Электрофорез в клинической лаборатории ii белки крови ликвора мочи

Кафедра факультетской хирургии Российский государственный медицинский Университет, г. Москва

Современная диагностика в любой области медицины основана на высоком уровне технического обеспечения исследований, включаемых в сложный цикл клинического обследования.
В настоящее время к клиническим лабораториям все настойчивее предъявляются требования проведения наиболее информативных и экономичных исследований. Аналитические методы, основанные на предложенном Тиселиусом в 1937 году (11) принципе электрофореза представляют все увеличивающуюся область диагностических исследований, проводимых в клинических лабораториях. Однако, из-за недостаточной осведомленности врачей о современных возможностях данного метода его значимость в диагностическом процессе еще не полностью оценена.
Тиселиус за разработку метода электрофоретического разделения макромолекул был удостоен Нобелевской премии в 1948 году. Принципиальной основой всех электрофоретических методов является тот факт, что находящиеся в растворе молекулы, располагающие электрическим зарядом, под действием сил электрического поля смещаются в сторону противоположно заряженного электрода.
Скорость миграции вещества в среде с одной и той же силой электрического поля, зависит от размера частиц и их электрического заряда. В случае белковых молекул, благодаря их амфотерным свойствам, направление и скорость смещения во многом зависит от рН среды, в которой происходит миграция (3). Заряд различных белков в растворах с одинаковым рН зависит от аминокислотного состава, так как диссоциация белковых цепей приводит к образованию групп, имеющих положительный или отрицательный заряд. Под влиянием сил электрического поля компоненты разгоняемой системы распределяются согласно их заряду, приобретая соответствующую скорость движения, т.е. происходит электрофоретическое разделение. Внедрение электрофоретических «носителей» привело к улучшению технологий и одновременно к упрощению фракционирования. В качестве «носителей» используются фильтровальная бумага, целлюлоза, ацетат целлюлозы, различные гели (полиакриламид), агароза и др. При этом во время элекрофореза, наряду с разделением частиц согласно их зарядам, вступает в силу так называемый «молекулярно ситовой эффект», когда гелевая структура ведет себя по отношению к ионам как фильтр. Ионы, превышающие ее пористость не проходят или проходят очень медленно, а более мелкие ионы быстрее проникают через поры медиума. Таким образом, скорость передвижения зависит не только от заряда иона, но и от величины пор геля, формы пор, величины движущихся ионов, взаимодействия между матрицей геля и движущимися ионами (адсорбция и др.)

Электрофорез как биохимический метод — очень мощное приспособление для оценки широкого спектра жизненных процессов.
Наибольшая популярность до настоящего времени принадлежит электрофорезу белков как одному из наиболее информативных лабораторных тестов, используемых в настоящее время (4). Он предполагает огромную диагностическую информацию, особенно когда исследование дополняется такими высокоспецифичными тестами как иммуноэлектрофорез, количественной оценкой иммуноглобулинов и других специфических протеинов, Т- и В-лимфоцитов и стадий трансформации лимфобластов.
Электрофоретическое разделение протеинов позволяет изучать их биологические и физические характеристики, являясь индикатором заболеваний печени и почек, иммунной системы, злокачественной патологии, острых и хронических инфекций, генетических поломок, заболеваний центральной нервной системы и многих других видов патологии. Используя ацетат целлюлозу, можно разделить сывороточные белки на 5 фракций: альбумин и 4 глобулиновых группы
— альфа 1, альфа 2, бета (часто подразделяются на 2 различные группы
— бета 1 и бета 2) и гамма (7) (рис.1).

Рис.1 Нормальная электрофореграмма сывороточных протеинов

Альбумин — низкомолекулярный сывороточный белок (м.в. около 70000 дальтон), образующий комплексы с многими протеинами, гормонами, билиарными пигментами, кальцием и другими субстанциями, играет ключевую роль в поддержании осмотического давления.
Все 4 группы глобулинов характеризуются гораздо более высоким молекулярным весом, чем альбумин. Альфа- и бета-глобулины также являются транспортными формами протеинов, образуя комплексы с пигментами, металлами, углеводами и липидами. Эти белки очень гетерогенны, разброс их молекулярного веса от 40000 до 1000000 дальтон. Гамма глобулины, или иммуноноглобулины характеризуются молекулярным весом от 15000 дальтон до более чем 1000000 дальтон (для IgM).
Синтезируемые В-лимфоцитами антитела в виде JgG, JgA и JgE представляют собой один из компонентов иммунной защиты организма, которая включает кроме того Т-клеточный иммунитет, фагоцитоз и систему комплемента. Нарушение одного из компонентов иммунной системы приводит к изменению защиты организма и клинически выявляется как одна из форм иммунодефицитного состояния. Выявления и идентификация нозологических форм иммунодефицитных состояний — актуальнейшая проблема клинической медицины. Одним их наиболее информативных методов первичной диагностики иммунодефицитов является электрофоретическая протеинограмма сыворотки крови.

В последние годы все большую диагностическую значимость приобретает электрофорез высокого разрешения протеинов, который позволяет выделить около 15 фракций белков. Число фракций зависит от среды, на которой происходит разгонка, и техники окрашивания. Наряду с числом компонентов, их качественной и количественной характеристикой иногда возникает необходимость дальнейшего более подробного исследования. В 1976 году для изучения иммуноглобулинов был предложен метод иммунофиксации (11). Электрофорез с иммунофиксацией (JFE) — это двухступенчатый процесс, использующий электрофорез протеинов на первом этапе и иммунопреципитацию на втором. При этом исследованию может быть подвергнута сыворотка крови, моча, спинномозговая или другая жидкость организма. На электрофоретически разделенные антигены наносят иммунные сыворотки, содержащие различные специфические антитела. При встрече соответствующих антигена и антитела в зоне оптимального их соотношения наблюдается реакция преципитации невооруженным глазом. Иммунный электрофорез объединяет преимущества электрофореза и иммунной реакции: высокая разрешающая способность метода, разделяющая компоненты анализируемой системы на основе электрофоретической мобильности и высокая специфичность иммунных антисывороток. Электрофорез с иммунофиксацией — один из современнейших методов в кинической лаборатории для получения характеристик моноклональных иммуноглобулинов. Моноклональная гаммопатия характеризуется неконтролируемой пролифирацией одного клона плазменных клеток за счет других клеток. Эта дисфункция часто приводит к синтезу большого количества одного иммуноглобулина или его субъединицы со снижением нормальных уровней иммуноглобулинов. При этом на электрофореграмме выявляется один резко увеличенный пик в бета-гамма-области (рис.2) .

Большинство моноклональных гаммопатий являюттся доброкачественными и не проявляют себя клинически. Однако, высокие уровни моноклонального протеина на фоне сниженных уровней других иммуноглобулинов могут быть ассоциированы с малигнизацией.
В последние годы участились парапротеинемические гемобластозы (миеломная болезнь, лимфоцитомия, лейкозы), когда на электрофореграмме может наблюдаться присутствие двух (и очень редко трех) моноклональных протеинов. Анализ протеинов абсолютно необходим в диагностике и мониторинге лимфопролиферативных заболеваний. При этом если иммуннохимический метод может выявить количественные отклонения протеиновой продукции, отмечая наличие расстройства в этой среде, то электрофорез в состоянии продемонстрировать моноклональную сущность этих нарушений. Однако, выявление того или иного варианта парапротеинемии на электрофоретической картине недостаточно для полной идентификации патологического процесса. В таких случаях необходимо использовать иммуноэлектрофорез.
Поликлональные гаммопатий в общих чертах характеризуются диффузным увеличением уровня протеина в гамма-регионе на электрофоретической пластине. Обычно концентрации трех главных иммуноглобулинов (IgG, IgA, IgM) соответственно увеличены (рис.3).

Обычно поликлональная гаммопатия наиболее часто встречаемое в клинике отклонение после гипоальбуминемии.
Сохраняющаяся поликлональная гаммопатия имеет определенную прогностическую значимость при ряде заболеваний: хроническая патология печени, коллагенозы, хронические инфекции, метастатистическая карцинома, ожоговая болезнь.
Снижением большинства или даже всех иммуноглобулинов характеризуется гипогаммоглобулинемия и агаммоглобулинемия (Рис.4).

Рис.4 Гипогаммаглобулинемия и агаммаглобулинемия Чаще всего это связано с наследственной патологией и проявляется уже в раннем детстве (синдром Вискотт-Алдриха, болезнь Брутона, атаксия).

Приобретенная недостаточность иммуноглобулинов во взрослом возрасте может быть вторичной, в виде моноклональной гаммопатии или быть индуцированной иммуносупрессивной терапией. Остановимся на электрофоретических характеристиках сывороточных протеинов при некоторых клинических проявлениях.
1. Острое воспаление. характеризующееся локализованным биохимическим ответом (активация комплемента) и реакцией на клеточном уровне (мобилизация фагоцитов, увеличение синтеза протеинов), дает при электрофорезе белков сыворотки увеличение уровней альфа 1-й альфа 2-глобулинов, фибриногена (рис.5).

2.Хроническое воспаление ассоциируется с увеличением фракций белков, рассматриваемых как «белки хронической фазы». Электрофоретически это будет проявляться умеренным увеличением альфа 2-глобулинов и легким увеличением бета-глобулинов. Альбумин может быть слегка подавлен на фоне поликлонального увеличения гамма глобулинов (рис.6).

Рис.6 Хроническое воспаление

Такие отклонения, характеризующие хроническое воспаление, могут проявляться при хронических инфекциях (бруцеллез, туберкулез и др.), коллагенозах, аллергиях, аутоиммунных процессах, а также при малигнизации.
3. Заболевание печени. В связи с тем, что в печени синтезируются альбумин и альфа-глобулин, заболевания этого органа, затрагивающие белковосинтезирующую функцию могут сопровождаться снижением их уровней в крови, что соответственно отразится на электрофореграммах (рис.7).

Следует однако помнить, что печень обладает значительными резервами синтезирующей способности, поэтому выявление данных нарушений будет свидетельствовать о глубоких гепатоцеллюлярных нарушениях

4. Нефротический синдром может быть обусловлен различными патологическими процессами (диабет, заболевание соединительной ткани, гломерулонефриты и др.). Для данного синдрома характерна потеря большого количества альбумина в связи с нарушением фильтрационной способности почек. При этом альбумин и другие низкомолекулярные белки (трансферрин и альфа 1- антитрипсин) выходят через гломерулярные канальцы. Это сопровождается увеличением в крови уровней высокомолекулярных протеинов (макроглобулин, IgM, липопротеины). Электрофоретическая картина при этом выявляет существенное снижение пика альбумина и увеличение альфа 1- и альфа 2-глобулинов (рис.8).

5. Гастроэнтеропатическая гипопротеинемия.
Избыточная потеря альбумина и других протеинов может сопутствовать ряду заболеваний желудочно-кишечного тракта, причем клинические проявления зависят от глубины поражения и степени потери белков (рис.9).

Рис.9 Гастроэнтеропатическая гипопротеинемия

Выявляемый при обследований «протеиновый профиль» будет отражать основной патологический процесс.
Различные типы протеинурии могут быть дифференцированы с помощью электрофореза мочи (рис.10).

Рис.10 Нормальная электрофореграмма белков мочи

Выявление и дифференцировка плазменных белков в моче с помощью электрофореза является весьма информативным тестом в оценке почечной функции, нарушения которой могут быть обусловлены ослабленной канальцевой реабсорбцией, но в большинстве случаев являются результатом патологической проницаемости гломерулярных капилляров (8) (рис.11 и 12).

Следует подчеркнуть возможность электрофоретического обследования цереброспинальной жидкости.
Продуцируясь путем ультрафильтрации плазмы, спинномозговая жидкость «обновляется» примерно 4 раза в сутки благодаря экскреции и реабсорбции через гемато-энцефалический барьер. Несмотря на внедрение в клиники нейрозаболеваний таких современных методов диагностики как компьютерная томография и ЯМРТ, исследование спинномозговой жидкости остается одним из ведущих методов клинической диагностики при заболеваниях нервной системы, помогая уточнить характер патологического процесса, особенности течения заболевания, его прогноз, контролировать эффективность лечения (4). Соотношение концентраций белков плазмы и цереброспинальной жидкости может свидетельствовать о той или иной степени проницаемости гемато-энцефалического барьера. Поэтому изучение статуса белков в цереброспинальной жидкости должно обязательно сопровождаться параллельным обследованием плазмы (рис.13).

Такой электрофоретический профиль является важным диагностическим аргументом при диагностике иммунопатологических процессов с неврологической аффектацией. Выявление олигоклональных групп при электрофорезе цереброспинальной жидкости — лучший и единственный на настоящее время тест для диагностики рассеянного склероза (1) (рис.14).

Специфические картины дает электрофорез цереброспинальной жидкости при нейросифилисе (Рис.15), менингите цитомегаловирусной этиологии (Рис.16), церебральном токсоплазмозе (Рис.17) (10).

Определение фракций белков-маркеров спинномозговой жидкости в динамике лечения черепно-мозговой травмы имеет существенное значение для современной и более точной диагностики, а также для обоснованного прогноза (2).
Из других биологических сред организма, используемых для электрофоретических тестов с целью установления диагноза, следует упомянуть плевральную, перикардиальную, синовиальную и слезную жидкости. Что касается электрофореза слезной жидкости, то в данном случае это один из наиболее информативных биохимических методов в диагностике патологичесих процессов слезных желез, т.к. фракции быстро мигрирующих белков (RMP), лактотрансферрин (Ltt) и лизозим (Lys), синтезируемые слезными железами, образуют три основных пика на целлюлез-ацетатной электрофореграмме (Рис.18).

Дисфункция слезных желез приводит к снижению синтеза одного или нескольких из этих белков, что отчетливо проявляется в процессе электрофореза. Причем, изменение нормальных фракций или даже появление новых может проявляться у здоровых субъектов и объясняться использованием не достаточно качественных контактных лиз (Рис.19).

Другой областью широкого клинико-лабораторного использования электрофореза является изучение липидного профиля. Клиническая значимость данного теста возрастает в последнее время параллельно увеличивающейся статистике сердечно-сосудистых заболеваний. Точное определение фенотипа дислипопротеинемии абсолютно необходимо для обоснования патогенетического лечения и обоснованного прогноза, т.к. лечение гиперлипидемий зависит от фенотипа. Классическое исследование фенотипов связано в первую очередь с определением холестерина и триглицеридов в крови, однако, этого далеко не достаточно. Электрофорез разделяет липопротеины на альфа (HDL), пре-бета (VLDL), бета (LDL) и иногда хиломинроны. В добавление к 4 главным липидным фракциям при использовании агарозного или полиакрил амид ного геля могут быть определены: липопротеины промежуточной плотности (JDL), липопротеин(а), липопротеин-Х (абнормальный липопротеин, который появляется при холестазе или при обогащенном липидами парэнтеральном питании). Классификация и идентификация гиперлипидемий основаны на определении липидного спектра сыворотки крови.
Предложенные Фредриксоном классификации липидных фенотипов включает 5 типов, прекрасно дифференцируемых с помощью электрофореза (Рис.20).

Рис.20 Фенотипы гиперлипидемий

Изоэнзимы, являющиеся молекулярными вариациями некоторых ферментов, имеют идентичную каталитическую активность, но различаются пространственной конфигурацией. Отличаясь электрофоретической мобильностью, эти молекулы разделяются, характеризуя специфическую ферментативную активность определенного органа. Наибольшую диагностическую значимость приобретает интерпретация электрофореза изоэнзимов креатинфосфокиназы (КФК), лактатдегидрогеназы (ЛДГ) и щелочной фосфатазы (ЩФ).

Креатинкиназа имеет три изоформы: СК-ММ (в скелетной мускулатуре), СК-ВВ (в мозгу) и СК-МВ (в миокарде).
В последнее время выделен еще митохондриальный изоэнзим (СКт), который характеризуется отсутствием М и В субъединиц, аффинностью к креатинфосфату и стабильностью при нагревании (5 минут при 56 С). Высокое содержание митохондриального изоэнзима обнаружено в сыворотке большинства больных с неопластическими процессами. СКт рассматривается как маркер корциномы в метастатической стадии развития, являясь настораживающим прогностическим индикатором. Выявление данного изоэнзима у новорожденных указывает на митохондриальную гиперактивность и тканевую гипоксию. Электрофорез креатинкиназы — референтный метод для определения кардиальных энзимов, являющийся быстрым и точным тестом для документации острого инфаркта миокарда (9). Увеличение активности СК-МВ (более чем 5% от тотальной) при ранних клинических проявлениях ишемий миокарда предполагает в дальнейшем мониторинг активности изоэнзима каждые 3 часа в течение суток, что наряду с уточнением диагноза указывает на эффективность терапии (Рис.21).

Рис.21 Массивный инфаркт миокарда

В последнее время СК-МВ разделяют на 2 изоформы: СК-МВ 1 и СК-МВ2.

СК-МВ2 — тканевая форма, которая попадая в кровоток, конвертируется в МВ1, поэтому изменение соотношения МВ2/МВ1 через 1-2 часа после начала болевого синдрома может документировать наличие инфаркта. Таким образом, высочайшая кардиоспецифичность изоформ дает максимально раннюю информацию о нарушениях миокарда и возможность своевременного применения тромболитической терапии.
Одной из наиболее удобных для этой цели систем является прелагаемая фирмой Helena France система Cardio Rep. В автоматическом режиме в течение 18 минут с высокой чувствительностью (96%) и специфичностью (94%) выдаются результаты определения 3 изоформ, являющихся дереватами СК-ММ и двух от СК-МВ: МВ2, соотношение МВ2 к MB 1, общая активность СК-МВ и %МВ.
Щелочная фосфатаза — фермент существующий фактически во всех органах и тканях, однако, печень, кости и кишечник имеют свои органоспецифические изоферменты. В связи с тем, что щелочная фосфатаза широко распространена в различных тканях, определение в крови тотальной активности данного фермента мало информативно. С этой точки зрения становится понятной значимость определения раздельных ихоэнзимов, активность которых в том или ином органе уникальна. Иоэнзимы щелочной фосфатазы отличается физико-химическими и электрофоретическими свойствами, что и создает возможности для их идентификации с помощью электрофореза, где наряду с разделением печеночных, костных, кишечных и плацентраных изоэнзимов в сыворотке могут быть выделены еще такие изоэнзимы, как : макрогепатические, ренальные, Nagao.
Таким образом, электрофоретическое разделение изоферментных форм позволяет идентифицировать патологию того или иного органа, активно включаясь в диагностический процесс.

Электрофорез гемоглобина
Гемоглобинопатии — генетически детерменированные аномалии, характеризующиеся количественными или качественными вариациями гемоглобина. К настоящему времени у человека идентифицированы более 200 анормальных гемоглобинов. Наибольшее клиническое значение из них имеют гемоглобины S (депраноциты), С, D и Е. Электрофорез как способ диагностики заболеваний, связанных с выявлением той или иной формы гемоглобинопатии на современном этапе является самым информативным методом. Так выявление на электрофореграмме депраноцитоза (Hb S) свидетельствует о наличии серпавидноклеточной анемии. Гетерозиготные формы гемоглобинопатии с НЬС и НЬЕ наиболее часто встречающиеся в Западной Африке и на Востоке чаще всего не имеют клинической манифистации. Группа гемоглобинопатии, при которых отсутствует или снижается продукция одной или более глобиновых цепей, называется талассемия. При этом нарушение происходит не в структуре цепи, а в дефиците синтеза цепи, как правило бетта-цепи реже альфа-цепи. Существует много вариантов талассемий, при чем иногда талассимия сочетается с другими гемоглобинопатиями, серповидноклеточная талассемия — наиболее частое сочетание.
Внедрение электрофореза в неонатальную скрининговую программу, а также обследование семейных пар на выявление риска генетических патологий гемоглобина у планируемого ребенка позволяет насторожить родителей о возможных проблемах до появления тяжелых симптомов, таких как серповидно-клеточная анемия и др. Нельзя не упомянуть о электрофоретическом количественном измерении гликированного гемоглобина.
Гликозилированный гемоглобин (HbAl) компонуется из 5 фракций (HbAla, HbAlb, HbAlc, HbAld и HbAle) и в норме составляет от 5 до 8 % тотального гемоглобина.
Наибольший интерес представляет HbAlc. В структуре которого N-терминал аминокислоты соединен с молекулой глюкозы и составляет 4-6 % тотального гемоглобина, т.е. основную часть гликированных форм гемоглобина (HbAla — 0,2%, HbAlb — 0,5 %, HbAld — 0,2%). Гликирование — это медленный, необратимый, неферментативный процесс, в результате которого гемоглобин теряет кислороднесущую функцию на период всей жизни эритроцитов (120 дней). В связи с этим пропорционально времени и концентрации глюкозы содержание гликированного гемоглобина в крови отражает гликемический статус за предыдущие тестированию 3 месяца, в то время, как измерение глюкозы в крови отражает гликемию в момент взятия крови.
Таким образом для выявления преддиабетических состояний и оценки антидиабетической терапии абсолютно необходимо определениеНЬА1с (рис. 22).

Рис.22 Нормальная электрофореграмма гликированного гемоглобина

Мощный технический прогресс последних десятилетий и развитие коммерционализации в медицине дали толчок для развития новейших технологий на базе известных принципов электрофореза. Диагностическая значимость данного метода подтверждается огромным разнообразием выпускаемых в настоящее время систем для электрофореза. Причем, наряду с такими мощными лидерами в производстве, как Helena Laboratories (Франция) или Beckman (США), где лишь перечень выпускаемого оборудования составляет десятки страниц предлагаются и небольшие автоматические денситометры простые в эксплуатации, предназначенные для рутинных исследований белковых фракций (Biosystems, Испания). Широкий спектр современных приборов основан на знании клинических потребностей в различных областях медицины, вплоть до самых узких диагностических задач и на современнейших технологиях, позволяющих создавать полностью автоматизированные системы для электрофореза (REP 3, Helena Laboratories, Франция; Biomek 2000, Beckman, США). Новинкой являются предлагаемые системы для капиллярного электрофореза (CES I, PrinCE, Helena Laboratories, Франция; Paragon CZE 2000, Beckman, США). Автоматические системы капиллярного электрофореза выполняют быстрое разделение биомолекул с высокой разрешающей способностью на фемтомолярном уровне (10 15 моля) из нанолитровых объемов (10 9 литра) образца. Электрофоретическое разделение макромолекул происходит внутри капилляра под воздействием высокого напряжения. Работа систем полностью контролируется компьютером.
Использование современных электрофоретических анализаторов позволяет с высокой точностью и минимальными трудозатратами исследовать широчайший спектр биохимических параметров с целью уточнения диагноза, мониторинга патологического процесса и обоснования патогенетической терапии.
Возможность упростить процесс обработки обширной и разносторонней информации, получаемой в результате электрофоретических и других исследований дает использование лабораторной компьютерной системы (Рис.23).

Рис.23 Типичный экран лабораторной компьютерной системы при выборе электрофоретических исследований

Компьютера в лаборатории не надо бояться. Его намного быстрее и легче освоить, чем заполнять вручную многочисленные журналы, бланки, направления, отчеты и т.д. Кроме того, систематизация лабораторной информации, начиная с кодирования пробирок с образцами и кончая архивированием обработанных данных значительно увеличивает точность исследований, повышая производительность лаборатории в целом и эффективность ее взаимодействия с лечебными отделениями.
Таким образом, далеко не полный перечень возможностей клинического применения электрофореза, дает лишь общее представление о незаменимой роли данного метода для дифференцировки патологических отклонений в сложном процессе диагностических обследований.
Вопросы для самоконтроля.

Основной принцип электрофоретического разделения.
Фракционный состав типичной электрофореграммы протеинов.
Основная цель электрофореза с иммуннофиксацией.
Характеристика электрофореграмм при гиперлипидемиях.
Клиническое значение электрофореза изоферментов креатинфосфокиназы.
Основные точки приложения электрофореза в диагностике гемоглобинопатии.
Наиболее современные направления технологий электрофореза.

Иллюстративные и графические материалы любезно представлены компанией Helena Laboratories (Франция) и научно производственным объединением «АЛТЭЙ» (Москва).

Гусев Е.И., Демина Т.Л., Бойко А.Н.
«Рассеянный склероз», г.Москва, 1997 г.
Куксинский В.А., Чурляев Ю.А., Никифорова Н.В. и др.
«Содержание белков-маркеров спинномозговой жидкости при тяжелой черепно-мозговой травме» — Клиническая лабораторная диагностика, 1997 г., №11, стр.11-13
Джорджеску П., Пэунеску Е.
«Биохимические методы диагноза и исследования»,
Бухарест, 1963 г., стр. 84-106
Эйнштейн Э.Р.
«Белки мозга и спинномозговой жидкости в норме и патологии; пер. с англ. — М., 1988 г.
Alper, С.A., Plasma Protein Measurements as a Diagnostics A />—>

Исследование, направленное на определение количественного соотношения основных белковых фракций мочи для выявления типа протеинурии, характерного для заболеваний почек или патологических процессов внепочечной локализации.

Электрофорез белков мочи; белковые фракции мочи; тип протеинурии.

Electrophoresis of urine proteins; protein electrophoresis; urine electrophoresis; the type of proteinuria.

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Суточную мочу, среднюю порцию утренней мочи.

Как правильно подготовиться к исследованию?

Исключить из рациона алкоголь в течение 24 часов до исследования.
Исключить (по согласованию с врачом) прием мочегонных препаратов в течение 48 часов до сбора мочи.

Общая информация об исследовании

Повышение уровня белка в моче, или протеинурия, представляет собой состояние, которое может сопровождать патологический процесс в почках, а также иметь преренальное и постренальное происхождение. Электрофоретический метод — это способ пространственного разделения молекул, имеющих разный заряд и размеры, путем помещения их в электрическое поле. Данный метод позволяет оценить количественное соотношение основных белковых фракций мочи в зависимости от молекулярной массы, предположить и описать тип протеинурии, что помогает в дальнейшей диагностике заболеваний или назначении лечения.

В норме в результате процессов фильтрации и реабсорбции в почках количество белка, выделяемой с мочой, не превышает 100-150 мг/сут. При этом основное количество белка приходится на альбумин. Микроальбуминурия – это экскреция с мочой микроальбуминов в количестве от 30 до 300 мг/сут или от 20 до 200 мг/л в утренней моче. Она является ранним признаком нарушения функции клубочков почек. При выделении с мочой более 300 мг/сут белка развивается протеинурия.

Важно отметить, что протеинурия не всегда является признаком патологического процесса и только у 2 % населения служит причиной серьезного заболевания. В остальных случаях развиваются функциональные, или транзиторные, протеинурии. Эта разновидность протеинурии не связана с заболеванием почек, и потеря белка при ней незначительна (менее 2 г/сутки). У новорождённых детей может отмечаться физиологическая протеинурия в первые 4-10 суток, и количество белка не превышает 0,5 г/л. Транзиторные протеинурии могут возникать после повышенной физической нагрузки, при эмоциональном стрессе, лихорадке, остром инфекционном заболевании, после перегрева или переохлаждения организма, при потере жидкости, при приеме пищи, богатой белком. При устранении этиологического фактора такие протеинурии быстро проходят. Уровень белка в моче может достигать 3-5 г/л. Известен вариант ортостатической протеинурии, которая появляется, только когда человек стоит, и исчезает в горизонтальном положении. Данный вариант протеинурии наиболее характерен для детей дошкольного и школьного возраста и может быть связан с особенностями развития и роста. Существует вариант гиперлордотической протеинурии, когда концентрация белка в моче неизменна в положениях стоя и лежа. Такие варианты доброкачественных протеинурий могут исчезать, но часто могут являться предвестниками почечной патологии.

Преренальная протеинурия характеризуется появлением в плазме крови патологических белков в избыточном количестве и не связана с заболеваниями почек. Данные белки имеют низкую молекулярную массу, свободно проходят через неповреждённую почечную мембрану и обнаруживаются в моче. Отмечается увеличенное количество общего белка в моче, фракция альбумина в пределах нормы. Различают гемоглобинурию при гемолитической анемии, миоглобинурию при обширном поражении мышечной ткани, застойную протеинурию при сердечной недостаточности и нейрогенный вариант протеинурии.

Появление в крови патологических белков – парапротеинов характерно для множественной миеломы, амилоидоза, макроглобулинемии Вальденстрема, болезни тяжелых цепей и ряда других заболеваний. Для диагностики парапротеинемий необходим одновременный анализ как сыворотки крови, так и мочи. Это связано с большой вариабельностью результатов, полученных при исследовании данных биоматериалов. Фрагменты иммуноглобулинов — каппа- и лямбда-легкие цепи — из-за низкой молекулярной массы легко фильтруются через нормальный почечный фильтр, формируя агрегаты и образуя в моче белок Бенс-Джонса. При этом легкие цепи иммуноглобулинов не обнаруживаются в крови, а могут быть обнаружены только при электрофорезе белков в моче (белок Бенс-Джонса). Чувствительность данного метода лимитирована процессом реабсорбции легких цепей, то есть легкие цепи не могут быть обнаружены в моче до начала развития поражения почечных канальцев. При доброкачественных парапротеинемиях данный белок в моче не обнаруживается.

Ренальная протеинурия характерна для многих заболеваний почек и разделяется на клубочковую, тубулярную и смешанную. Клубочковая протеинурия возникает при повреждении базальной мембраны клубочков почек, а тубулярная – в результате нарушения функции реабсорбции белка в почечных канальцах.

Клубочковая (гломерулярная) протеинурия характерна для всех заболеваний почек, протекающих с поражением коркового вещества почек. К таким заболеваниям относятся острый и хронический гломерулонефрит, липоидный нефроз, идиопатический мембранозный гломерулонефрит, фокальный сегментарный гломерулярный склероз и другие первичные гломерулопатии, а также нефропатии при сахарном диабете, беременности, при болезнях соединительной ткани, опухолях почек.

Селективная гломерулярная протеинурия возникает в результате увеличения проницаемости клубочков для анионных белков средней молекулярной массы, в частности альбумина и трансферрина, с количеством белка около 0,03-0,3 г/сут. Картина электрофоретического разделения белков мочи не соответствует картине белков сыворотки крови, так как почечный фильтр остается непроницаем для высокомолекулярных белков – глобулинов. Данный тип протеинурии характерен для диабетической нефропатии, нефропатии беременных, при хроническом гломерулонефрите в стадии компенсации.

При неселективной гломерулярной протеинурии увеличивается проницаемость почечной мембраны как для низкомолекулярных, так и для высокомолекулярных белков массой более 100 кДа, в частности альбумина, иммуноглобулинов классов IgG, IgG. Белки с очень большой молекулярной массой — иммуноглобулин IgM и альфа-2-макроглобулин — не проникают через базальную мембрану и не обнаруживаются в моче. Электрофорез белков мочи идентичен электрофорезу белков крови. Этот тип протеинурии встречается при заболеваниях, сопровождающихся нефротическим синдромом и увеличением количества белка более 3 г/сут. К ним относятся различные варианты гломерулонефритов, в том числе волчаночного нефрита, а также тяжелые варианты нефропатий.

При тубулярной протеинурии нарушается реабсорбция белков в проксимальном отделе нефрона или усиливается продукция специфического белка клетками почечного эпителия дистального отдела нефронов (белка Тамма — Хорсфалла). В моче обнаруживаются низкомолекулярные белки: альфа-1-микроклобулин, бета-1-микроглобулин, бета-2-микроглобулин, цистатин С. Тубулярная протеинурия встречается при гипертензивном нефроангиосклерозе, интоксикации солями свинца и ртути, при синдроме Фанкони, врождённом дефекте почечных канальцев, интоксикации нефротоксичными препаратами, а также при применении нестероидных противовоспалительных препаратов и некоторых антибиотиков.

При смешанной протеинурии электрофореграммы белков мочи могут показывать как низкомолекулярные, так и высокомолекулярные белки плазмы крови. Она может возникать при пиелонефрите, острой почечной недостаточности.

Причиной постренальной протеинурии является кровотечение или воспалительный процесс в мочевыводящих путях, а также она может наблюдаться при доброкачественных и злокачественных процессах мочевого пузыря. При электрофорезе белков мочи могут быть обнаружены плазменные белки: альбумин, иммуноглобулины, альфа-2-макроглобулин.

Для чего используется исследование?

Для выяснения типа протеинурии в зависимости от выявления белковых фракций мочи электрофоретическим методом;
для диагностики и подтверждения варианта парапротеинемий;
для описания типа протеинурии в целях предположения патологического процесса, заболевания, возможно, назначения дополнительных методов лабораторной диагностики и лечения.

Когда назначается исследование?

При симптомах поражения почек, сопровождающихся развитием нефротического синдрома;
при изменениях в общем анализе мочи, при повышении количества общего белка в моче;
при подозрении на функциональный тип протеинурии в зависимости от возраста обследуемого, протеинурии, возникающий после эмоционального стресса, физической нагрузки, инфекционно-воспалительных процессов, при чрезмерном употреблении белковой пищи;
для исключения типа протеинурии, не связанной с патологией почек, в частности при подозрении на заболевания, сопровождающиеся парапротеинемией, при гемолитической анемии, обширном повреждении мышц, при кровотечениях, воспалительных и опухолевых заболеваниях мочевыводящих путей;
в комплексной диагностике и для предположения типа протеинурии в зависимости от выявляемых белковых фракций в моче;
для комплексной диагностики заболеваний почек: гломерулонефритов, пиелонефритов, гломерулопатий, нефропатий, в том числе при беременности, сахарном диабете;
при назначении нефротоксичных препаратов: аминогликозидов, пенициллинов, циклоспорина, нестероидных противовоспалительных препаратов, диуретиков и некоторых других.

Белок в моче: не обнаружен.

Общий белок мочи: 0 — 0,1 г/л.

первичные заболевания почек: липоидный нефроз, идиопатический мембранозный гломерулонефрит, фокальный сегментарный гломерулярный склероз, IgA-гломерулонефрит, мембранопролиферативный гломерулонефрит, пиелонефрит, синдром Фанкони, острый тубулоинтерстициальный нефрит;
поражения почек при других заболеваниях и патологических состояниях: сахарном диабете, артериальной гипертензии, системных заболеваниях соединительной ткани, амилоидозе, преэклампсии, эклампсии, злокачественных новообразованиях (легких, желудочно-кишечного тракта, крови);
поражение почек при лечении нефротоксическими препаратами: нестероидными противовоспалительными препаратами, диуретиками, аминогликозидами, пенициллинами, циклоспорином;
поражение почек при отравлении солями свинца и ртути.

множественная миелома, амилоидоз, макроглобулинемия Вальденстрема, болезни тяжелых цепей, лимфома, хронический лимфолейкоз;
гемоглобинурия при гемолитической анемии;
миоглобинурия при повреждении мышечной ткани;
застойная протеинурия при заболеваниях сердца в стадии декомпенсации, при асцитах, вызванным метастазами и онкологическими процессами в брюшной полости;
нейрогенная протеинурия при черепно-мозговых травмах, психоневрологических нарушениях.

3. Протеинурия в результате кровотечений или воспалительных процессов в мочевыводящих путях, при доброкачественных и злокачественных процессах мочевого пузыря.

4. Транзиторная (доброкачественная) протеинурия: дегидратация, стресс, диета с высоким содержанием белка, значительная физическая нагрузка, лихорадка, ортостатическая протеинурия.

уменьшение белковых фракций для определения типа протеинурии диагностически неинформативно. Возможно снижение одной белковой фракции при увеличении другой.

Что может влиять на результат?

4 Общий анализ мочи с микроскопией осадка 82 Альбумин в моче (микроальбуминурия) 12 Бета-2-микроглобулин в моче 51 Белок Бенс-Джонса, количественно (иммунофиксация мочи)

Кто назначает исследование?

Терапевт, врач общей практики, нефролог, уролог, гематолог, онколог, ревматолог, иммунолог, педиатр.

Johnson DW. Global proteinuria guidelines: are we nearly there yet? / Clin Biochem // Rev. 2011 May;32(2):89-95.
McTaggart MP1, Lindsay J, Kearney EMReplacing urine protein electrophoresis with serum free light chain analysis as a first-line test for detecting plasma cell disorders offers increased diagnostic accuracy and potential health benefit to patients/Am J Clin Pathol. // 2013 Dec;140(6):890-7.
Fauci, Braunwald, Kasper, Hauser, Longo, Jameson, Loscalzo Harrison’s principles of internal medicine, 17th edition, 2009.
Долгов В.В., Меньшиков В.В. Клиническая лабораторная диагностика: национальное руководство. – Т. I. – М. : ГЭОТАР-Медиа, 2012. – 928 с.

56.Электрофоретические методы разделения биоматериалов. Примеры применения в клинической практике. Значение электрофореза в протеомном анализе.

Электрофорез – метод разделения веществ, основанный на явлении миграции заряженных микрочастиц в жидкой среде под действием электрического поля. Электрофорез широко используется для полуколичественного определения белков сыворотки крови и для выявления парапротеинов. Электрофорез проводится с сывороткой, а не с плазмой, так как присутствие фибриногена в плазме приводит к образованию выраженной β2-полосы, что может быть расценено как парапротеинемия

1. зональный (полуколичественный метод, позволяющий разделить смесь белков в зависимости от их молекулярной массы и электрического заряда). С помощью зонального электрофореза можно исследовать не только сыворотку, но и другие биологические жидкости, например спинномозговую жидкость и мочу. Этот метод позволяет оценить белковый состав исследуемой пробы и выявить моноклональные антитела.

3. изотахофорез (метод разделения различных типов ионов по их подвижности в электрическом поле). Применение: аналитическое разделение (мкг) пептидов,белков,нуклеотидов,органических кислот,ионовметаллов(частичноизотопов) с высоким разрешением; препаративное разделениебелков(г), накопление в виде узкой зоны следовых количеств веществ (мкг) из больших объемов пробы вследствие эффекта концентрирования, определение электрофоретической подвижности.

Свободный (фронтальный) электрофорез:

В этом случае электрофорез проводят в приборах, существенной частью которых является U-образная трубка. Нижнюю часть трубки заполняют испытуемым объектом, например раствором белка, на который наслаивают растворитель. В растворитель погружают электроды, соединенные с источником постоянного тока. При этом электрически заряженные частицы белка перемещаются к одному из электродов, вследствие чего граница раздела между раствором и растворителем в одном колене поднимается (восходящая граница), а в другом опускается (нисходящая граница). Приборы для свободного электрофореза, снабженные устройством автоматической регистрации перемещения каждого компонента в исследуемом объекте, применяют при анализе дисперсных систем, выделении из них отдельных компонентов, а также при клиническом исследовании сыворотки крови.

Свободный (фронтальный) электрофорез получил широкое распространение для исследования нормальных и патологических сывороток, установления состава белковых смесей, определения чистоты белков.

Электрофорез на носителях (зональный электрофорез):

В качестве носителей используют бумагу, гели крахмала, агара, полиуретанов и др. В клинических лабораториях особо широкое распространение для исследования сыворотки крови получил электрофорез на бумаге, который проводится следующим образом: на полоску специального сорта бумаги, пропитанной соответствующим буферным раствором (см.), наносят капельку сыворотки крови. Концы полоски опускают в чашечки, заполненные данным буферным раствором и снабженные электродами. При пропускания постоянного электрического тока отдельные белки сыворотки перемещаются вдоль полоски с разными скоростями, а иногда и в разных направлениях. По истечении определенного времени пропускание тока прекращают, полоску бумаги подсушивают и обрабатывают реактивом на белок. При этом на бумажной электрофореграмме выявляются окрашенные пятна. По числу пятен судят о количестве белковых фракций, а по интенсивности окраски пятен — о количественном содержании каждой белковой фракции в исследуемой сыворотке.

В последнее время широкое применение в исследовательской работе и в клинической диагностике находит электрофорез в тонких слоях гелей, нанесенных на стеклянные пластинки (дисковый электрофорез), а также помещенных в стеклянные трубочки.

Особенно широкое распространение получил электрофорез на бумаге (бумажный электрофорез) при исследовании и разделении белков, нуклеиновых кислот, стеринов, аминокислот, жирных кислот и других биологически активных веществ.

Электрофорез сывороточных белков: современные возможности анализа

Гильманов А.Ж., д.м.н., профессор
Саляхова Р.М., к.м.н., доцент
Кафедра лабораторной диагностики ИПО Башкирского медуниверситета, г. Уфа

Информативность и экономичность – важнейшие требования к лабораторным исследованиям, которые приходится учитывать как в отечественной, так и в зарубежной практике. Одним из достаточно информативных лабораторных тестов, используемых в настоящее время, является электрофорез белков биологических жидкостей (сыворотка крови, моча, спинномозговая жидкость и др.), который позволяет получить значительную диагностическую информацию. К сожалению, в большинстве лабораторий нет необходимых приборов. В то же время часть лабораторий, имеющих оборудование для электрофореза, им зачастую не пользуется из-за поломок, отсутствия расходных материалов или, как нередко бывает, невостребованности этого типа анализов лечащими врачами вследствие их недостаточной осведомленности о современных возможностях и клинической значимости этого метода. Исследование белкового и липопротеинового спектра сыворотки крови особенно значимо для диагностики патологических состояний, сопровождающихся нарушениями обмена белков и дислипопротеидемиями. При многих заболеваниях в сыворотке крови изменяется соотношение отдельных белков (диспротеинемия), хотя общее содержание белка может остаться нормальным.

В настоящее время известно более 150 индивидуальных сывороточных белков; значительную часть из них можно количественно определить современными иммуноферментными, иммунохемилюминесцентными и иммунотурбидиметрическими методами. Но при всей информативности и доказательности таких анализов пока они в основном малодоступны из-за сравнительной дороговизны: себестоимость одного количественного определения апопротеинов, антитрипсина или иммуноглобулинов составляет от 2 до 8 долларов США. Вместе с тем типовые сдвиги белкового состава сыворотки крови можно определить гораздо более доступным электрофоретическим методом, который к тому же позволяет «одним взглядом» оценить общую картину белкового спектра и получить значимую диагностическую информацию.

Принцип электрофоретического разделения молекул состоит в их движении с раз-личной скоростью в постоянном электрическом поле. Наиболее часто в клинической практике используется электрофорез на поддерживающих средах-носителях – хроматографической бумаге, ацетатцеллюлозных мембранах, различных гелях, а также на комбинированных средах. Электрофорез на бумаге до недавнего времени широко применялся во многих лабораториях, однако он имеет много недостатков. Основной из них – в том, что результаты фракционирования белков этим методом могут быть получены лишь на 2-3 день исследования. Электрофорез в агарозном, крахмальном и особенно в полиакриламидном геле дает существенно лучшие результаты, позволяя идентифицировать большее количество белковых фракций сыворотки (до 30), но и ему присущи недостатки – сложность приготовления геля или дороговизна готовых гелевых пластин. Использование мембран из ацетата целлюлозы позволяет достигнуть компромисса и использовать их главные особенности — однородность материала, очень малую емкость слоя, требующую микроколичеств пробы (0,4–2,0 мкл), быстроту разделения и окраски белков (20-80 мин), легкость отмывания фона, а также относительно низкую стоимость пленок и их доступ-ность. В целом применение ацетатцеллюлозных мембран позволяет повысить четкость фракционирования и значительно сократить время, требуемое для разделения, окраски и анализа.

Знак и величина электрического заряда молекул белков сыворотки крови, а значит, направление и скорость их движения при электрофоретическом разделении, зависят от значения рН и ионной силы среды. Кроме того, скорость движения белковых молекул оп-ределяется их молекулярной массой, ионным окружением (составом и концентрацией бу-фера), приложенным напряжением и другими факторами. В связи с этим для получения сопоставимых данных электрофорез должен осуществляться при строго определенных значениях указанных параметров. В буферном растворе с рН=8,6 или 8,9 и ионной силой 0,08–0,15 моль/л все белки сыворотки крови приобретают отрицательный заряд и движутся от катода к аноду, причем дальше всего уходят альбумины, имеющие меньшую молекулярную массу, затем располагаются a ₁-, a ₂-, b — и g -глобулины. Иногда каждая из этих основных фракций может разделиться на несколько подфракций.

Следует указать, что результаты электрофореза сильно зависят от подготовки про-бы и мастерства лабораторного персонала. Сыворотку крови для исследования лучше брать свежей, хранившейся не более нескольких часов. В пробе не должно быть следов гемолиза; в противном случае свободный гемоглобин и его комплекс с гаптоглобином мо-гут образовать дополнительные полосы в области a ₂— и b -глобулинов. В присутствии ионов кальция и под влиянием некоторых лекарственных веществ возможно расслоение b -фракции на две подфракции, что объясняется нарушением подвижности С3-компонента комплемента. Наконец, в целом качество «картинки» зависит от навыков нанесения пробы (это тоже определенное искусство, формирующееся практикой) и используемых инструментов-аппликаторов.

Необходим постоянный контроль рН буфера, применяемого для электродных камер и для смачивания пленок, т.к. от его значения зависит качество разделения фракций. Дело в том, что в ходе электрофореза на аноде и катоде протекают различные электрохимические процессы, приводящие к изменениям характеристик буферных растворов (в ча-стности, рН). В связи с этим для восстановления его значения некоторые специалисты рекомендуют по окончании рабочего дня смешивать буферные растворы из разных элек-тродных камер путем сливания в один сосуд, что позволяет существенно продлить срок службы буфера (в зависимости от интенсивности работы — до нескольких недель и более, но с условием периодического контроля рН; при выходе этого показателя за пределы ±0,1 0,2 от требуемых величин буферный раствор подлежит замене на свежеприготовленный). Срок работы электродных буферных растворов уточняется опытным путем; обычный признак потери их годности – сокращение длины разгонной дорожки, «наложение» белковых фракций друг на друга и «обрезанный» задний край гамма-глобулиновой фракции при обычных значениях тока (напряжения) и времени электрофореза. Замачивание пленок необходимо всегда осуществлять в свежем буферном растворе, не применявшемся в качестве электродного буфера.

Надо помнить, что электрофорез относится к полуколичественным исследованиям. Это определяется самой «технологией» его этапов, в частности, окраски проб и денситометрии. По принятым международным правилам, первоначальная оценка результатов электрофоретического разделения сывороточных белков (выявление нормы или патологии) должна проводиться визуально, путем сравнения с картиной нормальной сыворотки, а количественные данные предназначены только для документирования результатов и динамического наблюдения. При оценке фракций только по процентному их содержанию возможны ошибки трактовки анализа. Например, при гипергаммаглобулинемии относительное количество альбумина (в %) автоматически окажется сниженным, хотя его абсолютная концентрация (в г/л) реально не изменялась. Для исключения недоразумений желательно количественно определять белковые фракции — в г/л, что легко осуществить умножением процентного содержания отдельных фракций на концентрацию общего белка в сыворотке крови. Можно дополнительно провести определение уровня сывороточного альбумина колориметрическим методом и результат сравнить со значением, полученным при электрофорезе; эта процедура одновременно поможет оценить качество анализа.

С учетом приведенного выше, при интерпретации результатов клиницистам нет смысла придавать диагностическое значение, например, снижению содержания альбумина у пациента на 2-3% от справочных данных. Само понятие нормы в лабораторной практике весьма условно; нормальные значения параметров зависят от местных факторов и должны формироваться в первую очередь «на местной базе», т.е. в конкретной лаборатории при обследовании здорового контингента. Вместе с тем для общего контроля качества разделения белков выпускаются специальные контрольные сыворотки, которые желательно иметь в каждой лаборатории, работающей этим методом.

Приведенные положения о количественной оценке фракций в полной мере относятся и к электрофоретическому разделению липопротеинов сыворотки крови, применяе-мому для оценки типа и тяжести гиперлипопротеинемии (ГЛП) с учетом количества триглицеридов, холестерина общего и холестерина в составе ЛПВП. Наибольшее значение электрофоретический метод имеет для дифференциальной диагностики атерогенной ГЛП III типа и умеренно атерогенной ГЛП V типа: ГЛП-III характеризуется наличием патоло-гически измененных (аномальных) ЛП, отличающихся значительным содержанием ТГ, ХС и одновременно высокой электрофоретической подвижностью; на графике будет видно слияние фракций ЛПНП и ЛПОНП ( b -ЛП и пре- b -ЛП). Но надо помнить, что методом электрофореза выявляется только относительное распределение фракций, количественная оценка отдельных ЛП не рекомендуется, поскольку для этого метода не существует стандартных калибровочных и контрольных материалов.

Для электрофореза белков используются различные аппараты, как ручные, так и полуавтоматические. Современные комплексы оснащены микропроцессорными блоками питания и управляются компьютером; в большинстве систем на последней стадии исследования окрашенных мембран или гелевых пластинок (определения относительного количества белков в каждой фракции) используется электронный цветной сканер или миниатюрная фотокамера, что существенно повышает точность и воспроизводимость результатов. Программное обеспечение дает возможность усредненного расчета оптической плотности отдельных фракций путем автоматического определения границ «дорожек» и многократного сканирования каждой из них в нескольких «разрезах», что позволяет исключить ошибки из-за локальных микродефектов и неровного положения носителя, а также до определенной степени нивелировать искривление дорожки и влияние окрашенного фона при неполной отмывке. На экран дисплея и на принтер выводится график-денситограмма с рассчитанным содержанием отдельных белковых фракций. При необходимости маркеры границ фракций на графике можно скорректировать, при этом будет произведен автоматический пересчет их показателей. В компьютере, как правило, создается архив электрофореграмм; их можно в любое время извлечь и просмотреть.

Электрофорез белков, позволяющий определить их количественные сдвиги и физико-химические характеристики, помогает выявить заболевания печени и почек, иммунной системы, некоторые злокачественные новообразования (лейкозы), острые и хронические инфекции, генетические поломки и др. Известен ряд своеобразных электрофоретических «синдромов» – типичных картин электрофореграмм, характерных для некоторых патологических состояний. Среди них можно отметить:

1.Острое воспаление с активацией системы комплемента и увеличением синтеза острофазных белков ( a ₁-антитрипсина, гаптоглобина, фибриногена и др.). Оно проявляется увеличением доли a ₁— и a ₂-глобулинов и может быть подтверждено измерением СОЭ, исследованием концентрации С-реактивного белка, фибриногена (в динамике) и других острофазных белков.

2.Хроническое воспаление с усилением синтеза ряда острофазных белков, а также имму-ноглобулинов; проявляется умеренным возрастанием a ₂— и b -глобулинов, повышением g -глобулинов и некоторым снижением альбумина. Подобные отклонения могут наблюдаться при хронических инфекциях, коллагенозах, аллергии, аутоиммунных процессах и при малигнизации.

3.Тяжелые заболевания печени сопровождаются снижением синтеза альбумина и a -глобулинов, что и отражается на электрофореграммах. Как указывалось выше, нужно помнить, что процентная концентрация альбумина может оказаться сниженной лишь относительно, из-за накопления других белков, поэтому оценивать нарушения белково-синтезирующей функции печени следует по абсолютному содержанию альбумина (в г/л). При хронических гепатитах и циррозах печени возрастает как относительное, так и абсолютное количество g -глобулинов ( b — и g -фракции могут сливаться из-за накопления IgA), причем превышение g -глобулинов над альбуминами является весьма неблагоприятным прогностическим признаком.

4.Нефротический синдром сопровождается увеличением фильтрации белков в почках и селективной протеинурией – потерей с мочой большого количества альбумина и части низкомолекулярных глобулинов ( a ₁-антитрипсина, трансферрина). При этом в печени усиливается синтез более крупных протеинов семейства a ₂-глобулинов (макроглобулин, апо-В), которые накапливаются в крови и формируют картину со значительным снижением альбумина и повышением a ₂-глобулинов.

5.Нарушение всасывания или значительная потеря белков возможна как при нефротическом синдроме, так и при массивных ожогах, синдроме Лаэлла, патологии желудочно-кишечного тракта и т.д. В последнем случае снижается абсолютное содержание общего белка и особенно альбумина, а на протеинограмме оказывается уменьшенной доля альбумина при относительно равномерном возрастании всех глобулинов. Введение белковых препаратов (иммуноглобулины, альбумин или плазма крови) в ходе лечения больных немедленно отражается на электрофоретической картине, что позволяет следить за динамикой потерь или выведения поступивших белков.

6.Тяжелый иммунодефицит врожденного или приобретенного генеза обычно сопровождается выраженным снижением g -глобулиновой фракции. При этом желательно провести дополнительное количественное определение IgG, IgA и IgM.

7.Парапротеинемия при злокачественных и доброкачественных процессах – симптом, для выявления которого именно электрофорез является методом выбора. При накоплении в крови моноклональных иммуноглобулинов или фрагментов их цепей, как бывает, в частности, при миеломной болезни и некоторых лейкозах, на протеинограмме появляется более или менее острый пик в области от a ₂— до g -глобулинов (так называемый М градиент), хорошо заметный визуально. Электрофорез белков мочи, проведенный параллельно, в этом случае выявит пик, находящийся в той же области. Для дифференцировки парапротеинов и идентификации белковых цепей можно использовать современнейшую модификацию электрофореза – иммунофиксацию, для которой выпускаются специальные гелевые пластины с антисыворотками.

Ниже представлены примеры интерпретации данных исследования сыворотки крови нескольких пациентов, проведенного с помощью устройства электрофореза с анализатором электрофореграмм УЭФ-01-«Астра» производства НПЦ «Астра» (г. Уфа).

Рис. 1. На протеинограммах хорошо виден М-градиент в области g — глобулинов, что свидетельствует о гаммапатии (скорее всего моноклональной), сопровождающейся резким повышением g -глобулиновой фракции, снижением b -глобулинов и альбуминов. Это может быть характерно для g -плазмоцитом, макроглобулинемии Вальденстрема, амилоидоза, лимфомы, а также возможно при введении некоторых антикоагулянтов. Для уточнения диагноза необходимо определение содержания общего белка в сыворотке крови и белка Бенс-Джонса в моче, проведение электрофореза с иммунофиксацией и др.

Рис. 2. Изменения на представленных электрофореграммах также характерны для моноклональной гаммапатии. Резко повышена g -глобулиновая фракция (хорошо заметен М-градиент).

Рис. 3. На протеинограмме — значительное снижение альбуминов, резкое повышение a ₂-глобулинов и некоторое возрастание b -глобулинов. Значительное уменьшение уровня как альбуминов, так и общего белка в сыворотке крови характерно для нефротического синдрома; косвенным свидетельством гипопротеинемии может быть низкая интенсивность окраски белковых фракций данной дорожки по сравнению с соседними. Другие, более редкие состояния со сходным изменением фракций: a ₂-плазмоцитома, опухоли, термические ожоги, ряд острых и подострых заболеваний, а также анальбуминемия. Для уточнения диагноза необходимо определение общего белка в сыворотке крови, электрофорез с иммунофиксацией, электрофорез белков мочи и т.д.

Рис. 4. Отмечается небольшое избирательное снижение фракции g -глобулинов, что возможно при иммунодефиците, иммуносупрессии на фоне лечения кортикостероидами, иммунодепрессантами, химиотерапии, а также при некоторых лимфопролиферативных заболеваниях.

Рис.5. На данной электрофореграмме представлены результаты разделения липопротеидов сыворотки крови, выполненного параллельно с сывороточными белками. Отмечается увеличение фракции пре- b -липопротеинов, что в сочетании с повышением уровня общего холестерина и триглицеридов и равномерно-мутным видом сыворотки харак-терно для ГЛП IV типа. Для окончательного фенотипирования необходимы данные о клинических проявлениях заболевания, наследственной отягощенности и индексе атерогенности.

Рис. 6. Данная фореграмма отражает увеличение фракции b -липопротеинов на фоне повышения содержания общего холестерина (6,8 ммоль/л) и нормального уровня триглицеридов (1,1 ммоль/л), что при прозрачной сыворотке характерно для ГЛП IIа типа.

Рис. 7. Данная фореграмма также свидетельствует о ГЛП IIа типа (увеличение фракции b -липипротеинов, повышение содержания холестерина (7,2 ммоль/л), нормальный уровень триглицеридов (1,5 ммоль/л). Сыворотка у таких больных прозрачная.

Электрофоретические методы в клинической лабораторной диагностике имеют хорошую перспективу. Так, среди новинок можно отметить автоматические системы капиллярного электрофореза, которые выполняют быстрое разделение биомолекул внутри капилляра под действием высокого напряжения; для таких приборов требуются уже не микролитры, а нанолитры образца. В целом использование современных электрофоретических анализаторов позволяет с высокой точностью и минимальными затратами исследовать широчайший спектр биохимических параметров с целью уточнения диагноза, мониторинга патологического процесса и обоснования методов терапии заболеваний.

1. Сергеева Н.А. // Клин. лаб. диагн. – 1999. — № 2. — С. 25-32.
2. Титов В.Н., Амелюшкина В.А. Электрофорез белков сыворотки крови. –М., 1994.
3. Камышников В.С. Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагностике (в 2-х томах). Минск, 2000. -463 С.

источник