Электрофорез белков для чего нужен

Архив

Анализ протеинограммы

Th. X. O’Connell, T. J. Horita, B. Kasravi
Am Fam Physician 2005;71:105-12

Анализ белков сыворотки крови (протеинограмма) с помощью электрофореза часто используется для выявления больных с множественной миеломой и другой патологией белков крови. Многие узкие специалисты включают данный тест в план первичного обследования по поводу многих заболеваний. Однако иногда результаты протеинограммы интерпретировать тяжело.

В данной статье подробно рассматривается методика электрофорезографии, показания, интерпретация протеинограммы и приведены рекомендации относительно дальнейшего обследования пациентов с патологическими результатами теста.

Электрофорез — метод разделения белков в зависимости от их физических свойств (размера, формы и полярности электрического заряда молекулы). Сыворотка крови наносится на специальную среду, через которую впоследствии пропускается ток.

Белковый состав сыворотки крови

Результат электрофореза белков плазмы крови зависит от состава фракций двух основных типов белков: альбуминов и глобулинов. Альбумин — основной белковый компонент сыворотки крови — в нормальных физиологических условиях синтезируется в печени. Глобулины составляют значительно меньшую фракцию протеинового состава сыворотки крови. Интерпретация протеинограммы заключается прежде всего в анализе белковых фракций и их относительного количества.

Альбумин — наивысший пик протеинограммы — располагается ближе всего к положительному электроду. Следующие пять компонентов (глобулины), последовательно располагающиеся все ближе к отрицательному электроду, обозначаются соответственно α₁, α₂, β₁, β₂ и γ. На рисунке 1 приведен образец распределения белков сыворотки крови при помощи электрофореза в норме.

Рис. 1. Результат электрофореза белков плазмы крови в норме.

Альбумин представляет наибольшую белковую фракцию сыворотки крови человека. Его уровень снижается при нарушении синтезирующей функции печени и при повышенной потере или распаде данного белка. К снижению уровня альбумина приводят нарушения питания, тяжелые заболевания печени, потеря через почки (например, при нефротическом синдроме), гормонотерапия, ожоги и беременность, а к повышению — состояния, сопровождающиеся снижением относительного содержания воды в сыворотке крови (например, дегидратация).

β-фракция глобулинов делится на два пика: β₁ (состоит преимущественно из трансферрина) и β₂ (β-липопротеин). К β-фракции также относятся факторы комплемента, IgA, IgM и иногда IgG.

Основное внимание клиницистов приковано к γ-фракции, поскольку она содержит иммуноглобулины, хотя данные белки при электрофорезе могут мигрировать и в другие фракции. С-реактивный белок находится между β- и γ-фракциями.

Показания к назначению протеинограммы

Электрофорез белков сыворотки крови, как правило, назначается при подозрении на множественную миелому, хотя есть и другие показания (таблица 1).

Таблица 1. Показания к назначению протеинограммы с помощью электрофореза

В ответ на острое воспаление, злокачественное заболевание, травму, некроз, инфаркт, ожоги и химическое поражение в плазме возрастает уровень так называемых “белков острой фазы”: фибриногена, антитрипсина, гаптоглобулина, церулоплазмина, С-реактивного белка, C₃-фракции комплемента и α₁-кислотного гликопротеина. Часто также снижается уровень альбумина и трансферрина. В таблице 2 приведены изменения состава белков острой фазы, характерные для определенных заболеваний.

Таблица 2. Заболевания и клинические состояния, связанные с характерными изменениями содержания белков острой фазы в протеинограмме

При интерпретации результатов электрофореза белков сыворотки крови основное внимание уделяется гамма-фракции, состоящей в основном из антител класса IgG. Хотя гамма-фракция может возрастать вследствие многих причин, есть несколько заболеваний, приводящих к появлению гомогенного острофазового пика в зоне гамма-глобулинов (рис. 2). Эти так называемые “моноклональные гаммапатии” составляют группу заболеваний, характеризующихся пролиферацией одного клона плазматических клеток, синтезирующих гомогенный М-белок.

Рис. 2. Патологический результат электрофореза белков сыворотки крови у больного с множественной миеломой. Обратите внимание на большой острофазовый пик в гамма-фракции.

Дифференциальная диагностика моноклональных и поликлональных гаммапатий

Очень важно отдифференцировать моноклональные гаммапатии от поликлональных, поскольку моноклональные гаммапатии связаны со злокачественным либо потенциально злокачественным клональным процессом, а поликлональные, наоборот, с какими-либо, как правило, незлокачественными реактивными или воспалительными изменениями. В таблице 3 приведены наиболее частые этиологические факторы поликлональной гаммапатии.

Таблица 3. Дифференциальная диагностика поликлональной гаммапатии

М-парапротеин характеризуется наличием на электрофорезограмме острофазовой, четкой полосы, состоящей из одной тяжелой цепи, и подобной полосы с κ- или λ-легкой цепью. При поликлональной гаммапатии присутствует широкая диффузная полоса с одной или несколькими тяжелыми и κ- и λ-легкими цепями.

После выявления моноклональной гаммапатии при помощи электрофореза белков сыворотки крови следует отдифференцировать множественную миелому от других факторов данного типа гаммапатий: макроглобулинемии Вальденстрема, солитарной плазмоцитомы, латентной множественной миеломы, эссенциальной моноклональной доброкачественной гаммапатии, плазмоклеточного лейкоза, болезни тяжелых цепей и амилоидоза.

Количественное содержание М-парапротеина может помочь в дифференциальной диагностике между множественной миеломой и эссенциальной моноклональной доброкачественной гаммапатией. Критерием постановки диагноза множественной миеломы является выявление поражения 10–15% плазматических клеток в биоптате костного мозга. В таблице 4 приведены характерные дифференциальные симптомы моноклональных гаммапатий.

Таблица 4. Характерные признаки моноклональных гаммапатий
(по E. D. George, R. Sadovsky, 1999)

Наличие M-парапротеина в форме узкого пика в γ-, β- или α₂-фракции.

Уровень M-протеина, как правило, превышает 30 г/л.

Наличие у 80% пациентов скелетных поражений (например, литических поражений, диффузной остеопении, компрессионных переломов позвонков).

Для постановки диагноза необходимо наличие поражения 10–15% плазмоцитов в биоптате костного мозга.

Возможна анемия, панцитопения, гиперкальциемия и поражение почек

Эссенциальная моноклональная доброкачественная гаммапатия

Уровень M-протеина ниже 30 г/л.

Наличие плазмоцитов в биоптате костного мозга 10%.

Отсутствие у больных литических поражений костей, анемии, гиперкальциемии и поражения почек.

Наличие в анализе периферической крови более 20% плазмоцитов.

Уровень M-парапротеина низкий.

Наличие небольшого числа поражений костей и изменений состава крови.

Встречается у больных младшего возраста

Наличие только одного очага опухоли без каких-либо других очаговых поражений костей, патологии со стороны мочи или сыворотки крови

Наличие M-парапротеина класса IgM.

Повышенная вязкость крови, обогащенный клеточный состав костного мозга с выраженной инфильтрацией лимфоплазмоцитами

Болезнь тяжелых цепей

M-парапротеин состоит из неполной тяжелой цепи при отсутствии легкой цепи

У некоторых пациентов с дискразией плазматических клеток результат электрофореза белков сыворотки крови может быть нормальным вследствие отсутствия моноклонального иммуноглобулина или очень низкой его концентрации. В исследовании Kyle R. A. (1999) было установлено, что острофазовый пик или локализованную полосу патологического иммуноглобулина при помощи электрофореза удается обнаружить только у 82% больных с множественной миеломой. У остальных пациентов была обнаружена гипогаммаглобулинемия или вариант нормы. Поэтому всем больным с подозрением на дискразию плазмоцитов рекомендуется проводить электрофорез белков мочи.

Следует также учитывать количество М-парапротеина. Хотя у больных с множественной миеломой его содержание превышает 30 г/л, у 1/5 таких пациентов оно ниже 10 г/л. Приблизительно у 10% пациентов с множественной миеломой и отсутствием М-пика при электрофорезе обнаруживается гипогаммаглобулинемия. У большинства таких пациентов в моче обнаруживается белок Бенс-Джонса (моноклональные свободные κ- или λ-цепи иммуноглобулинов) в большом количестве. Поэтому количественное содержание М-парапротеина не позволяет исключить множественную миелому.

Если у пациента с отсутствием пика М-парапротеина при электрофорезе белков сыворотки крови на основании клиники подозревается множественная миелома, следует провести электрофорез белков мочи.

Обследование больных с патологическими результатами протеинограммы

Моноклональная гаммапатия обнаруживается у 8% здоровых гериатрических пациентов. Всем больным с моноклональной гаммапатией следует проводить дальнейшее исследование с целью определения ее этиологии. Пациенты с эссенциальной моноклональной доброкачественной гаммапатией требуют тщательного диспансерного наблюдения, поскольку в данной категории лиц с частотой приблизительно 1% в год развивается множественная миелома или другая злокачественная моноклональная гаммапатия. На рисунке 3 приведен алгоритм диспансерного наблюдения за больными с моноклональной гаммапатией.

Рисунок 3. Схема диспансерного наблюдения за больными с моноклональной гаммапатией (по R. A. Kyle, 1999). Примечания. ЭБСК — электрофорез белков сыворотки крови.

1 Нефелометрия применяется для количественного определения иммуноглобулинов.

2 Собирается суточная моча для исследования по методу электрофореза и иммунофиксации.

3 Обследование костей включает обзорную рентгенографию плечевых и бедренных костей в одной проекции.

4 Данные тесты показаны при подозрении на макроглобулинемию Вальденстрема или другие лимфопролиферативные процессы.

5 Если при повторном ЭБСК обнаружены патологические изменения, пациента следует направить к гематологу-онкологу.

Если концентрация М-парапротеина составляет 15–25 г/л, следует провести нефелометрию для количественного определения присутствующих иммуноглобулинов и собрать суточную мочу для анализа при помощи электрофореза и иммунофиксации. Если результаты указанных тестов будут нормальными, электрофорез белков сыворотки крови следует повторять каждые 3–6 месяцев, если же и вновь полученные результаты будут нормальными, электрофорез белков сыворотки крови следует повторять ежегодно. Если будут обнаружены патологические изменения при повторном обследовании или в динамике, такого больного следует направить к гематологу-онкологу.

Если содержание М-парапротеина превышает 25 г/л, нужно обследовать кости (в частности, плечевые и бедренные) на предмет метастазов, а также определить уровень β2-микроглобулина, С-реактивного белка и собрать суточную мочу для исследования по методу электрофореза и иммунофиксации. При подозрении на макроглобулинемию Вальденстрема или другое лимфопролиферативное заболевание следует провести компьютерную томографию брюшной полости, аспирацию и биопсию костного мозга. Если же результаты какого-либо из вышеуказанных тестов будут патологическими, такого пациента следует направить к гематологу-онкологу. На рисунке 3 приведена схема диспансерного наблюдения за больными с нормальными результатами тестов.

Подготовил Богдан Борис

1 Угнетает активность трипсина и других протеолитических ферментов. Дефицит данного белка связан с развитием эмфиземы. (Прим. переводч.)

2 Специфически связывает и транспортирует в плазме неконъюгированный, биологически активный кортизол. (Прим. переводч.)

3 Функция исследована недостаточно, очевидно, принимает участие в транспортировке и поддержании баланса меди в тканях, обладает ферооксидазной активностью, окисляет дополнительные ненасыщенные соединения. Уровень данного белка снижен при болезни Вильсона-Коновалова. (Прим. переводч.)

4 Ингибирует ряд протеолитических ферментов. (Прим. переводч.)

5 Необратимо связывается со свободным гемоглобином, вследствие чего данное соединение выводится из печени, предотвращая потерю свободного гемоглобина с мочой. Уровень данного белка уменьшается при гемолизе, а возрастает при состояниях, сопровождающихся выраженным поражением соединительной ткани и некрозом. (Прим. переводч.)

6 См. также статью „Множественная миелома: диагностика и лечение” // Медицина світу. – 2001. – Т. XI, №. 5. – С. 275–282. (Прим. переводч.)

7 Ревматоидное заболевание, характеризующееся сочетанием клинической симптоматики системной красной волчанки, склеродермии, ревматоидного артрита и миозита (синдромом Рейно, отеком ладоней, артритом/артралгией, нарушением подвижности пищевода, миозитом и легочной гипертензией), а также наличием антител против U1-рибонуклеопротеина. (Прим. переводч.)

Источник

Электрофорез белков для чего нужен

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.

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.

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:

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).

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.

Источник

Электрофорез белков для чего нужен

Определение количественных и качественных изменений основных фракций белка крови, используемое для диагностики и контроля лечения острых и хронических воспалений инфекционного и неинфекционного генеза, а также онкологических (моноклональных гаммапатий) и некоторых других заболеваний.

Синонимы английские

Serum Protein Electrophoresis (SPE, SPEP).

Г/л (грамм на литр), % (процент).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Как правильно подготовиться к исследованию?

Общая информация об исследовании

Общий белок сыворотки крови включает в себя альбумин и глобулины, которые в норме находятся в определенном качественном и количественном соотношении. Оно может быть оценено с помощью нескольких лабораторных методов. Электрофорез белков в агарозном геле – это метод разделения белковых молекул, основанный на различной скорости их движения в электрическом поле в зависимости от размера, заряда и формы. При разделении общего белка сыворотки крови удается выявить 5 основных фракций. При проведении электрофореза белковые фракции определяются в виде полос различной ширины с характерным, специфичным для каждого типа белка местоположением в геле. Для определения доли каждой фракции в общем количестве белка оценивают интенсивность полос. Так, например, основная белковая фракция сыворотки – это альбумин. На его долю приходится около 2/3 всего белка крови. Альбумин соответствует самой интенсивной полосе, полученной при электрофорезе белков сыворотки крови здорового человека. К другим фракциям сыворотки, выявляемым с помощью метода электрофореза, относят: альфа-1 (преимущественно альфа-1-антитрипсин), альфа-2 (альфа-2-макроглобулин и гаптоглобин), бета (трансферрин и С3-компонент комплемента) и гамма-глобулины (иммуноглобулины). Различные острые и хронические воспалительные процессы и опухолевые заболевания сопровождаются изменением нормального соотношения белковых фракций. Отсутствие какой-либо полосы может указывать на дефицит белка, что наблюдается при иммунодефицитах или недостаточности альфа-1-антитрипсина. Избыток какого-либо белка сопровождается увеличением интенсивности соответствующей полосы, что наиболее часто наблюдается при различных гаммапатиях. Результат электрофоретического разделения белков может быть представлен графически, при этом каждая фракция характеризуется определенной высотой, отражающей ее долю в общем белке сыворотки. Патологическое увеличение доли какой-либо фракции носит название «пик», например «М-пик» при множественной миеломе.

Исследование белковых фракций играет особую роль при диагностике моноклональных гаммапатий. В эту группу заболеваний входят множественная миелома, моноклональная гаммапатия неясного генеза, макроглобулинемия Вальденстрема и некоторые другие состояния. Эти заболевания характеризуются клональной пролиферацией В-лимфоцитов или плазматических клеток, при которой происходит бесконтрольная выработка одного вида (одного идиотипа) иммуноглобулинов. При разделении сывороточного белка пациентов с моноклональной гаммапатией с помощью электрофореза наблюдаются характерные изменения – появление узкой интенсивной полосы в зоне гамма-глобулинов, которая называется М-пик, или М-белок. М-пик может отражать гиперпродукцию любого иммуноглобулина (как IgG при множественной миеломе, так и IgM при макроглобулинемии Вальденстрема и IgA при моноклональной гаммапатии неясного генеза). Важно отметить, что метод электрофореза в агарозном геле не позволяет дифференцировать различные классы иммуноглобулинов между собой. Для этой цели используют иммуноэлектрофорез. Кроме того, данное исследование позволяет дать приблизительную оценку количества патологического иммуноглобулина. В связи с этим исследование не показано для дифференциальной диагностики множественной миеломы и моноклональной гаммапатии неясного генеза, так как она требует более точного измерения количества М-белка. С другой стороны, если диагноз «множественная миелома» был верифицирован, метод электрофореза в агарозном геле может быть использован для оценки динамики М-белка при контроле лечения. Следует отметить, что у 10 % пациентов с множественной миеломой нет никаких отклонений в протеинограмме. Таким образом, нормальная протеинограмма, полученная с помощью электрофореза в агарозном геле, не позволяет полностью исключить это заболевание.

Другим примером гаммапатии, выявляемой с помощью электрофореза, является ее поликлональная разновидность. Она характеризуется гиперпродукцией различных видов (различных идиотипов) иммуноглобулинов, что определяется как однородное увеличение интенсивности полосы гамма-глобулинов при отсутствии каких-либо пиков. Поликлональная гаммапатия наблюдается при многих хронических воспалительных заболеваниях (инфекционных и аутоиммунных), а также при патологии печени (вирусных гепатитах).

Исследование белковых фракций сыворотки крови используют для диагностики различных синдромов иммунодефицита. Примером может послужить агаммаглобулинемия Брутона, при которой снижается концентрация всех классов иммуноглобулинов. Электрофорез белков сыворотки пациента с болезнью Брутона характеризуется отсутствием или крайне низкой интенсивностью полосы гамма-глобулинов. Низкая интенсивность альфа-1-полосы – характерный диагностический признак недостаточности альфа-1-антитрипсина.

Широкий спектр состояний, при которых наблюдаются качественные и количественные изменения протеинограммы, включает самые разные заболевания (от хронической сердечной недостаточности до вирусных гепатитов). Несмотря на наличие некоторых типичных отклонений протеинограммы, позволяющих в ряде случаев с определенной уверенностью диагностировать заболевание, обычно результат электрофореза белков сыворотки не может служить однозначным критерием постановки диагноза. Поэтому интерпретацию исследования белковых фракций крови проводят с учетом дополнительных клинических, лабораторных и инструментальных данных.

Для чего используется исследование?

Когда назначается исследование?

Источник

• ← если подали заявление в загс и не пришли что будет
• Экзентерация малого таза у женщин что это →