Исследование белковых фракций (протеинограмма) сыворотки крови и лабораторные исследования, опирающиеся на протеинограмму, нашли разнообразное применение в диагностике заболеваний. Следует заметить, что потенциал протеинограмммы недостаточно используется специалистами и до сих пор не раскрыт полностью.
Основой протеинограмммы является разделение биологических жидкостей, содержащихся в организме человека, на составляющие с помощью электрофореза - метода, основанного на различной подвижности белков в электрическом поле.. Белковые фракции преимущественно определяют в сыворотке крови, хотя в отдельных случаях можно использовать мочу и спинномозговую жидкость.
Исследование отдельных белков сыворотки крови даёт больше информации, чем определение только общего белка или альбумина. Однако следует понимать, что исследование на белковые фракции позволяет судить о избытке или дефиците белка, которые характерны для некоторых болезней, только в самой общей форме.
В клинических лабораториях для разделения белковых фракций используют агарозный гель, а отдельные фракции проявляют красителем (Amido black). Кроме агарозного геля для протеинограмммы также используют среды на основе целлюлозы (ацетата целлюлозы). Также может быть применен современный метод – капиллярный зональный электрофорез, который фактически не нуждается в твердой или гелеобразной среде, а перемещение ионов происходит в водном буфере. Для определения фракций в капиллярном электрофорезе применяют поглощения света в ультрафиолетовом диапазоне или мощный лазер с последующей фиксацией люминесценции.
В электрическом поле аппарата для электрофореза отрицательно заряженные протеины перемещаются по агарозному гелю к положительно заряженному электроду (аноду) и разделяются по своему заряду. Чем больше заряд, тем ближе к аноду будет находиться фракция. При электрофорезе белков они разделяются на две основные группы: альбумины (50-70% всей массы белков) и глобулины (у здоровых лиц - преимущественно иммуноглобулин G или сокращенно IgG).
Альбумин обладает наибольшим отрицательным зарядом, поэтому мигрирует ближе всего к аноду, по сравнению с глобулинами. В зоне электрофореза на геле можно выделить пять различных полос: преальбумины, альбумины, и глобулины - альфа-1, альфа-2, бета и гамма. Иногда бета-глобулины можно разделить на отдельные подфракции: бета-1 и бета-2. Иммуноглобулины (IgM, IgG, IgD и IgE) находятся в гамма-полосе. Электрофорез высокого разрешения позволяет определять большое количество отдельных белков: преальбумин, α1-липопротеин, липопротеины высокой и низкой плотности, α1-кислый гликопротеин, α1-антихимотрипсин, церулоплазмин и т.д.
Электрофорез с иммунофиксацией является расширением обычного электрофореза, в котором сначала разделяют белки под действием электрического поля, а затем обрабатываются антителам, специфическим для определенных антигенов, с целью идентификации компонентов каждой полосы. Этот способ применяется для определения изотипов тяжелых (IgM, IgG, IgD или IgE) и легких (каппа или лямбда) цепей, для идентификации специфических парапротеинов.
Усредненные диапазоны нормы белковые фракции сыворотки крови (протеинограммы) для взрослых
| Фракция | Содержание белковых фракций, % |
|---|---|
| Преальбумины | 2-7 |
| Альбумины | 52-65 |
| Альфа-1-глобулины | 2,5-5 |
| Альфа-2-глобулины | 7-13 |
| Бета-глобулины | 8-14 |
| Гамма-глобулины | 12-22 |
Точные диапазоны нормы зависят от метода, использованного для проведения исследования.
Диапазоны нормы протеинограммы для детей (исследование капиллярным электрофорезом)
| Возраст | Альбумин | Альфа-1-глобулины | Альфа-2-глобулины | Бета-глобулины | Гамма-глобулины |
|---|---|---|---|---|---|
| 1-2 | 54,7-70,4 | 4,2-8,5 | 7,0-15,6 | 7,5-11,6 | 4,7-16,0 |
| 3-4 | 53,9-70,4 | 4,8-8,1 | 7,6-15,2 | 7,4-11,6 | 7,1-17,8 |
| 5-9 | 52,6-66,3 | 4,2-7,6 | 7,4-13,5 | 7,9-11,3 | 8,5-18,7 |
| 10-14 | 54,1-69,1 | 4,4-8,0 | 6,8-11,4 | 8,5-12,9 | 8,8-17,6 |
В качестве диагностического теста, протеинограмма имеет целый ряд приложений. Она особенно полезна при повышении уровня сывороточного иммуноглобулина для различения типа роста: моноклонального или поликлонального. Классическое применение электрофореза сывороточного белка заключается в диагностике пролиферативных заболеваний плазматических клеток (плазмоциты – клетки, которые синтезируют антитела, конечный этап развития В-лимфоцита), в которых производится избыточное количество моноклональных иммуноглобулинов. И наоборот, выявление поликлонального увеличение иммуноглобулина дает основания для проведения дальнейших тестов с целью выявления воспалительных заболеваний – инфекции, аутоиммунного заболевания или, реже, злокачественного новообразования.
Протеинограмма может быть полезным инструментом в случаях хронических аномалий белкового состава крови, например при постоянно повышенном уровне иммуноглобулинов. В ревматологии определение белковых фракций крови особенно полезно при исследовании общих воспалительных состояний. Также это исследование может быть назначен при диагностировании первичного амилоидоза.
Протеинограмма мочи также полезна для исследования протеинурия и определении, где именно происходит потеря белка – в клубочках (гломерулах) или канальцах (тубуларах). При клубочковом заболевании почек в мочу попадают крупные белки; следовательно, на протеинограмме будет увеличен уровень альбумина. Напротив, следствием повреждения аппарата канальцев является неэффективная реабсорбция белков с низким молекулярным весом, что приводит к увеличению белковых фракций альфа-1 и бета-2.
Интересным применения электрофореза белков является определение белковых фракций спинномозговой жидкости при диагностировании рассеянного склероза. Олигоклональные полосы IgG (две или более), найденные на электрофорезе белков спинномозговой жидкости является дополнительным критерием диагноза рассеянный склероз, хотя и не специфическими, поскольку они могут быть найдены при других воспалительных и аутоиммунных неврологических расстройствах.
Значение изменения отдельных белковых фракций
Фракция альбуминов. Увеличение содержания альбуминов наблюдается крайне редко. Основные причины уменьшения содержания альбуминов (гипоальбуминемий) приведены в описании исследования «Альбумин (сыворотка крови)».
Фракция альфа-глобулинов. Увеличение содержания альфа-глобулинов отражает интенсивность реакции организма на воспалительный процесс, особенно в его острых стадиях. Различают альфа-1-глобулины (альфа-1-антитрипсин, альфа-1-липопротеид, кислый альфа-1-гликопротеид) и альфа-2-глобулины (альфа-2-макроглобулин, гаптоглобин, аполипопротеины А, В, С, церулоплазмин).
- Альфа-1-глобулины: увеличение фракции наблюдается при различных воспалительных процессах: острых, подострых и обострении хронических, а также при поражении печени; всех процессах распада тканей организма или интенсивном делении клеток. Снижение фракции альфа-1-глобулинов наблюдается при недостатке альфа-1-антитрипсина, гипо-альфа-1-липопротеидемии.
- Альфа-2-глобулины: увеличение фракции наблюдается при всех видах острых воспалительных процессов, особенно с выраженным выделением жидкости в полости тела или гнойным характером (пневмония, эмпиема плевры, другие виды гнойных процессов); заболеваниях соединительной ткани (коллагенозы, аутоиммунные заболевания, ревматические заболевания); злокачественных опухолях; в стадии восстановления после ожогов; нефротическом синдроме. Снижение фракции альфа-2-глобулинов наблюдается при сахарном диабете, изредка при панкреатите, токсических гепатитах и врожденной желтухе новорожденных.
Фракция бета-глобулинов. Бета-глобулины включают в себя трансферрин, гемопексин, иммуноглобулины и липопротеиды. Увеличение фракции бета-глобулинов выявляют при первичных и вторичных гиперлипопротеидемиях, заболеваниях печени, нефротическом синдроме, кровоточащей язве желудка, гипотиреозе. Пониженные величины содержания бета-глобулинов выявляются при гипо-бета-липопротеинемии.
Фракция гамма-глобулинов. Эта фракция содержит иммуноглобулины G, А, М, D, Е. Повышение содержания гамма-глобулинов наблюдается при реакции системы иммунитета, когда происходит выработка антител и аутоантител: при вирусных и бактериальных инфекциях, воспалении, коллагенозе, разрушении тканей и ожогах.
При активных гепатитах и циррозе печени наблюдается значительное повышение содержания гамма-глобулинов (у 88–92 % больных хроническим активным гепатитом). Плохим признаком при циррозе печени считают превышение содержания гамма-глобулинов над содержанием альбуминов.
Также, повышение содержания в крови гамма-глобулинов, может сопровождать следующие заболевания: ревматоидный артрит, системная красная волчанка, хронический лимфолейкоз, эндотелиомы, остеосаркомы, кандидомикоз.
Уменьшение содержания гамма-глобулинов бывает физиологическим (у детей в возрасте 3–5 мес), которое легко проходит, а также врожденным. Патологическими причинами уменьшения этой фракции могут быть многочисленные заболевания и состояния, приводящие к истощению иммунной системы и уменьшению уровня иммунного ответа организма.
При некоторых заболеваниях могут наступить нарушения при образовании гамма-глобулинов, и в крови появляются «неправильные» патологические протеины – парапротеины, которые обнаруживаются при проведении протеинограммы. Такие изменения отмечаются при миеломной болезни, болезни Вальденстрема.
Возникает вопрос - какие меры нужно принять, если результаты протеинограмммы отличаются от нормальных? Все зависит от степени изменений и от фракции, где они обнаружены. Если результаты намекают на возможное пролиферативное заболевания плазматических клеток (например множественную миелому), то немедленные действия крайне важны для сохранения здоровья пациента. В таком случае необходимо определить суммарные иммуноглобулины (как минимум – IgG, IgM и IgA), β2-микроглобулин, содержание свободных легких цепей иммуноглобулинов, полный клинический анализ крови с СОЭ включительно, кальций сыворотки крови, мочевину и креатинин. На базе этих и других исследований гематолог выставляет диагноз.