n1

Простагландини знайшли широке застосування в медичній практиці. Динопрост (ензапрост, препарат простагландину F2α) – основний представник групи простагландинів, який використовується в акушерській практиці для переривання вагітності та як пологостимулюючий засіб. Препарати простагландину Е2 (простенон) застосовуються при гіпертонії, бронхіальній астмі, хронічному гломерулонефриті.

Тканинні гормони-пептиди

Важливу роль в організмі відіграють дві взаємопов’язані системи пептидів, які регулюють гемодинаміку – калікреїн-кінінова і ренін-ангіотензинова.

Пептиди калікреїн-кінінової системи, які одержали назву кініни, схожі за структурою та біологічними властивостями. Найважливішими представниками кінінів є нонапептид брадикінін і декапептид калідин. Кініни утворюються зі спільних білків- попередників, які мають назву кініногени, у результаті дії протеолітичних ферментів калікреїнів, широко розповсюджених у тканинах і рідинах організму, у тому числі в крові. Під впливом калікреїнів плазми із кініногенів утворюється брадикінін, а продуктом дії калікреїну тканин є калідин. Період напівжиття кінінів складає всього 20–30 с. Руйнуються вони протеолітичними ферментами крові і тканин – кініназами, які гідролізують у кінінах пептидні зв'язки.

Кініни розслаблюють гладку мускулатуру судин, викликаючи зниження артеріального тиску, брадикінін є найсильнішою судинорозширюючою речовиною в організмі. Крім того, кініни викликають скорочення гладких м'язів бронхів, матки, кишечника, підвищують проникність капілярів, подразнюють внутрішньочерепні больові рецептори. Вважають, що кініни поряд з гістаміном та простагландинами беруть участь у розвитку запальної реакції.

Ренін-ангіотензинова система є антагоністом у відношенні до калікреїн-кінінової системи. Пептид цієї системи – ангіотензин II синтезується в неактивній формі у вигляді ангіотензиногену (глікопротеїну крові). Останній під впливом ферменту реніну, який утворюється в нирках, перетворюється на ангіотензин I і потім – на ангіотензин II, який є одним з найсильніших судинозвужуючих речовин, внаслідок чого він підвищує артеріальний тиск. Окрім того, ангіотензин II стимулює секрецію альдостерону, а також вазопресину і цим визначається його роль у регуляції водно-сольового обміну. Ренін-ангіотензинова система відіграє важливу роль при відновленні об'єму крові. У результаті певного співвідношення пептидів калікреїн- кінінової системи і ренін-ангіотензинової системи підтримується той або інший рівень тиску крові.

На сьогодні в клініці використовують ряд препаратів, гальмуючих калікреїн та інші протеази, що таким чином пригнічують перетворення кініногенів у кініни (контрикал, пантрипін, гордокс), які застосовують при гострому та хронічному панкреатиті, у комплексній терапії ішемічної хвороби серця.

521

ГЛАВА 14. БІОХІМІЯ КРОВІ І ДЕЯКИХ ТКАНИН ОРГАНІЗМУ

Кров

Кров є важливим рідким середовищем, яке забезпечує взаємо- зв'язок усіх анатомічних структур організму ссавців. Найважливішими функціямикрові є: дихальна, поживна, видільна, захисна і регуляторна.

Дихальна функція забезпечується гемоглобіном еритроцитів, ко- трі переносять кисень від легенів до тканин і вуглекислий газ, як кі- нцевий продукт обміну, від тканин до легенів.

Поживна функція полягає в перенесенні кров'ю амінокислот, цукру, вітамінів та інших сполук від кишечника до органів і тканин, а також у розподіліпоживних речовин між окремими органамита тканинами.

Видільна функція крові полягає у виведенні із тканин кінцевих, не- рідко токсичних, продуктів обміну, що виділяються з організму нир- ками, легенями, шкірою і кишечником.

Захисна функція крові забезпечується наявністю в ній цілої сис- теми білків, які беруть участь у згортанні крові і тим самим – захи- сті організму від крововтрати. На даний час описано 13 плазмових і 11 тромбоцитарних факторів згортання крові. У крові також міс- тяться антитіла та інші фактори імунітету, дія яких спрямована на захист організму від патогенних мікроорганізмів.

Регуляторна функція крові пов'язана з транспортом гормонів, ме- діаторів та інших біологічно активних сполук до відповідних рецепто- рів, викликаючи цим зміни в обміні і функціях окремих органів та сис- тем. Регуляторна функція крові проявляється також у підтримці ста- лості осмотичного тиску, реакції середовища клітин і тканин. Тому, кров відіграє велику роль у нейрогуморальній регуляції функцій та обміну речовин організму і таким чином забезпечує гомеостаз, тобто динамічну сталість складу внутрішнього середовища організму. Разом з тим самі клітини крові та плазма служать джерелом утворення вну- трішньоклітинних регуляторів обміну речовин і функцій тканин та ор- ганів – гормоноїдів чи місцевих гормонів. Так, у базофілах утворю- ються гепарин і гістамін, у еозинофілах – гістамін та серотонін, у тромбоцитах – серотонін. Виділення гістаміну і серотоніну посилює проникність капілярів, скорочення гладких м'язів судин, розвиток але- ргічних реакцій. Гепарин як активатор ліпопротеїнліпази й антикоагу- лянт бере участь у регуляції ліпідного обміну та згортанні крові.

Білки плазми крові є субстратом для утворення біологічно акти- вних поліпептидів – кінінів (див. Гормони).

У фізіологічних умовах системи утворення та інактивації кінінів урівноважені. Підвищене утворення кінінів супроводжується розвит- ком місцевого запального процесу і порушеннями кровообігу.

Транспортна функція крові, забезпечуючи регуляцію всіх вищезга- даних функцій, полягає також і в тому, що більшість сполук як ендо- генного, так і екзогенного походження, у тому числі й лікарські речо-

522

вини, потрапляючи до крові протеїдизуються, тобто зв'язуються з різ- номанітними її білками, і в такому протеїнізованому вигляді транспо- ртуються до відповідних органів і тканин.

Питома вага крові становить від 1,055 до 1,065, в'язкість прибли- зно в 5–6 разів більша за в'язкість води.

Кров складається з рідкої частини, або плазми (50–60%), і фор- мених елементів (40–50%), основна маса яких – еритроцити. Плазму можна одержати, якщо використовувати протизгортаючі речовини, так звані антикоагулянти. Тоді за допомогою центрифугування мо- жна відділити клітинні елементи. Прозора, світло-жовта надосадова рідина називається плазмою крові. Якщо не використовувати анти- коагулянти і дати крові згорнутися, а потім відділити згусток, то одержана ледь жовтувата прозора рідина називається сироваткою крові. Жовтий відтінок сироватці й плазмі надають домішки невели- кої кількості пігментів.

Згусток, утворений під час згортання, складається із клітинних елементів, які занурені в сітку нитковидних тяжів фібрину.

Таким чином, плазма крові – це кров, яка не містить клітинних елементів, а у сироватці крові, крім того, відсутній білок фібрино- ген – попередник фібрину.

У дорослої людини загальний об'єм крові в судинній системі складає 5–6 л, тобто близько 8% маси тіла. У дітей відносний об'єм крові трохи більший. Плазма крові містить 91–93% води і 7–9% су- хого залишку. Близько 80% цього залишку припадає на долю білків, близько 0,9% складають неорганічні солі, решту складають різні небілкові органічні сполуки.

Склад, вміст і межі фізіологічних коливань основних біохіміч- них компонентів плазми наведені в табл. 20.

Фізико-хімічні властивості крові

Динамічна стабільність складу і фізико-хімічних властивостей крові як головного внутрішнього середовища організму – найважли- віша умова нормальної життєдіяльності організму.

Осмотичний тиск плазми крові визначається її осмотичною концентрацією, тобто сумою всіх частинок – молекул, іонів, колоїд- них частинок, які наявні в одиниці об'єму. Ця величина за умов тем- ператури тіла 37° складає 5776 мм рт. ст. або 7,6 атм.

Та частина осмотичного тиску, яка залежить від білків плаз- ми, називається онкотичним тиском або колоїдно-осмотичним. У нормі онкотичний тиск становить близько 15,2 мм рт. ст. або 0,02 атм. Кров підтримує осмотичний тиск всередині судин. Цю функцію виконують насамперед білки плазми, головним чином альбуміни, та катіони Na+. Усередині еритроцитів цю роль вико- нують гемоглобін і іони К+.

523

524

525

Зниження вмісту білків плазми крові, або гіпопротеїнемія, призво- дитьдозниженняонкотичноготискувкапілярахіутвореннянабряків. Це спостерігається внаслідок голодування, порушення синтезу альбумінів у печінці та інших станах. Підвищення вмісту білків та натрію в плазмі призводить дозатримкиводивсудинномуруслі– гіперволемії.

У медицині частіше використовується поняття осмотичної кон- центрації, що є еквівалентом осмотичного тиску. Осмотичну концент- рацію визначають за величиною депресії (зниження) температури за- мерзання досліджуваної рідини в порівнянні з водою. У нормі вона становить 0,55–0,56°, що відповідає 270–310 ммоль/л.

При лікуванні різних захворювань і станів, які супроводжуються втратою рідини (ексикозах), використовуються розчини електролі-

тів – фізіологічні розчини. Найчастіше хворим вводять ізотонічний розчин, в якому концентрація хлориду натрію, осмотичний тиск, вели- чина рН та інші параметри такі ж, як і у крові.

Гіпертонічними розчинами, тобто розчинами з концентрацією елек- тролітів більш високою, ніж у крові, користуються в хірургічній практиці для забезпечення відтоку ексудату. Розчин меншої концентрації і з мен- шимосмотичнимтиском, ніжукрові, називаєтьсягіпотонічним.

Якщо гіпертонічний розчин ввести в кров, то з еритроцитів почи- нає виходити вода, унаслідок чого еритроцит зморщується. Під час вве- дення гіпотонічного розчину, тобто у разі зменшення осмотичної кон- центрації плазми, вода з плазми переходить до еритроциту, викликаю- чи його набуханняі розрив, тобто відбуваєтьсягемоліз.

Буферні системи крові. Динамічна сталість рН крові, що є важли- вою умовою нормального функціонування ферментів та інших систем, забезпечується наявністю буферних систем. Кислотно-основна рівнова- га крові підтримується буферними системами плазми та клітин крові, головним чином еритроцитів. Відповідно розрізняють плазмові буфер- ні системи й еритроцитарні. До перших належать: гідрокарбонатна сис- тема Н2СО3–НСО3–, де Н2СО3 – донор протонів, а НСО3– – спряжена основа, акцептор протонів. Ця система особливо ефективна, якщо рН крові змінюється в напрямку кислихзначень.

Меншою мірою, ніж гідрокарбонатний буфер, бере участь у підтри- мці рН плазми крові фосфатна буферна система. Остання скла- дається з Н2РО4– (кислота, донор протонів) і НРО42– (спряжена основа, акцептор протонів). Органічні фосфати також мають буферні власти- вості, алепотужністьїхслабкіша, ніжнеорганічногофосфатногобуфера.

Білки утворюють буферну систему завдяки наявності кислотно- основних груп у молекулі білків, білок-Н+ (кислота, донор прото- нів) – білок– (спряжена основа, акцептор протонів). Білкова буферна система ефективна в зоні рН 7,2–7,4.

Клітинні (еритроцитарні) буферні системи. Головною і найпотуж-

нішою буферною системою є гемоглобінова, яка складається з неіонізова-

526

ного гемоглобіну HHb (слабка органічна кислота, донор протонів) та ка- лієвої солі гемоглобіну KHb (спряжена основа, акцептор протонів). Осо- бливо важливо, що гемоглобіновий буфер взаємодіє з гідрокарбонатною системою, котра є головним лужним резервом крові. У тканинних капі- лярах взаємодія гемоглобіну з вуглекислотою призводить до збереження гідрокарбонатів, тобтолужнихрезервівкрові.

Усі буферні системи перешкоджають порушенню кислотно- основної рівноваги. Вона може порушуватися унаслідок накопичення кислих речовин, наприклад кетонових тіл у разі цукрового діабету. Цей стан називається ацидозом. Якщо за цих умов рН крові не змінюється, то говорять про компенсований ацидоз; якщо рН зрушується, то– про некомпенсований ацидоз. Розрізняють дві форми ацидозу: метаболіч- ний і газовий. Перший виникає внаслідок накопичення в організмі кис- лих метаболітів, головним чином органічних кислот, другий – в резуль- таті накопичення вугільної кислоти в організмі. За метаболічного аци- дозу знижуються лужні резерви крові, бо кислоти витісняють із неї H2CO3. У разі газового ацидозу, навпаки, відбувається збільшення луж- них резервів крові, бо H2CO3 є їхчастиною.

Накопичення лужних речовин у крові називають алкалозом, який також може бути метаболічним і газовим.

Перший супроводжується збільшенням лужних резервів крові, а другий – їх зниженням, бо виникає внаслідок надлишкового виве- дення через легені вугільної кислоти.

Білки плазми

Загальна кількість білків у плазмі становить 65–85 г/л, це най- більш концентрований білковий та сольовий розчин організму. З ві- ком кількість білків у плазмі крові людини зменшується до 60–67 г/л.

Білки плазми крові – це генетично детермінована гетерогенна система. У плазмі виявлено та ідентифіковано понад 100 білків, які розрізняються за фізико-хімічними і функціональними властивостя- ми. Серед них є проферменти і ферменти, інгібітори ферментів, гор- мони, фактори коагуляції та антикоагулянти, транспортні білки, ан- титіла, антитоксини та ін.

Основними групами білків плазми є: альбуміни (35–60 г/л), глобулі- ни (25–35 г/л) і фібриноген (2–7 г/л). За допомогою електрофорезу в си- роватці було виявлено п'ятьголовних фракцій білків. Їх відносні кількості такі: альбуміни (54–58%), α1-глобуліни (6–7%), α2-глобуліни (8–9%), β- глобуліни(13–14%) таγ-глобуліни(11–12%).

Першим електрофоретичним методом, який використовувався для розподілу й ідентифікації білків, був метод електрофорезу з рухливим ко- рдоном. Електрофорез на папері дає картину розподілу, подібну до тієї, яку отримують у разі використання методу електрофорезу з рухливим кордоном, алеметод електрофорезу на папері набагато простіший та, як

527

правило, використовується в клінічних лабораторіях. Методом електро- форезу в крохмальному гелі та методом імуноелектрофорезу виявляють близько30 ібільшебілківплазми.

Унаслідок імуноелектрофорезу білки розділяються не тільки за електрофоретичною рухливістю, але й за їхніми імунологічними властивостями. Спочатку проводять електрофорез на пластинах агарового гелю, потім – імунологічну ідентифікацію смуг. Для цьо- го антисироватку до білків плазми поміщують у довгу канавку, па- ралельну до напрямку електрофорезу. Джерелом антитіл є сирова- тка тварин (коней, кіз), імунізованих до білків плазми.

У зонах контакту дифундуючих крізь агар білків, розділених електрофорезом, та специфічної антисироватки утворюються лі- нії преципітації. Положення ліній преципітації визначається елек- трофоретичною рухливістю, швидкістю дифузії, серологічною специфічністю кожного з білків.

Експериментально встановлено, що альбуміни, фібриноген та більшість α- і β-глобулінів продукуються, головним чином, печінкою. Так, у печінці людини щодня синтезується 10–16 г альбумінів, тобто

всередньому 150–200 мг на 1 кг маси тіла. Тому у разі захворювань печінки спостерігається значне зниження вмісту альбумінів і деяких глобулінів у крові. Синтез γ-глобулінів проходить переважно в селе- зінці, лімфатичних вузлах та кістковому мозку.

Альбуміни. Молекулярна маса альбумінів 69 000. Це найбільш високодисперсні білки плазми крові. Молекула альбуміну утворена поліпептидним ланцюгом, що складається приблизно із 580 залиш- ків амінокислот, і має ≈17 дисульфідних зв'язків. Методами елект- рофорезу встановлено, що альбуміни – це гетерогенні білки, що складаються із декількох (від 3 до 5) фракцій. Окрім альбумінів у пе- чінці синтезуються преальбуміни, що відрізняються від альбумінів меншою молекулярною масою (61 000).

Головні функції альбумінів – участь в осмотичній регуляції та транспортна функція.

Набряк та шок – два найпоширеніші синдроми, пов'язані зі змі- нами концентрації білків плазми і порушенням водного балансу.

Завдяки великій густині електричних зарядів і малій молекулярній масі молекули альбумінів мають велику електрофоретичну рухливість і добру розчинність. Гідратаційний шар, що створюється навколо них, за- безпечує 75–80% всього онкотичного тиску, зумовленого білками плаз- ми. У разі зменшення концентрації білків плазми до 55–50 г/л, у тому числі альбумінів до 22–25 г/л, наприклад під час голодування, зменшу- ється зв'язування води плазмою, що є однією з важливих причин пере- ходу води дотканиний утворення набряку. Лише 40% альбумінів наявні

вкров'яному руслі, решта знаходиться в складі позаклітинної тканинної рідини, головним чином, м'язів, шкіри та кишечнику. Близько 5% аль-

528

бумінів за 1 год виходять з кров'яного русла і повертаються з лімфою через грудний лімфатичнийпроток до системи кровообігу.

Нарівні з участю в регуляції онкотичного тиску, преальбуміни та альбуміни виконують важливу роль, беручи участь у транспорті різ- них речовин, більшість з яких погано розчинні у воді. Альбуміни не- обхідні для нормального метаболізму ліпідів. Особливо важлива функція альбумінів – перенесення вільних жирних кислот з печінки до периферичних тканин. Альбуміни зв'язують також білірубін, за- безпечуючи його перенесення до печінки, де останній з'єднується з глюкуроновою кислотою та екскретується з жовчю. Концентрація в плазмі Ca2+, стероїдних гормонів, триптофану та інших речовин регулюється деякою мірою внаслідок зв'язування їх з альбумінами.

Врешті, багато лікарських препаратів, такі як сульфаніламіди, антибіотики, саліцилати тощо, транспортуються, протеїдизуючись альбумінами.

Таким чином, альбуміни – це поліфункціональна система, оскі- льки, крім резервної і пластичної функцій, вони мають буферні влас- тивості, підтримують сталість онкотичного тиску, здійснюють транспортні та дезінтоксикаційні функції.

Глобуліни. Молекулярна маса глобулінів у середньому складає 160 000–180 000. В залежності від умов електрофорезу виділено п'ять

ібільше фракцій глобулінів (див. табл. 20), а методом імуноелект- рофорезу – більше 30.

Фракції α1-глобулінів і α2-глобулінів характеризуються значним вмістом вуглеводів, серед яких переважають гексози, трохи менше гексозамінів і ще менше сіалових кислот і фруктози. Найбільший вміст вуглеводів у гаптоглобіні, який містить близько 95 молей вуг- леводів на 1 моль глікопротеїну. Він входить до фракції α2-глобулінів

іутворює з гемоглобіном специфічні стабільні комплекси. Ці ком- плекси утворюються in vivo в результаті внутрішньосудинного гемо- лізу еритроцитів. Унаслідок високої молекулярної маси комплекси не можуть екскретуватися нирками, це, з одного боку, запобігає ви- діленню заліза з сечею, а з другого – захищає нирки від «пошкоджен- ня» гемоглобіном. Комплекси гемоглобіну з гаптоглобіном руйну- ються ретикулоендотеліальними клітинами, після чого глобін зазнає розщеплення, гем унаслідок розпаду екскретується у вигляді жовч- них пігментів, а залізо може використовуватися знову для синтезу гему. У хворих на різні форми гемолітичної анемії спостерігається низький рівень гаптоглобіну.

Усироватці крові людини знайдений білок з молекулярною масою близько 1 млн. Він характеризується високим вмістом фосфору і вугле- водів та відносно невеликою кількістю азоту (12,5–14,2%), що дозволяє віднести його до глікопротеїнів. Цей білок за наявності комплемента й солей магнію здатний підвищувати стійкість організму до інфекцій, а

529

також променевої хвороби. Завдяки здатності цього глікопротеїну руй- нувати бактерії його назвали пропердином (perdere - руйнувати, лат.). Оскільки пропердин активно діє в комплексі з комплементом і солями магнію, весь комплекс назвалипропердиновою системою.

β-Глобулінова фракція складається з різних білків, включаючи лі- попротеїни. Одним із компонентів цієї фракції є білок трансферин, який бере участь у регуляції концентрації вільного заліза в плазмі, за- побігаючи надлишковому накопиченню заліза в тканинах і втраті його

зсечею. Він також взаємодіє з міддю і цинком. Значне підвищення концентрації трансферину спостерігається в плазмі вагітних жінок та хворих з недостатністю заліза.

Уцілому роль глобулінів пов'язана з захисними реакціями організму. Вивчення природи антитіл виявило, що вони є глобулінами, до того ж, ба- гато з них відносяться до γ-глобулінів і називаються імуноглобулінами. Ві- домо п'ять основних класів імуноглобулінів, які відрізняються деякими особливостямиструктуриібіологічнимивластивостями.

γ-Глобуліни широко використовуються в практиці охорони здо- ров'я, особливо у разі багатьох інфекційних захворюваннях. За до- помогою електрофорезу й імунобіологічних досліджень виявлено, що у фракцію γ-глобулінів входить понад 20 антитіл.

Більшість білків у плазмі наявні у вигляді комплексів, біологічне значення яких залежить як від білка, так і від небілкового компонен- та, з яким він комплексується.

Ліпіди крові, у тому числі триацилгліцерини, фосфоліпіди, не- етерифіковані жирні кислоти (НЕЖК), холестерин, стероїдні гормо- ни, деякі ліповітаміни тощо, наявні в розчиненому стані завдяки сполученню їх з білками плазми у вигляді комплексів – ліпопротеїнів (див. Структура і функції складних білків).

Унаслідок багатьох патологічних станів може змінюватися кі- лькісне співвідношення між різними білковими фракціями крові, на- віть у разі відсутності змін у вмісті загального білка – так звана дис- протеїнемія. Іноді в крові з'являються незвичайні білкові фракції або окремі білки, яких нема в нормі (парапротеїнемія). Такими білками є, наприклад, С-реактивний білок, кріоглобуліни тощо.

Диспротеїнемія і парапротеїнемія – це, наприклад, ознаки про- меневої хвороби.

Виявлено ряд захворювань, у тому числі спадкових, пов'язаних

знедостатнім синтезом тих або інших білків крові. Наприклад, у ба- гатьох новонароджених спостерігається гіпо- і агаммаглобулінемія, що супроводжується зниженням імунітету. Зустрічається також на- бута гіпогаммаглобулінемія. У цих випадках лікування полягає в систематичному введенні імунних γ-глобулінів.

С-реактивний білок міститься в плазмі дорослої людини у концент- раціях менше 1 мг/100 мл. Однак його концентрація значно збільшуєть-

530