загрузка...
 
ФЕРМЕНТЫ ПЛАЗМЫ
Повернутись до змісту

ФЕРМЕНТЫ ПЛАЗМЫ

По сравнению с клетками, плазма крови чрезвычайно бедна ферментами, — как по разнообразию, так и по их активности. Единственными функционально значимыми ферментными компонентами плазмы являются протеиназы, циркулирующие, однако, в форме предшественников (проферментов), взрывообразная активация которых наступает лишь в особых ситуациях. Набор таких предшественников в плазме достаточно велик, чтобы обеспечить строго контролируемые процессы каскадного протеолиза, к которым относятся свертывание крови (раздел 8.6.1), фибринолиз (раздел 8.6.2), активация комплемента (8.6.3), управляемая генерация вазоактивных пептидов (раздел 8.6.4).

Ферментом, в активной форме секрети- руемым в плазму для выполнения определенной функции, является сывороточная холин- эстераза (она вырабатывается печенью). Название отражает факт пребывания ее в сыворотке (в отличие от мембранной ацетилхопш- эстеразы) и сложилось исторически, хотя более точным обозначением является термин неспецифическая холинэстераза, ибо она, как уже упоминалось, гидролизует довольно широкий спектр различных эфиров (и тем самым защищает от них). Интерес к ферменту усилился, когда в хирургической практике стали применять сукцинилдихолин (в качестве миоре- лаксанта кратковременного действия). Это вещество можно представить как две молекулы ацетилхолина, соединенные вместе метальными группами своих ацетильных фрагментов. Поэтому сукцинилдихолин способен, как и ацетилхолин, связываться с холинорецептора- ми постсинаптической мембраны, но, в отличие от истинного медиатора, не гидролизуется мембранной ацетилхолинэстеразой (и, следовательно, блокирует рецепторы, из-за чего и возникает миорелаксантный эффект). С другой стороны, неспецифическая холинэстераза, активность которой в плазме очень высока, быстро отщепляет холиновые фрагменты в молекулах циркулирующего миорелаксанта, что стимулирует десорбцию его с холинорецепторов (с вымыванием в кровь) и тем самым способствует возврату этих рецепторов в нормальное функциональное состояние (отсюда - кратковременность миорелаксантного действия).

Известно только одно негативное последствие врожденных дефектов сывороточной хо- линэстеразы. Оно проявляется тем, что расслабление мышц после введения сукцинилди- холина продолжается не несколько минут, а часами. Поскольку релаксация охватывает дыхательные мышцы, возникает серьезная угроза жизни пациента. В идеале, перед операцией следовало бы проводить анализы на функциональную полноценность холинэстеразы. Проблема, однако, в том, что гомозиготность по дефектному гену этого фермента встречается лишь у одного из 2500-3000 человек, а главное

бывает качественно разной. Поэтому предпочитают преодолевать уже возникшую угрозу теми мерами, которые в современной медицине вполне эффективны. Гетерозиготность встречается в 100 раз чаще, ио сохраняющейся при этом доли активного фермента достаточно для того, чтобы применение сукцинилдихолина не вызывало осложнений.

Все остальные ферменты, если и выявляются в плазме здоровых людей, то лишь в ничтожных количествах. Судя по всему, они обнаруживаются как результат естественного процесса отмирания клеток, приводящего к попаданию их содержимого в среду (включая плазму). Однако любое страдание клеток проявляется в первую очередь нарушением проницаемости их мембран, которое вызывает утечку внутриклеточных компонентов (прежде всего, цитоплазматических). Легче всего выявить те из них, которыми клетки наиболее богаты. Особенно это относится к ферментам, ибо методы их количественного анализа гораздо чувствительнее и точнее, чем имеющиеся для других белковых вешеств.

Первыми ферментами, определение которых стало широко применяться в целях дифференциальной диагностики, были аланин- и ас- партат-аминотрансферазы. Они содержатся в цитоплазме практически всех клеток, но наиболее изобильны в гепатоцитах и миоцитах. Активность каждой трансаминазы в сыворотке крови возрастает в той или иной степени при инфаркте миокарда и вирусном гепатите (но не при стенокардии, циррозе печени или закупорке желчных путей, которая, как и гепатит, проявляется желтухой).

Еще одним индикаторным ферментом служит креатинкиназа (см. рис. 9-32, 3). Она состоит из двух субъединиц и существует в виде гомодимеров ВВ (в мозге и гладких мышцах), ММ (в мышцах и миокарде) и гетеродимера МВ (только в миокарде). По клинической картине поражение мозга или серьезную травму мышц нетрудно отличить от заболевания сердца. А вот стенокардию от инфаркта миокарда отличить бывает очень непросто, особенно в ранние сроки, когда изменения на электрокардиограмме еще не видны. Общая активность креатинкиназы сыворотки, не изменяющаяся при стенокардии, отчетливо возрастает уже в первые часы от начала развития инфаркта. И хотя держится этот подъем недолго (в отличие от изменений ЭКГ), выявление его делает возможным раннее лечение (начатые в первые

часов лечебные мероприятия гораздо эффективнее, чем в более поздние сроки). В затруднительных случаях можно провести анализ изо- ферментного спектра, ибо повышение активности изофермента МВ в сыворотке однозначно указывает на инфаркт миокарда и оказывается более выраженным, чем увеличение общего содержания разных изоферментов.

Диагностическое значение имеет также электрофоретическое исследование лактатде- гидрогеназы сыворотки. Как уже отмечалось (раздел 4.12.3), этот фермент существует в виде

изоформ, количественное соотношение сильно различается в клетках разного типа. Установлено, что ЛДГ-1 и ЛДГ-2 значительно преобладают в миокарде и эритроцитах, а также в корковом слое почек, где к этому добавляется еще и высокая доля ЛДГ-3. В скелетных мышцах и в печени сильно доминируют ЛДГ-5 и, в значительно меньшей степени. ЛДГЧ. Исследование изофермеитного спектра лактатдегидрогеназной активности сыворотки помогает уточнить источник попадания этого фермента в кровь.

Очень чувствительными индикаторами заболеваний печени являются типичные для нее у-глутамилтрансфераза (особенно при алкогольном поражении печени), аргиназа и орни- тинкарбамоилтрансфераза.

К числу органоспецифических ферментов относятся также амилаза (повышается в сыворотке при остром панкреатите или паротите, а также при закупорке протоков этих желез); липаза (возрастает при панкреатитах любого происхождения); кислая фосфатаза (индикатор рака предстательной железы). Гораздо менее специфична шелочная фосфатаза, уровень которой в сыворотке возрастает не только при поражении костной ткани (первичные опухоли, раковые метастазы, пролиферация остеобластов разного генеза), но и при инфекционном мононуклеозе, нарушениях оттока желчи, ти- ротоксикозе и некоторых других состояниях.

Таблица 13-3

Концентрации преобладающих метаболитов в плазме крови человека

В целом энзимодиагностика по результатам анализов сыворотки играет важную роль в системе средств раннего выявления ряда серьезных заболеваний.

13.3.5. НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

В плазме крови (как и в межклеточной жидкости) представлены практически все водорастворимые метаболиты, которые присутствуют в клетках в сколько-нибудь существенных количествах (липидофильные молекулы циркулируют в плазме в составе липопротеи- нов либо в соединении с иными транспортными белками).

Как показывают данные таблицы 13-3, среди низкомолекулярных органических компонентов плазмы преобладают глюкоза, необходимая для питания всех клеток, и мочевина, которую клетки отправляют в кровь для дальнейшего выведения с мочой. Примерно на таком же уровне находится совокупное количество всех аминокислот. Однако представлены они неравномерно. Больше всего в плазме содержится глутамина (0,5-0,6 мМ) и аланина (0,4-0,6 мМ). В несколько меньших концентрациях (0,2-0,4 мМ) циркулируют глицин и лизин. Наиболее бедна плазма такими аминокислотами, как фенилаланин, тирозин, триптофан (менее 0,1 мМ каждой) и, особенно, метионин и аспартат (не более 0,03 мМ).

Количественное определение нормальных метаболитов в плазме (сыворотке) крови бывает необходимым при постановке или уточнении диагноза. В частности, регулярные анализы содержания глюкозы и кетоновых тел в крови очень существенны в ходе лечения сахарного диабета (см. раздел 6.9.1). Другой метаболит

мочевина - резко возрастает при почечной недостаточности, что служит едва ли не единственным объективным критерием крайне тяжелого поражения почек.

Многие из наследственных нарушений метаболизма диагностируются по обнаружению аномальных метаболитов в крови (часто - и в моче). Перечень нарушений такого рода поис- тине необъятен. Нередко проблема сводится к вопросу: что именно искать (т.е., какое из возможных маркерных веществ).

ЛИМФА

Из примерно 20 л жидкости, ежесуточно проникающих из кровеносных капилляров во внеклеточное пространство, лишь небольшая часть (1-2 л) возвращается обратно в венозное русло окольным путем, - в виде лимфы. Слепые капилляры, которыми начинается лимфатическая сеть, велики по диаметру (до 100 мк); они отсутствуют лишь в костном мозге, хряще и пульпе селезенки. Стенки этих капилляров лишены базальной мембраны, состоят из одного слоя эндотелиальных клеток и легко пропускают довольно крупные частицы (до 40 кДа).

Локальные различия лимфы по содержанию белка очень велики: от 0.25% в лимфе подкожной клетчатки до 3% в содержимом шейных протоков и даже до 6% в лимфе печени. Альбумины в лимфе преобладают над глобулинами в 3-5 раз, т.е., гораздо значительнее, чем в плазме крови. Фибриноген и другие факторы гемокоагуляции тоже содержатся в лимфе, а потому она может свертываться, хотя и медленнее, чем кровь.

По концентрациям минеральных компонентов и низкомолекулярных органических веществ лимфа довольно близка плазме крови.

Ток лимфы очень медленный (около 1,5 мл/мин в грудных протоках). Осуществляя постоянную «промывку» межклеточной среды, лимфа производит эвакуацию бактерий и клеточных обломков. Одной из частных ее функций является доставка липидов от стенки кишечника в кровь, в обход печени.

Клеточный состав лимфы представлен преимущественно малыми лимфоцитами. Проходя через регионарные лимфатические узлы, лимфа подвергается фильтрации. С одной стороны, она освобождается здесь от микроорганизмов, токсинов и клеточных фрагментов, изымаемых посредством фагоцитоза. С другой стороны, в лимфоузлах функционируют антиген-представ- ляющие клетки и реализуется индуцируемая антигенами дифференциация и пролиферация В-лимфоцитов, часть которых сохраняется в виде клеток иммунной памяти, а другая преобразуется в плазматические клетки соответствующей специфики. Это означает, что к антигену, выявленному в каком-либо участке тела, здесь создаются антитела, с током лимфы поступающие в кровь для защиты всего организма.

Таким образом, система лимфообращения является неотъемлемым дополнением к осуществляемой кровью функции поддержания постоянства внутренней среды организма, и прежде всего — стабилизации химического состава.


Глава 14 ПОЧКИ. МОЧА

Функциональное предназначение почек сводится, прежде всего, к удалению конечных продуктов метаболизма и поддержанию водноэлектролитного баланса организма. Эта работа поглощает много энергии, интенсивная генерация которой (в форме АТФ) относится к числу метаболических особенностей почечной ткани. Другие особенности проявляются в том, что именно почки продуцируют ряд важнейших регуляторов, — таких как ренин (см. таблица 8-5), кальцитриол (см. раздел 11.6), а также эритро- поэтин, представляющий собой небольшой гликопротеин (30 кДа). который вырабатывается перитубулярными фибробластами (особенно в ответ на кровопотери и падение р02 в артериальной крови) и стимулирует производство эритроцитов в костном мозге.

Продуктом экскреторной деятельности почек является моча, биохимический анализ которой дает важную для диагностики информацию.

ЭКСКРЕТОРНАЯ ФУНКЦИЯ ПОЧЕК

Структурно-функциональной единицей почек является нефрон. Общее количество их у человека составляет около 2 млн. Каждый начинается клубочковой частью (гломерулои), где происходит ультрафильтрация плазмы крови из капиллярной сети клубочка в просвет капсулы Боумена. Движущей силой является, как и обычно, давление крови, которое здесь очень стабильно (порядка 45 мм рт. ст.), несмотря на пульсовые скачки в артериях. Противодействует фильтрации плазмы онкотическое давление ее белков (примерно 25 мм рт. ст.), а также гидростатическое давление в просвете боуме- новой капсулы (10 мм рт. ст.). При этих условиях совокупная скорость клубочковой фильтрации в обеих почках составляет 125 мл/мин, или примерно 10% от общего почечного кровотока (1200 мл/мин, из них более 90% приходится на корковый слой почек). За сутки через почки человека прокачивается примерно 1,5 тонны крови, а объем образующегося ультрафильтрата достигает 180 л (что втрое больше общего количества воды в теле взрослого человека).

Ультрафильтрат, накапливаемый в просвете боуменовой капсулы, обозначают термином первичная моча. По содержанию главных компонентов (кроме белков) она очень близка плазме крови (табл. 14-1). Эта жидкость поступает в остальную часть нефрона, которая представляет собой длинную трубочку (каналец) переменного диаметра, местами извитую. В ней выделяют следующие друг за другом фрагменты, различные по строению, а главное - по своим функциональным возможностям: начальный сегмент {проксимальный каналец); петля Гелле (с ее нисходящим, а затем и восходящим коленом); дистальный каналец. Последний через связующую вставку впадает в собирательную трубочку, серия которых объединяется в сосочковые протоки, открывающиеся в почечные чашки.

Проходя по проксимальному канальцу, первичная моча почти на 70% всасывается обратно. Эта доля реабсорбции не зависит от ин-

Решающим фактором обратного всасывания является первично-активный транспорт, осуществляемый N а+,К+-АТ Фазой (раздел

. Гидролизуя молекулу АТФ, этот фермент, локализованный в базолатеральной мембране эпителия канальцев, выводит в межклеточную среду 3 иона №+ в обмен на 2 иона К+. Это способствует обеднению эпителиальных клеток ионами №+ и, вдобавок, появлению избытка отрицательных зарядов на внутренней стороне их мембраны. Оба фактора - и перепад концентраций, и электрический градиент - вызывают пассивный ток ионов №+ из просвета канальцев внутрь клеток. В порядке №+-за- висимого симпорта вместе с этим потоком в клетки устремляются анионы (хлорид, фосфат), глюкоза, аминокислоты, переносимые, следовательно, механизмом вторично-активного транспорта. Накапливаясь внутриклеточно, эти вещества диффундируют далее в межклеточную среду почек, следуя перепаду их концентраций. Кроме того, по электрическому и концентрационному градиенту в интерстиций из просвета канальцев движутся и ионы СГ, проникающие через межклеточные щели (па- рацеллюлярный шунт).

Некоторым своеобразием отличается транспорт бикарбоната, реабсорбция которого в проксимальных канальцах достигает 90% от профильтрованного в клубочках. В этом процессе важную роль играет обмен части реаб- сорбируемых ионов №+ на внутриклеточные протоны, которые механизмом антипорта переходят в просвет канальцев. Здесь они реагируют с НСОз", образуя угольную кислоту, которая расщепляется на С02 и Н20, чему содействует карбоангидраза щеточной каймы тубулярных клеток. Растворенный газ С02 легко проникает путем пассивной диффузии в эпителий канальцев, где реагирует с водой, превращаясь снова в угольную кислоту. Освобождаемые при ее диссоциации протоны возвращаются в просвет канальцев (посредством антипорта с ионами №+, упомянутого выше), а бикарбонат вместе с частью остальных ионов №+ отправляется в межклеточную среду почек (механизм симпорта). Иначе говоря, ионы натрия участвуют в подкислении ультрафильтрата, направляя в него протоны и тем самым стимулируя переход бикарбоната из первичной мочи в тубулярные клетки, а затем в интерстиций.

Таблица 14-1 Главные компоненты нормальной мочи (ммоль/л)

тенсивности потока ультрафильтрата, а объем ее составляет в среднем 110 л в сутки.

В результате всех этих перемещений электролитов создается осмотический градиент между просветом канальцев и внеклеточной средой почек, способствующий выходу воды из канальцев. Эта вода влечет за собой дополнительное количество электролитов, а также гидрофильные вещества, в том числе глюкозу и мочевину. Создаваемое в интерстиции гидростатическое давление всасываемой жидкости (при почти полном отсутствии в ней белков) способствует переходу ее в просвет перитубу- лярных капилляров, чему содействует высокий уровень осмотического давления белков плазмы крови.

Таким образом, на уровне проксимальных канальцев происходит изоосмотическая реабсорбция первичной мочи. При этом из состава клубочкового фильтрата обратному всасыванию в венозные капилляры почек подвергается почти 70% воды; такая же доля №*, К+ и, возможно, СГ; более 90% НСОз- и фосфата; до 85% Са2+; 30-40% ионов 1У^2+.

Органические вещества ультрафильтрата реабсорбируются, как правило, механизмом симпорта с ионами №+. Это относится, в частности, к аминокислотам, извлекаемым из первичной мочи почти полностью, а также к пептидам, которые предварительно подвергаются тотальному протеолизу ферментами щеточной каймы либо (после эндоцитозного поглощения эпителием канальцев) внутриклеточными протеиназами. Практически полностью реабсорбируется глюкоза, если ее концентрация в ультрафильтрате не превышает почечного порога (10-13 мМ). Обратное всасывание мочевины происходит, главным образом, путем диффузии и охватывает лишь 50% от содержащейся в ультрафильтрате. Отставание от объема реабсорбируемой воды приводит к постепенному подъему концентрации мочевины -в ультрафильтрате по мере прохождения им проксимальных канальцев.

Корректировка состава исходного ультрафильтрата продолжается и на уровне петли Генле, где она осуществляется механизмом противотока.

Суть его сводится к следующему. Стенка нисходящего тонкого колена петли Генле непроницаема для ионов №+, но сохраняет способность пропускать воду. С другой стороны, тубулярные клетки восходящего колена, проходящего рядом (но в обратном направлении), активно выводят в интерстиций свои ионы №+ (с участием мембранной №+,К+-АТ Фазы). В результате поступившее из проксимального канальца содержимое нисходящего колена, сохранив изоосмотичиость плазме перитубуляр- ных капилляров, оказывается гипотоничным относительно межклеточной среды (обогащаемой ионами №+ из восходящего колена петли Генле). Возникающий осмотический градиент «высасывает» воду из нисходящего колена, содержимое которого становится все более концентрированным (по мере приближения к перегибу петли). Поступая в восходящее колено, оно освобождается от оказавшихся в избытке ионов Ка , которые путем пассивного транспорта переходят в тубулярные клетки, обедневающие натрием из-за упомянутого выше удаления внутриклеточного №+ в интерстиций (под действием №+,К+-АТФазы). С участием котранспортного переносчика поток №+ увлекает с собой ионы СГ и К+ из просвета восходящего колена в интерстиций (механизм вторично-активного транспорта). А поскольку восходящее колено непроницаемо для воды, уход электролитов делает его содержимое гипотоничным, а окружающую межклеточную среду - гипертоничной (чем и поддерживается уже упомянутое «высасывание» воды из нисходящего колена).

Переходящая в дистальный каналец жидкость еще остается гипотоничной. Поэтому реабсорбция электролитов протекает здесь так же, как и в проксимальном, но в гораздо меньшем масштабе. Главную же роль играет обратное всасывание воды под действием антидиу- ретического гормона аденогипофиза (прежнее название - вазопрессин). Кроме того, состав канальцевой жидкости, воздействуя на клетки юкстагломерулярного аппарата, оказывает влияние на выделение ренина (см. ниже).

В собирательных трубочках происходит окончательное (заключительное) концентрирование мочи, которое тоже находится под контролем антидиуретического гормона, стимулирующего обратное всасывание воды. В итоге формируется окончательная (вторичная) моча, которая удаляется по мочевыводящим путям сначала в мочевой пузырь, а затем - периодически - наружу.



загрузка...