Дослідження білкових фракцій (протеїнограма) сироватки крові та лабораторні дослідження, які спираються на протеїнограму, мають різноманітне застосування у діагностиці. Слід зауважити, що потенціал протеїнограми недостатньо використовується фахівцями і досі не розкритий повністю.
Основою протеїнограми є розділення біологічних рідин, що містяться в організмі людини, на складові за допомогою електрофорезу, який заснований на різній рухливості компонентів в електричному полі. Білкові фракції переважно визначають в сироватці крові, хоча, в окремих випадках можна використовувати сечу та спинномозкову рідину.
Дослідження вмісту окремих білків сироватки крові надає більше інформації, ніж визначення окремо загального білку або альбуміну. Однак слід розуміти, що дослідження білкових фракцій дозволяє судити про надлишок або дефіцит білку, які характерні для деяких хвороб, лише в загальній формі.
В клінічних лабораторіях для розділення білкових фракцій використовують агарозний гель, а окремі фракції проявляються барвником (Amido black). Крім агарозного гелю для протеїнограми також використовують середовища на основі целюлози (ацетату целюлози). Також може бути застосований сучасний метод ‒ капілярний зональний електрофорез, для якого фактично не потрібно твердого або гелеподібного середовища, а переміщення іонів відбуваються у водному буфері. Для визначення фракцій в капілярному електрофорезі застосовують поглинання світла в ультрафіолетовому діапазоні або потужний лазер із подальшою фіксацією люмінесценції.
В електричному полі апарату для електрофорезу негативно заряджені протеїни переміщуються по агарозному гелю до позитивно зарядженого електроду (аноду) і розділяються відповідно до свого заряду. Чим більший заряд, тим ближче до аноду буде знаходитись фракція. При електрофорезі протеїнів вони розділяються на дві основні групи: альбуміни (50–70% всієї маси білків) та глобуліни (у здорових осіб ‒ переважно імуноглобулін G або скорочено IgG).
Альбумін володіє найбільшим негативним зарядом, тому мігрує найближче до аноду, порівняно із глобулінами. В зоні електрофорезу на гелі можна виокремити п’ять різних смуг: преальбуміни, альбуміни, та глобуліни ‒ альфа-1, альфа-2, бета та гамма. Інколи бета-глобуліни можна розділити на окремі підфракції: бета-1 та бета-2. Імуноглобуліни (IgM, IgG, IgD та IgE) знаходяться в гамма-смузі. Електрофорез високої роздільної здатності дозволяє визначати чималу кількість окремих білків: преальбумін, α1-ліпопротеїн, ліпопротеїни високої та низької щільності, α1-кислий глікопротеїн, α1-антіхімотрипсін, церулоплазмін і т.д.
Електрофорез із імунофіксацією є розширенням звичайного електрофорезу, у якому спочатку розділяють білки під впливом електричного поля, а потім обробляються антитілам, специфічним для певних антигенів для ідентифікації компонентів кожної смуги. Загалом, цей спосіб застосовується для визначення ізотипів важких (IgM, IgG, IgD або IgE) та легких (капа чи лямбда) ланцюгів, з метою ідентифікації специфічних парапротеїнів.
Усереднені діапазони норми білкових фракцій сироватки крові (протеїнограми) для дорослих
| Фракція | Вміст білкових фракцій, % |
|---|---|
| Преальбуміни | 2-7 |
| Альбуміни | 52-65 |
| Альфа-1-глобуліни | 2,5-5 |
| Альфа-2-Глобуліни | 7-13 |
| Бета-глобуліни | 8-14 |
| Гамма-глобуліни | 12-22 |
Точні діапазони норми залежать від методу, який був використаний при проведенні електрофорезу.
Діапазони норми протеїнограми для дітей (виконання дослідження капілярним електрофорезом)
| Вік | Альбумін | Альфа-1-глобуліни | Альфа-2-глобуліни | Бета-глобуліни | Гама-глобуліни |
|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
Як діагностичний тест, протеїнограма має цілу низку застосувань. Вона особливо корисна при підвищенні рівня сироваткового імуноглобуліну для розрізнення типу зростання: моноклональний чи поліклональний. Класичне застосування електрофорезу сироваткового білка полягає в діагностиці проліферативних захворювань плазматичних клітин (плазмоцити ‒ клітини, які синтезують антитіла, кінцевий етап розвитку В-лімфоцита), у яких виробляються надлишкова кількість моноклональних імуноглобулінів. І навпаки, виявлення поліклонального збільшення іммуноглобулінів дає підстави для проведення подальших тестів з метою виявлення запальних захворювань ‒ інфекції, автоімунного захворювання або, рідше, злоякісного новоутворення.
Протеїнограма може бути корисним інструментом у випадках хронічних аномалій білкового складу крові, наприклад при постійно підвищеному рівні імуноглобулінів. В ревматології визначення білкових фракцій крові є особливо корисним при дослідженні загальних запальних станів. Також це дослідження може бути призначеним при діагностуванні первинного амілоїдозу.
Протеїнограма сечі також корисна для дослідження протеинурії та визначенні, де саме відбувається втрата білку ‒ в клубочках (гломерулах) або канальцях (тубуларах). При клубочковому захворюванні нирок у сечі потрапляють великі білки; отже, на протеїнограмі буде збільшений рівень альбуміну. Навпаки, наслідком ушкодження апарату канальців є неефективна реабсорбція білків з низькою молекулярною вагою, що призводить до збільшення білкових фракцій альфа-1 та бета-2.
Цікавим застосування електрофорезу білків є визначення білкових фракцій спинномозкової рідини при діагностуванні розсіяного склерозу. Олігоклональні смуги IgG (дві або більше), знайдені на електрофорезі білків спинномозкової рідини є додатковим критерієм діагнозу розсіяний склероз, хоча й не специфічними, оскільки вони можуть бути знайдені при інших запальних і автоімунних неврологічних розладах.
Значення зміни окремих білкових фракцій
Фракція альбумінів. Збільшення вмісту альбумінів спостерігається вкрай рідко. Основні причини зменшення вмісту альбумінів (гіпоальбумінемій) наведені в описі дослідження «Альбумін (сироватка крові)».
Фракція альфа-глобулінів. Збільшення вмісту альфа-глобулінів відображає інтенсивність реакції організму на запальний процес, особливо в його гострих стадіях. Розрізняють альфа-1-глобуліни (альфа-1-антитрипсин, альфа-1-ліпопротеїд, кислий альфа-1-глікопротеїд) і альфа-2-глобуліни (2-макроглобулин, гаптоглобін, аполіпопротеїни А, В, С, церулоплазмін).
- Альфа-1-Глобуліни: збільшення фракції спостерігається при різних запальних процесах: гострих, підгострих і загостренні хронічних, а також при ураженні печінки та усіх процесах розпаду тканин організму або інтенсивному діленні клітин. Зниження фракції альфа-1-глобулінів спостерігається при нестачі альфа-1-антитрипсину, гіпо-альфа-1-ліпопротеїдемії.
- Альфа-2-Глобуліни: збільшення фракції спостерігається при всіх видах гострих запальних процесів, особливо з вираженим виділенням рідини в порожнині тіла або гнійним характером (пневмонія, емпієма плеври, інші види гнійних процесів); захворюваннях сполучної тканини (колагенози, аутоімуні захворювання, ревматичні захворювання); злоякісних пухлинах; у стадії відновлення після опіків; нефротичному синдромі. Зниження фракції альфа-2-глобулінів спостерігається при цукровому діабеті, зрідка при панкреатиті, токсичних гепатитах і вродженій жовтяниці немовлят.
Фракція бета-глобулінів. Бета-глобуліни містять у собі трансферин, гемопексин, імуноглобуліни і ліпопротеїди. Збільшення фракції бета-глобулінів виявляють при первинних і вторинних гіперліпопротеїдеміях, захворюваннях печінки, нефротичному синдромі, виразці шлунка, що кровоточить, гіпотиреозі. Знижені величини вмісту бета-глобулінів виявляються при гіпо-бета-ліпопротеїнемії.
Фракція гамма-глобулінів. Ця фракція містить імуноглобуліни G, А, М, D, Е. Підвищення вмісту гамма-глобулінів спостерігається при реакції системи імунітету, коли відбувається вироблення антитіл і аутоантитіл: при вірусних і бактеріальних інфекціях, запаленні, колагенозі, руйнуванні тканин і опіках.
При активних гепатитах і цирозі печінки спостерігається значне підвищення вмісту гамма-глобулінів (у 88–92 % хворих хронічним активним гепатитом). Поганою ознакою при цирозі печінки вважають перевищення вмісту гамма-глобулінів над вмістом альбумінів.
Також, підвищення вмісту в крові гамма-глобулінів може супроводжувати наступні захворювання: ревматоїдний артрит, системний червоний вовчак, хронічний лімфолейкоз, ендотеліоми, остеосаркоми, кандидомікоз.
Зменшення вмісту гамма-глобулінів буває фізіологічним (діти у віці 3–5 міс), яке легко проходить, а також вродженим. Патологічними причинами зменшення цієї фракції можуть бути численні захворювання і стани, що призводять до виснаження імунної системи та зменшенню рівня імунної відповіді організму.
При деяких захворюваннях можуть спостерігатись порушення при синтезі гамма-глобулінів, і в крові з'являються «неправильні» патологічні протеїни – парапротеїни, які виявляються при проведенні протеїнограми. Такі зміни відзначаються при мієломній хвороби, хвороби Вальденстрема.
Виникає питання, ‒ які заходи потрібно вжити, якщо результати протеїнограми відмінні від нормальних? Все залежить від ступеня змін і від фракції, де вони відбулись. Якщо результати натякають на ймовірне проліферативне захворювання плазматичних клітин (наприклад множинну мієлому), то негайні дії вкрай важливі для збереження здоров’я пацієнта. У такому випадку необхідно визначити сумарні імуноглобуліни (щонайменше IgG, IgM та IgA), β2-мікроглобулін, вміст вільних легких ланцюгів імуноглобулінів, повний клінічний аналіз крові із ШОЕ включно, кальцій сироватки крові, сечовину та креатинін. На базі цих та інших досліджень гематолог виставляє діагноз.