Учебник для ВУЗОВ

БИОХИМИЯ

VIII. Изменения белкового состава организма

Белковый состав организма здорового взрослого человека относительно постоянен, хотя возможны изменения количества отдельных белков в органах и тканях в зависимости от состава пищи и режима питания, от физиологической активности человека, биологических ритмов.

А. Изменение белкового состава клеток в процессе их дифференцировки

В процессе развития многоклеточного организма, особенно на стадиях дифференцировки клеток, белковый состав значительно изменяется. Для каждого типа специализированных клеток характерно появление специфических белков, которые определяют особенности их биологических функций. Так, только в эритроцитах есть гемоглобин, осуществляющий транспорт кислорода к тканям, а в клетках сетчатки глаза — белок родопсин, необходимый для улавливания фотонов света. Кроме того, специализированные клетки отличаются и количеством белков, присутствующих практически во всех или во многих клетках организма.

При различных заболеваниях происходит изменение белкового состава тканей. Эти изменения называются протеинопатиями. Различают наследственные и приобретённые про-теинопатии.

Б. Наследственные протеинопатии

Наследственные протеинопатии развиваются в результате повреждений в генетическом аппарате данного индивидуума. Какой-либо белок не синтезируется вовсе или синтезируется, но его первичная структура изменена. Примеры наследственных протеинопатий — гемоглобинопатии, рассмотренные выше. В зависимости от роли дефектного белка в жизнедеятельности организма, от степени нарушения конформации и функции белков, от гомо- или гетерозиготности индивидуума по этому белку наследственные протеинопатии могут вызывать болезни, протекающие с различной степенью тяжести, вплоть до летального исхода ещё до рождения или в первые месяцы после рождения.

В. Приобретенные протеинопатии

Любая болезнь сопровождается изменением белкового состава организма, т.е. развивается приобретённая протеинопатия. При этом первичная структура белков не нарушается, а обычно происходит количественное изменение белков, особенно в тех органах и тканях, в которых развивается патологический процесс. Например, при панкреатитах снижается выработка ферментов, необходимых для переваривания пищевых веществ в ЖКТ.

В некоторых случаях приобретённые протеинопатии развиваются в результате изменения условий, в которых функционируют белки. Так, при изменении pH среды в щелочную сторону (алкалозы различной природы) изменяется конформация гемоглобина, увеличивается его сродство к O₂ и снижается доставка O₂ тканям (гипоксия тканей).

Иногда в результате болезни повышается уровень метаболитов в клетках и сыворотке крови, что приводит к модификации некоторых белков и нарушению их функции. Так, повышенные концентрации глюкозы в крови при сахарном диабете приводят к неферментативному присоединению её к белкам (гликозилированию белков). Примером может служить повышение уровня гликозилированного гемоглобина в эритроцитах, что увеличивает его сродство к O₂ и снижает транспорт O₂ в ткани. Гликозилирова-ние белков хрусталика глаза (кристаллинов) приводит к его помутнению и развитию катаракты.

Кроме того, из клеток повреждённого органа в кровь могут выходить белки, которые в норме определяются там лишь в следовых количествах. При различных заболеваниях часто используют биохимические исследования белкового состава крови для уточнения клинического диагноза. Например, при панкреатите в крови повышается активность панкреатической амилазы (фермента, участвующего в расщеплении крахмала), которая в норме не должна попадать в кровь, а по протоку поджелудочной железы выделяется при пищеварении в двенадцатиперстную кишку (см. раздел 2).

В некоторых случаях биохимические данные об изменении белкового состава крови или мочи могут стать ведущими при постановке диагноза. Например, при миеломе (злокачественном перерождении плазматических клеток, синтезирующих иммуноглобулины) в крови и моче появляются белки Бенс-Джонса, которые в низких концентрациях присутствуют и в крови здоровых людей. Эти белки представляют собой лёгкие цепи иммуноглобулина G, синтез которых усиливается в злокачественно перерождённых клетках.