Белки крови, их функции.

Изучение химических веществ начинается с их получения, выделения в химически чистом виде. Первые белковые вещества были выделены почти 300 лет тому назад. Однако в те далекие времена никто не подозревал даже, какое значение имеют белки для живого организма. Мысль о жизненно важном значении белков возникла значительно позже. К этому времени было известно уже много различных белков. В первой половине XIX века голландский химик Мульдер предположил, что все белки состоят из одного и того же азотистого вещества, другими словами, что нет многообразия белков, а есть единый первичный белок, который он и назвал протеином (от греческого слова - "протос" - первый, главный).

Бурное развитие науки о белках отбросило то содержание, которое Мульдер вкладывал в это слово, но сам термин сохранился. Мы и теперь называем белки протеинами, но не потому, что существует какой-то первичный, единый белок. Нет, белков великое множество, но они являются самыми важными для жизни, и в этом смысле первыми, главными.

И в крови белки являются самыми важными составными ее частями. К белкам относится гемоглобин крови, который содержится в эритроцитах у всех позвоночных животных и человека. Именно гемоглобин придает крови ее красную окраску: такие окрашенные вещества в живых телах носят название пигментов.

Цельная кровь здорового человека содержит от 13 до 16% гемоглобина. Цифра эта многим читателям может показаться странной: ведь в анализах крови обычно указывается: содержание гемоглобина 65, 70 или 80%. Но дело в том, что в медицинской практике за 100% обычно принимают содержание гемоглобина, равное 16,7 г в 100 мл крови. Обычно в крови здорового взрослого человека содержится несколько меньше гемоглобина - не 100, а 60-80%. Следовательно, заключение лаборатории по анализу крови: "гемоглобина - 80%" (правильнее отмечать - "80 единиц") означает, что ваша кровь содержит 80% от 16,7 г, то есть, около 13,4 г гемоглобина в 100 мл крови.

У женщин и детей до 10 лет уровень гемоглобина в крови несколько ниже. Впрочем, даже у одного и того же человека содержание гемоглобина в крови может меняться на протяжении суток: утром наша кровь немного богаче этим пигментом, чем вечером.

Недаром врачи так тщательно следят за содержанием гемоглобина в крови. Жизнь человека без дыхания невозможна, а гемоглобин выполняет роль переносчика кислорода из легких в ткани и участвует в переносе углекислого газа из тканей в легкие, поэтому он получил название дыхательного пигмента.

Конечно, кровь может переносить кислород просто в растворенном виде, не связав его с гемоглобином, но в таких небольших количествах, что ткани просто задохнулись бы от недостатка кислорода. Поэтому очень важно поддерживать уровень гемоглобина в крови на должной высоте.

Гемоглобин легко соединяется с кислородом, образуя непрочное соединение - оксигемоглобин, который также легко отдает этот кислород. К сожалению, гемоглобин "неразборчив" в своих связях; так, например, он очень прочно, даже прочнее чем с кислородом, связывается с окисью углерода (угарным газом). И если человек вдыхает большие количества этого газа, гемоглобин оказывается связанным, его уже не хватает, чтоб обеспечить организм нормальным количеством жизненно необходимого кислорода.

Окись углерода содержится в горючем газе, широко применяемом в быту; это и определяет возможность отравления газом при неправильном пользовании им. Повышенное содержание окиси углерода в бытовом газе тоже грозит тяжелыми последствиями.

Итак, роль гемоглобина крови исключительно велика. Изменения в количественном содержании гемоглобина или в его строении конечно не безразлично для здоровья. Уменьшение количества гемоглобина характерно для состояния анемии (малокровие). Оно может быть следствием значительной потери крови или недостаточного образования гемоглобина в организме. Важным признаком некоторых заболеваний служит выход гемоглобина из эритроцитов в плазму крови (гемоглобинемия). Как же поступить, если в крови гемоглобина недостаточно? Имеется много способов, которые может указать врач. Пожалуй, самый популярный из этих способов - поездка в горы. Оказывается, в разрешенной атмосфере скорость образования гемоглобина резко повышается. Это легко понять: когда организм начинает испытывать недостаток кислорода (а в разреженном воздухе его мало), паше тело мобилизует все возможности, чтоб компенсировать эту недостачу и производит больше гемоглобина.

Однако на слишком больших высотах, где воздух сильно разрежен, у большинства нетренированных людей могут появиться признаки "горной болезни" - удушье, головокружение, слабость и т. д. Поэтому "добывать" гемоглобин целесообразно на высотах порядка 1000-1500 метров над уровнем моря; он повышается здесь (в силу указанных выше причин), хотя и более медленными темпами, зато не в ущерб здоровью.

Изменения в содержании гемоглобина при подъеме в горы - наглядный пример того, как химизм крови приспосабливается к новым, непривычным для нашего организма условиям.

Гемоглобин содержится только в эритроцитах крови. Поэтому количество его зависит от числа эритроцитов. Однако эритроциты при различных обстоятельствах могут быть беднее или, напротив, богаче гемоглобином. Когда в силу определенных причин образование эритроцитов в нашем теле (а они образуются в костном мозге) принимает "авральный" характер, например после потери крови, может появиться "некачественная продукция": костный мозг выбрасывает в кровь обедненные гемоглобином эритроциты. Поэтому врачи не довольствуются определением общего содержания гемоглобина. Они учитывают и степень насыщенности отдельных эритроцитов этим пигментом, пользуясь так называем цветным показателем. У вполне здоровых людей этот показатель бывает равен единице.

С гемоглобином крови тесно связано и образование желчных пигментов, придающих желчи ее характерный желтый цвет. В организме человека все время происходит разрушение старых и появление новых эритроцитов. Из разрушающихся эритроцитов и образуется желчный пигмент - билирубин. При этом гемоглобин распадается на белковое тело - глобин и гематин, содержащий железо. Из гематина путем отщепления железа и присоединения частички воды образуется билирубин. Желчные пигменты выделяются печенью в желчные капилляры и вместе с образующейся здесь желчью поступают в кишечник. Если выделение желчи нарушено, что бывает при заболеваниях печени или желчного пузыря, то пигмент накапливаются в крови и окрашивают кожу и слизистые оболочки- наступает желтуха.

Повышенное содержание билирубина в крови находят и при других болезнях, сопровождающихся усиленным распадом эритроцитов. При голодании, тяжелых формах туберкулеза, экземе и т. д. содержание билирубина в крови может понизиться.

Большое значение имеют белки кровяной плазм. Естественно, что сыворотка содержит те же белки, кроме фибриногена, выпадающего в осадок при свертывании крови. Белки плазмы влияют на водный обмен между кровью и тканями тела; как только содержание их в плазме уменьшается, вода переходит из кровеносных сосудов в ткани (обычно стенки сосудов почти непроницаемы для крупных частиц белка).

Белки плазмы принимают участие в обмене белков всего организма. Они представляют собой своего рода исходный материал для построения специфических белков различных тканей. Они поддерживают нормальное кровяное давление, обеспечивают однородность крови, как жидкости, защищают организм от вредных бактерий и других "чужеродных" веществ.

Белки плазм как зеркало отражают состояние всего белкового "хозяйства" организма. Теряет ли организм большие количества белков (при кровотечениях, ожогах, лихорадочных состояниях), получает ли их извне в недостаточном количестве (потеря аппетита, расстройства кишечника, голодание), наконец, утрачивает ли способность строить, синтезировать белки (при болезнях печени, почек и других), содержание белков в плазме крови уменьшается, становится ниже нормального уровня, и это не трудно обнаружить анализом. Врачи говорят в таком случае о гипопротеинемии, которая является показателем многих болезненных состояний. Можно считать, что уменьшение общего количества сывороточных белков на 1 г свидетельствует о потере организмом около 30 г тканевых белков.

Гораздо реже встречается повышенное содержание белков в плазме-гиперпротеинемия, которая тоже отражает изменения, происходящие в тканях организма уже при других болезнях.

За последние годы научная медицина не довольствуется определением только общего количества белков плазмы, она делает успешные попытки заглянуть глубже, познакомиться с качественным составом этих белков. Химики давно уже сомневались в однородности белков плазмы. Ведь и о многих других белках, считавшихся ранее однородными, стало известно, что они состоят из многих разных белков. Так, яичный белок (давший свое название всем белкам) оказался не "индивидуальным" веществом, а смесью не менее десяти различных белков. Белок молока, сыра, творога, называемый казеином, тоже состоит не менее как из четырех различных белков.

Для разделения белков, в том числе и белков плазм крови, пользуются электрофорезом. Метод этот основан на том, что молекулы белков в растворе несут электрические заряд. Если через этот раствор пропускать электрический ток, поместив в него электрод, то молекулы в соответствии со своими зарядами будут двигаться к электродам.

Представим себе скачки: лошади несутся по полю, сначала все вместе, затем постепенно растягиваются, и к финишу раньше прибывает та, которая развила наибольшую скорость. Электрофорез - такие своеобразные скачки молекул. Под действием электрического тока молекулы различных белков перемещаются с различной скоростью. Пользуясь этим, можно разделять смесь белков на отдельные фракции.

Известно несколько таких электрофоретических фракций белков кровяной плазм. Они получили название альбуминов и глобулинов, причем различают еще альфа-, бета- и гамма-глобулин. Фибриноген - белок, обусловливающий свертывание крови, также относится к глобулинам.

Таким образом, были исследованы белки крови почти всех животных, причем различия в электрофоретических фракциях оказались настолько характерными, что, пользуясь ими, можно даже установить вид животного, от которого была взята кровь.

Очень важно и то обстоятельство, что электрофоретические фракции белков крови хорошо отражают изменения в состоянии животного организма, в работе его органов, в обмене веществ и т. д.

Изучение фракций белков плазмы крови позволяет врачу уточнить характер болезни и следить за ее протеканием. Так, например, повышение содержания альфа-глобулинов у больного туберкулезом позволяет обнаружить очередную вспышку процесса. Для некоторых болезней почек очень характерно повышение содержания альфа- и бета-глобулинов при одновременном снижении гамма-глобулинов и альбуминов. Изменение фракций белков крови особенно важно при болезнях печени, так как позволяет различать эти болезни между собой и соответственно определять характер лечения.

При некоторых заболеваниях в крови появляются (иногда в значительных количествах) совершенно особые белки, характерные для определенной болезни, например миеломный белок при миеломе (опухоли костного мозга) и др.

Изучение белковых фракций сыворотки крови позволяет также судить о работе многих органов тела и прежде всего о защитных силах организма.

Когда в нашу кровь попадают чужеродные крупные молекулы, белковые или реже полисахаридные, кровь тотчас же переходит на "осадное" положение; мобилизуются все химические ресурс для борьбы с такими пришельцами - "антигенами" .

Защищая организм от нашествия антигенов, кровь вырабатывает особые белковые тела - антитела (противотела), которые нападают на "пришельцев" и связывают, обезвреживают их, вступая с ними в реакции самого различного характера. Но иногда такие реакции протекают настолько бурно, что приводят к гибели организма. Это может произойти, например, если в кровь человека неоднократно вводятся чужеродная кровь или сыворотка. В этом случае иногда возникает так называемый анафилактический шок (от греческого "ана" - против и "филаксис" - защита). Опасность шока всегда строго учитывается при переливаниях крови и введении лечебных сывороток.

Чаще же реакции антител с антигенами вызывают повышение температуры, различные воспалительные явления (так называемые аллергические), но зато в результате антигены быстро блокируются и обезвреживаются.

Так или иначе антитела - хорошие защитники нашего тела. Все антитела являются белками, причем относятся к группе глобулинов, главным образом гамма-глобулинов. Поэтому-то гамма-глобулины нашли сейчас широкое применение как лечебные препараты, укрепляющие защитные сил организма.

Интересно отметить, что в силу своей белковой природы антитела для чужой крови сами являются антигенами и вызывают в ней появление соответствующих антител. Важно и то, что, после того как в кровь попал антиген, новообразование антител (синтез их происходит в лимфатических клетках организма) идет постоянно с необычайной щедростью: на каждую молекулу антигена возникают десятки и сотни тысяч молекул антитела. Антитела - белки, и если белковые запасы организма истощены (например, при недостаточном и неполноценном питании), наше тело уже не в состоянии отвечать на раздражение антигеном обильным образованием антител. Вот почему плохо, когда инфекционное заболевание, связанное с внедрением в организм болезнетворных бактерий - антигенов и обычно сопровождающееся высокой температурой, протекает без ее повышения.

Нужно ли добавлять, что изучение антител и количественное определение их в сыворотке крови больного приобретает все большее и большое значение в современной клинике.

Если глобулины кровяной сыворотки принимают участие в защите организма в качестве антител, то защитная роль сывороточных альбуминов выражается в их способности связывать ядовитые вещества - токсины. Некоторые глобулины тоже обладают антитоксическими свойствами: они обезвреживают токсины, выделяемые возбудителями дифтерии, столбняка и других грозных врагов человека.

В настоящее время многие антитоксины получают из крови специально подготовленных животных и применяют их для борьбы с различными болезнетворными микробами. Достаточно напомнить о противодифтерийной сыворотке или об антитоксических сыворотках против различных ядов, например змеиного.

Ученым давно уже известна способность сыворотки крови убивать бактерии и обезвреживать вирусы. В этом отношении особенно активен белок - пропердин, который также входит в состав глобулиновой фракции белков сыворотки крови.

Различные фракции белков крови представляют значительный интерес и потому, что к ним относятся многие ферменты - эти, пожалуй, самые важные вещества нашего тела. Но о ферментах крови мы подробно расскажем ниже.

В последнее время внимание ученых привлекли некоторые сложные белки крови. Как известно, молекула белка построена из своеобразных кирпичиков - аминокислот. Это - азотсодержащие вещества, обладающие одновременно свойствами кислот и щелочей. Белки, состоящие только из аминокислот, называются простыми. В состав же молекул сложных белков, кроме аминокислот, входят еще и другие безазотистые вещества, например сахара или их производные. Такие белки называют глюкопротеидами. Они выполняют важную роль в организме. Из глюкопротеидов интересен содержащийся в сыворотке, крови мукоид. Внимание врачей привлекло то, что количество этого вещества в крови меняется при различных состояниях организма и определением его содержания в крови можно пользоваться как диагностическим признаком. Липопротеиды - сложные соединения белков с жироподобными веществами (липоидами) - в последние годы также интересуют врачей как показатели некоторых болезненных состояний организма. Интересно, что, соединяясь с нерастворимыми в воде липоидами, белки делают их растворимыми, благодаря чему облегчается перенос липоидов током крови. Такого рода транспортные функции выполняются и другими белками, переносящими, например, железо, цинк, медь и другие вещества.

источник