Иммуноглобулины G построены из двух тяжелых (H) и двух легких (L) полипептидных цепей. В свою очередь, каждая полипептидная цепь подразделяется на вариабельный (V) и константный (C) участки. При гидролизе папаином молекула IgG распадается на три фрагмента: два одинаковых Fab– и один Fc-фрагмент. Fc-фрагмент способен фиксировать и активировать компоненты системы комплемента. Вариабельные части Fab-фрагмента формируют активный центр антитела. Молекула IgG имеет два активных центра. На IgG приходится большая часть от всех иммуноглобулинов (около 80 %), они образуются в результате первичного и вторичного иммунного ответа и определяют напряженность иммунитета против бактерий и вирусов. IgG проникают через плаценту, обеспечивая иммунную защиту плода и новорожденного. Также за счет своей небольшой молекулярной массы IgG проникают через гематоэнцефалический барьер, обеспечивая защиту центральной нервной системы. Нормальное содержание IgG у детей 1–3 месяцев – 2,7–7,8 г/л, 4–6 месяцев – 1,9–8,6 г/Л, 7-12 месяцев – 3,5-11,8 г/л; 2–3 лет – 5,2-13,6 г/л, 12–13 лет – 7,7– 15,1 г/л. Норма для взрослых – 8-17 г/л.
Уровень IgG повышен при острых и хронических грибковых, бактериальных, паразитарных инфекциях; острых и хронических поражениях печени, циррозе печени, ревматоидном артрите, саркоидозе, муковисцерозе, коллагенозах, миеломной болезни, инфекционном мононуклеозе, хроническом лимфолейкозе, ревматизме и т. д.
Концентрация IgG снижена в сыворотке крови при гемоглобинопатиях, заболеваниях, вызывающих недостаточность иммунитета, приеме цитостатиков, иммунодепрессантов, при действии ионизирующего излучения.
Иммуноглобулины М . IgM – это γ-глобулины сыворотки крови, их содержание – 5 %. Они образуются первыми в ответ на внедрение инфекционного агента и формируют антибактериальный иммунитет (изогемагглютинины, гетерофилины и антибактериальные антитела, ревматоидный фактор). IgM состоит из 5 "базовых" молекул, соединенных Fc-фрагментами.
Нормальный уровень IgM зависит от возраста: дети 1–3 месяцев – 0,12-0,87 г/л; 4–6 месяцев – 0,25-1,2 г/л; 2–3 лет– 0,46-1,9 г/л; 4–5 лет – 0,4–2 г/л; 6–7 лет – 0,55-2,1 г/л; 10–11 лет – 0,66-1,55 г/л; 12–13 лет – 0,7–1,5 г/л. Взрослые: у женщин норма составляет 0,6–3,7 г/л; у мужчин – 0,5–3,2 г/л.
IgM вырабатываются на первом этапе иммунной реакции в организме и имеют важное значение на ранних этапах инфекционного процесса. Уменьшение их концентрации говорит о недостаточности гуморального ответа. Уровень IgM может быть повышен при острых бактериальных, вирусных, грибковых, паразитарных инфекциях, аутоиммунных заболеваниях, остром вирусном гепатите, циррозе, болезнях дыхательных путей, остром и хроническом лимфолейкозе, СКВ.
Содержание IgM снижено при физиологической гипогаммаглобулинемии, новообразованиях иммунной системы, кишечных и почечных состояниях потери белка, после удаления селезенки, при терапии цитостатиками и иммунодепрессантами, недостаточности гуморального иммунитета.
Глава 3. Исследование водно-солевого обмена
Вода
Вода – это важнейшая составляющая часть человеческого организма. Жизнь без воды невозможна для любого живого существа. Все процессы в человеческом организме протекают с огромной скоростью только в присутствии воды, являющейся универсальным растворителем и средой. Человек без воды может находиться самое большее 5 дней, в то время как без пищи – около месяца. Содержание воды в организме с возрастом уменьшается, на этом основана гипотеза старения человека. Тело взрослого человека на 2/3 состоит из воды. Причем вода находится как в свободном состоянии, так и связанном (в соединении с белками). Она является активным участником всех реакций организма, составляющих обмен веществ. Помимо воды для организма необходимы такие вещества, как белки, углеводы и жиры, обладающие пищевой ценностью. Однако для нормальной жизнедеятельности любому человеку нужны минеральные вещества: макро– и микроэлементы. Они не обладают пищевой ценностью, но без них человек погибнет. В теле человека можно найти почти всю периодическую таблицу элементов. Одни вещества, такие как натрий, калий, кальций, встречаются в организме в больших количествах (макроэлементы), другие – в минимальных (микроэлементы). Совокупность процессов усвоения воды и минеральных веществ (макро– и микроэлементов) в кишечнике человека, их распределение по всем органам и тканям и выделение из организма называется водно-солевым обменом веществ. Ежедневная потребность в воде для человека со средней массой тела колеблется в пределах 2–3 л, из которых примерно 1,5 л поступает при питье, около 1 л – в виде жидких блюд и 300–600 мл образуется в самом организме в виде реакций (при окислении жиров, белков и углеводов). Все элементы в организме находятся в виде активных заряженных частиц (ионов) либо входят в состав солей (карбонатов, сульфатов). Эти частицы всасываются через слизистую оболочку кишечника и через кровеносные сосуды попадают в печень и другие органы, где они потребляются, откладываются и удаляются (избыток). Так, печень накапливает ионы натрия, железа и фосфора. Цинк, кобальт накапливают почки, селезенка. Минеральные вещества выделяются через почки с мочой, через кожу (с потом) и пищеварительную систему. Разные элементы предназначены для разных целей: одни – для поддержания давления жидкостей в клетках и вне их, другие – для поддержания кислотно-щелочного равновесия, третьи – как строительный материал и т. д. В регуляции обмена воды и минеральных веществ принимают участие высшие отделы нервной системы и эндокринные железы, продуцирующие гормоны. При нарушении содержания воды в крови и тканях возбуждаются специальные образования (рецепторы), которые передают информацию по нервным клеткам в кору головного мозга, а затем – в гипофиз (важная железа). При снижении содержания воды и элементов гипофиз выделяет антидиуретический гормон, который тормозит выведение воды и солей из организма. При увеличении воды выделяются гормоны вазопрессин, альдостерон, которые увеличивают выделение ее из организма. Благодаря такому сложному взаимодействию всех звеньев организма человека поддерживаются постоянство (гомеостаз) водно-солевого обмена и нормальная жизнедеятельность человека. Ввиду заинтересованности многих органов и систем в регуляции водно-солевого обмена большое значение приобретает его исследование. Малейшие отклонения от нормы содержания воды и элементов сигнализируют о больших нарушениях в организме. К числу важнейших макроэлементов, необходимых для человека, относится натрий. В организме около 10 % натрия находится внутри клеток, 40 % – вне клеток и 50 % (150 г) – в костной ткани (депо), нормальный состав костей зависит от натрия. Без натрия любой организм погибает. Он принимает участие в поддержании давления в клетках и внеклеточной среде, осуществляет движение воды, регулирует процессы кислотно-щелочного баланса, регулирует процессы возбуждения и торможения нервной системы, стабилизирует потенциалы оболочек клеток и регулирует тонус сосудов, следовательно, и артериальное давление. Ежедневная потребность взрослого человека в натрии составляет 4–5 г, он поступает с пищей и поваренной солью. В лабораторных условиях натрий определяют в сыворотке или плазме крови, цельной крови и эритроцитах. Сущность метода: производят забор крови в количестве 10–20 мл (натощак) из локтевой вены в стерильных условиях. В настоящее время чаще используют метод плазменной фотометрии. Сущность метода определения натрия в эритроцитах такая же, только там отмывают эритроциты из взятой крови путем добавления изотонического раствора и фильтрации. Содержание натрия в плазме крови колеблется в пределах 137–150 ммоль/л, в цельной крови – 70–90 ммоль/л, в эритроцитах – 9-28 ммоль/л. Этот элемент в плазме иногда содержится в нормальных количествах при нехватке натрия в организме. Поэтому при учете результатов исследования следует обращать внимание на проявления болезни и другие показатели обмена натрия. Общий обменный натрий составляет 70–83 % от всего натрия в организме (43 ммоль/кг – у мужчин, 38 ммоль/кг – у женщин). Уменьшение содержание натрия, или гипонатриемия, проявляется обезвоживанием организма, снижением артериального давления и работы почек (вплоть до смертельных исходов). Как правило, она вызвана всеми состояниями и болезнями, связанными с потерей воды (такими как холера, дизентерия, несахарный диабет, почечная недостаточность). Избыток содержания натрия, или гипернатриемия, возникает чаще всего при сердечной недостаточности или заболеваниях почек, а также при чрезмерном введении растворов натрия в больнице. Избыток содержания натрия провоцирует появление массивных отеков тела и внутренних органов, что может привести к неблагоприятным последствиям.
Калий
К серьезным последствиям в организме человека приводит и нарушение обмена калия . Калий является основным ионом, содержащимся в клетках. Он регулирует такие процессы, как рост человека, регуляция активности клеток, функционирование многих ферментов и синтез белка. От концентрации ионов калия зависят состояние нервных волокон и мышц, сократительная способность сердечной мышцы и работа пищеварительной системы. Суточная потребность человека в калии – около 2 г (в разнообразной пище содержится достаточное его количество). Для определения содержания калия в организме человека в лаборатории используются несколько методов: определение содержания в плазме и эритроцитах, суточная экскреция калия с мочой, общее содержание калия. Для диагностики расстройства обмена калия в клинической практике выявляют: концентрацию в плазме и эритроцитах; суточную экскрецию с мочой; общий обменный калий; общее содержание калия в организме. Определяют содержание калия в любом биологическом материале (плазма, моча) с помощью плазменной фотометрии. Нарушения калиевого обмена проявляются в виде увеличения его количества (гиперкалиемия) или снижения (гипокалиемия). Чаще всего отмечается дефицит калия. Он проявляется в виде слабости, похудания, мышечной слабости и судорог, парезов и параличей, депрессивных состояний; угнетения работы органов пищеварения (вздутием живота и задержкой газов, плохой работой кишечника, мочеполовой системы: отмечаются увеличение выделения мочи, инфаркты в почках, слабость мочевого пузыря; сердечно-сосудистой системы (отмечаются увеличение размеров сердца, частый ритм, аритмия, снижение артериального давления, некрозы в миокарде). Гипокалиемия часто бывает временного характера – при быстрых потерях калия, при длительных она становится постоянной. Гиперкалиемия сопровождается изменениями со стороны сердца: остановкой сердечной деятельности. Увеличение калия отмечается при синдроме Кона, Иценко – Кушинга, приеме кортикостероидов и диуретиков, во второй стадии острой почечной недостаточности, при травме, массивном распаде клеток. Снижение калия отмечается при снижении функций гипофиза, коры надпочечников, заболевании почек (гломерулонефрите и др.). Калий содержится в организме человека в большом количестве и играет важную роль. Он участвует в поддержании нормальной работы сердечной мышцы и поддержании сосудистого тонуса, участвует в транспорте железа в организме, регулирует деятельность многих ферментов, способствует нормализации нервной системы и передаче сигналов по нервным волокнам.
Благодаря кальцию обеспечиваются прочность костей и зубов, нормальная способность свертываемости крови, нормализуются работа желез внутренней секреции и сократительная деятельность мышц. Суточная потребность в кальции для взрослого человека составляет 0,8–1,2 г. Для определения содержания кальция в организме используют биохимическое исследование сыворотки крови на кальций. Сущность метода: производят забор крови в количестве 10–20 мл (натощак) из локтевой вены в стерильных условиях. Затем исследуемый материал пропускают через ряд фильтров, состоящих из множества мембран, таким способом готовят ультрафильтрат (сыворотку). Эти мембранные фильтры пропускают ионы кальция. В крови имеется свободный кальций – 1–2 %, связанный с белками – 40 % и в составе других соединений (около 50 % в составе костной ткани). В стандартном обследовании обычно определяют свободный кальций. Нормальное содержание кальция в крови – до 2,5 ммоль/л. Как правило, анализ крови на содержание кальция проводится лишь по показаниям: остеопороз, неизвестные причины болей в костях, заболевания пищеварительной системы, мышц и сердца, опухолевые процессы и при подготовке к операциям. Избыточное содержание кальция в организме (гиперкальциемия, содержание 3 моль/л и больше) возникает при таких состояниях, как усиленная работа паращитовидных желез, опухоли костей (остеосаркома, миеломная болезнь), резкое обезвоживание, базедова болезнь (тиреотоксикоз), острая почечная недостаточность и ряд других заболеваний. Недостаточное содержание кальция (гипокальциемия, менее 2 ммоль/л) наблюдается при истинном рахите у детей, остеопорозе у женщин в постменопаузальный период, угнетении функции щитовидной железы, хронической почечной недостаточности, желтухе и панкреатите.
Фосфор
Фосфору принадлежит важнейшая роль в организме человека. Он входит в состав основных тканей организма (в виде таких соединений, как фосфолипиды, фосфопротеиды). Входит в состав ряда ферментов, осуществляющих процессы дыхания в клетках организма, ряд расщеплений вредных и токсических веществ. Например, входя в состав биологически активного вещества АТФ, он передает энергию одного вещества (клетки) к другому. Он входит в состав нервной ткани и коры головного мозга, обеспечивает быстроту обмена веществ и нормальную работу головного мозга и центральной нервной системы. В составе солей участвует в поддержании кислотно-щелочного равновесия в организме (в виде фосфатного буфера). В комбинации с кальцием и магнием образует костный скелет, обеспечивая прочность и функцию костей. Свыше 85 % фосфора находится в костном скелете. В крови содержание фосфора составляет 0,81-1,55 ммоль/л. Исследование фосфора: определение содержания в сыворотке крови флюорометрическим методом, определение в моче или костной ткани путем колориметрии. Сущность метода: производят забор крови в количестве 10–20 мл (натощак) из локтевой вены в стерильных условиях. Затем исследуемый материал пропускают через ряд фильтров, состоящих из множества мембран, таким способом готовят ультрафильтрат (сыворотку). Затем с помощью специальных реактивов (флюоресцина и др.) метят сыворотку. При помощи специального прибора (волновая микроскопия) отмечают количество фосфора, ионы которого испускают световые волны определенной длины. Затем по графическим таблицам производят расчет. Колориметрический метод очень трудный и чаще всего производится в экспериментальных целях. Определение фосфора соответствует ряду показаний, в состав стандартного обследования он не входит. Недостаток фосфора (гипофосфатемия), особенно в детском возрасте, приводит к серьезным последствиям. Возникают недоразвитие костного скелета, различные деформации ног и рук, грудной клетки (вдавления, перекошенность ребер), меняется походка ("утиная" походка), часто возникают переломы конечностей. Происходят изменения в центральной нервной системе: замедляется умственное развитие у детей, развиваются заторможенность и ухудшение памяти, умственных процессов у взрослых. При увеличенном содержании фосфора (гиперфосфатемия) отмечается его избыточное отложение в почках (развиваются недостаточность почек и мочекаменная болезнь), появляется общее отложение фосфора во всех органах, нарушая их функции.
Магний
Магний относится к числу микроэлементов, малые дозы которых играют важную роль для человека. Он принимает участие в большинстве биохимических реакций, протекающих в организме, входя в состав многих ферментов. Магний стабилизирует состав ДНК и РНК, а следовательно, состав клеток. Избытка магния обычно не бывает, поскольку его излишек быстро выводится из организма через кишечник и почки. Недостаток магния очень часто является следствием заболеваний пищеварительной системы, в частности тонкого кишечника (там происходит его интенсивное всасывание). Это такие заболевания, как токсические энтериты, кишечные инфекции с клинической картиной диареи (неустойчивый стул), заболевания почек и хроническая почечная недостаточность, хронический алкоголизм, синдром мальабсорбции. При нехватке магния появляются признаки раздражения нервной системы и психики: эмоциональность, перепады настроения, снижение быстроты реакций, спазм в мышцах. Ежедневная потребность в магнии для взрослого человека – 200 мг в сутки. Содержание магния определяют в крови или моче. Методика: производят забор крови в количестве 10–20 мл (натощак) из локтевой вены в стерильных условиях. Затем исследуемый материал пропускают через ряд фильтров, состоящих из множества мембран, таким способом готовят ультрафильтрат (сыворотку). Затем по графическим таблицам производят расчет. Среднее содержания магния – 0,7–1,2 ммоль/л в плазме крови.
Хлориды
Хлориды в соединении с натрием на 70 % обеспечивают поддержание осмотического (внутреннего) давления крови, биологических жидкостей и клеток. Они необходимы для образования соляной кислоты в желудке. Хлориды обладают свойством задерживать воду в организме и стабилизировать кислотно-щелочное равновесие в организме. При недостаточности хлоридов в теле человека происходят серьезные изменения. Падают артериальное давление и скорость кровотока, развивается дисбаланс внутренней среды, появляются признаки обезвоживания, оглушенность и заторможенность сознания и нервной системы в целом. Как правило, недостаточность хлоридов возникает при заболеваниях, сопровождающихся неукротимой рвотой, профузным поносом (таких, как острый и хронический панкреатит, колит, холера, брюшной тиф). Избыток хлоридов приводит к появлению отеков, затрудненной работе сердца и легких, повышенной возбудимости нервной системы. Возникает при тяжелых состояниях (ожоговой болезни, шоке различной природы). Определяют хлориды чаще всего в сыворотке крови или спинномозговой жидкости путем флюорометрии. Сущность метода: производят забор крови в количестве 10–20 мл (натощак) из локтевой вены в стерильных условиях.
Железо