры гибели миоцитов уже на первом этапе оказания медицинской помощи. Однако и в этих условиях возможны диагностические ошибки, если четко не представлять патофизиологию инфаркта миокарда и механизмы поступления в кровь органоспецифических и неспецифических белков-маркеров гибели миоцитов.

Локализация в клетке оказывает существенное влияние на скорость выхода маркера из поврежденного миоцита. Цитозольные ферменты высвобождаются быстрее, чем структурированные на внутриклеточных мембранах. В отличие от цитозольных маркеров для выхода в интерстициальное пространство структурносвязанных белков требуется деструкция внутриклеточного сократительного аппарата, что замедляет процесс появления маркеров в крови; последними высвобождаются митохондриальные ферменты.

При исследовании кардиальных маркеров инфаркта миокарда необходимо принимать во внимание ряд положений, именуемых принципами диагностики инфаркта миокарда. К ним относят: 1) временные интервалы; 2) исследование маркеров поражения миокарда в динамике; 3) органоспецифичность лабораторной диагностики инфаркта миокарда; 4) комплексный характер диагностики; 5) понятие «серая зона».

Практически значимые маркеры гибели миоцитов -- каталитическая концентрация в крови КК, ЛДГ, ACT, гликогенфосфо- рилазы (ГФ), повышение в крови содержания миоглобина, цепей миозина, тропонинов Т и I. Для поражения только кардиомиоцитов (но не миоцитов скелетных мышц) специфично определение в крови концентрации изоферментов КК-МВ и ЛДГь иммуно- химическое определение КК-МВ и ГФ-ВВ, а также соотношения изоформ изофермента КК-МВ и тропонинов.

При диагностике инфаркта миокарда важно учитывать время, прошедшее с момента приступа стенокардии. Это обусловлено тем, что от момента гибели миоцитов до появления в крови маркеров проходит довольно длительный период. Истечение из клеток больших белковых молекул (КК и ЛДГ) может происходить только при нарушении целостности плазматической мембраны миоцитов в результате их гибели при аноксии. Менее крупные молекулы белков-маркеров (миоглобин, тропонин) могут истекать в небольшом количестве из клеток и в условиях длительной гипоксии при выраженном изменении мембраны миоцитов, опережая деструкцию клеток. В первые 4 ч после окклюзии коронарной артерии в зоне максимальной ишемии некротизируется около 60% миоцитов; некроз остальных 40% наступает в течение последующих 20 ч.

Выходя за пределы мембраны миоцита, белковые молекулы попадают в межклеточную жидкость и оттекают от сердца только по лимфатическим путям. Это и определяет довольно длительный промежуток времени (3-6 ч) от момента гибели миоцитов до появления кардиоспецифических маркеров в крови. Прежде всего в крови повышается содержание миоглобина, ГФ-ВВ и тропо- нина, далее -- КК и кардиоспецифического изофермента КК-МВ, ACT; существенно позже возрастает активность ЛДГ и кардиоспецифического изофермента ЛДП (рис. 4.1). Клиническая чувствительность кардиоспецифических маркеров во многом зависит от времени, которое прошло с момента гибели миоцитов. Так, для КК-МВ при определении в крови в первые 3-4 ч после приступа стенокардии клиническая чувствительность (диагностическая достоверность) составляет только 25-45% и возрастает до 98% в интервале 8-32 ч. В сроки ранее 8 ч определение активности КК дает ложноотрицательные результаты в 32% случаев, ACT-- в 49%, мио- глобина -- в 15%. Активность ЛДГ -- достоверный маркер гибели миоцитов после 12 ч от начала приступа стенокардии, но она остается повышенной в течение 10-12 дней. Данные об активности кардиоспецифи- ческих маркеров в сроки менее 4-6 ч после приступа стенокардии могут приводить к диагностическим ошибкам, когда даже при обширном инфаркте миокарда маркеры гибели миоцитов окажутся не столь информативными. Кроме того, скорость нарастания содержания кардиальных маркеров в крови в значительной степени зависит от длительности ишемии и времени реканализации тромбированной коронарной артерии и реперфузии миокарда после инфаркта.

Вторая особенность выхода в кровь маркеров гибели кардиомиоцитов -- характерная динамика нарастания и убывания их концентрации (каталитической концентрации). Это определено постоянным сокращением миокарда, что приводит вначале к быстрой элиминации белков из некротизированного участка миокарда, а затем к полному вымыванию в кровь белков-маркеров. Только при инфаркте миокарда содержание в крови маркеров гибели кардиомиоцитов увеличивается в интервале 8-24 ч. При неосложненном течении инфаркта миокарда далее происходит столь же заметная элиминация белков-маркеров из сосудистого русла. При этом содержание каждого из маркеров «выписывает» дугообразную динамичную кривую с разными временными параметрами. Для большинства маркеров площадь кривой дает представление о величине инфаркта миокарда, отражая количество некротизированной ткани миокарда. Активность в крови КК и КК-МВ повышается уже при гибели 1 г ткани миокарда.

Однократное исследование ACT, КК или ЛДГ обладает сравнительно низкой клинической специфичностью -- 66%, возрастание активности ферментов или содержания белков-маркеров через 3-4 ч повышает органоспецифичность диагностики до 86%, третье измерение позволяет диагностировать инфаркт миокарда при использовании даже столь малоспецифичного теста, как определение ACT. Динамическое исследование маркеров гибели миоцитов позволяет провести дифференциальную диагностику между инфарктом миокарда и гиперферментемией при массивном поражении поперечнополосатых мышц. В сроки 8-24 ч после приступа стенокардии активность ферментов настолько показательна, что если нет динамичного нарастания их активности в крови, то нет и инфаркта миокарда.

Абсолютно специфических маркеров поражения кардиомиоцитов не найдено. Органоспецифичность при диагностике с помощью изоферментов КК основана только на различии процентного соотношения изоферментов в отдельных органах и тканях, а следовательно, и в сыворотке крови при их поражении.

Значение КК-МВ. Изофермент КК-МВ специфичен для миокарда не потому, что в других тканях такого изофермента нет, а потому, что в кардиомиоцитах его активность составляет 15-42% общей активности КК, в то время как в ткани скелетных мышц его содержание не превышает 4%, да и то только в красных, медленно сокращающихся мышечных волокнах. В этих условиях при поражении миокарда и скелетной мускулатуры активность КК может быть повышена в одинаковой степени, но в процентном отношении активность КК-МВ будет существенно отличаться. При инфаркте миокарда содержание КК-МВ превышает 6% общей активности КК или 12 МЕ/л при температуре 30 °С.

Как при патологии скелетных мышц, так и при гибели кардиомиоцитов в крови повышена активность КК-МВ, но в первом случае ее активность не превысит 6% активности КК, а во втором случае повысится до 12-20%. Целесообразно выражать активность КК-МВ одновременно в единицах на 1 л (МЕ/л) и в процентах от активности КК. Определение активности КК-МВ остается самым популярным тестом в диагностике инфаркта миокарда. При инфаркте миокарда у лиц пожилого возраста активность КК может быть повышена только в малой степени, но при достоверном повышении активности КК-МВ. У таких больных диагностически важно исследовать активность КК-МВ даже при не столь значительном повышении активности КК.

При операциях на сердце (пороки сердца, коронарное шунтирование) активность КК-МВ используют для диагностики послеоперационного инфаркта миокарда. Сразу после операции вследствие гипоксии и повреждения миокарда активность КК-МВ в крови повышается и возвращается к норме в течение 10-12 ч. При развитии инфаркта миокарда активность КК-МВ повышается более значительно и имеет динамику, характерную для инфаркта миокарда.

Значение ЛДГ. Активность ЛДГ1 характерна для миокарда как для ткани с анаэробным типом обмена. В условиях гипертрофии миокарда и хронической гипоксии синтез ЛДГ1 в кар- диомиоцитах начинает увеличиваться. При инфаркте миокарда повышение каталитической концентрации ЛДГ в крови происходит за счет возрастания содержания изоферментов ЛДГiи ЛДГ2 при соотношении ЛДГ1/ЛДГ2 более 1. ЛДГ -- цитозольный фермент; достоверное повышение активности ЛДГ в крови при инфаркте миокарда происходит позже, чем КК и ACT, -- в течение 1-х суток поле приступа стенокардии; высокая активность ЛДГ] сохраняется на протяжении 12-14 дней. Именно снижение активности ЛДГ в крови до нормы используют в качестве теста, который указывает на завершение периода резорбции некротизированной ткани миокарда. Если активность ЛДГi, определенная прямым методом, при ингибировании субъединицы М антителами превышает 100 МЕ/л, это служит достоверным признаком инфаркта миокарда.

В отличие от субъединицы М и изоферментов ЛДГ₃ (ММНН), ЛДГ₄ (НМММ) и ЛДГ₅ (ММММ) субъединица Н и изофермент ЛДГ1 (НННН) в меньшей степени ЛДГ2 (НННМ), могут в качестве субстрата использовать не только лактат и пируват, но и а-гидроксибутират. Это послужило основой предложения оценивать активность ЛДП в крови, используя в качестве субстрата а-гидроксибутират; при этом изофермент ЛДГ1 именуют а-гидроксибутиратдегидрогеназой (а-ГБДГ). При инфаркте миокарда исследование активности общей ЛДГ и а-ГБДГ дает сходные результаты. Если же активность ЛДГ в крови повышается в результате иного патологического процесса, активность ЛДГ будет существенно выше активности ЛДГ 1 и а-ГБДГ при отсутствии характерной для инфаркта миокарда динамики.

При инфаркте миокарда не отмечено достоверной зависимости между активностью КК-МВ и ЛДГiво все сроки инфаркта, что происходит в результате существенного различия динамики и сроков повышения в крови активности этих изоферментов.

Молекулы ферментов, попавших в кровь после гибели кардиомиоцитов, -- патологические компоненты плазмы крови и поэтому подлежат удалению. В зависимости от размеров молекул маркера некоторые белки, например миоглобин, экскретируются в мочу или их фагоцитируют клетки моноцитарно-макрофагаль- ной системы. Однако перед тем как молекулы КК-МВ и КК-ММ будут фагоцитированы макрофагами, они в крови подвергаются последовательному действию протеаз, в результате чего образуются фрагменты изоферментов КК-МВ и КК-ММ.

В миоцитах изофермент КК-ММ представлен одной формой ММ-3. В крови карбоксипептидаза последовательно отщепляет конечные аминокислотные остатки лизина от каждого из 2 мономеров, последовательно образуя изоформы ММ-2 и ММ-1. Определение изоформ КК-ММ и КК-МВ методом ЭФ и расчет их соотношения позволяют с точностью до 1 ч установить время гибели кардиомиоцитов. Соотношение изоформ ММ и МВ изменяется раньше, чем повышается активность КК-МВ.

Энзимодиагностика инфаркта миокарда в клинико-диагностических лабораториях имеет комплексный характер. Сначала определяют активность ACT, КК и ЛДГ, затем исследуют активность КК-МВ и ЛДГ]. Комплексный подход к энзимодиа- гностике обусловлен, во-первых, тем, что при исследовании активности одного фермента можно допустить ошибку; во-вторых, каждый из указанных ферментов отличается по диагностической значимости и динамике (время появления в крови и скорость элиминации из сосудистого русла). Кроме неточностей, которые могут быть допущены на преаналитическом (взятие крови на анализ) и аналитическом этапах, существуют объективные причины, влияющие на результаты определения активности ферментов. Сложности возникают, когда инфаркт миокарда развивается на фоне тяжелых соматических заболеваний, при осложнении инфаркта миокарда кардиогенным шоком, при септицемии.

Несмотря на клиническую специфичность активности КК для инфаркта миокарда (98%), в отдельных случаях повышение активности КК и КК-МВ не удается выявить даже в условиях верификации диагноза инфаркта миокарда по данным ЭКГ. Это происходит в тех случаях, когда инфаркт развивается на фоне почечной недостаточности и накопления уремических токсинов (среднемолекулярные пептиды), у пациентов с циррозом печени и недостаточностью детоксикационной активности гепатоцитов, при септицемии и эндогенной интоксикации, при выраженном метаболическом (или дыхательном) ацидозе. В этих условиях в крови накапливается столь большое количество неспецифических ингибиторов, что активность КК и КК-МВ практически не определяется. В таких случаях определить активность КК удается только после проведения непопулярной в клинической биохимии процедуры разведения сыворотки крови, когда снижение концентрации ингибиторов позволяет проявиться активности фермента.

Присутствие в крови ингибиторов КК и КК-МВ побудило разработать иммунохимический способ определения в крови не каталитической активности, а содержания КК-МВ по молекулярной массе этой формы. Это существенно улучшило чувствительность метода и воспроизводимость результатов. Хотя при неосложненном инфаркте миокарда активность КК-МВ и содержание белка КК-МВ хорошо коррелируют, определить содержание КК-МВ в крови удается на несколько часов раньше, чем фермент проявляет активность. Достоверное повышение в крови уровня белка КК-МВ отмечено у половины больных уже через 3 ч, а через 6 ч после приступа стенокардии высокий уровень белка отметили у всех больных с клинической картиной инфаркта миокарда. Уже через 90 мин после тромболизиса уровень белка КК-МВ в крови увеличивается в несколько раз. У больных нестабильной стенокардией возрастание содержания белка КК-МВ отмечено чаще, чем повышение активности изофермента. В то же время, несмотря на производство диагностических наборов разными фирмами, вопрос о стандартизации метода определения количества КК-ВМ окончательно не решен.

Значение гликогенфосфорилазы. Среди ферментных и изо- ферментных маркеров в диагностике инфаркта миокарда клинические биохимики определяют активность ГФ и ее изофермента ГФ-ВВ. ГФ -- цитозольный фермент, который катализирует в клетке отщепление глюкозы от гликогена.

В тканях человека присутствуют 3 изофермента ГФ: ГФ-LLв печени, ГФ-ММ в миоцитах и ГФ-ВВ в ткани мозга. В миокарде человека присутствуют изоферменты ГФ-ВВ и ГФ-ММ, в миоцитах скелетной мускулатуры -- только ГФ-ММ. ГФ-ВВ -- наиболее чувствительный тест для диагностики инфаркта миокарда в первые 3-4 ч после приступа стенокардии. По диагностической чувствительности в первые часы определение активности ГФ можно сопоставить только с определением в крови массы КК-МВ. У большинства больных уровень ГФ-ВВ достоверно увеличивался уже через 4 ч после приступа стенокардии и при неосложненном инфаркте миокарда возвращался к норме в течение 48 ч.

Значение миоглобина. Среди белков-маркеров инфаркта миокарда наиболее широкое распространение получило определение в крови содержания миоглобина (МГ). МГ -- хромопротеин, который в цитозоле всех мышечных клеток транспортирует кислород главным образом к митохондриям. Молекулярная масса МГ всего 18 кД; его свойства близки в миоцитах скелетной мускулатуры и кардиомиоцитах. МГ постоянно присутствует в плазме крови в концентрации ниже 80 нг/мл. При инфаркте миокарда уровень МГ в крови повышается в 10-20 раз.

Увеличение содержания МГ в крови -- наиболее ранний тест для диагностики инфаркта миокарда; повышение уровня МГ в крови удается определить через 3-4 ч после приступа стенокардии. Это первое диагностическое значение МГ.

Вторая особенность МГ в диагностике инфаркта миокарда состоит в том, что столь малая молекула свободно проходит через фильтрационный барьер почечных телец и быстро оказывается в моче. Это определяет характер изменений содержания МГ в крови: оно быстро повышается и столь же быстро снижается. Только при определении МГ удается диагностировать повторные инфаркты миокарда (рис. 4.2), развивающиеся через несколько часов после первого эпизода гибели кардиомиоцитов. Кроме того, в ряде клинических наблюдений отмечены существенные колебания уровня МГ в крови в 1-е сутки инфаркта миокарда, когда выраженное повышение через несколько часов сменяется столь же выраженным снижением.

В ряде ситуаций уровень МГ в крови остается длительное время постоянно высоким. Это наблюдают при кардиогенном шоке, когда снижение сократительной функции приводит к гипотонии, падению гидростатического давления над почечной мембраной и прекращению гломерулярной фильтрации, когда МГ не может быть профильтрован в мочу. При этом наблюдаетсяположительная корреляция между содержанием МГ в крови положительно коррелирует с нарастанием уровня креатинина.

Основная структурная сократительная единица миоцита -- саркомер, который образуют упорядоченно расположенные толстые и тонкие волокна. Тонкие содержат волокна актина и тро- понин-тропомиозиновый комплекс.

Значение тропонинов. Тропониновый регуляторный комплекс в поперечнополосатых мышцах состоит из 3 полипептидов; при диагностике инфаркта миокарда определяют в крови содержание только тропонина Т (Тн Т) и тропонина I (Тн I). Каждый из белков имеет 3 изоформы, синтез которых кодируют 3 разных гена. Как специфические маркеры гибели кардиомиоцитов используют миокардиальные изоформы Тн Т и Тн I (сердечный Тн Т и сердечный Тн I).

Определение содержания Тн Т позволяет провести диагностику инфаркта как в ранние, так и в поздние сроки. Содержание Тн Т в крови повышается уже через несколько часов после приступа стенокардии. В ранние сроки инфаркта миокарда клиническая чувствительность определения миоглобина и содержания КК-МВ оказываются выше, чем Тн Т, но с 3-го дня уровень Тн выходит на плато, которое сохраняется при постепенном снижении в течение 5-6 дней. Уровень Тн Т оказывается высоким в те сроки неосложненного инфаркта миокарда, когда уровень миоглобина и активность КК-МВ уже вернулись к норме, а в крови остается только высокая активность ЛДГ i. В ряде случаев при определении Тн Т диагноз инфаркта миокарда можно поставить и в поздние сроки -- через 8-10 дней после ангинозных болей. Особенно важно исследовать Тн Т у больных, которые поступили в стационар через 2-3 дня после приступа стенокардии, когда показатели КК и КК-МВ могут уже вернуться к исходному нормальному уровню. Кроме того, по сравнению с КК и КК-МВ содержание Тн Т в крови повышается в большей степени, что характеризует более высокую диагностическую чувствительность определения в крови содержания Тн Т.

Сравнительное исследование Тн Т и Тн I выявило более высокую диагностическую чувствительность Тн I. Так, уровень в крови Тн I при инфаркте миокарда может почти в 100 раз превышать верхнюю границу нормы. При небольшом по размерам инфаркте миокарда уровень Тн I в крови повышается в большей степени, чем активность КК, КК-МВ и ЛДГь Определение обеих форм Тн Т и Тн I предпочтительно при диагностике инфаркта миокарда, развивающегося в послеоперационном периоде и после активных реанимационных мероприятий.

Идеального маркера состояния кардиомиоцитов нет. В диагностике инфаркта миокарда клинические биохимики стремятся использовать наиболее органоспецифические изоферменты и определять белки-маркеры, содержащие только клетки миокарда. Вместе с тем для диагностики инфаркта миокарда в лабораториях продолжают определять и МГ. Однако при неосложненном инфаркте миокарда динамика содержания в крови неспецифического МГ практически повторяет таковую кардиоспецифического КК-МВ, опережая ее на 4-6 ч. В то же время попытки определять содержание МГ в моче для диагностики инфаркта миокарда успеха не имели.

6. Белки-маркеры злокачественного роста

Не вызывает сомнения тот факт, что рассчитывать на успех лечения заболеваний раком можно лишь при выявлении злокачественных опухолей на раннем этапе развития, однако вопрос о своевременном выявлении признаков такого рода патологий до сих пор остается открытым.

За последние годы диагностические возможности клинических онкологов значительно расширились в связи с использованием современных инструментальных методов диагностики: ангио- и лимфографии, радионуклидной диагностики, компьютерных томо- и рентгенотомографов, радиомагнитного резонанса, УЗИ с использованием допплер-эффекта, которые позволяют получать цветовое изображение опухоли и судить об особенностях микроциркуляции. Современные иммуноморфологические и цитологические исследования позволяют изучать биоптаты не только самой опухоли, но и различных выделений (мокроты, мочи, асцитической жидкости). В настоящее время комплексная лабораторная биохимическая и иммунологическая диагностика строится на определении опухолевых маркеров, гормонов, биологически активных соединений, изоформ ферментов, а также метаболитов костного ремоделирования в случае метастатического поражения костей.

Маркеры широко используются клиническими биохимиками для выявления первичной опухоли и ее метастазов. К маркерам злокачественного роста относят вещества различной природы. В их число входит более 200 соединений: антигены, гормоны, ферменты, гликопротеины, липиды, белки, метаболиты, концентрация которых коррелирует с массой опухоли, ее пролиферативной активностью, а в некоторых случаях со степенью злокачественности новообразования. Аномальная экспрессия генома -- один из основных механизмов продукции маркеров опухолевыми клетками, который обусловливает синтез эмбриональных, плацентарных и эктопических белков, ферментов, антигенов и гормонов.