血浆蛋白
血浆蛋白是血浆中最主要的固体成分,含量为60~80g/L,血浆蛋白质种类繁多,功能各异。用不同的分离方法可将血浆蛋白质分为不同的种类。
简介
血浆蛋白的浓度是血浆和组织液的主要区别所在,因为血浆蛋白的分子很大,不能透过毛细血管管壁。在生物化学研究中,曾经用盐析法将血浆蛋白分为白蛋白、球蛋白与纤维蛋白原三大类。以后,用电泳法又将白蛋白区分为白蛋白和前白蛋白,将球蛋白区分为a1-、a2-、a3-、β-、γ-球蛋白等。用其他方法,如免疫电泳,还可以将血浆蛋白作更进一步的区分。这说明血浆蛋白包括了很多分子大小和结构都不相同的蛋白质。
组成
血液由有形成分红细胞、白细胞和血小板,以及无形的液体成分血浆(plasma)组成。血液凝固后析出淡黄色透明液体,称为血清(serum)。血清与血浆的区别在于血清中没有纤维蛋白原,但含有一些在凝血过程中生成的分解产物。
生理情况下,血液经血管在全身不断流动,转运各种物质与组织之间。血浆,组织间液以及其它细胞外液共同构成机体的内环境。因此血液在沟通内外环境,维持内环境的相对稳定(如pH、渗透压、各种化学成分的浓度等),物质的运输(营养物、代谢产物、代谢调节物),免疫防御及凝血与抗凝血作用等方面都起着重要作用。
分类
血浆蛋白是血浆中最主要的固体成分,含量为60~80g/L,血浆蛋白质种类繁多,功能各异。用不同的分离方法可将血浆蛋白质分为不同的种类。最初用盐析法只是将血浆蛋白分为白蛋白和球蛋白,后来用分段盐析法可细分为白蛋白、拟球蛋白、优球蛋白和纤维蛋白等组分。用醋酸纤维薄膜电泳法可分为白蛋白、α1球蛋白、α2球蛋白、β-球蛋白和γ-球蛋白等5条区带,而用分辨力较高的聚丙烯酰胺凝脉电泳法则可分为30多条区带。用等电聚焦电泳与聚丙烯酰胺电泳组合的双向电泳,分辨力更高,可将血浆蛋白分成一百余种。目前临床较多采用简便快速的醋酸纤维薄膜电泳法。
近年来已知的血浆蛋白质有二百种,有些蛋白质的功能尚未阐明。
血浆蛋白质多种多样,各种血浆蛋白有其独特的功能,除按分离方法分类外。目前亦采用功能分类法。可分为以下8类:
① 凝血系统蛋白质,包括12种凝血固子(除Ca2+外)。
② 纤溶系统蛋白质,包括纤溶酶原、纤溶酶、激活剂及抑制剂等。
③ 补体系统蛋白质。
④ 免疫球蛋白。
⑤ 脂蛋白。
⑥ 血浆蛋白酶抑制剂,包括酶原激活抑制剂、血液凝固抑制剂、纤溶酶抑制剂、激肽释放抑制剂、内源性蛋白酶及其他蛋白酶抑制剂。
⑦ 载体蛋白。
⑧ 未知功能的血浆蛋白质。
共同特征
1、血浆蛋白质绝大部分由肝脏合成。除γ球蛋白由浆细胞合成,内皮细胞合成少量血浆蛋白质外。
2、血浆蛋白质为分泌型蛋白质。在与肉质网结合的多核糖体(pllyribosome)上合成,分泌入血浆前经历了剪切信号肽、糖基化、磷酸化等翻译后修饰加工过程,成为成熟蛋白质。
3、血浆蛋白质几乎都是糖蛋白,含有N-或O-连接的寡糖链。仅白蛋白、视黄醇结合蛋白和C-反应蛋白等少数不含糖。糖链可参与血浆蛋白分子的三级结构的形成,具有多种功能。
4、各种血浆蛋白质都具有其特征性的循环半衰期。
5、许多血浆蛋白质有多态性(polymorphism)。多态性指在同种属人群中,有两种以上,发生频率不低于1%的表现型。最典型的是ABO血型物质。此外,α1抗胰蛋白酶、结合珠蛋白、铁转运蛋白、血浆铜蓝蛋白等都显示多态性。研究血浆蛋白多态性对遗传学及临床医学均有重要意义。
6、当急性炎症或组织损伤时,某些血浆蛋白水平增高。这些血浆蛋白被称为急性期蛋白质(acute phase protein)。包括C反应蛋白(CRP)、α1抗胰蛋白酶、α2酸性糖蛋白及纤维蛋白原等。急性期蛋白在人体炎症反应中发挥一定作用。
主要功能
1、营养功能 每个成人3L左右的血浆中约含有200g蛋白质,它们起着营养贮备的功能。虽然消化道一般不吸收蛋白质,吸收的是氨基酸,但是,体内的某些细胞,特别是单核吞噬细胞系统,吞饮完整的血浆蛋白,然后由细胞内的酶类将吞入细胞的蛋白质分解为氨基酸。这样生成的氨基酸扩散进入血液,随时可供其它细胞合成新的蛋白质之用。
2、运输功能蛋白质巨大的表面上分布有众多的亲脂性结合位点,它们可以与脂容性物质结合,使之成为水溶性,便于运输;血浆蛋白还可以与血液中分子较小的物质(如激素、各种正离子)可逆性的结合,即可防止它们从肾流失,又由于结合状态与游离状态的物质处于动态平衡之中,可使处于游离状态的这些物质在血中的浓度保持相对稳定。
3、缓冲血浆中可能发生的酸碱变化,保持血液pH的稳定。调节血浆pH值,维持酸碱平衡。血浆蛋白的等电点大部分在pH4~6,血浆中蛋白多以负离子形式存在,以(Pr表示血浆蛋白)形式构成血浆中的缓冲对。
4、形成胶体渗透压,调节血管内外的水份分布,维持血浆胶体渗透压,主要靠血浆白蛋白,因其含量多而分子小,血浆胶体渗透压的75~80%由它维持。。
5、参与机体的免疫功能在实现免疫功能中有重要作用的免疫抗体、补体系统等,都是由血浆球蛋白构成的。
6、参与凝血和抗凝血功能绝大多数的血浆凝血因子、生理性抗凝物质以及促进血纤维溶解的物质都是血浆蛋白。各种凝血因子及抗凝血因子在减少出血,防止循环阻塞中发挥重要作用。
白蛋白
人血浆白蛋白(albumin)是人血浆含量最多的蛋白质,约45g/L,占血浆总蛋白的60%。肝脏每天合成12g白蛋白,占肝脏分泌蛋白的50%。人血浆白蛋白基因位于第4号染色体上,其初级翻译产物为前白蛋白原(preproalbumin)。在分泌过程中切除信号肽,生成白蛋白原(proalbumis)。继而在高尔基氏体经组织蛋白酶B切除N末端的一个肽片断(精-甘-缬-苯丙-精-精),成为成熟的白蛋白。由585个氨基酸组成的一条多肽链,含17个硫键,分子量约为69,000。白蛋白的分子呈椭园形,其长短轴分别为150和38,较球蛋白和纤维蛋白原分子对称,故白蛋白粘性较低。白蛋白等电点为pH4.7,比血浆蛋白其他组分的PI低,所以在常用的弱碱性电泳缓冲液中所带负电荷多,加之分子量小,故电泳迁移速度快。
血浆白蛋白主要有两方面生理功能:
① 维持血浆胶体渗透压。因血浆中白蛋白含量最高,且分子量较小,故血浆中它的分子数最多。因此在血浆胶体渗透压中起主要作用,提供75-80%的血浆总胶体渗透压。
② 与各种配体(ligands)结合,起运输功能。许多物质如游离脂肪酸、胆红素、性激素、甲状腺素、肾上腺素、金属离子、磺胺药、青霉素G、双香豆素、阿斯匹林等药物都能与白蛋白结合,增加亲水性而便于运输。
金属结合蛋白
1、结合珠蛋白(haptoglobin;Hp)是一种血浆糖蛋白,分子量约为90.000。能与红细胞外血红蛋白(Hb)结合形成紧密的非共价复合物Hb-Hp。每100ml血浆中具有足以结合40?80mg血红蛋白的Hp。每天降解的Hb约有10%释入血循环中,成为红细胞外游离的Hb,Hb与Hp结合成Hb-Hp复合物后分子量可达155.000,不能透过肾小球,从而防止游离血红蛋白从肾脏丢失,避免Hb所含铁的丢失。保证铁再用于合成代谢。
溶血性贫血患者血浆结合珠蛋白浓度下降。由于溶血时大量的Hb释出,Hp与游离Hb结合成复合物而被肝细胞摄取、清除。此外,Hp也是一种急性期蛋白,患各种炎症时其血浆中含量升高。
2、铁转运蛋白(transferrin;Tf) 铁转运蛋白属β球蛋白。是由肝脏内合成的糖蛋白,分子量约80.000。具高度多态性,目前已发现20多种不同类型的Tf。每分子Tf可结合2分子的Fe3+。铁转运蛋白的生理功能是将铁运送到需要铁的组织与细胞。每天血红蛋白分解代谢,释出25mg左右的铁。游离铁有毒性,它与Tf结合后不仅毒性降低而且还将铁运送到需铁部位。铁是许多含铁蛋白质生物活性的发挥所必不可少的,如血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素、过氧化物酶等。因此,任何生长、增殖细胞的膜上都有铁转运蛋白的受体。携带Fe3+的Tf与受体结合后经内吞作用进入细胞内,供细胞内合成利用。
铜蓝蛋白
铜蓝蛋白(ceruloplosmin Cp)属α2球蛋白。也是由脏脏合成的一种糖蛋白、分子量为160,000,由8个分子量1.8万的亚基组成。每分子Cp可牢固地结合6个铜离子,并因携铜而呈蓝色。Cp除作为铜的载体外,还具有氧化酶的活性,可将Fe2+氧化为Fe3+,利于铁掺入铁转运蛋白,促进铁的运输。
正常成人体内一般含铜7ffe 100mg,平均每千克体重含铜 1.guZ. ling。主要位于骨、脏脏和肌肉中。血浆中的铜90%由Cp转运,10%与白蛋白结合而送输。成人每日取铜2mg,主要在小肠上段吸收,同白蛋白结合送输到肝,即掺入肝细胞合成Cp。部分铜可从胆汁中排出。肝病时铜蓝蛋白合成减少,血浆Cp含量降低。肝豆状核变性(wilso病)是一种遗传病,可能因为肝细胞溶酶体不能将来自铜蓝蛋白的铜排入胆汁,导致铜在肝、肾、脑及红细胞中聚积,发生铜中毒。肝中铜含量增加,抑制铜和Cp结合,血中Cp含量下降(<20mg/dl)。可出现溶血性贫血、慢性肝病,以及神经系统症状。由于角膜内铜的沉着,在角膜周围出现绿色或金黄色的色素环,称为KayseFleischer环,是肝豆状核变性的一种特征性改变,具有诊断价值。减少铜摄入,服用D青霉胺鳌合铜离子,可对肝豆状核变性进行治疗。