13.11.2012
Ćwiczenie 5/ Wykład
surowica krwi jest złożonym płynem biologicznym, zawierającym 60-80g/L różnorodnych białek, których stężenie różni się nawet o 9 rzędów wielkości
w prawidłowej surowicy występuje ok 10tys białek. Większość z nich występuje w małym stężeniu
badamy je ponieważ są wartościowymi biomarkerami - substancje, których zmiany ilościowe lub jakościowe wskazują na obecność i naturę chorób
zastosowanie specjalistycznych metod separacji białek, umożliwia poznanie 490 białek surowicy
z nich około 150 odgrywa rolę w diagnostyce laboratoryjnej i w prowadzonych aktualnie badaniach naukowych
Rola białek osocza:
dystrybucja płynów krew/ przestrzeń pozakomórkową
hemostaza i koagulacja
funkcje transportowe (nośniki hormonów, metabolitów, leków i innych)
enzymy, regulatory
białka układu odpornościowego
składniki układu buforowego 18%
hormony
receptory
materiał odżywczy i budulcowy
Stężenie białka całkowitego jest wypadkową.
Metabolizm białek
75% wątroba (albumina)
Limfocyty w wyniku stymulacji Ag (Ig)
Tkanki, np.: jelita (lipoproteina, transferryna),
szpik kostny (transferryna),
gruczoły dokrewne (hormony)
synteza → obróbka potranslacyjna → przestrzen pozakomórkowa
proteoliza-glikozylacja
Czas T1/2 białek osocza waha się:
od kilku godzin dla białek układu krzepnięcia
do 14 dni dla albumin
24 dni dla immunoglobulin.
Białka ulegają starzeniu, są wtedy wiązane przez mniej lub bardziej specyficzne receptory powierzchniowe komórkowe (LRP), pozbawione komponenty glikozydowej, zinternalizowane na drodze endocytozy i katabolizowane w lizosomach.
Degradacja białek odbywa się we wszystkich tkankach jest proporcjonalna do ich aktywności metabolicznej:
wątroba - degradacja część glikoprotein
skóra - albumin
komórki śródbłonka naczyń -białka o dużej masie ( α2makroglobulina)
część białek osocza (ok. 5 g/dobę) przesącza się do przewodu pokarmowego, gdzie podlega strawieniu, aminokwasy są na powrót wchłaniane do krążenia wrotnego; takiej samej degradacji ulegają również endogenne białka soków trawiennych złuszczonego nabłonka przewodu pokarmowego
drogą kłębków nerkowych - białka osocza przesączają się również do moczu pierwotnego. Gradient filtracyjny w kłębkach nerkowych dla białek osocza zależy to od masy cząsteczkowej. Dla albumin wynosi 1:1000. W ciągu doby do moczu pierwotnego przesącza się ok. 5 g albumin i wiele innych białkek drobnocząsteczkowych (α1-antytrypsyna, α1 kwaśna glikoproteina, wolne łańcuchy lekkie Ig, białko wiążące retinol, lizozym, β2-mikroglobulina); większość zostaje resorbowana zwrotnie (99%) i rozkładana w komórkach kanalików nerkowych.
W efekcie - zdrowy człowiek z moczem wydala 20-80 mg białka/dobę. Nie więcej niż 30 mg albumin.
Struktury białek płynów ustrojowych
białka proste (aminokwasy)
białka złożone (enzymy, izoenzymy)
glikoproteiny
lipoproteiny
metaloproteiny (ceruloplazmina, transferryna)
hemoproteiny (hemoglobina, mioglobina, katalaza, POX)
białkowe kompleksy: białko - mikrocząsteczka, białko-białko (Hb-Hp, Ag-Ab, E-I)
polimery (krioglobuliny - polimery immunoglobulin, najczęściej IgG, które wytrącają się w niskiej temperaturze w przestrzeniach międzykomórkowych.
Wysokie MCHC przy zimnych aglutyninach !!
Jakie cechy fizyczne wykazują białka
masa cząsteczkowa [kD] (pozwoli określić rodzaj białkomoczu)
punkt izoelektryczny
gęstość [g/cm3] (ultrawirowanie w lipoproteinach)
aktywność biologiczna [U/l lub U/ml]
stężenie [g/l, mol/l, mmol/l, %]
Czemu służy ocena białka całkowitego?
Ocena gospodarki białkowej, azotowej, wodno-elektrolitowej.
oznaczanie stężenia białka całkowitego, metodami chemicznymi (wykrywamy białko niezależnie od jego swoistej budowy.
Grupujemy białko całkowite na pewne frakcje, które to umożliwiają nam diagnozowanie kliniczne - metoda elektroforezy
I + II = proteinogram
Jedno z podstawowych badań oceniających stan zdrowia pacjenta
Oznaczanie stężenia poszczególnych białek do których oceny musimy odpowiednio dobrać metody (immunochemiczne)
Profile białkowe płynów ustrojowych |
|
|
|||||||
Rodzaj płynu |
Białko całkowite |
Albuminy |
Immunoglobuliny |
|
|
||||
Białka należące do przestrzeni wewnątrznaczyniowej |
Osocze |
63-83 g/l |
35-50 g/l (60% osocza) |
7-15 g/l (15% osocza) |
|||||
|
Surowica |
60-80 g/l |
35-50 g/l |
7-15 g/l |
|||||
Płyn ekskrecyjny pozanaczyniowy |
Mocz |
<200 mg/dobę |
<30 mg/dobę |
|
|||||
Płyn transcelularny |
PMR |
0,25-0,45 g/l |
|
|
|||||
|
Ślina |
2-4 g/l |
|
|
|||||
|
Sok trzustkowy |
1-3,8 g/l |
|
|
|||||
|
Łzy |
0,2-0,5 g/l |
|
|
|||||
|
Wysięki |
>30 g/l |
|
|
Rozdział płynu m-r! (razem z surowicą). Stwardnienie rozsiane, stwardnienie rogów bocznych
Profile białkowe płynów ustrojowych
Zaburzenie w proporcji składu, jak i zmiany w stężeniach poszczególnych białek mogą informować o:
nieprawidłowej funkcji narządów
obecności procesów zapalnych
patologiach układ immunologicznego
chorobach nowotworowych
chorobach mózgu czy opon m-r
Metody oznaczania białka całkowitego
Dobór metody powinien cechować się:
szybkością
stężeniem oczekiwanym w badanym materiale
kosztem dokładnością
precyzją
ograniczenie czynników interferujących w oznaczeniu
Metody dobieramy do właściwości białek i ich stężenia w płynie biologicznym.
Zasada biuretowa
Zasada metody: winian sodowo-potasowy jest czynnikiem stabilizującym jony Ca w roztworze, które w środowisku zasadowym mogłyby się wytrącić z odczynnika w postaci wodorotlenku miedziowego.
Jony miedzanowe reagują w pH>7 z wiązaniami peptydowymi białek -CO-NH-, tworząc kompleks o zabarwieniu z ma przy ….
Postępowanie z materiałem badanym przed analizą
krew pobierana rano, na czczo
po wyrzepieniu i odwirowaniu surowicy oglądamy ją
shemolizowane, żółtaczkowe, lipemiczne - wykonać próbę ślepą zmętnieniową
dekstran, heparyna również reagują z odczynnikiem biuretowym (podanie 500 ml dekstranu podnosi stężenie białka o 8 g/l kolejnego dnia nie odnotowana wpływu na poziom białka całkowitego)
hiperbilirubinemia podniesiona o 7 g/l wpływa znacząco na poziom białka.
Krzywa kalibracyjna
wykonuje się przy każdej zmianie warunków pomiaru, np. zmiana lampy lub całego przyrządu pomiarowego, wykreślenie krzywej kalibracji ma na celu sprawdzenie prostoliniowości jej przebiegu
wzorzec - przygotowana odpowiednio surowica, płyn mózgowo-rdzeniowy czy mocz, najczęściej liofilizowana wystandaryzowane przez laboratorium referencyjne z dołączoną metryczką, w której podana jest wartość rzeczywista danego składnika, najczęściej fiolka zawiera wysokie stężenie białka
należy przygotować sobie roztwory zgodnie z regułą rozcieńczeń, krzywa kalibracyjna powinna składać się z minimum 3 punktów, najlepiej 5-6
wzorzec powinien być jak najsilniejszy w składzie do materiału biologicznego
Metody oznaczania albumin:
sucha chemia KODAK S
metoda kolorymetryczna z zielenią bromokrezolową S
moetoda kolorymetryczna z czerwienią bromokrezolową S
metoda elektroforetyczna S
immunofelometryczna Sp, mocz
elektroimmunodyfuzji radialnej lub Laurella Sp, mocz
Metoda kolorymetryczna - może być w teście!!
Frakcjonowanie białek w surowicy
Hipoproteinemia - ↓ 60g/l - obrzęki
↑ 80g/l - ↑ lepkości osocza
Obniżenie stężenia białek w wyniku zahamowania ich syntezy, utraty białek lub rozcieńczenia krwi. Główną przyczyną hipoproteinemii jest ↓albumin w łożysku naczyniowym, a bardzo rzadko niedobór Ig.
Za krytyczny poziom stężenia białka całkowitego 45g/l i albumin < 20g/l. ↓ ciśnienia onkotycznego dochodzi do ucieczki wody i powstawania obrzęków.
Hipoproteinemia i hipoalbuminemia
stany głodzenia i niedożywienia
zespoły upośledzonego wchłaniania jelitowego
choroby genetyczne (mukowiscydoza)
choroby alergiczne i mm
infekcje pasożytnicze
zespoły poresekcyjne
biegunki bakteryjne i innego pochodzenia
zahamowanie syntezy białek w wątrobie
uszkodzenie hepatocytów
marskość wątroby
nowotwory pierwotne i przerzuty do wątroby
zespoły utraty białka
Zespoły nerkowe Zespoły żołądkowo-jelitowe
kłębuszkowe zapalenie nerek - stany zapalne ślluzówki jelit, zwężenia,
cukrzyca uchyłki
zakrzepica żył nerkowych -nowotwory złośliwe
toczeń rumieniowaty trzewny -niewydolność krążenia
Zespoły skórne Gromadzenie się płynów w jamach ciała
rozległe oparzenia -przesięki/wysięki
dermatoza, pęcherzyca, łuszczyca -obrzęki
-zapalenie płuc
Krwawienia krwotoki
Stany ciężkie: sepsa, urazy, choroby nowotworowe
przewodnienia
hipoproteinemia bez zmian stężenia albumin:
znaczącego stopnia niedobory immunologiczne
Hiperproteinemia >80g/l
prawdziwa jest zwykle wynikiem znacznie ↑ produkcji 1 lub wielu klas Ig. Hiperproteinemie z hiperalbuminemią mogą być wywołane odwodnieniem lub artefaktem (zbyt długa staza przed pobraniem krwi, pomiar po podaniu wlewu albumin przez ten sam wenflon)
hiperbilirubinemie z hipoalbuminemią mogą być wywołane:
odwodnieniem
artefaktem (zbyt długa staza przed pobraniem krwi, pomiar po podaniu wlewu albumin prszez ten sam wenflon)
Hiperproteinemia
immunoglobulinemie poliklonalne
Przewlekłe stany zapalne
przewlekłe choroby wątroby (zapalenie, marskość, pierwotna marskość zółciowa)
przewlekłe zapalenie oskrzeli
przewlekłe zapalenie jelit (choroba Leśniowskiego- Crohna)
choroby autoimmunologiczne: RZS, toczeń trzewny układowy, guzkowe zapalenie okołotętnicze, zapalenia skórno-mm, sarkoidoza, choroby tarczycy
choroby infekcyjne spowodowane wirusami HIV, HBV, HCV, EBV i bakteriami (endocarditis, osteomyelitis, gruźlica)
guzy lite (nerki, jajnika, płuc, wątroby)
nowotwory hematologiczne (białaczki, chłoniaki) i niektóre niedokrwistości (talasemia sierpowatokrwinkowa)
Immunoglobulinemie monoklonalne
MGUS (gammopatia monoklonalna o nieustalonym znaczeniu)
dyskrazje plazmocytowe
nienowotworowe (MGUS, BGUS, idiopatyczny bialkomocz, B-J)
nowotworowe
limfoproliferacyjne B-komórkowe
makroglobulinemia Waldenstrema (↑ IgM lub κ, λ )
chłoniaki nieziarnicze
współistnienie z innymi chorobami podstawowymi
guzy lite zwłaszcza w fazie metastatycznej
choroby tkanki łącznej
choroby skóry (pokrzywka z występowaniem Ab IgM)
inne (eozynofilowe zapalenie powięzi, krioglobulinemia, MDS, nabyta choroba von Willebranda)
Odwodnienia
Artefakty
Diagnostyka procesu zapalnego
odpowiedź miejscowa → gorączka i wydzielanie kortyzolu
→ leukocytoza
Odpowiedź ogólna → odpowiedź immunologiczna LiT i B
→ produkcja BOF
Elektroforeza białek surowicy
Albumina albumina
α1-globulina α1-antytrypsyna, α1-kwaśna glikoproteina, α-lipoproteina (apoA, HDL)
α2-globuliny α2-makroglobulina, haptoglobina
β1-globuliny transferyna, β-lipoproteina (apoB, LDL)
β2-globuliny frakcja C3 dopełniacza, IgA, IgG, FBG (osocze), fibrynogen
γ-globuliny IgA, IgG, IgM, CRP
Niskie TP (białko całkowite) może wskazywać na:
zaburzenia pracy wątroby
nerek
inne nieprawidłowości w których białko nie jest właściwie trawione lub wchłaniane
leki (estrogeny, doustne środki antykoncepcyjne)
Wpółczynnik albuminowo-globulinowy nieco >1 bowiem ilość albuminy jest nieco większa od ilości globulin.
Niski:
nadmierna produkcja globulin ( w szpiczaku mnogim, choroby autoimmunologiczne)
niewystarczające wytwarzanie albuminy (marskość wątroby)
lub selektywną utratę albuminy z krwioobiegu (w zespole nerczycowym)\
Wysoki:
niewystarczające wytwarzanie Ig ( w pewnych niedoborach genetycznych lub niektórych rodzajach białaczek)
W celu ostatecznego rozpoznania należy wykona bardziej swoiste oznaczenia takie jak albuminy, enzymów wątrobowych oraz elektroforezę białek surowicy.
Albumina:
negatywne BOF
35-50g/l, ok 60% białek surowicy
syntezowana w wątrobie 15g/dobę i t1/2 = 14/21 dni
Proalbumina → albumina ~ 20 min
→ 6-AA peptyd
Dziedziczona bisalbuminemia- występowanie dwóch rodzajów albumin o nieznacznie różniącej się mobilności elektroforetycznej
dziedziczona analbuminemia - (brak albuminy) bardzo rzadko występuje zjawisko. Pacjentów cechuje niskie ciśnienie tętnicze oraz występowanie umiarkowanych obrzęków.
Rola albumin:
utrzymanie ciśnienia koloidowo-osmotycznego\
transport cząsteczek zjonizowanych + i -
endogennych: bilirubina, WKT, T3, T4, wit A,D,K, Ca 2+, Cu 2+, Cl-
egzogennych (leki - kwas acetylosalicylowy, barbiturany, moczopędne, antybiotyki, sulfonamidy)
usuwanie wolnych rodników (antyoksydant- gr SH)
rezerwa AA w okresie głodzenia
składnik buforu białczanowego (stały kwas)
Albumina ↓
choroby wątroby, marskość (zahamowanie syntezy w wątrobie)
niedożywienie i głodzenie
wzmożony rozpad białek: gorączka , nowotwory
α1-antytrypsyna (AAT)
dodatnie BOF późne
inhibitor proteaz (elastazy, trypsyny, trombiny, chymotrypsyny)
neutralizuje enzymy proteolityczne uwalnianie podczas fagocytozy przez enzymy trzustkowe. Jest dimerem zbudowanym z podjednostki M i Z tworząc 3 warianty genetyczne
fenotyp MM 95% populacji
fenotyp MZ 2-3%
fenotyp ZZ 1-2%
W stanach zapalnych jej stężenie ↑ między 2-4dniem (4x) i w tym czasie można obserwować ↑ frakcji α1-globulin.
Brak w proteinogramie prążka odpowiadającego AAT może sugerować
niedobór genetyczny
zespoły utraty białek
ciężkie niewydolności, które prowadzą do zahamowania produkcji AAT
Niedobór lub brak tego enzymu grozi:
przedłużoną żółtaczką noworodków- powiększona wątroba z dużą zawartością nie uwolnionego AAT w hepatocytach może doprowadzić do marskości żółciowej zakończonej zgonem
rozwój rozedmy płuc i rozstrzeni oskrzeli w wieku starszym - destrukcyjne działanie elastazy granulocytów na tkankę łączną płuc
Palenie
w płucach komórki fagocytujące dym papierosowy uwalniają równolegle WRT i wodę utlenioną, które unieczynniają AAT
↑ AAT ↓ AAT
niedokrwistość z niedoboru Fe -marskość wątroby
ciąża
terapia estrogenami
stany zapalne
α1-kwaśna glikoproteina
BOF dodatnie późne
↑ około 5 dnia odczynu zapalego (2-3x)
białko odpowiedzialne za wiązanie i transport progesteronu
↑ AAG ↓AAG
przewlekłe stany zapalne -ciąża
(8x w chorobie Leśniowskiego-Crohna) -ciężkie uszkodzenia wątroby
zawał -zespoły utraty białka
choroba stawów -wyniszczenie, niedożywienie
obecna w moczu w przypadku zespołów
nerczycowych
α2-makroglobulina (AMG)
stanowi ok 1/3 białek frakcji α2
inhibitor proteaz - wiąże nieodwracalnie chymotrypsynę, trombinę, plazminę, proteazy bakteryjne i wewnątrzkomórkowe. Kompleks taki w ciągu kilku minut jest usuwany z krążenia przez układ siateczkowo-śródbłonkowy
dobry marker OZT - jeżeli w pierwszym oznaczeniu stężenie jego jest niskie i utrzymuje się to jest efektem jego aktywnej pracy. Jeżeli utrzymuje się na niskim poziomie stężenie zbyt długo, pogarsza to rokowanie ostrego zapalenia trzustki
ma bardzo dużą m.cz. stąd nie przechodzi poza naczynia i nie filtruje się do moczu. Pojawienie się jej w moczu może świadczyć o przedostaniu się krwi pełnej do moczu i o mechanicznym uszkodzeniu miąższu nerki (różnicowanie hematurii kłębkowej i pozanerkowej np. kamicy nerkowej)
Haptoglobina (Hp)
pozytywne BOF
tetramer składający się z 2 rodzajów cząteczek- α i β występujących w 3 wariantach
Hp 1-1 β -α1- α1- β
Hp 1-2 β -α1- α2- β
Hp 2-2 β -α2- α2- β
Odpowiedzialna za:
wiązanie nieodwracalne i transport Hb uwolnionej podczas hemolizy naczyniowej
zabezpieczenie nerek przed uszkadzającym działaniem HGB buforowane 3g Hb
masywna hemoliza kończy się zniknięciem Hp z krążenia i zespołem hemolityczno-moznicowym
zabezpieczenie puli Fe w ustroju
inhibitor proteaz serynowych i syntezy prostaglandyn w ostrych stanach zapalnych. Hp ↑w pierwszej dobie 5-6x, a po upływie 7-10 dni od uszkodzenia tkanek wraca do wartości prawidłowych
aktywator angiogenezy
Transferyna (TRF)
BOF
syntezowana głównie w wątrobie i w układzie siateczkowo-śródbłonkowym, jądrach, jajnikach
białka transportujące Fe3+ do szpiku kostnego wiąże 99% Fe surowicy krwi. W osoczu występuje w nadmiarze w stosunku do żelaza bo tylko 1/3 transferazy jest wysycona żelazem. Zapobiega to zatruciu żelazem zjonizowanym w przypadku nagłego pojawienia się go w dużej ilości w krwi
↑TRF ↓ TRF
niedożywienie i głodzenie -ciąża
przewlekłe uszkodzenia wątroby -terapia estrogenowa
zespół nerczycowy -niedokrwistość z niedoboru Fe\
enteropatie z niedoborem białka
stany zapalne
choroby nowotworowe
Ceruloplazmina CER
odpowiedzialna za transport Cu2+
pojedynczy łańcuch CER wiąże 6-7 atomów Cu 2+. Miedź do syntezy jest dostarczona do hepatocytów przez albuminę, gdzie jest włączana do CER. Genetycznie uwarunkowana wada tej czynności wątroby doprowadza do odkładania się Cu w różnych narządach, zwłaszcza w wątrobie i mózgu
Katalizuje utlenianie Fe2+ do Fe3+ co pozwala na jego łączenie się z transferyną po wyjściu z wątroby
Białka układu dopełniacza
około 20 różnych białek, które wiążą się kaskadowo ze sobą tworząc kompleks atakujący błony komórkowe.
Immunoglobuliny
BOF
1) pozytywne α1-antytrypsyna CRP
α1-kwaśna glikoproteina SAA
α2-makroglobulina CER
haptoglobina białka dopełniacza
negatywne albumina prealbumina
transferyna białko wiążące retinol (RBP)
białka 1go rzutu- których stężenie ↑ już po 6h, a po 24h osiąga stężenie 100% wyższe niż wartość prawidłowa. Potem zaczyna ↓ po prawidłowo dobranym i podanym leku.
CRP, SAA
białka 2go rzutu- ich synteza rozpoczyna się po 24h od zadziałania bodźca. Maksymalne stężenie w 72h, potem zaczyna ↓
białka których stężenie ↑ 1000x SAA, CRP
białka, których stężenie ↑ 2-5x α1-antytrypsyna
α2-makroglobulina
fibrynogen
Hp
białka, których stężenie ↑ o 50% wartości wyjściowej - ceruloplazmina,
składniki dopełniacza
Właściwe przygotowanie pacjenta do rozdziału:
surowica- rozcieńczenie stosowanym buforem
mocz, płyn m-r - historyczne zagęszczenie poprzez
filtry Amicon w formie probóweczek uwzględniające średnicę białka, które chcemy zagęścić (płyn m-r)
Aqvacid w woreczku dializującym zamykamy mocz. Wkładamy do zlewki i zasypujemy preparatem, który odwadnia mocz (historyczne)\
przygotowanie aparatu do rozdziału (blackman, Cormay, Corning, Sebia)
naniesienie surowic badanych na płytki wraz z kontrolą i wzorcami
przeprowadzenie rozdziału elektroforetycznego (zachowanie odpowiednich warunków czasu rozdziału)
utrwalenie (kwas, alkohol) oraz suszenie 25min
barwienie (oraz fiksacja= przyklejenie białka do podłoża przez denaturację alkoholem
Automatyczny odczyt:
obiektywny
wyszukuje sam najjaśniejsze tła
mierzy gęstości poszczególnych plam
podłoże przesuwa się wobec źródła światła i tworzy krzywą będącą funkcją obrysowania
sumuje strefy
Czynniki wpływające na poziom białka:
Dotyczy pobieranego materiału i napływające wraz ze skierowaniem na badanie:
właściwa dokumentacja
Rodzaj
surowica/osocze
mocz - poranna porcja, zbiórka dobowa, zbiórka nocna, zbiórka kilkugodzinna
Dieta (wegetariańska - brak wpływa, obfity posiłek białkowy może spowodować wzrost stężenia białka całkowitego max o 10%)
Okres pobierania materiału - w okresie zimowym stężenie białka całkowitego spada o 10% w porównaniu do okresu letniego
Informacja o podejrzeniu danej choroby
Dotyczy przygotowania pacjenta
Okres 12 h bez posiłku (min 6-8 h) - zaburzenie ich rytmu dobowego, w ciągu dnia stężenie białka jest ok. 10% wyższe niż w nocy
Pozycja ciała
zmiana pozycji z leżącej na stojącej może po 30 minutach podnieść stężenie białka o ok. 10%
wysiłek fizyczny podnosi o 10%
pacjenci hospitalizowani mają stężenie o 5/10 g/l niższe
Dotyczy samego aktu pobierania
Najlepiej bez użycia stazy (zbyt długie zaciśnięcie stazy przy pobieraniu może po kilku minutach spowodować wzrost stężenia białka)
Szybkie oddzielenie surowicy od masy krwinkowej
Antykoagulant (heparyna ma zły wpływ na γ-globuliny)
Przechowywanie materiału
Inne
dostosowanie dobranej metody do oznaczania poszczególnych białek
aktualna i właściwa kalibracja
eliminowanie interferencji z powszechnie obecnych w materiale różnych związków chemicznych.
8