text

🎁 УЛЁТНЫЕ СКИДКИ 30%! Поймать »

Здравоохранение

Фетоплацентарные и ассоциированные с беременностью белки: востребованность определения и диагностический потенциал

  • 15 сентября 2012
  • 29

Двадцать первый век международным научным сообществом объявлен веком биологии и информатики в связи с достижениями в расшифровке генома человека. Использование инновационных технологий позволяет получать объемную информацию о главных макромолекулах организма: нуклеиновых кислотах и белках, обеспечивающих основные функции живой материи - саморегуляцию и самовоспроизведение. Однако новые сведения породили не только обоснованные прогнозы, но и одновременно неоправданную эйфорию по поводу возможности быстрой расшифровки молекулярной основы патогенеза, диагностики и лечения всех болезней. Поэтому установление патогенетического и диагностического значения продукции индивидуальных белков и разработка диагностикумов остается одной из важных проблем медицины на современном этапе.

В 1963 г. в Астраханском государственном медицинском институте (АГМИ) Ю.С. Татариновым впервые была выявлена секреция в кровь альфа-фетопротеина (АФП) при первичном раке печени у человека. Это открытие положило начало развитию научно-практического направления - поиску маркеров опухолей. Научная школа, сформированная профессором Татариновым в АГМИ, продолжила свое развитие в Москве. В настоящее время исследования сотрудников кафедры биохимии с курсом клинической лабораторной диагностики ГБОУ ВПО “Астраханская государственная медицинская академия” охватывают достаточно широкую научную область, обобщенно обозначенную как изучение белков, ассоциированных с репродуктивной функцией и реактивностью организма.

Внимание! Для скачивания доступна новая книга:  «Молекулярно-биологические исследования» ,

Современные направления молекулярной биологии и возможности инновационных технологий в определении белков

Всем известно, что молекулярная биология появилась как раздел биохимии в 1953 г. после опубликования Д. Уотсоном и Ф. Криком пространственной модели молекулы ДНК (Нобелевская премия, 1962). Вслед за этим кембриджский ученый Ф. Сенгер, дважды лауреат Нобелевской премии, разработал технологии секвенирования белка, а затем секвенирования ДНК.

Именно бурное развитие методологии молекулярной биологии спустя всего 50 лет после ее появления привело к революционным достижениям с формированием новых направлений биологии, которые позволяют проводить практически полное исследование любой биологической системы. Направления, для краткости называемые “-омиками” (omics - genomics, transcriptomics и т. д.), считаются основой медицины XXI в.

Протеомика (PROTEins и genOMe) - самая молодая отрасль молекулярной биологии - определяет изучение белков как стратегическое направление в биологии, биотехнологии, медицине и фармакологии. Сразу выделилось медицинское направление: в первую очередь стали изучать белки, важные для понимания механизма заболевания и диагностики, и появилось определение “постгеномный этап изучения белков”. Большая часть работ выполняется зарубежными учеными. Протеомные центры располагают большим набором современного оборудования, позволяющего использовать новые методические подходы к определению набора белков в клетке. Первый в России Центр протеомных исследований был создан в Институте биомедицинской химии (ИБМХ) РАМН, которым руководит академик РАМН А.И. Арчаков. ИБМХ РАМН является головной организацией проекта “Протеом человека” в нашей стране.

Выбор методов исследований на постгеномном этапе изучения белков

Настоящее время - это переходный период критического осмысления значимости прежних методов и возможностей новых, однако ни в коем случае не должна происходить неоправданная замена рутинных методов на современные. Широкое внедрение новых молекулярных технологий в медицину является долгосрочным процессом и зависит от наличия специализированного оборудования и степени готовности диагностических алгоритмов к внедрению.

Далеко не всегда результаты исследований состояния белковой системы в клетке методами геномики или протеомики отвечают на главный вопрос о ее функциональном состоянии. Методами протеомики легко установить последовательность аминокислот в белке и предсказать его конформацию по последовательности нуклеотидов в гене. Однако нарушения в функционировании белков могут происходить не только вследствие генетических мутаций, но также из-за посттрансляционного изменения структуры под действием дополнительных факторов или межмолекулярных взаимодействий. Поэтому главной задачей остается определение пространственной структуры белка - всех поверхностных конформационных участков, позволяющих ему реагировать с другими молекулами в клетке, т. е. осуществлять свою функцию.

Особое место в этой нише занимают иммунохимические методы, позволяющие выявить различия, связанные с нарушением формирования антигенных детерминант на поверхности молекулы белка. Они оказались востребованными и в самых современных технологиях изучения белков - их индикации в протеомных полях или микрочипах, т. к. по специфичности и высокой чувствительности иммунохимическому анализу нет альтернативы.

Минорные белки сыворотки крови

Именно иммунохимическими методами во второй половине ХХ в. были идентифицированы не известные ранее белки. Такие белки часто называют новыми, что относится только к имевшимся до того знаниям и никоим образом к природе выявленных белков, т. к. в организме могут синтезироваться только те белки, информация о которых заложена в генетическом фонде. Через белки, как структуры матричного синтеза, реализуются генетически обусловленные морфофункциональные и физиологические особенности биологического вида вообще и отличительные особенности каждого индивида в частности. Когда ошибка закодирована в геноме, ее последствия проявляются на уровне белка. Теоретически все болезни могут быть прослежены до изменений, происходящих на белковом уровне. То есть все белки организма могут выступать маркерами развития того или иного состояния, и в первую очередь болезни.

Среди белков крови наименее изученными остаются белки, составляющие малую часть от всех белков крови и обозначаемые некоторыми авторами как минорные белки, имеющие в то же время особое диагностическое значение. Долгое время их определение оставалось за пределами возможностей методов индикации белков в биологических жидкостях из-за малой концентрации. При особых физиологических состояниях (беременность, реакция организма на вредное внешнее воздействие), а также патологических процессах (воспаление, опухоль и др.) продукция этих белков резко возрастает, иногда на несколько порядков, что может быть использовано в качестве диагностического критерия. Среди идентифицированных минорных белков известны регуляторные, онкофетальные, белки-реактанты и тканевые белки. Классическим минорным белком является С-реактивный белок (СРБ). Открытый в 1930-х гг. как маркер воспаления, он до сих пор остается объектом пристального изучения.

Известные в настоящее время диагностически значимые белки, по нашему мнению, можно разделить на несколько групп (последняя группа может быть представлена белками первой и третьей групп):

  • стадиоспецифические (эмбрио- и фетоспецифические);
  • аномальные (возникшие в результате мутаций, например гемоглобин S); ассоциированные с развитием патологического процесса (маркеры
  • опухолей, в т. ч. онкофетальные, воспаления и др.);
  • ассоциированные с развитием особого физиологического состояния

(белки беременности, белки-реактанты и др.).

Истинно стадиоспецифическими являются эмбриональные и фетальные белки: альфа-фетопротеин (АФП), эмбриональный или примитивный гемоглобин (НЬЕ (P)), фетальный гемоглобин (HbF), эмбриональный преальбумин (ЭПА).

К онкофетальным белкам относятся уже ставшие классическими АФП, трофобластический бета-глобулин (ТБГ), выявляемый при трофобластиче- ской болезни, раково-эмбриональный антиген (РЭА) и др.

Трофобластический бета-глобулин и связанный с беременностью альфа2-гликопротеин

Для диагностики состояния матери и плода не менее важными, чем стадиоспецифические, являются плацентарные и материнские белки беременности. В 1960 г. Hirschfeld и Soderberg описали два белка в дополнительной фракции, выявленной Smithis в 1959 г. при электрофоретическом разделении крови беременных женщин и названной им зоной беременности. Этими белками оказались описанные на рубеже 1960-70-х гг. связанный с беременностью альфа2-гликопротеин (СБАГ, или a2-PAG) и трофобластический бета-глобулин, он же трофобластспецифический бета-гликопротеин (ТБГ, или TSG). Они остаются и на сегодняшний день классическими белками беременности, представляющими большой интерес в оценке состояния системы “мать - плод - плацента”. Многочисленными экспериментальными исследованиями доказана иммуносупрессивная роль обоих белков.

ТБГ-тест

Иммунохимическими методами ТБГ был идентифицирован в крови беременных женщин одновременно тремя группами авторов - в СССР, Польше и Германии на рубеже 1960-70-х гг.

За короткий период (1971-1976) нам удалось показать практически весь диагностический спектр ТБГ: его уровень в крови изменяется при поздних гестозах, неразвивающейся беременности, является объективным признаком беременности в дифференциальной диагностике с гинекологической патологией. В течение последующих 20-25 лет было проведено множество исследований по детальному изучению уровня ТБГ в крови беременных женщин.

В 1974 г. опубликовано первое сообщение о находке ТБГ в сыворотке крови больных трофобластической болезнью, в т. ч. злокачественной формой - хорионэпителимой матки. Следует заметить, что так же, как и в случае с АФП, первый в мире положительный результат по ТБГ как онкомаркеру был зафиксирован в АГМИ.

В отличие от определения АФП, внедрение в практику ТБГ-теста происходит гораздо медленнее.

Результаты многолетних исследований, проведенных сотрудниками АГМИ, позволяют утверждать, что этот тест должен стать не возможным, а обязательным. Определение ТБГ является показателем дифференциальной диагностики пролонгированной и переношенной беременности: за две недели до родов уровень ТБГ, обладающего иммуносупрессивной функцией, перестает расти, что свидетельствует о подготовке организма матери к отторжению фетоплацентарного комплекса.

ТБГ и СБАГ в мониторинге развития беременности

ТБГ и СБАГ, секретируемые в кровь матери, выполняют не менее важную роль, чем АФП.

При анализе более 1 тыс. случаев неосложненной беременности была отмечена закономерность в динамике продукции материнского (СБАГ) и плацентарного (ТБГ) белков на протяжении всего периода ее развития. При физиологически протекающей беременности уровень материнского белка, как правило, выше уровня плацентарного белка только в начале беременности. Во второй половине беременности ТБГ “обгоняет” СБАГ, т. е. плацента за счет увеличения объема берет на себя большую часть функции поддержания иммунотолерантности в системе “мать - плод - плацента”.

При появлении очагов кровоизлияния и некроза в плаценте уровень ТБГ снижается, а концентрация СБАГ увеличивается. По нашему мнению, огромное значение в препятствии отторжению фетоплацентарного комплекса организмом матери играет суммарный сбалансированный иммуносупрессивный эффект белков беременности.

СБАГ-тест как маркер воспаления

Диагностический потенциал определения СБАГ оказался более значимым, чем ТБГ, т. к. его синтез ассоциирован не только с беременностью. Еще в начале 1970-х гг. нами были получены данные о зависимости продукции СБАГ от выраженности симптомов ревмокардита и его тяжести.

Установлено, что продукция СБАГ возрастает при целом ряде патологических состояний, не связанных с беременностью: воспалении, опухолях, системных заболеваниях, как у взрослых, так и у детей. Его максимальные концентрации были отмечены при активном ревматизме, туберкулезном бронхоадените, гломерулонефрите, инфекционно-аллергическом миокардите.

Получены данные о содержании белков острой фазы, включая СБАГ и СРБ, у больных с коронарогенной и некоронарогенной патологией сердечной мышцы. В отличие от СРБ, высокие уровни которого были выявлены в ранние сроки и сопутствовали тяжелому течению заболевания (неспецифическая реакция организма в ответ на ишемию и повреждение миокарда), высокие концентрации СБАГ отмечены при репаративных процессах.

Уровни СБАГ в крови больных со злокачественными новообразованиями достоверно превышают таковые при доброкачественных опухолях, что позволяет рекомендовать СБАГ-тест в качестве дополнительного лабораторного критерия диагностики, а главное, оценки эффективности лечения онкологических заболеваний.

Большой объем клинического материала позволил подробно изучить поведение СБАГ при многих нозологических формах заболеваний и доказать диагностическую возможность определения белка для оценки воспалительных заболеваний сердца, легких, почек и желчного пузыря. Факт, что наибольшим увеличением концентрации СБАГ организм отвечает на развитие заболеваний с аутоиммунным компонентом, определяет интерес к его роли в формировании иммунного ответа.

За последние 10 лет были получены новые данные о биологической роли белков беременности, месте СБАГ в молекулярном патогенезе и его структуре. Установлены некоторые параллели в продукции СБАГ и других биологически активных компонентов гомеостаза, а именно иммуноглобулинов, интерлейкинов, маркера апоптоза.

В эксперименте in vivo показано, что иммуносупрессивный эффект СБАГ выражен в 2 раза слабее, чем у ТБГ. Такое распределение иммунотропного влияния, очевидно, имеет глубокий биологический смысл, т. к. ТБГ, эволюционно более молодой, является специфическим белком беременности, синтезируемым синцитиотрофобластом, а СБАГ – минорным компонентом, концентрация которого меняется не только при беременности, но и при воспалении. Экспериментальным путем и при изучении биологических жидкостей (кровь, маточные смывы) женщин, получавших гормонотерапию, была установлена зависимость концентрации СБАГ от уровня гормонов.

До настоящего времени этот тест используется только в научно-практических исследованиях и является потенциальным маркером воспаления, отражающим, в отличие от СРБ, патологический процесс на всем его протяжении. СБАГ-тест может применяться для оценки эффективности лечения и для выявления латентного воспаления при профилактических обследованиях. В крови здоровых лиц уровень СБАГ не превышает 10 мг/л (чаще до 5 мг/л), причем его концентрация выше у женщин и зависит от возраста. При воспалении, в зависимости от характера процесса, уровень СБАГ может повышаться в разы, а при некоторых заболеваниях, как было отмечено ранее, на порядки.

Возможности определения антенатальных типов гемоглобина в клинической диагностике

Эмбриональный (HbE) и фетальный (HbF) типы гемоглобина относятся к истинно стадиоспецифическим белкам и являются хрестоматийным примером дифференциальной активности генов. Выраженный синтез HbF приходится на 13-40-ю недели развития плода, после рождения его доля в общем Hb не превышает 2,0%. Отличительным функциональным свойством HbF является большее, чем у Hb взрослых (HbA), сродство к кислороду.

Одним из механизмов адаптации к гипоксии является частичная дерепрессия гена, отвечающего за синтез одной из цепей HbF, отличающего его от HbA, и генобоснованное подавление синтеза цепей взрослого гемоглобина. В крови больных, страдающих гипоксией, появляется много эритроцитов, заполненных HbF, который легче присоединяет кислород, чем HbA, и дозированно отдает его клеткам, т. е. бесперебойно, но в уменьшенных количествах снабжая ткани энергией.

В ходе изучения уровня HbF у больных с заболеваниями сердца и легких установлено, что концентрация HbF значительно выше у больных ишемической болезнью сердца (ИБС), имеющих тяжелую степень недостаточности кровообращения. Кроме того, обнаружена тесная корреляционная связь между концентрацией HbF и возрастом как больных, так и здоровых лиц.

Наличие у больного сопутствующих заболеваний, отягощающих гипоксию тканей при ИБС (артериальная гипертония, сахарный диабет), сопровождается достоверным увеличением концентрации HbF. При сочетании у больного двух и более заболеваний также отмечается тенденция к увеличению концентрации HbF.

Показана зависимость концентрации уровня HbF от наличия сочетанной патологии, декомпенсации кровообращения, возраста больного, длительности заболевания, в особенности в первые пять лет от начала заболевания.

Следующий шаг в изучении антенатальных типов гемоглобина был основан на предположении: если эмбриональный гемоглобин, наряду с HbF, обладает высоким сродством к кислороду, определяющим его способность извлекать О2 из материнской крови и освобождать его в тканях плода при низком рО2 в условиях относительной физиологической гипоксии, то может происходить дерепрессия соответствующих генов при выраженной гипоксии у детей и взрослых.

Активация гена №E в постнатальном периоде жизни человека, по нашему мнению, возможна:

  • при состояниях, сопровождающихся тяжелой тканевой гипоксией, приводящей к возможной индукции синтеза HbF и HbE как адаптивных белков, способствующих оптимизации тканевого газообмена в условиях хронической гипоксемии;
  • заболеваниях, связанных с патологией происходящих из популяции миелоидных плюрипотентных клеток, в первую очередь при эритре- мии, а также миелолейкозах, поскольку, согласно современным представлениям, эритремия относится к группе миелопролиферативных заболеваний костного мозга.

С 2005 г. была проведена серия исследований динамики синтеза обоих антенатальных типов гемоглобина в эмбриогенезе и у новорожденных детей, а также в крови больных гематологическими заболеваниями. Вся работа выполнена на самостоятельно разработанных тест-системах, основанных на принципе иммунодиффузии.

Результат определения HbF в пуповинной крови показал достоверное повышение его концентрации в крови новорожденных при тяжелой внутриутробной гипоксии и при сочетании задержки внутриутробного развития плода с тяжелой гипоксией по сравнению с контрольной группой на 30,00-70,0%.

HbE выявлялся в пуповинной крови новорожденных только с тяжелой внутриутробной гипоксией в 30,2% случаев. Отмечены различия в уровне HbE по половому признаку: у девочек этот показатель оказался в 2 раза выше, чем у мальчиков (39,1 и 20,0% соответственно). Установленный факт более высокой частоты возобновления синтеза HbE у девочек может свидетельствовать о врожденной высокой адаптивной реакции женского организма на воздействие эндогенных и экзогенных факторов, затрагивающих состояние красной крови. Отсутствие HbE в крови здоровых новорожденных закономерно, т. к. к периоду рождения значительно снижается даже уровень фетального Hb, начинающего заменять эмбриональный HbP в процессе развития плода уже на 7-й неделе. Возобновление синтеза раннего типа гемоглобина с максимальным сродством к кислороду в трети случаев при тяжелой гипоксии у плода свидетельствует о приспособительной реакции организма к низкой концентрации кислорода в тканях.

Также изучена возможная диагностическая роль HbF и HbE при онкогематологических заболеваниях. Концентрация HbF в крови больных превышала значения у здоровых лиц при эритремии на 80,0%. А при остром, хроническом миелолейкозе и сублейкемическом миелозе - на 60,0, 70,0 и 40,0% соответственно.

HbE на уровне чувствительности метода (3-5 мг/л) выявлен в крови больных эритремией с частотой 66,7% и у больных острым миелолейко- зом - в 22,2% случаев. Самый активный синтез HbE наблюдали при эритре- мии, частота его выявления при остром миелолейкозе была сопоставима с таковой при тяжелой форме гипоксии новорожденных.

Не исключено, что при более высокой чувствительности метода частота выявления HbE при миелопролиферативных заболеваниях была бы выше и можно было бы установить референтные величины в группах сравнения. Это позволит планировать дальнейшие исследования по разработке теста для выявления HbE на основе иммуноферментного анализа.

Максимальная частота выявления HbE, так же, как и концентрация HbF, отмечена при эритремии.

Проведенную работу можно рассматривать как предварительный этап широкого комплексного перспективного исследования по установлению значения фетального и эмбрионального типов гемоглобина в качестве диагностических показателей функционального состояния эритрона, и в первую очередь гипоксии.

Таким образом, анализ современных методов исследования белков и сведений по нескольким фетоплацентарным и ассоциированным с беременностью белкам показал их высокий диагностический потенциал как маркеров развития фетоплацентарного комплекса и недостаточную востребованность практической медициной как официально одобренных

иммунохимических тестов (ТБГ), так и не включенных в протоколы исследований (СБАГ). Кроме того, представленные сведения по антенатальным типам гемоглобина свидетельствуют об их перспективности как маркеров состояния эритрона.

Рекомендации по теме

Мероприятия

Мероприятия

Повышаем квалификацию

Посмотреть

Самое выгодное предложение

Самое выгодное предложение

Воспользуйтесь самым выгодным предложением на подписку и станьте читателем уже сейчас

Мы в соцсетях
А еще:
Сайт предназначен для медицинских работников!


Материалы для zdrav.ru готовят лучшие эксперты в сфере здравоохранения. Чтобы защитить их авторские права, многие статьи на нашем сайте закрыты

Подтвердите ваш статус медработника - регистрация займет одну минуту.

Пакет готовых инструкций, чтобы пройти проверку Росздравнадзора в подарок!

У меня есть пароль
напомнить
Пароль отправлен на почту
Ввести
Введите эл. почту или логин
Неверный логин или пароль
Неверный пароль
Введите пароль
Я тут впервые
И получить доступ на сайт Займет минуту!
Зарегистрироваться
Сайт предназначен для медицинских работников!


Материалы для zdrav.ru готовят лучшие эксперты в сфере здравоохранения. Чтобы защитить их авторские права, многие статьи на нашем сайте закрыты

Подтвердите ваш статус медработника - регистрация займет одну минуту.

Пакет готовых инструкций, чтобы пройти проверку Росздравнадзора в подарок!

У меня есть пароль
напомнить
Пароль отправлен на почту
Ввести
Введите эл. почту или логин
Неверный логин или пароль
Неверный пароль
Введите пароль
Я тут впервые
И получить доступ на сайт Займет минуту!
Зарегистрироваться
×
Журнал
Гость, Ваш бесплатный доступ к журналу «Справочник заведующего КДЛ» сгорает через

Гость, вам предоставлен VIP-доступ к журналу «Справочник заведующего КДЛ»:
возможность скачивать шаблоны • доступ к видеотренингам • книги для КДЛ
Активировать доступ  
Сайт использует файлы cookie. Они позволяют узнавать вас и получать информацию о вашем пользовательском опыте. Это нужно, чтобы улучшать сайт. Посещая страницы сайта и предоставляя свои данные, вы позволяете нам предоставлять их сторонним партнерам. Если согласны, продолжайте пользоваться сайтом. Если нет – установите специальные настройки в браузере или обратитесь в техподдержку.