Хімічний склад плазми крові

Плазма – рідка частина крові, що залишається після видалення форменних елементів і складається з розчинених у воді солей, білків, вуглеводів, біологічно активних сполук, а також СО₂ і О₂. На долю плазми приходиться біля 55% від об’єму крові.

В плазмі міститься близько 90% води, 7-8% білка, 1,1% інших органічних речовин, 0,9% неорганічних компонентів.

Білки плазми крові. Білкову фракцію плазми складають кілька десятків різних білків. Вони відрізняються за будовою і функціональними властивостями. Фізіологічна роль білків плазми крові багатогранна: підтримують онкотичний тиск крові; приймають активну участь в звертанні крові (фібриноген – основний компонент звертання крові); визначають в’язкість крові; утворюють буферну систему крові і приймають участь в підтриманні рН крові в межах 7,37-7,43; транспортують цілий ряд речовин до тканин (холестерин, білірубін, лікарські речовини); відіграють важливу роль в процесах імунітету (особливо це стосується імуноглобулінів); підтримують рівень катіонів в крові; служать резервом амінокислот. Їх кількісне і якісне визначення проводять спеціальними методами: електрофорезу, ультрацентрифугування, імуноелектрофорезу та ін.

Майже всі білки плазми, за винятком альбуміну, є глікопротеїнами. Олігосахариди приєднуються до білків, утворюючи глікозидні зв’язки з гідроксильною групою серину або треоніну, або взаємодіючи з карбоксильною групою аспарагіну. Кінцевий залишок олігосахаридів у більшості випадків являє собою N-ацетилнейрамінову кислоту, сполучену з галактозою. Фермент ендотелію судин нейрамінідаза гідролізує звʼязок між ними, і галактоза стає доступною для специфічних рецепторів гепатоцитів. Шляхом ендоцитозу «постарілі» білки надходять в клітини печінки, де руйнуються. Т_1/2 білків плазми крові складає від кількох годин до кількох тижнів.

Методом електрофорезу на ацетилцелюлозі білки плазми крові можна розділити на альбуміни, α₁-глобуліни, α₂-глобуліни, γ-глобуліни. Застосування інших середовщ для електрофорезу дозволяє визначати більшу кількість фракцій. Наприклад, при електрофорезі в поліакриламідному або крохмальному гелях в плазмі крові виділяють 16-17 білкових фракцій. Методом імуноелектрофорезу виділяють більше 30 фракцій білків плазми.

Нормальний вміст альбумінів в плазмі крові складає 40-50 г/л, глобулінів – 20-30 г/л, фібриногену – 2-4 г/л. Білки плазми, які залишились після видалення фібриногену, називаються сироватковими білками крові.

Альбумінискладають 55-60% білків плазми. Альбумін складається з 585 амінокислотних залишків, має 17 дисульфідних зв’язків, молекулярна маса − 69000 Да. Молекула альбуміну містить багато дикарбонових амінокислот, тому він може утримувати в крові катіони Са²⁺, Сu²⁺, Zn²⁺. Близько 40% альбуміну міститься у крові, решту 60% − в міжклітинній рідині, однак його концентрація в плазмі вища, ніж у міжклітинній рідині, оскільки об’єм останньої перевищує об’єм плазми в чотири рази.

Завдяки відносно невеликій молекулярній масі і високій концентрації альбумін забезпечує до 80% осмотичного тиску плазми. При гіпоальбумінемії осмотичний тиск плазми крові знижується. Це призводить до порушення рівноваги в розподілі позаклітинної рідини між судинним руслом і міжклітинним простором. Клінічно це проявляється як набряк. Відносне зниження об’єму плазми крові супроводжується зниженням ниркового кровотоку, що викликає стимуляцію системи ренін-ангіотензин-альдостерон, яка забезпечує відновлення об’єму крові. Однак, при недостатності альбуміну, який повинен утримувати Na⁺, інші катіони і воду, вода йде в міжклітинний простір, посилюючи набряк.

Альбумін – найважливіший транспортний білок. Він транспортує вільні жирні кислоти, білірубін, жовчні кислоти, стероїдні гормони, Са²⁺, Сu²⁺, триптофан, тироксин, трийодтиронін, лікарські речовини.

Транстиретин (преальбумін) – тироксинзвʼязуючий преальбумін. Це білок гострої фази. Відноситься до фракції альбумінів, має тетрамерну молекулу. Здатний приєднувати в одному центрі зв’язування ретинолзвʼязуючий білок, а в іншому – до двох молекул тироксину і трийодтироніну. Сполучення з цими лігандами відбувається незалежно один від одного.

Глобуліни електрофоретично, за показниками рухливості, поділяють на α₁-глобуліни (2-4%), α₂-глобуліни (6-12%), β-глобуліни (8-12%), γ-глобуліни (12-22%). В свою чергу, за допомогою імуноелектрофорезу, ці фракції поділяють на невеличкі субфракції більш однорідних білків. Так, у фракцію α₁-глобулінів входять: α₁-антитрипсин (інгібітор протеїназ); ЛПВЩ (транспорт холестеролу); протромбін (фактор ІІ згортання крові); транскортин (забезпечує транспорт кортизолу, кортикостерону, прогестерону); кислий α₁-глікопротеїн (транспорт прогестерону); тироксинзвʼязуючий глобулін (транспорт тироксину і трийодтироніну).

Фракцію α₂-глобулінів складають: церулоплазмін (транспорт Cu²⁺); антитромбін ІІІ (інгібітор плазмових протеаз); гаптоглобін (зв’язування гемоглобіну); α₂-макроглобулін (транспорт Zn²⁺); ретинолзвʼязуючий білок (транспорт ретинолу); вітамін D зв’язуючий білок (транспорт кальциферолу).

Близько 25% всіх α₂-глобулінів складає гаптоглобін. Гаптоглобін при внутрішньосудинному гемолізі еритроцитів утворює комплекс з гемоглобіном, який руйнується в клітинах РЕС. Якщо вільний гемоглобін, маючи молекулярну масу 65000 Да, може фільтруватися через ниркові клубочки або агрегувати в них, то комплекс гемоглобін-гаптоглобін має надто велику молекулярну масу 155000 Да, щоб пройти через гломерули. Відповідно, утворення такого комплексу попереджує втрати організмом феруму, що містится в гемоглобіні. Гаптоглобін відноситься до білків гострої фази, його вміст в крові збільшується при гострих запальних захворюваннях.

β-Глобуліни утримують в розчині близько 75% всіх ліпідів плазми. Фракцію β-глобулінів представляють: ЛПНЩ (транспорт холестеролу); трансферин (траспорт йонів феруму); фібриноген (фактор І згортання крові); транскобаламін (транспорт вітаміну В₁₂); глобулінзвʼязуючий білок (транспорт тестостерону і естрадіолу); С-реактивний білок (активація комплементу).

Одним з найважливіших β-глобулінів є фібриноген.За своєю будовою − це складний білок (глікопротеїн) плазми крові, найважливіший компонент згортання крові. Молекулярна маса біля 30000 Да. Біосинтез фібриногену проходить в клітинах печінки та ретикулоендотеліальної системи. Володіє здатністю ставати нерозчинним в певних умовах (під дією тромбіну), приймаючи при цьому волокнисту структуру і перетворючись у фібрин. Вміст фібриногену в плазмі крові складає всього 0,3%, але лише завдяки процесу його переходу у фібрин забезпечується згортання крові.

γ-Глобуліни мають найбільшу молекулярну масу (більше 200000 Да), тому для них характерна найменша електрофоретична рухливість. В цій фракції міститься більша частина антитіл, які є в сироватці крові, тому γ-глобуліни ще називають імуноглобулінами. Імуноглобуліни представлені білками, які виконують функцію антитіл, основних ефекторів гуморального імунітету: IgA (антитіла, що захищають слизові оболонки); IgD (рецептори В-лімфоцитів); IgG (пізні антитіла); IgE (реагін); IgM (ранні антитіла).

Зменшення вмісту білків цієї фракції різко знижує захисні сили організму. При запальних процесах збільшується вміст α-глобулінів, при гепатитах – β-глобулінів. При різних патологічних процесах (інфекційних захворюваннях, злоякісних новоутвореннях) вміст глобулінів значно збільшується, що пов’язано з утворенням специфічних антитіл. γ-Глобуліни, добуті із сироватки крові здорових або імунізованих тварин, застосовують з профілактичною і лікувальною метою.

Альбуміни утворюються у печінці, глобуліни – в печінці, червоному кістковому мозку, селезінці, лімфатичних вузлах. При нормальному харчуванні в організмі людини за добу утворюється близько 17 г альбуміну і 5 г глобуліну. Період напіврозпаду альбуміну 10-15 діб, глобуліну – 5 діб.

Плазма крові містить низькомолекулярні пептиди – кініни, які беруть участь у регуляції судинного тонусу, процесів мікроциркуляції, алергічних реакціях. Основними кінінами крові є нонапептид брадикінін та декапептид калідин. Кініни розслаблюють гладенькі мʼязи кровоносних судин, спричинюючи зниження кровʼяного тиску, а також розширення судин мікроциркуляторного русла в ділянках запалення.

У крові присутня значна кількість ферментних білків. В плазмі крові наявні дві групи ферментів:

− власні ферменти плазми − протеази, фосфатази, естерази, які є компонентами загортальної та антизгортальної систем крові; ферменти, що беруть участь в імунних реакціях та реакціях неспецифічної резистентності організму;

− ферменти, що потрапляють до плазми крові з клітин інших органів – трипсин, амілаза, ліпаза – надходять в результаті всмоктування соку підшлункової залази, слини; індикаторні ферменти – проникають за рахунок підвищення проникності плазматичних мембран різних органів.

Важливою складовою частиною крові є небілкові азотисті речовини плазми і сироватки крові (залишковий азот або рест-азот (RN)). Вміст їх в плазмі становить 0,02-0,06% і зростає при захворюваннях і виконанні важкої фізичної роботи.

Небілкові азотисті речовини (амінокислоти та поліпептиди) вмоктуються в травному тракті і використовуються клітинами для синтезу білків. Одночасно з ними в крові наявні і продукти розпаду білків та нуклеїнових кислот (сечовина, сечова кислота, алантоїн, креатин, креатинін, аміак, різні амонійні солі), які підлягають виведенню з організму.

Половина загальної кількості небілкового (залишкового) азоту в плазмі припадає на долю сечовини. При надлишковому надходженні білків з їжею, підвищеному потовиділенні рівень сечовини в крові зростає. Стійке зростання кількості сечовини в плазмі спостерігається при хворобах нирок, злоякісних пухлинах, діабеті.

Безазотисті речовини плазми і сироватки крові. До цієї групи належить багато органічних сполук – вуглеводи, ліпіди, кислоти та ін.

Вуглеводи. В плазмі крові міститься глюкоза (4,4-6,7 ммоль/л), фруктоза, глікоген, глюкозамін, фосфати моноз та інші продукти проміжного обміну вуглеводів. Вміст глюкози в плазмі крові може змінюватися при багатьох патологічних станах. Явище гіперглікемії характерне для цукрового діабету, гіпертиреозу, щоку, наркозу, гарячки. Гіпоглікемія виникає при голодуванні, надлишковому надходженні в кров інсуліну тощо.

Ліпіди. В плазмі крові міститься до 0,7% і більше ліпідів. Їх вміст залежить від режиму і якості харчування, конституційних особливостей організму (віку, статі). Ліпіди як гідрофобні сполуки не здатні перебувати у вільному стані в плазмі крові, тому стабілізуються спеціальними білками – апопротеїнами. Утворюються ліпопротеїнові міцели, у складі яких різні класи ліпідів можуть транспортуватися кровʼю. Вміст ліпідів у плазмі змінюється при патології. Так, при туберкульозі він досягає 3-10%.

Ацетонові тіла. Їх вміст коливається від 0,001 до 0,005%, зростає при цукровому діабеті, гепатитах та інших хворобах. Виникають ацетонемія, токсикози, ацетонурія.

Органічні кислоти – молочна, піровиноградна, ацетооцтова, які є метаболітами обміну речовин.

Безазотисті вітаміни. У плазмі крові міститься багато провітамінів і вітамінів (каротин, ретинол, вітамін С тощо).

Мінеральні речовини плазми крові.У плазмі крові містяться різні мінеральні речовини, їх біологічне значення різноманітне. Вони беруть участь у підтриманні осмотичного тиску і сталості рН середовища, є активаторами й паралізаторами ферментів, будівельним матеріалом для органів і тканин, беруть участь у захисних реакціях організму.

Натрій – основний осмотично активний йон позаклітинного простору. В плазмі крові концентрація Na⁺ приблизно у вісім разів вища (132-150 ммоль/л), ніж в еритроцитах (17-20 ммоль/л). Накопичення Натрію в плазмі крові спостерігається при захворюванні нирок, у хворих з вродженою серцевою недостатністю.

Калій − концентрація в плазмі коливається від 3,8 до 5,4 ммоль/л; в еритроцитах його приблизно в 20 разів більше (до 115 ммоль/л). Рівень К⁺ в клітинах значно вищий, ніж в позаклітинному просторі, тому при захворюваннях, що супроводжуються посиленим клітинним розпадом або гемолізом вміст Калію в сироватці крові зростає.

Кальцій приймає активну участь в процесах нервово-мязової збудливості як антагоніст К⁺, м’язового скорочення, згортання крові, утворює структурну основу кісткового скелета, впливає на проникність клітинних мембран тощо. В еритроцитах виявляються сліди Кальцію, в той час як в плазмі вміст його складає 2,25-2,80 ммоль/л.

Підвищення рівня Кальцію в плазмі крові спостерігається при розвитку пухлин в кістках, гіперплазії або аденомі прищитоподібних залоз. Зниження концентрації Кальцію в плазмі крові спостерігається при рахіті, механічнй жовтусі, нефрозах, гломерулонефритах.

Магній − концентрація в плазмі 0,8-1,5 ммоль/л, в еритроцитах 2,4-2,8 ммоль/л. В м’язовій тканині Магнію в 10 разів більше, ніж в плазмі крові. Рівень цього елементу в плазмі навіть при значних його втратах тривалий час може залишатися незмінним, поповнюючись з м’язового депо.

Ферум − концентрація в плазмі крові складає 0,02 ммоль/л, в еритроцитах – приблизно 18,5 ммоль/л. Щоденно в процесі розпаду гемоглобіну еритроцитів в селезінці і печінці вивільняється близько 25 мг феруму і стільки ж використовується при синтезі гемоглобіну в клітинах кровотворних тканин. В кістковому мозку міститься лабільний запас феруму, який перевищує добову потребу в цьому елементі в п’ять разів. Значно більший запас феруму в печінці і селезінці (біля 1000 мг, тобто 40-добовий запас). Підвищення вмісту феруму в плазмі спостерігається при послабленні синтезу гемоглобіну або посиленому розпаді еритроцитів.

Мінеральні елементи Йод, Купрум, Цинк, Кобальт, Селен належать до мікроелементів і містяться в крові в дуже незначних кількостях (10^-6-10^-12%). Вважають, що більшість мікроелементів в крові знаходяться в зв’язаному з білками стані.