Минеральный обмен. Биохимия молока, крови, мочи

Качественный  состав белков плазмы крови.

Качественный  состав белков плазмы крови очень  разнообразен. В клинической биохимии часто общий белок плазмы делят  на отдельные фракции методом  электрофореза, основанного на разделении белковых смесей по признаку различной  величины массы и конкретного  заряда одного белка. При электрофоретическом  разделении в зависимости от носителя количество белковых фракций общего белка неодинаково. Независимо от вида электрофореза всегда выделяют основные фракции - альбумины и глобулины. Альбумины синтезируются в печени и являются простыми белками, содержащими  до 600 аминокислотных остатков. Они  хорошо растворимы в воде. Функция  альбуминов состоит в поддержании  коллоидно-осмотического давления плазмы, постоянства концентрации водородных ионов, а также в транспорте различных  веществ, включая билирубин, жирные кислоты, минеральные соединения и  лекарственные препараты.   Альбумины  плазмы крови могут рассматриваться  и как определённый резерв аминокислот  для синтеза жизненно необходимых  специфических белков в условиях дефицита белков в рационе. Альбумины  удерживают воду в кровяном русле, а  поэтому при гипоальбуминемиях могут быть отёки мягких тканей. При нефритах в мочу из плазмы крови проникают в первую очередь альбумины, как самые низкомолекулярные белки (молекулярная масса альбуминов составляет около 60000 – 66000). В норме на долю альбуминов приходится 35 – 55% от общего количества белков плазмы крови.

Глобулины плазмы – это множество различных  белков. При электрофорезе они  перемещаются вслед за альбуминами. Как правило, в плазме они находятся  в комплексе со стероидами, углеводами или фосфатами. Взаимосвязь с  липидами обеспечивает комплексам глобулинов растворимое состояние и транспорт  в различные ткани. В период интенсивного роста животного в крови отмечается относительное снижение уровня альбуминов и соответствующие повышение  уровня α- и γ-глобулинов. β-глобулины активно взаимодействуют с липидами крови. γ-глобулины, наименее подвижная и наиболее тяжёлая фракция из всех глобулинов, синтезируются происходящими из части стволовых клеток костного мозга В-лимфоцитами или образующимися из них плазматическими клетками. Они выполняют главным образом функцию защиты, являясь защитными антителами (иммуноглобулинами). У млекопитающих их пять – IgG, IgM, IgE, IgD, IgA. В количественном плане в крови преобладает IgG (80%). Используя метод иммуноэлектрофореза, в крови выделяют до 30 белковых фракций. Каждый тип иммуноглобулинов может специфически взаимодействовать лишь с одним определённым антигеном.

Новорождённые животные не способны в первые дни  жизни синтезировать антитела. Они  появляются только после поступления  в желудочно-кишечный тракт молозива. Самостоятельный синтез этих защитных белков в костном мозге, селезёнке, лимфатических узлах отмечается с 3- или 4-недельного возраста животного. Поэтому важно напоить новорождённого молозивом, которое содержит в 10-20 раз  больше иммуноглобулинов, чем обычное  молоко.

Т-лимфоциты  кооперируются с В-лимфоцитами  в синтезе иммуноглобулинов, тормозят иммунологические реакции, лизируют различные клетки. В крови Т-лимфоциты составляют 70%, В-лимфоциты – около 30%. Для синтеза иммуноглобулинов необходима и третья популяция клеток – макрофаги. Они выступают как первичные факторы неспецифической защиты, благодаря способности захватывать и переваривать микроорганизмы, антигены, иммунные комплексы, передавать информацию о них Т- и В-лимфацитам. Макрофаги выступают в роли посредников между всеми участниками процесса с помощью вырабатываемых клетками лимфокинов и монокинов.

В-лимфоциты  вырабатывают антитела лишь против определённых, поступивших в организм антигенов (бактерий, вирусов).Для этого структура антигена и глобулинового рецептора на поверхности лимфоцита должны соответствовать друг другу, как ключ к замку. В этом случае лимфоцит начинает делиться и синтезировать антитела против вида антигена, вызвавшего ответную реакцию.

Концентрация  γ-глобулинов увеличивается в сыворотке крови при хронических инфекционных болезнях, при иммунизации, беременности животных.

Целый ряд  белков плазмы крови выполняет специфические  функции. Среди них следует выделить такие белки, как трансферрин, гаптоглобин, церулоплазмин, пропердин, система комплимента, лизоцим, интерферон.

Трансферрины являются β-глобулинами, синтезируемыми в печени. Связывая два атома железа на молекулу белка, они транспортируют этот элемент в различные ткани, регулируют его концентрацию и удерживают его в организме. По величине заряда белковой молекулы, аминокислотному составу различают 19 типов трансферринов, которые связаны с наследственностью. Трансферрины могут оказывать и прямой бактериостатический эффект. Концентрация трансферринов в сыворотке крови составляет около 2,9 г/л. Низкое содержание трансферринов в сыворотке крови может быть вызвано недостатком белков в рационе животного.

Гаптоглобин входит в состав α-глобулиновой фракции сыворотки крови. Он образует комплексы с гемоглобином при гемолизе эритроцитов. В форме таких комплексов железо из разрушенных эритроцитов не выделяется в составе мочи из организма, так как эти комплексы не способны проходить через почки. Гаптоглобин выполняет также защитную функцию, участвуя в процессах детоксикации.

Церулоплазмин — α -глобулин, синтезирующийся в печени, имеет в своем составе медь (0,3%). Связывая медь, церулоплазмин обеспечивает должный уровень этого микроэлемента в тканях. На долю церулоплазмина приходится 3% всего количества меди организма животного. Он проявляет себя как фермент и как оксидант. Церулоплазмин является оксидазой адреналина, аскорбиновой кислоты. Важной характеристикой церулоплазмина является его способность окислять железо в тканях до Fe3+, депонируя его в таком виде.

Система комплемента — это комплекс сывороточных белков глобулиновой природы, который  рассматривается как система  проэнзимов, активация которых приводит к цитолизу, разрушению антигена. Синтез системы комплемента, насчитывающей до 25 разных белков, осуществляется преимущественно мононуклеарньми фагоцитами, а также гистиоцитами. Это сложная эффекторная система белков сыворотки, играющая важную роль в регуляции иммунного ответа и в поддержании гомеостаза, в плане фило- и онтогенеза возникла раньше иммунной системы. В составе системы комплемента детально изучены 11 компонентов. Каскад ферментативных реакций, запускаемый комплексом антиген-антитело и приводящий к последовательной активации всех компонентов комплемента, начиная с первого, называется классическим путем активации. Обходной путь, который характеризуется активацией более поздних компонентов комплемента, начиная с С3, называется альтернативным. Разрушение микробной клетки наступает только после активации компонента С4. Терминальные белки системы комплемента, последовательно реагируя один с другим, внедряются в двойной слой липидов, повреждая клеточную мембрану с образованием мембранных каналов, что и приводит к осмотическим нарушениям, проникновению внутрь клетки антител, комплемента с последующим лизисом внутриклеточных мембран.

Азотсодержащие  и безазотистые вещества плазмы крови.

Наряду  с белками плазма (сыворотка) крови  содержит различные азотсодержащие небелковые вещества, которые получили название остаточного азота. В состав остаточного азота входит азот мочевины, мочевой кислоты, аминокислотьи, мелкие пептиды, билирубин, креатин, креатинин, аллантоин, глутамин, серотонин, гистамин, адреналин и некоторые другие. При действии 20- или 40% -ми растворами трихлоруксусной кислоты на эти вещества они не осаждаются и остаются в растворенном состоянии. Основным компонентом остаточного азота у млекопитающих является мочевина, у птиц количественно преобладает мочевая кислота. В целях диагностики используют определение как суммарного количества остаточного азота, так и веществ его составляющих. Уровень суммарного количества остаточного азота в плазме крови лошади составляет 25—35 мг%, крупного рогатого скота — 40—60 мг%, свиньи — 35—60 мг%, собаки — 35—40 мг%. Мочевина в норме составляет до 70% от общего остаточного азота плазмы крови млекопитающих. Пониженный уровень мочевины в плазме крови указывает на нарушение функции печени, тогда как увеличение этого показателя свидетельствует о нарушении функции почек животного. Мочевая кислота в плазме крови птиц достигает в норме 9 мг% и является конечным продуктом белкового обмена.

Общее количество остаточного азота плазмы крови  и его отдельных компонентов  может при определенных болезнях животного меняться и в первую очередь при нарушениях выделительной  функции почек, когда особенно резко  увеличивается содержание мочевины. Это состояние носит название уремии. Содержание мочевой кислоты  в плазме крови часто повышено при подагре, лейкемии, пневмонии. У  взрослых животных повышение концентрации общего азота в плазме крови свидетельствует  об усилении распада белков тканей. Повышение уровня общего остаточного  азота в плазме крови наблюдается  и при высоком содержании белков в рационе.

Среди свободных  аминокислот плазмы крови животного  преобладают аланин, глицин, лейцин, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, а также глутамин. Уровень аминокислот в плазме млекопитающих составляет 10—30 мг%. Эти аминокислоты могут быть использованы организмом на синтетические цели.

Креатин играет важную роль в метаболизме  энергии. Это продукт обмена глицина, аргинина, -аденозилметионина. Креатинфосфат внутри клеток спонтанно распадается с образованием креатинина, поступающего в циркуляцию крови.

Количество  креатинина, поступающего из крови в мочу, в норме является величиной постоянной (15 мг/кг мышечной ткани). Так как уровень креатинфосфата в целом пропорционален мышечной массе организма, то у растущих животных уровень креатина в плазме крови всегда выше, чем уровень креатинина.

Билирубин является конечным продуктом распада  гемоглобина. Определение количества билирубина плазмы крови используется для оценки функции печени или  интенсивности гемолитических процессов  в организме. В обоих случаях  концентрация билирубина плазмы крови  повышается (норма до 1 мг%). Концентрация билирубина может быть повышена в  плазме крови животного при поражении  печени и, в частности, за счет его  прямой фракции, образующейся в печеночных клетках и выходящей из них  вследствие повышения проницаемости  клеточных мембран при патологических состояниях. При гемолитических процессах, например, в случаях гемоспоридиозов  крупного рогатого скота, происходит повышение  концентрации общего билирубина плазмы без повышения уровня фракции прямого билирубина.

Безазотистые вещества плазмы крови включают метаболиты углеводного, жирового и минерального обменов. Среди них прежде всего следует назвать глюкозу. В зависимости от типа кормления животного концентрация глюкозьи в крови обычно варьирует в пределах физиологической нормы. Норма концентрации глюкозы крови является результатом баланса функций регулирующих ее гормонов. Следует помнить, что глюкоза - нестойкое органи- ческое соединение организма: спустя сутки после получения пробы крови (плазмы) концентрация в ней глюкозы падает на 30—40%, что необходимо учитывать в диагкостической работе. Концентрация глюкозьи в крови жвачных животных составляет 50—60 мг%, у животных с однокамерным желудком —- 70—110 мг%. В крови животных всегда присутствуют основные метаболитьи глюкозьи — пировиноградная и молочная кислоты.

При углеводном рационе в крови животного  значительно возрастает концентрация глюкозьи, которая под влиянием глюкокиназы печени (или гексокиназы) приводит к повышению уровня глюкозо-6-фосфата. Таким образом, роль глюкокиназы заключается в обеспечении глюкозо-б-фосфата для синтеза гликогена. Уровень глюкозо-б-фосфата контролируется глюкагоном и инсулином. Глюкагон начинает каскад реакций с участием цАМФ, приводящих к распаду гликогена, тогда как инсулин имеет обратный эффект. Высокий уровень глюкозы в крови приводит к снижению синтеза глюкагона и повышению уровня инсулина поджелудочной железой. Это гормональное соотношение является прямым аллостерическим действием самой глюкозы. Снижение использования глюковы мышцами и жировой тканью способствует поддержанию уровня глюкозы в крови. Поступление глюкозы в мышцы и жировую ткань снижается при низком уровне инсулина в крови.

Временная глюкозурия в течение 1—1,5 часа может быть у собаки после обильной углеводной еды, однако выраженная глюкозурия в течение 2 часов и более является прямым свидетельством сахарного диабета. При кетозах высокопродуктивных молочных коров и токсемии беременности у овцематок наблюдают состояние гипогликемии.

Большие количества трудно переваримых углеводов (клетчатка) у жвачных животных ферментируются в летучие жирные кислоты (уксусная — 65%, пропионовая 20%, масляная — 10%) микрофлорой рубца. Меньшие количества переваримых углеводов (крахмал, глюкоза) кормов избегают подобной ферментации. Уксусная кислота используется для энергетических потребностей организма, а также на синтетические цели. В то же время протпионовая кислота является хорошо известным предшественником глюкозы в процессе глюконеогенеза. Теоретически 1 г пропионовой кислоты может дать 1,23 г глюкозы. Масляная кислота стимулирует продукцию глюкозы, усиливая фосфоролиз в печени за счет повышении скорости глюконеогенеза. Возможным источником глюкозы у жвачных животных служит и молочная кислота, продукт ряда ферментативных реакций организма. Содержание общих липидов в крови составляет 500—900 мг%. Среди них — триглицериды, фосфолипиды, свободные жирные кислоты, холин, холестерин, глицерин, кетоновые тела. Важное диагностическое значение имеет определение в крови концентрации кетоновых тел (ацетон, ацетоуксусная и оксимасляная кислоты). В норме их содержание в крови не превышает 10 мг%. Повышенная концентрация кетоновых тел в крови наблюдается при кетозах, при голодании животного, в случаях сахарного диабета.

Из минеральных  веществ крови следует в первую очередь отметить важную роль постоянства концентрации кальция и неорганического фосфора. Концентрация кальция в плазме крови млекопитающих животных равна 10—12 МГ%, у птиц 10—25 мг%. Концентрация неорганического фосфора в плазме крови составляет 4—б мг%, В норме соотношение в плазме крови млекопитающих животных кальция и фосфора составляет 2 : 1, у птиц 3: 1. Уровень кальция и фосфора плазмы крови регулируется за счет производных витамина С кальцитонина и паратгормона. При недостатке производных витамина 13 в организме накапливаются пируват и лактат и снижается синтез лимонной кислоты. Поэтому определение уровня пировиноградной и лимонной кислот в крови является косвенным показателем обеспеченности животного производными витамина В. Концентрация кальция в плазме крови обычно снижена при рахите и остеомаляции, когда нарушается структура костной ткани. Снижение концентрации неорганического фосфора в плазме крови характерно для рахита, а повышение этого показателя отмечают при гипервитаминозе.

Биохимия мочи