Plazmatické bílkoviny

1. Plazmatické bílkoviny Jana Novotná

2. Plazmatické bílkoviny • Koncentrace - 65 –85 g  l • 35 – 50 g/l albumin • 20 – 35 g/l sérové globuliny (transportní proteiny, reaktanty akutní fáze, globuliny) • Biosyntéza: • játra (většina ), lymfocyty (imunoglobuliny), enterocyty (např. apoprotein B-48) • Odbourávání: • Hepatocyty, mononukleární fagocytární systém (komplexy antigen protilátka, hemoglobin-haptoglobin)

3. Typy plazmatických bílkovin • Albumin • Globuliny a-globuliny : a1 a a2-globuliny b-globuliny: b1 a b2-globuliny g-globuliny • Fibrinogen

4. albumin - + g-globuliny a1a2 Typy plazmatických bílkovin b1b2 Elektroforéza plasmatických bílkovin Bílkoviny se pohybují v elektrickém poli podle svého náboje a velikosti

5. g a1a2 b1b2 albumin Transferrin LDL, C3 Imunolobuliny Fibrinogen, CRP a1-AT Haptoglobin a2--makroglobulin HDL Hlavní složky globulinů

6. Elfo frakce plazmatických proteinů

7. Funkce plazmatických proteinů • Transport látek: např. • albumin – mastné kyseliny, bilirubin, vápník, léky • transferin – železo • cerulplasmin – měď • transkortin – kortisol, kortikosteron • lipoproteiny – lipidy • haptoglobin – volný hemoglobin • thyroxin vázající globulin – thyroxin • retinol vázající protein - retinol

8. Funkce plazmatických proteinů(pokrač.) • Udržování koloidně-osmotického tlaku • plasmatické bílkoviny - koloidy, nedifundují membránami – udržují objem krve a objem vody v intersticiálním prostoru a ve tkáních, • albumin – nejdůležitější pro regulaci koloidně-osmotického tlaku, onkotického tlaku. • Katalytická funkce • lipázy – odstraňování lipidů z plazmy • Nutriční funkce

9. Funkce plazmatických proteinů (pokrač.) • Udržení acidobazické rovnováhy • Hemokoagulace a fibrinolýza • faktory účastnící se procesu krevního srážení - IX, VIII, thrombin, fibrinogen atd.; • zvýšená koncentrace těchto faktorů či jejich nedostatek vede ke vzniku chorob – hemofilie, tvorba krevní sraženiny atd. • Antikoagulační aktivita • plasmin (odbourání thrombinu, rozpouštění krevní sraženiny).

10. Funkce plazmatických proteinů (pokrač.) • Obranné reakce organismu • imunoglobuliny – protilátky, odstranění antigenů • komplementový systém – odstranění buněčných antigenů • inhibitory enzymů – tvorba komplexů s enzymy a jejich odstranění (a1-antitrypsin vazba na elastasu, trypsin), ochrana proti hydrolytickému poškození jater • akutní fáze zánětu - a1-antitrypsin, a1-kyselý glykoprotein, haptoglobin, a2-makroglobulin

11. Obecné vlastnosti plazmatických proteinů • Většina je syntetizovánavjátrech výjimka: -globuliny jsou syntetizovány v plazmatických buňkách • Syntetizovány ve formě preproteinů na membránově vázaných polyribosomech; pak jsou posttranslačně modifikovány v ER a Golgiho komplexu • Převážně se jedná oglykoproteiny výjimka: albumin • Mají charakteristický poločas trvání v oběhu (albumin: 20 dnů) • Vykazují polymorfismus(imunoglobuliny, transferin, ceruloplasmin…)

12. Reaktanty akutní fáze(acut phase reactants, APRs) • Jejich hladina se mění během akutního zánětu nebo nekrózy tkáně. • Vyvolávají stavy kdy dochází: • k destrukci buněk • k reverzibilnímu poškození buněk a jejich následné reparaci • k metabolické aktivaci některých buněk (imunitních buněk). • Stimuly vedoucí ke změnám koncentrace APRs: • infekce • chirurgický zákrok • poranění • nádory

14. Rozdělení reaktantů akutní fáze Pozitivní: C-reaktivní protein: konc. roste ~1000x ! 1-antitrypsin fibrinogen haptoglobin (HP) C3, C4 sérový amyloid (SAA) Negativní: albumin transferin antitrombin transkortin protein vázající retinol

15. Význam pozitivních reaktantů akutní fáze • Složky imunitní reakce: • C-reaktivní protein, složky komplementu (C3 a C4),TNF-a, Il-1, Il-6 • Ochrana před kolaterálním poškozením tkáně: • inhibitory proteas - likvidace proteolytických enzymů • a1-antitrypsin, • a1-antichymotrypsin, • a2-makroglobulin • scavergery ROS a bílkoviny stabilizující přechodné kovy a jejich komplexy • haptoglobin • hemopexin • feritin • ceruloplasmin

16. Význam pozitivních reaktantůakutní fáze (pokrač.) • Transport odpadních látek vznikajících při zánětu: • hemoglobin • hemopexin • sérový amyloid A (SAA) • Koagulační faktory a bílkoviny podílející se na regeneraci tkáně: • fibrinogen • prothrombin • faktor VIII • von Willebrandtům faktor • plasminogen

17. Význam negativních reaktantů akutní fáze • kritérium pro zánět (snižují zánět) • transkortin (protein vázající kortikoid) • kritérium pro syntézu bílkovin v játrech

18. Albumin • Koncentrace v plazmě 46 gl (Mr - 69 000) • 55-65% celk. plazmatických bílkovin • Syntéza v játrech závisí na přijmu aminokyselin Funkce: • udržování onkotického tlaku plazmy (hodnoty  než 20 g/l – edémy) • proteinová rezerva, zdroj aminokyselin (esenciálních) • transport • steroidních hormonů • volných mastných kyselin (stearová palmitová, olejová) • bilirubinu • léků (sulfonamidů, aspirinu) • Ca2+ • Cu2+

19. Albumin • Vysoce polární bílkovina; • při pH 7.4 je anionický, 18 negativních nábojů/molekulu • 2 velmi silná vazebná místa a 5 silných vazeb. míst http://what-when-how.com/molecular-biology/serum-albumin-molecular-biology/

20. Příčiny snížené koncentrace albuminu • Snížená syntéza albuminu • choroby jater (cirhóza) – pokles poměru albumin:globuliny • proteinová podvýživa • alkoholismus • Zvýšené vylučování ledvinami (onemocnění ledvin, nefrotický syndrom) • Masivní popáleniny • velká ztráta albuminu kůží • Mutace způsobující analbuminemii (postižen je splicing)

21. a1-antitrypsin (1-antiproteinasa) • Hlavní globulin a1 frakce (90 %) (Mr 52 000); • koncentrace v plazmě 0.9 – 2 g/l; • syntetizován v hepatocytech a makrofágách; • glykoprotein, vysoce polymorfní • Funkce: • hlavní plazmatický inhibitor serinových proteas (trypsinu, elastasy...) • během akutní fáze se zvyšuje zamezení odbourání pojivové tkáně elastasou • deficience  proteolytické poškození plic (emfyzém) • vazby s proteasami se účastní methionin; kouření  oxidace tohoto Met  AT přestává inhibovat  ↑ proteolytické poškození plic, zvláště u pacientů s deficiencí AT.

22. Haptoglobin • 2- globulin (Mr 85 000 – 1 000 000), tetramer α2β2 řětezců; • koncentrace v plazmě 0.3 – 2 g/l; • existují 3 typy alfa řetězců, proto se vyskytuje ve 3 polymorfních formách. • Funkce: • váže volný hemoglobin a transportuje jej do retikuloendoteliálních buněk • komplex Hb-Hp neprochází glomeruly (Mr 155 000)  zamezení ztráty volného Hb, a tudíž iFe • volný Hb prochází glomeruly a precipituje v tubulech  poškození ledvin

23. Haptoglobin • Příčiny nárůstu haptoglobinu: • reaktant akutní fáze zánět, infekce, poranění, maligní nádory • Příčiny poklesu haptoglobinu: • při hemolytické anemiepoločas života Hp = 5 dní na rozdíl od komplexu Hp-Hb = 90 min (komplex je z plasmy rychle vychytáván)  hladina Hp klesá za situací, kdy je Hb soustavně uvolňován z červených krvinek (hemolytická anemie)

24. a2-makroglobulin • Patří mezi2- globuliny (Mr 800 000); • koncentrace v plazmě -1.3 – 3 g/l, • inhibitor proteas serinových, cysteinových, aspartátových (thrombin, trypsin, chymotrypsin, pepsin…); • transport malých proteinů (cytokiny, růstové faktory) a dvojmocných iontů (Zn2+); • díky velmi vysoké molekulové hmotnosti neprojde ani nepoškodí glomerulární membránu; •  při akutním zánětu, nefrotickém syndromu.

25. Ceruloplasmin • Patří mezi a2-globuliny (Mr 160 000); • koncentrace v plazmě 0.3 gl • 1 molekula ceruloplasminu přenáší 6 atomů mědi (modré zabarvení). • Funkce ceruloplasminu: • přenáší 90% plazmatické mědi (měď – kofaktor různých enzymů);1 molekula váže 6 atomů mědi; váže měď pevněji než albumin, který přenáší 10% mědi  albumin je asi pro přenos mědi významnější (snadněji ji uvolňuje).

26. Ceruloplasmin • Vykazuje ferroxidasovou aktivitu • oxiduje Fe2+ na Fe3+ • zabraňuje vzniku Fentonovy reakce • Působí jako antioxidant • váže ionty mědi, které také katalyzují Fentonovu reakci • ferroxidasová aktivita umožní vazbu železa na transferin • Reaktant akutní fáze, marker • akutního i chronického zánětu • leukemie • revmatoidní artritidy

27. Ceruloplasmin • Příčiny poklesu: • aceruplasminemie – dědičné, autozomálně-recesivní onemocnění • nízká hladina mědi v důsledku malnutrice, • Wilsonova choroba (nízká nebo žádná syntéza ceruloplasminu, excesivní vstřebávání Cu ve střevě, porucha žlučové eliminace Cu), • Menkesova choroba (Cu neprochází střevní bariérou v důsledku chybění měď transportující ATPasy 1), • onemocnění jater

28. Transferin • Patří mezi b1-globuliny; • koncentrace v plazmě 3 gl, Mr 80 000. • Funkce transferinu: • transport železa – z odbouraného hemu a z potravy (střeva) do místa potřeby, tj. do kostní dřeně a dalších tkání • 1 molekula transferinu váže max. 2 molekuly Fe3+ • Za fyziologických podmínek je celková vazebná kapacita transferinu (total iron-binding capacity – TIBC) nasycena železem asi z 1/3. • Zbytek nazýváme volná vazebná kapacita (latent iron-binding capacity – LIBC).

29. Transferin Receptor pro transferin (TfR) na povrchu buněk (prekurzory krevní řady v kostní dřeni); 2 molekuly transferinu (Tf) s navázaným Fe3+ se váží na receptor (pH 7.4); komplex je internalizován do endosomu; v endosomech se železo uvolňuje z Tf (účinek nízkého pH & redukce Fe3+ Fe2+) a dostává se do cytoplasmy; železo je dopraveno do místa potřeby v buňce resp. navázáno na feritin (Fe2+ Fe3+ a uskladněno); apotransferin (Apo-Tf) se vrací k membráně, uvolňuje se z receptoru a do plasmy.

30. Transferin • Volné ionty Fe2+ jsou pro organismus toxické – katalyzují Fentonovu reakci (vznik vysoce toxického OH radikálu). • H2O2 + Fe2+ → OH- +˙OH+ Fe3+ • Transferin spolu s dalšími bílkovinami plasmy, které váží železo nebo hem, působí jako antioxidant (zabraňuje vzniku ROS). • Příčiny poklesu transferinu: • popáleniny, infekce, maligní procesy, onemocnění jater a ledvin • Příčiny relativního nadbytku transferinu: • anémie z nedostatku železa

31. C-reaktivní protein (CRP) • Patří mezi b2-globuliny (Mr 111 000); • koncentrace v plazmě 1.5 – 5 mg/l • precipituje C-polysacharid pneumokoků) • fyziologická role - aktivace komplementového systému, hraje úlohu opsoninu  vazba na fosfocholin na povrchu odumřelých buněk (a některých bakterií); • plasmatická koncentrace  již za 4 hod po navození reakce akutní fáze (infekce bakteriemi, viry, mykotická infekce, revmatické choroby, malignita, nekróza tkáně).

32. Fibrinogen • Glykoprotein, patří mezi b2-globuliny (Mr 340 000); • koncentrace v plazmě 1.5 – 4.5 g/l; • součást koagulační kaskády, aktivuje ho thrombin (serinová proteasa) na fibrin. • Fyziologicky se vyskytuje jen v plazmě (ne v séru).

33. Imunoglobuliny • Protilátky produkované B buňkami jako odpověď organismu na stimulaci antigenem. • Reagují specificky s antigenními determinanty (epitop). Struktura: • tvořeny minimálně 4 polypeptidovými řetězci • 2 těžké (H) a 2 lehké (L) spojené disulfidickými můstky řetězce obsahují: konstantní oblast (C) a variabilní oblast (V)

34. Plazmatické enzymy • Enzymy specifické pro plazmu: cholinesterasa, plazmatická superoxiddismutasa, lecithin-cholesterol acyltransferasa, serinové proteasy Serinové proteasy – neaktivní zymogeny faktorů koagulace a fibrinolýzy (faktor II - prothrombin, faktor VII, IX, XIII) a komplementu, nespecifického imunitního systému (komponenty C1 – C9)

35. Plazmatické enzymy (pokrač.) • Enzymy nespecifické pro plazmu (nemají zde fyziologickou funkci) • do plazmy se uvolňují z poškozených buněk • často se stanovují jako markery různých onemocnění

36. Plazmatické enzymy (pokrač.)

37. Elektroforéza sérových bílkovin za některých patologických stavů Hypogamaglobuli-nemie – snížená syntéza imunoglo-bulinů Chronický zánět – zvýší se syntéza imunoglobulinů B buňkami (g-frakce polyklonálních protilátek) Akutní zánět – zvýší se syntéza reaktantů akutní fáze (a1 a a2 frakce)

38. Elektroforéza sérových bílkovin za některých patologických stavů Monoklonální gamapathie – mnohočetný myelom, nádorové bujení plazmatic-kých buněk Jaterní cyrhóza – snižuje se syntéza albuminu a bílkovin alfa a beta frakce, beta-gama můstek díky zvýšenému IgA Alfa-1 antitrypsin deficience – genetický defekt působící chybění a1-antitrypsinu