Методы количественного измерения белков. Изменения белкового состава органов. Изменения белкового состава при онтогенезе и болезнях.

Различия в белковом составе органов

Белковый состав различных органов складывается на стадии дифференцировки клеток многоклеточных организмов. Каждый тип специализированных клеток характеризуется определенным набором белков. Преобладающие белки-скелетных мышц - актин и миозин; в соединительной, хрящевой и костной тканях преобладает межклеточный матрикс, который содержит коллагены (19 различных типов, в зависимости от ткани или органа, что составляет 25-33% от общего количества белка), а также адгезивные белки и протеогликаны. Печень содержит множество специфических ферментов, обеспечивающих выполнение её метаболических, депонирующих, барьерных, экскреторных и гомеостатических функций. Ферритин, депонирующий железо в клетках, содержится почти во всех тканях, но преимущественно в печени, селезенке и костном мозге. Трансферрин - белок переносящий железо, содержится преимущественно в крови. Кровь также содержит белки-переносчики гормонов, которых нет во внутренних органах.

Изменения белкового состава организма человека в онтогенезе, при заболеваниях

Изменения в синтезе белков в онтогенезе выражаются в резком снижении н х образования в связи с падением темпов роста организма, в различной скорости накопления специфических белков в период роста и на поздних этапах онтогенеза. Этим, в основном, и обусловлены возрастные изменения в белковом спектре органов и тканей.

В первой половине онтогенеза резко уменьшается возможность обновления организма за счет размножения и смены клеток и ведущим становится обновление, обусловленное распадом и последующим ресинтезом отдельных белков. Обновление тотальных белков с возрастом в отдельных органах меняется неодинаково. Его замедление частично может быть вызвано более ограниченным использованием некоторых белков в метаболических процессах, но преимущественно - увеличением массы медленно обновляющихся белков. Наиболее важной чертой, характеризующей состояние анаболических процессов белкового обмена в онтогенезе, является разная степень количественных изменений синтеза отдельных белков.

С возрастом происходит изменение активности ферментов, поскольку происходит изменение их концентраций.

Активность лактазы изменяется в зависимости от возраста: она максимальна к моменту рождения, снижается к 3-5 годам, у взрослых она составляет 10% от уровня активности, характерной для детей (лишь немногие взрослые, преимущественно жители Северной Европы, сохраняют высокую активность лактазы в течении всей жизни). Лактазная недостаточность взрослых не является проявлением патологии, она отражает естественный процесс инволюции активности фермента.

При заболеваниях белковый состав органов и тканей изменяется. Муколипидоз (наследственное заболевание, которое проявляется в отставании умственного развития и костными деформациями), при этом концентрация ряда ферментов-гидролаз (сложные белки) в крови повышено во много раз, а их лизосомальная активность в клетках значительно снижена. Это связано с повреждением якорного участка фермента, отвечающего за связывание с мембранами лизосом, которые перестают распознавать и связывать гидролазы.

Большое количество заболеваний сопровождается воспалением. Воспаление представляет собой защитно-приспособительную реакцию организма, направленную на выведение патогена. Механизмы воспалительного процесса универсальны, и закономерности развития являются общими, независимо от структурно-функциональных различий тканей.

В воспаленной ткани тучные клетки выделяют медиаторы воспаления (гистамин, серотонин, гепарин и др.). Происходит секреция биологически активных полипептидов (брадикинин, каллидин) - регуляторов проницаемости сосудов.

Из различных клеток высвобождаются лизосомальные (гликолитические, липолитические и протеолитические) ферменты, активизирующие в ткани реакции гликолиза, липолиза и протеолиза. Биологически активные вещества (медиаторы, ферменты) оказывают болезнетворное воздействие, и вызывают дальнейшее разрушение (вторичную альтерацию, т.е. повреждение) клеток. При воспалении увеличивается синтез более чем 40 белков, называемых белками острой фазы. К ним относятся компоненты системы комплемента, участвующие в процессе накопления фагоцитов в очаге воспаления и уничтожения патогенных микроорганизмов. С-реактивный белок, основной белок острой фазы воспаления, связывает различные патогенные факторы и продукты распада поврежденных клеток, способствует опсонизации этих веществ и активирует систему комплемента.

На ранних этапах воспаления секретируются гормоны, способствующие развитию воспаления (соматотропный гормон, минералокортикоиды, гормоны щитовидной железы), а также ряд цитокинов (местные гормоны иммунной системы). Запуск ответной иммунной реакции зависит от секреции лимфоцитами интерлейкина-2 и гамма-интерферона.

Противовоспалительные медиаторы (адреналин, норадреналин, гепарин) ограничивают зону воспаления.

В период благоприятного завершения воспалительного процесса секретируются гормоны, препятствующие развитию воспаления (АКТГ, глюкокортикоиды, инсулин, стероидные гормоны). За торможение иммунной реакции отвечает цитокин TGF-бета.

Ферменты