OSN-SAbstraktOSN-E

V laboratorní terminologii se pojmem celkový protein rozumí velká skupina všech proteinů krevní plazmy a intersticiální tekutiny. Jde o více než 100 strukturně známých proteinů lišících se molekulovou hmotností, vlastnostmi, distribucí i biologickou funkcí. K významným funkcím patří udržování onkotického tlaku krve, transport mnoha látek, obrana proti infekci, enzymová aktivita, hemokoagulace, pufrační a antioxidační působení. Největší podíl na syntéze těchto proteinů mají játra, významně se na ní podílí také lymfocyty. Denní obrat činí přibližně 25 g. Pro syntézu je nezbytný dostatečný přísun proteinů v potravě jako zdroje aminokyselin (zvláště esenciálních). Syntéza je regulována hormonálně. Produktem odbourávání jsou aminokyseliny, které se opětovně využívají pro syntetické reakce (tvorba nových proteinů, syntéza různých nízkomolekulárních dusíkatých látek) nebo jsou dále odbourávány. Konečným produktem degradace proteinů je močovina, která se z těla vylučuje převážně močí. Malé množství proteinových molekul je z těla vylučováno přímo močí a stolicí.

 

OSN-STerminologieOSN-E

Protein

 

OSN-SSynonymaOSN-E

Celková bílkovina, CB, plazmatické proteiny

 

OSN-SKlasifikační kódyOSN-E

 

OSN-SOdkazy na jiné relevantní dokumenty, další informaceOSN-E

Protein v plazmě

Protein - odpad močí

 

OSN-SChemická a fyzikální charakteristika, struktura a povaha analytuOSN-E

Pod termín “protein” zahrnujeme všechny proteiny krevní plazmy a intersticiální tekutiny. Jde o více než 100 strukturně známých proteinů, které se liší velikostí molekuly, fyzikálně-chemickými vlastnostmi, distribucí, biologickým poločasem a funkcí. Z analytického hlediska řadíme do této skupiny pouze proteiny, které nalézáme v krevním séru ve významnějších koncentracích (řádově mg/l - g/l): transportní proteiny, proteiny akutní fáze, negativní proteiny akutní fáze, antiproteázy, imunoglobuliny, komplement a lipoproteiny. Ostatní proteiny, jako jsou enzymy, hormony, koagulační faktory (zvláště pokud jde o proteiny krevního séra, v němž se nenachází fibrinogen) a buněčné proteiny uvolňované z poškozených tkání, se na celkové hmotnostní koncentraci podílejí jen nepatrně.

 

StrukturněI jde o makromolekulární látky tvořené polypeptidovým řetězcem složeným ze 100 a více aminokyselin, relativní molekulová hmotnost proteinu bývá vyšší než 10 000 (např. albumin má r.m.h. 66 300, IgM 971 000). Mnoho plazmatických proteinů vykazuje polymorfismus (např. a1-antitrypsin, haptoglobin, transferin, ceruloplazmin, imunoglobuliny). Většina proteinů je glykosylována, jde tedy převážně o glykoproteiny.

 

Hodnota fyziologického pH je vyšší než je pI většiny proteinů. Výsledkem je záporný náboj těchto proteinů, plazmatické proteiny proto řadíme mezi anionty. V závislosti na pH okolí mohou proteiny na své funkční skupiny proton vázat nebo uvolňovat, působí tedy jako pufry.

 

Na základě různého náboje a velikosti molekuly lze směs proteinů dělit pomocí elektroforézy. Elektroforetickým dělením proteinů krevního séra na agaróze nebo na acetylcelulóze tak získáme 5 - 6 frakcí: albumin, a1-, a2-, b- (b1 a b2) a g-globuliny. Kromě frakce albuminu obsahují ostatní globulinové frakce vždy více než jeden protein, který se významně podílí na zbarvení elektroforetické zóny.

 

 

OSN-SRole v metabolismuOSN-E

Mezi hlavní funkce proteinů tělních tekutin patří:

 

1) udržení koloidně-osmotického (onkotického) tlaku krve, který přispívá k uchování tekutin v krevním řečišti - onkotický tlak na stěny kapilár je asi 3,3 kPa; největší podíl na onkotickém tlaku krevní plazmy má albumin, neboť má poměrně malou molekulu a je v plazmě ze všech proteinů v největší koncentraci (asi 60 %)

 

2) pufrační schopnost (udržování pH v úzkém rozmezí), která je dána amfoterním charakterem molekul proteinů; plazmatické proteiny tvoří 7 % pufrační kapacity krve

 

3) antioxidační působení některých proteinů (albumin, ceruloplazmin, hemopexin, haptoglobin) - ochrana před volnými radikály, resp. zábrana jejich tvorby

 

4) transport mnoha látek, převážně metabolitů špatně rozpustných ve vodě

 

5) obrana proti infekci - humorální odpověď na poškození organismu (proteiny akutní fáze, inhibitory proteáz, komplement, protilátky)

 

6) enzymová aktivita (kromě sekrečních enzymů se v tělních tekutinách nacházejí i enzymy buněčné, které zde neplní svou katalytickou funkci; jde o enzymy uvolněné z buněk při jejich běžném obratu, případně při poškození)

 

7) hemokoagulace a fibrinolýza (koagulační faktory a faktory zajišťující rozpouštění trombu; v plazmě jsou v neaktivní formě, po aktivaci se část z nich mění na proteolytické enzymy)

 

Specifické role vybraných proteinů, které se významněji podílejí na hmotnostní koncentraci při analýze celkových bílkovin (“proteinu”) krevního séra, shrnuje následující tabulka:

 

 

funkce

transportní proteiny

albumin (ALB)

 

 

 

 

ceruloplazmin (Cp) 

 

transferin (Tf) 

 

transthyretin (TTR)

 

hemopexin

 

přenáší kovové ionty (Ca, Mg, Zn), nekonjugovaný bilirubin, volné mastné kyseliny, aminokyseliny, hormony, léky a jiné cizorodé látky špatně rozpustné ve vodě; významně se podílí na onkotickém tlaku, pufrační a antioxidační funkci krve

 

váže Cu; významný pro transport a dostupnost Fe (oxiduje Fe2+ na Fe3+)

 

přenáší Fe (jako železitý kation)

 

podílí se na transportu thyroidálních hormonů, váže retinol-vazebný protein

 

přenáší volný hem, má antioxidační funkci

lipoproteiny

Chylomikra, VLDL, LDL, HDL

 

 

zajišťují transport lipidů v organismu; jsou to komplexní částice lipidů s proteiny, proteinové složky se nazývají apoproteiny

proteiny akutní fáze

 C-reaktivní protein (CRP)

sérum amyloid A (SAA),

orozomukoid  (a1-GP),

haptoglobin (Hp) 

 

ve zvýšené míře se syntetizují při poranění tkání, míra zvýšení závisí na vážnosti poškození, typu orgánu, který je maximálně poškozen, rychlosti syntézy a biologickém poločase každého z proteinů;

haptoglobin přenáší extrakorpuskulární hemoglobin, má antioxidační funkci

negativní proteiny

akutní fáze

albumin, transferin,

transthyretin (= prealbumin)

 

 

jejich syntéza klesá v případě zánětu a při nedostatku proteinů ve stravě

antiproteázy

alfa-1-antitrypsin (a1-AT, a1-PI)

a1-chymotrypsin (a1-CHT)

alfa-2-makroglobulin (a2-M)

 

slouží jako inhibitory proteolytických enzymů (např. trypsinu, chymotrypsinu, elastázy); udržují tak hladinu proteáz v mezích, aby nedošlo k nadměrnému poškození tkání

imunoglobuliny

IgA, IgD, IgE, IgG, IgM

 

mají protilátkovou aktivitu (jsou efektory specifické imunitní odpovědi)

komplement

C3, C4, C1 - esterázový inhibitor

 

podílejí se na nespecifické imunitní odpovědi

 

OSN-SZdroj (syntéza, příjem)OSN-E

Optimální příjem proteinů potravou je 0,05 - 0,12 g/kg/den, tj. 3,5 - 8,4 g pro 70 kg člověka. Tyto proteiny jsou, v převážné většině, před vstřebáním do krve zcela rozloženy trávicími proteolytickými enzymy na aminokyseliny. Jsou tedy pouze zdrojem aminokyselin pro syntézu proteinů tělu vlastních. Významný je především přísun esenciálních aminokyselin. U kojenců se vstřebává též malé množství nerozložených bílkovin (endocytózou), schopnost jejich resorpce se však s věkem snižuje.

 

Většina proteinů, přítomných v rovnovážných koncentracích v krevní plazmě a intersticiální tekutině, je syntetizována v játrech. Játra mají významnou rezervní proteosyntetickou kapacitu, např. pro albumin trojnásobnou, pro fibrinogen šestinásobnou. Přechod jednotlivých proteinů přes hepatocyt z místa syntézy do krve trvá 30 minut až několik hodin. Některé proteiny jsou produkovány také periferními tkáněmi (např. a1‑antitrypsin v hepatocytech, alveolárních makrofázích a monocytech), jiné dokonce všemi jadernými buňkami (např. protein buněčného povrchu beta-2-mikroglobulin). Imunoglobuliny jsou syntetizovány pouze v plazmatických buňkách. Denní obrat plazmatických proteinů je okolo 25 g.

 

OSN-SDistribuce v organismu, obsah ve tkáníchOSN-E

Za fyziologických podmínek jsou jednotlivé proteiny v rovnovážné koncentraci mezi plazmou a intersticiální tekutinou. Míra prostupu kapilární stěnou závisí na velikosti proteinu - bazální membrána působí jako molekulové síto. Malé proteiny procházejí snadněji, proteiny o velké molekule nacházíme naopak ve vyšších koncentracích v plazmě (92 % a2-makroglobulinu o r.m.h. 720 000 proti 32 % transferinu, který má r.m.h. 80 000). Přesto neplatí obecné pravidlo, že čím větší je relativní molekulová hmotnost proteinu, tím méně jej nalézáme v intersticiální tekutině (intravaskulárně se nachází 77 % z celkového množství IgM, jehož r.m.h. je 971 000). Do mezibuněčného prostoru se proteiny dostávají buď pinocytózou skrz endotelové buňky nebo mezibuněčnými spoji.

 

Do moče se glomerulární filtrací dostávají jen malé proteiny (hraniční velikost je přibližně r.m.h. 70 000, ale záleží také na náboji molekuly - záporně nabité látky neprocházejí díky zápornému náboji glomerulární membrány). Filtrát obsahuje malé množství albuminu, zhruba stejné množství tzv. mikroproteinů a stopy proteinů o vyšší molekulové hmotnosti. Proteiny jsou však z primárního filtrátu ve velké většině zpětně resorbovány. Množství proteinů přítomné v moči (proteinurie) nepřesahuje u zdravého člověka 150 mg/den.

Koncentrace proteinů v mozkomíšním moku (proteinorachie) je za fyziologických podmínek 200 krát nižší než v plazmě: 150 - 400 mg/l, stoupá s věkem. 80 % proteinů je plazmatického původu, přes hematoencefalickou bariéru se dostávají pinocytózou a různými specifickými přenašeči. Míra transportu závisí na velikosti molekuly, náboji, koncentraci v plazmě a stavu bariéry. Zbývajících 20 % jsou proteiny intratekální (imunoglobuliny, b2-mikroglobulin) + modifikované plazmatické proteiny (prealbumin, transferin) a malé množství (2 %) strukturních bílkovin.

 

Proteiny se nacházejí také v lymfě, jejich koncentrace je nižší než v plazmě a závisí na oblasti, odkud lymfa odtéká: kosterní sval, kůže (20 g/l), plíce (40 g/l), zažívací trakt (41 g/l), srdce (44 g/l), játra (62 g/l).

 

Za patologických situací nalézáme plazmatické proteiny i ve výpotku: transsudát obsahuje méně než 30 g/l, exsudát více než 30 g/l. Tento fakt lze použít k diferenciaci mezi těmito tekutinami.

 

OSN-SZpůsob vylučování nebo metabolismusOSN-E

Proteiny jsou z těla částečně vylučovány v nezměněné podobě močí (150 mg/den) a stolicí (po difúzi do gastrointestinálního traktu). Převážně však probíhá jejich odbourání na aminokyseliny. Z uvolněných aminokyselin je 75 - 80 % opět použito k proteosyntéze. Zbývající aminokyseliny jsou dále využívány jako substráty pro syntézu mnoha dusíkatých látek, ale také např. i glukózy, nebo jsou dále odbourány až na CO2, vodu a amoniak. Ten je pro organismus toxický, proto je ve velké většině dále v játrech přeměňován na močovinu, která se vylučuje močí.

 

Katabolismus proteinů probíhá ve všech buňkách, hlavní podíl na odbourávání však mají hepatocyty, tubulární buňky ledvin a endoteliální buňky kapilár. Glykoproteiny jsou nejprve desialovány membránově vázanými nebo cirkulujícími enzymy. Takto pozměněné proteiny jsou rozpoznány povrchovými receptory buněk a následně pinocytózou transportovány do buňky a degradovány lyzozomálními enzymy (katepsiny).

Výbava jednotlivých buněk pro vychytání proteinů z tělních tekutin je různá: jaterní sinusy nemají bazální membránu a mají fenestrované endotelie; tubulární buňky vychytávají proteiny z moče (z primárního filtrátu) pinocytózou; endoteliální buňky mají minimální kapacitu pinocytózy, ale mají velký katabolický potenciál z důvodu velkého kapilárního povrchu.

Rychlost katabolismu různých proteinů je různá a je popsána pomocí biologického poločasu. Dospělí degradují denně 1 - 2 % svých tělesných proteinů (hlavně svalové proteiny).

 

OSN-SBiologický poločasOSN-E

Pro různé proteiny je různý, pohybuje se v rozmezí několika hodin (proteiny akutní fáze) do několika týdnů (3 týdny pro albumin nebo IgG).

 

OSN-SKontrolní (řídící) mechanismyOSN-E

Koncentrace proteinů v tělních tekutinách závisí na rychlosti syntézy, katabolismu, distribuci v kompartmentech a ztrátách do tzv. třetího prostoru (ascites, pleurální exsudát) nebo mimo organismus (proteinurie). Organismus se snaží udržet celkovou koncentraci proteinů v plazmě konstantní. Z toho důvodu je syntéza některých proteinů snížena v případě, že je zvýšena syntéza proteinů jiných (např. při zánětu vede zvýšení koncentrace proteinů akutní fáze a imunoglobulinů ke snížení koncentrace tzv. negativních proteinů akutní fáze).

 

Syntéza proteinů je regulována hormonálně, nebo produkcí různých cytokinů (např. syntéza proteinů akutní fáze). Významnou roli hraje dostupnost aminokyselin, tj. strava s dostatkem proteinů, které dodávají esenciální aminokyseliny. Glukagon a malnutrice (hlavně nedostatek tryptofanu) syntézu inhibuje. Naopak na stimulaci proteosyntézy v játrech mají vliv glukokortikoidy, růstový hormon, inzulin a thyroidální hormony.

 

Katabolismus proteinů může být ovlivněn defektem receptorů, které vychytávají proteiny určené k degradaci (např. v játrech při jaterní cirhóze) nebo zvýšenou sialilací některých proteinů, která vede ke sníženému vychytávání takových proteinů játry.

 

OSN-SLiteraturaOSN-E

Thomas, L.: Clinical Laboratory Diagnostics: Use and Assessment of Clinical Laboratory Results. TH-Books-Verl.-Ges., Frankfurt/Main, 1998. ISBN 3-9805215-4-0

Racek, J. et al: Klinická biochemie, 1. vydání. Galén, Praha, 1999. ISBN 80‑7262‑023‑1. Karolinum, Praha, 1999. ISBN 80‑7184‑971‑5

Musil, J.; Nováková, O.: Biochemie v obrazech a schématech, 2. vyd. Avicenum, Praha, 1989.

Murray, R., K.; Granner, D., K.; Mayes, P., A.; Rodwell, V., W.: Harperova biochemie. Nakladatelství a vydavatelství H & H, Jinočany, 1998. ISBN 80-85787-38-5

Ganong, W., F.: Přehled lékařské fyziologie. Nakladatelství a vydavatelství H & H, Jinočany, 1995, dotisk 1999. ISBN 80-85787-36-9

 

OSN-SAutorské poznámkyOSN-E

Vladimíra Kvasnicová (červenec 2002)

recenze Miroslav Engliš (říjen 2002)