Proteiny krevní plazmy

Tereza Popelková, Bruno Sopko

Proteiny krevní plazmy

• Úvod

•Obecné funkce plazmatických proteinů

•Elfo pohyblivost plazmatických proteinů

•Jednotlivé plazmatické proteiny z bližšího

pohledu

•Zánětlivá reakce – reaktanty akutní fáze

•Trocha patobiochemie

Úvod

• Krevní plazma: voda, elektrolyty, živiny, metabolity,

hormony a proteiny (6-8 %)

Proteiny krevní plazmy

• Více než 100 strukturně známých proteinů

• Makromolekulární látky – 100 a více AA

• Koncentrace celkové bílkoviny – 65-85 g/l

albumin – 35-53 g/l

sérové globuliny – 20-32 g/l

• Denní obrat okolo 25 g

• Místo syntézy a odbourávání – játra, plasmatické buňky, periferní tkáně, endoteliální buňky

• Glykoproteiny – O- a N-glykosylace

• Polymorfizmus (Ig, transferin, ceruloplazmin, 1-antitrypsin, haptoglobin)

• Různý biologický poločas

Proteiny krevní plazmy - funkce

• KOLOIDNĚ-OSMOTICKÝ (ONKOTICKÝ) TLAK

albumin, udržuje tekutiny v krevním řečišti a

zabraňuje vzniku otoků (koncentrace albuminu

pod 20 g/l)

• PUFRAČNÍ KAPACITA

celkově 7 % pufrační kapacity krve, plazmatické

proteiny mají amfoterní charakter

• ANTIOXIDAČNÍ OCHRANA

ceruloplazmin, haptoglobin, hemopexin, transferin

ochrana před vznikajícími volnými radikály

Proteiny krevní plazmy - funkce

• TRANSPORT MOLEKUL

Albumin - bilirubin, mastné kyseliny s dlouhým řetězcem, farmaka, steroidní hormony, vitamíny, ionty

Ceruloplazmin – měď

Transferin – železo ve formě Fe3+

Lipoproteiny – lipidy

Haptoglobin – volný hemoglobin

Transkortin – kortizol

Globulin vázající thyroxin – thyroxin

Protein vázající retinol – retinol

Hemopexin – volný hem

Proteiny krevní plazmy - funkce

• OBRANA PROTI INFEKCI

Specifická imunita – protilátková

(imunoglobuliny)

Nespecifická imunita – komplement

Reakce akutní fáze

Proteiny krevní plazmy - funkce• HEMOKOAGULACE A FIBRINOLÝZA

koagulační faktory (IX, VIII, trombin, fibrinogen)

faktory rozpouštějící trombus (plazmin)

• ENZYMOVÁ AKTIVITA A INHIBITORY

inhibitory proteáz – likvidují proteolytické enzymy (trypsin, chymotrypsin, pankreatické enzymy)

enzymy uvolněné rozpadem buněk –dg.význam (LDH, CK, ALP, AST, ALT, GGT)

Metabolismus proteinů krevní plazmy

SYNTÉZA

• Regulována hormonálně nebo produkcí cytokinů

• Dostupnost esenciálních aminokyselin v potravě

• Játra, plazmatické buňky, endoteliální buňky

DEGRADACE ZESTÁRLÝCH PLAZM.PROTEINŮ

• Hepatocyty, mononukleární fagocytární systém

• Produkt – aminokyseliny (opětovné využití neboúplná degradace na močovinu)

• Vyloučení nezměněných proteinů močí – 150 mg/den

Proteiny krevní plazmy – Mr a rozměryměřítko

69 000 64 500

90 000 156 000

200 000

340 000

1300 000

Elektroforéza proteinů krevní plazmy

albumin

orozomukoid

1-antitrypsin

1-antichymotrypsin

albumin

ceruloplazmin

2-makroglobulin

haptoglobin

transferin

hemopexin

plazminogen

fibronektin

C3 komplement, CRP

b-lipoprotein

g-globulinyG – M – D – E

• Diagnostický význam

• Pouze frakce albuminu

obsahuje 1 protein

• Agarózový nebo

acetátcelulózový gel

• pH 8,6

• 5-6 frakcí (, b, g globuliny)

Elfo frakce plazmatických proteinůFrakce Zastoupení

(%)

c

(g/l)

Albuminy: albumin

prealbumin (transthyretin) 55,8 – 66,1 35 – 53

1-globuliny: globulin vázající thyroxin, transkortin,

1-kyselý glykoprotein, 1-antitrypsin, 1-

lipoprotein (HDL), 1-fetoprotein2,9 – 4,9 0,5 – 2

2-globuliny: haptoglobin, makroglobulin,

ceruloplazmin7,1 – 11,8 0,2 – 3

b-globuliny: transferin, hemopexin, lipoprotein

LDL, fibrinogen, C-reaktivní protein, C3 a C4

složka komplementu7,9 – 13,7 0,5 – 4,5

g-globuliny: IgG, IgM, IgA, IgD, IgE 11,1 – 18,8 0,6 – 18

Albumin

• Koncentrace 35-53 g/l

• Protein s nejvyšším zastoupením – 55-66 %

• Biologický poločas 20 dní

• Syntéza závisí na příjmu AA

• Syntetizován jako preproalbumin

• Není glykosylován

• Má záporný náboj při fyziologickém pH

Albumin - funkce

• Proteinová rezerva organizmu + zdroj AA pro tkáně

• Udržování koloidně-osmotického tlaku

• Transportní protein: ionty (Ca2+, Mg2+, Cu2+, Zn2+) hormony

bilirubin

volné FA

léky-aspirin, sulfonamidy

• Antioxidační aktivita

• hypoproteinemie – způsobuje hromadění tekutin v extravaskulárním tkáňovém prostoru → edém; malnutrice, chronické onem. jater

• hyperproteinemie - dehydratace

α1 - antitrypsin

• Koncentrace 0,9-2 g/l

• Inhibitor serinových proteáz (kolagenáza,

elastáza,...)

• Brání odbourání pojivové tkáně

• Deficience 1-antitrypsinu vede k emfyzému plic

α2 - makroglobulin

• Koncentrace 1,3-3 g/l

• Tetramer: 4 polypeptidové řetězce

• Inhibitor endoproteáz (plazmin)

• Transport peptidů (cytokiny, růstové faktory)

a kationtů (10 % plazmatického Zn2+)

• Modulátor zánětlivé reakce (vazbou cytokinů)

• Neprochází glomerulem – Mr 720 kDa

• Estrogeny zvyšují syntézu 2-makroglobulinu

Haptoglobin

• Koncentrace 0,4-1,8 g/l

• Existují 3 typy α řetězců – 3 polymorfní formy

• Komplex Haptoglobin-Hemoglobin je vychytáván

RES nedochází ke ztrátám Hb (Fe) močí

• Váže volný hemoglobin vzniklý při intravazální

hemolýze – zabraňuje vzniku ROS

• Inhibuje Fentonovu reakci:

H2O2 + Fe2+ → OH- + ˙OH + Fe3+

Ceruloplazmin

• Koncentrace 0,3 g/l

• 1 molekula váže 6-8 atomů mědi (90 %), ale

důležitějším transportním proteinem je albumin

• Albumin váže 10 % - snadněji uvolňuje měď

tkáním

• Ferroxidázová aktivita (oxiduje Fe2+ na Fe3+) -

umožňuje vazbu železa na transferin

• Inhibuje Fentonovu reakci

Transferin • Koncentrace 3 g/l

• 20 polymorfních forem

• Transport Fe3+ z míst resorpce (střevo) do krvetvorných

orgánů (kostní dřeň) a jiných tkání

• Degradace 1 mld RBC/den = 25 mg železa

• 2 vazebná místa pro Fe3+

• Fyziologicky je ale železem nasycen jen z 1/3, zbytek

představuje tzv. volnou vazebnou kapacitu

• Vazbou železa zabraňují vzniku volných radikálů (ROS)

Fentonova reakce

Transferin (Tf)• Receptory pro Tf na povrchu

buněk.

• Vazba Tf na receptor –

endocytóza, internalizace do

endozomu.

• Okyselení endozomu a uvolnění

Fe z Tf.

• Fe uvolněno do cytoplazmy a

dopraveno na místo potřeby v

buňce, popř. navázáno na feritin a

uskladněno.

• apotransferin (apoTf) je

recyklován – vrací se na

membránu, uvolňuje se z

receptoru a vstupuje do EC

prostoru, kde znova váže Fe.

cyklus- opakování 10-20 × denně

Imunoglobuliny

• Syntéza plazmatickými buňkami

• Rozpoznávají antigen a iniciují imunitní reakci

• 2 těžké (H) a 2 lehké (L) řetězce

• Konstantní (C) a variabilní (V) část

• Fab a Fc fragmenty – papain

• 5 tříd: Ig G, Ig A, Ig M, Ig E a Ig D

Akutní zánětlivá reakce

• Odpověď organismu na

poškození tkáně

• Účelem je zničení MO,

cizorodých částic

• Spouštěcí mechanizmy:

nadměrná fyzická aktivita

bakt. a virové infekce

trauma

tkáňový stres

tepelný stres

autoimunitní onem.

Akutní zánětlivá odpověď

Hypotalamus

Poškození tkáně Infekce

autoimunitní reakce

LOKÁLNÍ ZÁNĚTLIVÁ REAKCE

Aktivace monocytů (makrofágů), destiček

Uvolnění TNFα, IL-1, IL-6, IL-8, TGFβ, PLA2

SYSTÉMOVÁ REAKCE

Krev

Leukocytóza

Horečka

Nadledviny Játra Kostní dřeňImunitní systém

Kortizol

ACTH

Proteiny

akutní fáze

Kortizol

ACTH

Reaktanty akutní fáze (APRs)

Stimuly vedoucí ke

změně koncentrace APRs

• Infekce

• Traumatické poškození

tkáně

• Maligní nádory

• Chirurgické zákroky

Reakce vyvolané změnou

koncentrace APRs

• Neutralizace zánětlivých agens

• Aktivace buněk imunitního systému

• Eliminace poškozené tkáně

• Pomoc při reparaci a regeneraci tkáně

• produkce v játrech je stimulována cytokiny

• hladina se mění během akutního zánětu nebo v důsledku reakce

na tkáňové poškození

Aktivace reaktantů akutní fáze

IL-1

IL-6TNF

CRP SAA Hp Fibrinogen

Aktivovaný

makrofág

Hepatocyt

REAKCE AKUTNÍ FÁZE

Rozdělení reaktantů akutní fáze

POZITIVNÍ

• C-reaktivní protein

• 1-antitrypsin

• haptoglobin

• sérový amyloid A

• prokalcitonin

• fibrinogen

NEGATIVNÍ

• albumin

• prealbumin

• transferin

Reaktanty akutní fáze – rychlost změn

koncentrace• ČASNÉ PROTEINY AKUTNÍ FÁZE ( vzestup 2-6 hod. od

začátku onem., velmi krátký biologický poločas)

CRP, sérový amyloid A, prokalcitonin

• APRs SE STŘEDNÍ DOBOU ODPOVĚDI (vzestup 12-36 hod. od začátku onemocnění)

fibrinogen, haptoglobin, 1-kyselý glykoprotein, 1- antitrypsin

• POZDNÍ PROTEINY AKUTNÍ FÁZE (vzestup 48-72 hod. od začátku onemocnění)

C3, C4, ceruloplazmin

C – reaktivní protein (CRP)• Koncentrace 1,5-5 mg/l

• Název odvozen od proteinu, který je schopen

precipitovat C-polysacharid pneumokoků a jiných

bakterií, hub, prvoků

• za 4 hod. (max. do 24-48 hod.)

• Rozpoznává toxické látky uvolněné z poškozených

tkání

• Diferenciace bakteriální a virové infekce + monitoring

ATB léčby

• Aktivuje komplement vazbou na fosfocholin odumřelých

buněk (funkce opsoninu)

Prokalcitonin (PCT)

• Zvyšuje se při bakteriálních infekcích

(endotoxiny), sepsi, multiorgánovém selhání

• po 2 hodinách, po 6-8 hod.

• Tvořen C-buňkami štítné žlázy jako prekurzor

kalcitoninu

• Při infekcích je produkován v monocytech,

makrofázích

• Předpoklad: regulace zánětu, analgetické účinky

Sérový amyloid A

• Skupina proteinů navázaných na HDL (5 variant)

• Vychytává lipidové zbytky buněčných membrán –

akutní infekce

• Prekurzor amyloidu A (ukládá se v tkáních) –

chronický zánět

• Syntéza: hepatocyty, fibroblasty, makrofágy

• Stimulace prozánětlivými cytokiny TNFα, Il-1 a IL-6

• Zvýšen i u virových infekcí x CRP

• Marker rejekce transplantátů

Fibrinogen

• Koncentrace 1,5-4,5 g/l

• Vytváří peak mezi b a g

globuliny

• Symetrický dimer se 3

páry řetězců

• Koag.faktor I-prekurzor

fibrinu

• Vznik stabilního trombu

Denzitometrický záznam – fyziologický

nález

albumin

12 b1

b2 g

+ -

Krevní sérum Krevní plazma

Elektroforéza sérových proteinů –

fyziologický nález

TĚHOTENSTVÍ

• Nižší podíl albuminu

• Vyšší 1 (1-antitrypsin)

• 2 (ceruloplazmin)

• b1 (transferin)

KOJENCI, MALÉ DĚTI

• Hypogamaglobulinémie

• Vyšší podíl albuminu

• Vyšší 1

• 2 (2-makroglobulin)

Změny plazmatických proteinů během

těhotenství a užívání antikoncepce

Elektroforéza sérových proteinů -

patologie

• Zvýšená syntéza

reaktantů akutní fáze (1,

2)

• Snížená frakce albuminu

• Akutní infekční

onemocnění

AKUTNÍ ZÁNĚT

Elektroforéza sérových proteinů -

patologie

• Zvýšená syntéza

imunoglobulinů

• Snížená frakce albuminu

• Revmatoidní artritida

CHRONICKÝ AKTIVNÍ

ZÁNĚT

Elektroforéza sérových proteinů -

patologie

• Výrazný úzký peak M-

gradientu (paraprotein)

• Mnohočetný myelom

MONOKLONÁLNÍ

GAMAPATIE

Shrnutí

• Elektroforéza a její úloha v medicíně

• Proteiny krevní plazmy – rozdělení, funkce

• Reaktanty akutní fáze – rozdělení

• Krevní plazma x sérum

• Patologické nálezy

Komplementový systém

• Přirozený imunitní systém, rozeznává vlastní od cizího

• První reakce na setkání s mikrobem a jeho eliminace.

• Jedna z hlavních efektorových drah zánětu.

• Systém faktorů – enzymy, přítomné v krvi

• Kaskádová aktivace jednotlivých komponent

• Komponenty jsou syntetizovány v játrech (parenchym), makrofázích, monocytech, G.I. a močovém systému, neutrofilech (skladují velké množství některýchkomponent komplementu)

Dráhy aktivace komplementu

• Dráha klasická - fylogeneticky nejmladší, aktivace

komplexem antigen-protilátka.

• Dráha alternativní – fylogeneticky nejstarší, aktivace

povrchem patogenu

• Dráha lektinová (manose-binding lectin, MBL) – varianta

klasické dráhy

Dráhy se od sebe liší se způsobem aktivace

klíčové složky C3

DĚKUJI ZA

POZORNOST

+ DOTAZY ☺