Page 1
Blood protein
Patarabutr Masaratana
หนาทโดยรวม
การจ าแนกประเภท
Plasma protein ชนดทส าคญ
(คณสมบตทส าคญ, หนาท และความ
ผดปกต)
Plasma protein ทผดปกต
Plasma protein
- Plasma protein - Lipoprotein
- Hemoglobin
Plasma
Erythrocytes
ค าแนะน า กอนการเรยนการสอน: ศกษา video e-lecture หวขอ Blood Protein ปการศกษา 2555 จาก e-learning ดวยตนเอง โดยใชเอกสารฉบบนประกอบการศกษา (มคะแนนจากการเขาไปด) วนทมการเรยนการสอน: กจกรรมการเรยนแบบ flipped classroom โดยนกศกษาตองศกษา เนอหามาลวงหนา เนองจากจะไมมการบรรยายซ าในวนดงกลาว
มต าราส าหรบอานเพมเตมในหนาเวปของภาควชาชวเคม
Page 2
Plasma protein
6.5-8.3 g/dL (67% of protein in whole blood)
Diversity of proteins in plasma: diverse functions
หนาทโดยรวมทส าคญ
- รกษาปรมาณน าภายในหลอดเลอด (oncotic pressure)
- ควบคม pH ของเลอด (buffer): ความสามารถในการให/รบ
electron
- ขนสงสารหรอโมเลกลตางๆไปตามกระแสเลอด
Page 3
1. จ าแนกตามภาวะทพบ
- พบในภาวะปกต
- พบเฉพาะในภาวะทผดปกต
2. จ าแนกตามแหลงสงเคราะห
- สงเคราะหโดยตบ
- สงเคราะหโดยเซลลอน
3. จ าแนกตามองคประกอบของ protein
- simple protein
- conjugated protein
(apoprotein+prosthetic group)
Classification of plasma protein
4. จ าแนกตามการเคลอนทในสนามไฟฟา
(plasma protein electrophoresis)
Principle: โปรตนตางชนดใน buffer เดยวกน จะม
net charge แตกตางกน
จงเคลอนทในสนามไฟฟาไดระยะทางตางกน
pH 8.6: plasma protein สวนใหญ จะม net
charge เปนลบ แตจะม net charge ตางกน
: เคลอนทไปทางขวบวก
: แยก plasma protein เปนแถบๆ ตามการเคลอนท
ไดเปน 5 กลม (แถบ) ใหญๆ
Page 4
Classification of plasma protein
Serum protein electrophoresis 5 major bands
albumin
α1
α2
β
γ
Albumin
Alpha1 Alpha2
Beta Gamma
- + Origin
Page 5
γ-band movement toward cathode
electroendosmosis
electrolytes ทเปน cations (e.g. Na+) จ านวนมากลอมรอบ
protein และอมน าไวดวย
เมอมกระแสไฟฟาไหลผาน cations และน าทลอมรอบจะวงไปยงขวลบ จง
ดงโปรตนทมประจลบไมมากไปดวย
water migration
Page 6
Albumin คณสมบตทส าคญ
มปรมาณมากทสดใน plasma (60% ของ total plasma protein)
simple protein, สงเคราะหทตบ
ม polar group และประจลบสทธมาก จงละลายน าไดด
ม pI ต ากวา plasma protein อนๆ
electrophoresis: เคลอนทไปไดไกลทสด
หนาทส าคญ
รกษา osmotic pressure ของเลอด
ขนสงสารตางๆในเลอด
ท าหนาท buffer
Page 7
หนาทส าคญของ albumin
การรกษา osmotic pressure ของเลอด
oncotic pressure: osmotic pressure ทเกดจาก plasma
protein (25 mmHg)
albumin: 80% of oncotic pressure
ปรมาณสงสด, net charge มาก อมน าไดด
albumin ในเลอดต า ภาวะบวมน า (edema)
ระดบ plasma protein ทต าทสด ทยงไมท าใหเกดอาการบวมน า
เรยกวา edema level
(5.5 g plasma protein หรอ 2.5 g albumin)
Page 8
หนาทส าคญของ albumin arteriole venule
interstitial space
intravascular 15 CHP
IFOP 10
CHP 32
IFOP 10
25 POP 25 POP
IFHP 8 IFHP 8
Net filtration pressure (32 + 10) – (25 + 8) = 9 mmHg
Net absorption pressure (25 + 8) – (10 + 15) = 8 mmHg
Remaining fluid Lymphatic system
CHP: capillary hydrostatic pressure
POP: plasma oncotic pressure
IFHP : interstitial fluid hydrostatic pressure
IFOP : interstitial fluid oncotic pressure
Page 9
หนาทส าคญของ albumin
Causes of edema
edema: filtration pressure > absorption pressure
high filtration pressure
- increased venous pressure
low absorption pressure
- low oncotic pressure: low albumin levels
obstructed drainage
impaired filter: capillary leakage
Page 10
การขนสงสารตางๆในเลอด
- solubility of hydrophobic substances: LCFA
- detoxify toxic substances: unconjugated bilirubin
- transport: hormones, drugs
การรกษา pH ของเลอด
- สามารถจบกบ H+ ทเกดขนในรางกาย
- ชวยลดความเปนกรดในเลอดได
หนาทส าคญของ albumin
Albumin-unconjugated bilirubin Liver
Free unconjugated bilirubin Brain kernicterus
Page 11
ความส าคญทางคลนกของ albumin
ม half life ประมาณ 20 วน
ระดบ albumin จงบงชถงภาวะทางโภชนาการของรางกายในระยะยาว
การเปลยนแปลงระดบ plasma albumin ในระยะสน อาจเกดจากการ
เปลยนแปลงปรมาตรของเลอด ซงสงผลใหความเขมขนของโปรตนเปลยนแปลง ในขณะ
ทปรมาณสทธของโปรตนไมเปลยนแปลง
คาเฉลยของ plasma albumin ในผใหญปกต: 35-55 g/dL
Page 12
ความผดปกตของ albumin ในเลอด
1. analbuminemia: absence (or very low level)
2. hypoalbuminemia: low level
1. hyperalbuminemia: high level
- autosomal recessive, พบไดนอย - เกดความบกพรองในการสงเคราะห albumin - ไมสามารถตรวจพบ albumin ในเลอดไดหรอพบในระดบทต ามาก
- dehydration - ความเขมขนของ albumin สงขน
- ปรมาณสทธของ albumin ไมเปลยนแปลง
Page 13
Hypoalbuminemia: ระดบ albumin ในเลอดต ากวาปกต
- การสงเคราะหทตบลดลง (ขาด protein, liver failure)
- สญเสย albumin ออกนอกรางกาย (ปสสาวะ, ผวหนง, ล าไส)
- การสลาย albumin ทเพมมากขน (thyrotoxicosis)
ความผดปกตของ albumin ในเลอด
burn โรคไตบางชนด ความผดปกตของเยอบผนงล าไสบางชนด
Page 14
α1-globulins
1-acid glycoprotein
(orosomucoid)
1-antitrypsin
1-antichymotrypsin
thyroxine-binding protein
1-fetoprotein
1-lipoprotein (HDL)
retinol-binding protein
β-globulins
transferrin
hemopexin
C-reactive protein
fibrinogen
pre-β-lipoprotein (VLDL)
β-lipoprotein (LDL)
α2-globulins
haptoglobin
ceruloplasmin
angiotensinogen
ตวอยางโปรตนทส าคญ
Page 15
α1-antitrypsin
ATT, α1-trypsin inhibitor, α1-protease inhibitor
90% ของโปรตนทงหมดในกลม α1-globulin
neutralize เอนไซมในกลม trypsin-like proteases (trypsin,
chymotrypsin, collagenase, elastase )
ปองกนไมใหเอนไซมกลมดงกลาวยอยสลายโปรตนทเปนโครงสรางของ
เนอเยอ
inflammation
proteases
ATT
Page 16
ความส าคญทางคลนกของ α1-antitrypsin
Low α1-antitrypsin level
Tissue damage by proteases secreted from macrophages
Lung Liver
ถงลมโปงพอง การท างานของตบผดปกต ตบแขง (เดก)
Page 17
ความผดปกตของ α1-antitrypsin ในเลอด
1. α1-antitrypsin deficiency
- genetic disorder
- ตบไมสามารถหลง α1-antitrypsin ออกมาสกระแสเลอดได
2. α1-antitrypsin สงกวาปกต
- inflammation/infection
- pregnancy, oral contraceptives
Acute phase reactant
Page 18
Acute phase reactant
Positive acute phase reactant
- มปรมาณเพมขนเมอมการอกเสบ - e.g. α1-antitrypsin, C-reactive protein, haptoglobin
Negative acute phase reactant
- มปรมาณลดลงเมอมการอกเสบ
- e.g. albumin, transferrin
Page 19
α1-fetoprotein
สงเคราะหท york sac, ล าไส และเซลลตบ ใน fetus
มระดบต ามากในผใหญปกต ยกเวนหญงตงครรภ
(โปรตนจากทารกจะถกสงผานรกเขาสมารดา)
ยงไมทราบบทบาทหนาทแนชด
การตรวจวดระดบ AFP ในเลอด ใชตรวจคดกรองโรคหลายชนด
โดยเฉพาะใชเปน tumour marker ในตรวจกรองมะเรง
ระดบสงกวาปกต: มะเรงตบชนด hepatocellular carcinoma,
germ cell tumours หรอ มะเรงทกระจายไปทตบ
ตรวจคดกรองความผดปกตของทารกในครรภ
(อายครรภ 15-20 สปดาห)
Page 20
α1-fetoprotein (AFP)
Fetal serum Amniotic fluid
Maternal serum
Habib A. Acta Obstet Gynecol Scand (1977);Suppl61:14.
Page 21
Rose NC, Mennuti MT. Alpha-Fetoprotein and Neural Tube Defects. In: Sciarra JJ, ed. Gynecology & Obstetrics. Lippincott Williams & Wilkins, 2004.
AFP
in M
ate
rnal
se
rum
High
Low
ภาวะทมการเคลอนทของโปรตนจากทารกเขาสน าคร าเพมขน
(e.g. spina bifida, neural tube defects,
fetal distress, twin)
Down’s syndrome และ Trisomy 18
Page 22
Haptoglobin
glycoprotein ทสงเคราะหโดยตบเปนหลก
จบกบ free haemoglobin ในเลอดเมอเกดการแตกของเมดเลอดแดง
haptoglobin-hemoglobin complex
- ถกก าจดโดย reticuloendothelial cells
- ขนาดใหญ, ไมสามารถขบออกทางไตได
- ปองกนการสญเสย haemoglobin ทางปสสาวะ
ระดบ haptoglobin ต ากวาปกต - มการแตกของเมดเลอดแดงภายในหลอดเลอด (intravascular haemolysis)
ระดบ haptoglobin สงกวาปกต
- inflammation/infection - positive acute phase reactant
Page 23
Ceruloplasmin
glycoprotein ทมทองแดงเปนสวนประกอบ
apoceruloplasmin + 6 atoms of Cu+ and/or Cu2+
oxidase activity: iron mobilisation
การเคลอนยายธาตเหลกจากแหลงสะสมเขาส plasma
antioxidant
Page 24
ความผดปกตของ ceruloplasmin ในเลอด
1. ระดบ ceruloplasmin ต ากวาปกต
- aceruloplasminemia
- การสงเคราะหทตบลดลง
- abnormal copper metabolism
• genetic disorder
(autosomal recessive)
• loss of oxidase activity
• ธาตเหลกสะสมในเนอเยอตางๆ
• copper deficiency, malnutrition
• severe liver diseases
• Wilson’s disease
(เรยนในหวขอ ‘เกลอแร’)
2. ระดบ ceruloplasmin สงกวาปกต
- inflammation/infection
- positive acute phase
reactant
- cancer, pregnancy,
oral concentraceptives
Page 25
Transferrin
glycoprotein, สงเคราะหโดยตบเปนหลก
หนาทหลก: ขนสงธาตเหลกในเลอด
apotransferrin + Fe3+ = mono-/diferric transferrin
transferrin-bound iron: การสงเคราะห haemoglobin
ปองกนพษทเกดจาก free iron
ปองกนการสญเสยธาตเหลกทางปสสาวะ
ปรมาณเหลกทจบกบ transferrin: indicator ของ iron status
Page 26
ความผดปกตของ transferrin ในเลอด
1. ระดบ transferrin ในเลอดต า
- congenital atransferrinaemia: พบนอยมาก
- ภาวะทรางกายมการสงเคราะหโปรตนโดยรวมต า
(malnutrition, liver diseases)
- ภาวะทรางกายมการสญเสยโปรตน (โรคไตบางชนด)
- การอกเสบ: negative acute phase reactant
2. ระดบ transferrin ในเลอดสง
- iron deficiency, pregnancy
Anemia
Page 27
Hemopexin
สงเคราะหโดยตบ
หนาทหลก: จบกบหมฮมอสระในเลอดเพอน าไปก าจดทตบ
ฮมอสระในเลอด: การสลายของ hemoglobin, myoglobin หรอ
heme proteins อนๆ เชน ในภาวะ intravascular haemolysis
สามารถจบกบ porphyrins ไดดวย
hemopexin ในเลอดต ากวาปกต: intravascular haemolysis
Page 28
C-reactive protein (CRP)
glycoprotein, สงเคราะหโดยตบ
จบกบ phosphatidylcholine บนผวเซลลทเกดพยาธสภาพ, จลชพหลายชนด
น าไปสการก าจดเซลลหรอจลชพนน โดย immune system
positive acute phase reactant
ใชระดบ CRP ในเลอด ในการวนจฉยและตดตามการอกเสบหรอตดเชอบางชนด
ในรางกาย
Page 29
γ-globulins
สวนใหญมบทบาทเปน antibody
antibody บางชนดอยใน β-band
immunoglobulin: protein ทกชนดทท าหนาทเปน antibody
glycoprotein, สงเคราะหโดย plasma cells
ถกกระตนการสงเคราะหเมอสงแปลกปลอมหรอจลชพเขามาในรางกาย
Structure of immunoglobulin
Y-shaped
4 polypeptides: heavy (H) & light (L) chain
2 identical H chains + 2 identical L chains
Page 30
Structure of immunoglobulin
H chain classification (amino acid
sequence in constant region)
- γ, α, μ, δ and ε
L chain classification- κ and λ
immunoglobulin (Ig) classification
- Ig G, Ig A, Ig M, Ig D, Ig E
Variable region
Constant region
Page 31
Immunoglobulin Ig G
Ig A
Ig M
มปรมาณมากทสด
ผานรกจากมารดาสทารกได
Ig ส าคญในน าคดหลงตางๆ (dimer)
ตอตานการตดเชอท mucosa
Ig ชนดแรกทเพมขน เมอไดรบ antigen (pentamer)
Ig ชนดเดยวท foetus สงเคราะหได (intrauterine infection)
Page 32
ความผดปกตของ immunoglobulin ในเลอด
ภาวะท Ig ทกชนดมระดบต ากวาปกต (hypogammaglobulinemia)
ภาวะท Ig เพยงบางชนดมระดบต ากวาปกต
(dysgammaglobulinemia)
ภาวะทมระดบ Ig ในเลอดสงกวาปกต
(hypergammaglobuminemia)
- monoclonal Ig: plasma cell cancer (myeloma)
- polyclonal Ig: infection, allergy
Page 33
Abnormal plasma proteins
ตรวจไมพบ หรอ พบในปรมาณต ามากในภาวะปกต
Cryoglobulin
- abnormal Ig (monoclonal/polyclonal)
- ละลายใน plasma ทอณหภมรางกาย
- ตกตะกอนทอณหภมต า: อดตนหลอดเลอดได
- cryoglobulinemia: SLE, rheumatoid arthritis, etc.
Myeloma protein
- monoclonal Ig/fragments of Ig synthesized by
plasma cells
- multiple myeloma
Page 34
Abnormal plasma proteins
Bence-Jones protein
- L chain of monoclonal Ig or fragments
- plasma or urine
- multiple myeloma
ถาตมตอท 85-100๐C จะสามารถละลายได
Fresh urine 3-5 ml จะตกตะกอนเมอตมท 40-50๐C