90041 (612781), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Важным фактом является то, что шпильки мРНК (IRE) свойственны не только для мРНК ферритина [40]. Аналогичные структуры, способные связываться с теми же IRP, обнаружены в 3'-нетранслируемой области мРНК клеточного рецептора трансферрина (TfR), 5'-UTR эритроид-специфической синтетазы дельта-аминолевулиновой кислоты (eALAS).

Железо регулирует экспрессию TfR в направлении, противоположном экспрессии ферритина: высокий уровень железа ведет к низкой экспрессии TfR, и наоборот. Связывание c IRP предохраняет мРНК TfR от деградации. Таким образом, когда существует необходимость в железе, синтезируется больше TfRs, что позволяет клеткам захватывать больше железа, и когда клетки насыщены железом, синтезируется больше ферритина для защиты от токсического действия.

Первые стадии биосинтеза гема, возможно, лимитирующие скорость процесса, катализирует eALAS. Как и для ферритина, связывание с IRP блокирует инициацию трансляции eALAS.

мРНК митохондриальной аконитазы также содержит один IRE в 5'-UTR, который связывает IRP, поэтому и синтез собственно аконитазы может регулироваться железом. Когда количество железа ограничено, аконитазная активность IRP и, возможно, митохондриальных ферментов увеличивается с последующим увеличением потребления цитрата. При избытке железа происходит обратное, с возможным увеличением аккумуляции клеточного цитрата. Очевидная прямая координация уровня цитрата и железа физиологически важна, так как цитрат - одна из главных клеточных железосвязывающих молекул, подобная буферной системе.

Помимо железа, синтез ферритина регулируется на различных уровнях многими другими веществами во время развития организма, клеточной дифференцировки, при воспалительных процессах [41]. Это могут быть различные гормоны (тироид-стимулирующий гормон, эстрогены), цитокины (интерлейкины 1 и 6), фактор некроза опухоли, инсулин, цАМФ, гем, оксид азота (II), перекись водорода.

6. Ферритин в циркуляторном русле

Первое прямое свидетельство присутствия ферритина в сыворотке крови получили Reissman и Dietrich в 1956 г [42]. Первоначально ферритин был найден в сыворотке пациентов с некрозом печени и перегрузкой железом, однако после развития чувствительного иммунорадиометрического анализа его удалось обнаружить и в нормальной сыворотке [43].

Внеклеточные ферритины, найденные в сыворотке и биологических жидкостях, составляют меньшую часть от общего ферритина. Плазматический ферритин имеет низкое содержание железа (0,02-0,07 мкг Fe на мкг белка в сравнении с более 0,7 мкг Fe на мкг белка в печени и селезенке).

Источник и механизм продукции плазматического ферритина до сих пор во многом неясен. Часть циркулирующего ферритина выделяется из разрушающихся тканей, например при циррозе печени, инфаркте миокарда. Однако наличие в молекуле специфически гликозилированных субъединиц и тонкая регуляция количества ферритина в крови в соответствии с уровнем железа в норме и при различных патологических процессах показывает, что главным источником плазматического ферритина является его активная секреция. В частности, секреция выполняется фагоцитами, осуществляющими деградацию гемоглобина. При этом ферритин выполняет функцию транспорта железа от клеток ретикулоэндотелиальной системы к гепатоцитам, синтезирующим гемоглобин de novo.

Места синтеза ферритина, подлежащего секреции, и тканевого ферритина также различны. Показано, что секреторный белок синтезируется на полирибосомах, связанных с мембранами эндоплазматического ретикулума, где осуществляется дальнейший процессинг молекулы, включая гликозилирование. Синтез ферритинов, секреция которых не предусмотрена, протекает на свободных цитоплазматических рибосомах [44].

Предположение, что секретируемые ферритины функционально активны, основано на идентификации специфических рецепторов на различных клеточных мембранах. Такие рецепторы были описаны на клетках печени, лимфоцитах и эритробластах человека. До настоящего времени неясно, сколько типов рецепторов существует, но главное очевидное различие найдено между ними на клетках печени и других типах клеток. Рецепторы печени обладают специфичностью с учетом соотношения Н- и L-субъединиц, в то время как лимфоцитарные рецепторы специфичны к Н-цепи.

Хотя многие тканевые изоферритины могут высвобождаться в плазму, обнаружены четкие различия в динамике циркуляции тканевого и плазматического ферритинов. Так, скорость удаления из плазмы тканевых ферритинов очень высока (период полувыведения Т_1/2 составляет примерно 9 мин), в то время как количество инъецированного меченого плазматического ферритина уменьшалось на 50% лишь спустя 30 часов. В норме в плазме способны накапливаться изоформы L₂₄ и гликозилированные молекулы, богатые L-субъединицами, но содержащие мало железа [45].

Значительное увеличение содержания характерных для опухолевых клеток фракций ферритинов с повышенным количеством Н-субъединиц может быть следствием нескольких причин:

интенсивного некроза опухолевой ткани из-за недостаточности трофики быстро растущей опухоли;

эффективной противораковой терапии, приводящей к прямому высвобождению цитозольного ферритина;

активного синтеза и секреции специфических опухолевых форм ферритинов;

патологического перераспределения железа с его накоплением в клетках ретикулоэндотелиальной системы;

изменений функционирования печени, приводящих к нарушению циркуляции ферритина.

Взаимосвязь плазматического ферритина со многими физиологическим процессами в организме позволяет отнести его к белкам острой фазы и к опухолевым маркерам.

7. Содержание ферритина в сыворотке крови

Таблица 2. Содержание ферритина в сыворотке крови в норме.

В первый месяц после рождения концентрация ферритина повышена в связи переходом от фетальной формы гемоглобина к взрослой.

Содержание ферритина в плазме у женщин репродуктивного возраста значительно меньше, чем у мужчин. Это связано с ежемесячными физиологическими кровопотерями, а также с деторождением. За весь период беременности дополнительно расходуется около 1 г железа, что явно прослеживается в прогрессивном снижении ферритина в крови. В третьем триместре беременности концентрация ферритина минимальна и граничит со значениями, характерными для ЖДА. Лактация также сопровождается повышенным расходом железа, так как молочная железа продуцирует белок с подобными трансферрину свойствами - лактоферрин.

В постменопаузальный период содержание железа и концентрация ферритина в организме женщин возрастают, приближаясь к показателям у мужчин [46].

В случае перегрузки организма железом концентрация ферритина превышает 400-500 нг/мл, а при ярко выраженном гемохроматозе может достигать 10 000 нг/мл и более.

Несмотря на низкое содержание железа в плазматическом ферритине, концентрация ферритина в плазме коррелирует как с резервными запасами железа в организме, так и его общим количеством. Определяя в сыворотке крови содержание ферритина, на самом деле мы определяем концентрацию белковой части комплекса, апоферритина. Концентрация апоферритина в крови соответствует общему уровню ферритина в тканях и, следовательно, содержанию запасов железа.

При повторных заборах крови (такая процедура является способом терапии перегрузки организма железом) запасы железа уменьшаются. Это подтверждается косвенными лабораторными тестами (снижением уровня гемоглобина, насыщения трансферрина). При этом концентрация ферритина в плазме также снижается.

При повторных переливаниях крови, что является способом терапии при сидероахрестических и гемолитических анемиях - неиспользовании железа для синтеза гема или повышенном разрушении эритроцитов, запасы железа в организме быстро увеличиваются в связи с ограниченными способностями организма к выделению избытка железа (так называемый ятрогенный трансфузионный сидероз). Пропорционально количеству запасаемого железа возрастает и концентрация ферритина в плазме.

Рис. 5 Г. Диапазон значений концентраций ферритина в норме (область, выделенная серым) и при различных патологиях [47]. Горизонтальный штрих - среднее значение в группе.

Для здоровых лиц был предложен фактор эквивалентности (коэффициент пересчета): 1 нг ферритина в 1 мл сыворотки соответствует 8 мг (143 мкмоль) железа, хранимого в депо.

Таким образом, диагностическая ценность измерения сывороточного ферритина неоспорима.

8. Иммунологические свойства ферритина

В настоящее время для измерения концентрации ферритина в сыворотке крови используются иммунологические методы анализа. Для правильного определения исследуемого антигена необходимо использовать высокоспецифичные к анализируемому веществу антитела. Правильный выбор антител можно сделать, зная особенности антигенного строения ферритина.

Ферритин представляет собой сложный белок с выраженной четвертичной структурой (см. п. 3.). Вследствие этого большинство антигенных детерминант на его поверхности являются конформационно зависимыми. В литературе описаны специфичность и аффинность широкого круга как поликлональных, так и моноклональных антител к ферритину. Показано, что антитела обладают специфичностью не только в межвидовом, но и в межтканевом отношении. Так, в зависимости от относительного содержания в молекуле Н- и L-субъединиц антитела проявляют различное сродство к ферритину. Например, в работе [49] при использовании в качестве иммуногена ферритина из печени человека перекрестная реактивность полученных моноклональных антител с селезеночным ферритином составляла 74%, а с сердечным ферритином - всего 13%.

Белковая оболочка, лишенная кластера железа, проявляет большую иммунологическую активность по сравнению с ферритином, нагруженным железом. Вероятно, это вызвано повышением конформационной лабильности молекулы, что способствует вовлечению во взаимодействие с антителами участков, не доступных или малодоступных в нативной молекуле. Адсорбция апоферритина на полистироле приводила к практически полной утрате иммунологической реактивности, что также указывает на конформационный характер эпитопов молекулы [50].

Антитела к одиночным субъединицам ферритина выявили существенные отличия в их антигенном строении. Антигенные детерминанты Н- и L-субъединиц ферритина отличаются друг от друга, а также от антигенных детерминант нативного ферритина. Часть антигенных детерминант локализована во внутренней полости молекулы и в районах межсубъединичных контактов, и маскируется взаимодействием субъединиц при образовании молекул апоферритина и ферритина.

Данные работ [51, 52] свидетельствуют о том, отдельная субъединица ферритина обладает несколькими эпитопами для связывания с антителами. Однако сопоставление пространственных размеров одного эпитопа (в типичном случае около 2х3 нм) и субъединицы ферритина (5,5х2,7 нм) приводит к заключению, что одна субъединица ферритина способна связать только одну молекулу антитела. Эксперименты [53] по исследованию конкуренции антител показали, что основные (иммунодоминантные) эпитопы ферритина для моно- или поликлональных антител перекрываются и, скорее всего, образуют кластеры, группируясь в пределах ограниченного участка антигенной поверхности субъединицы или зоны контакта субъединиц. Под влиянием стерических факторов одновременное связывание двух различных молекул антител в пределах одного кластера либо исключено, либо, по крайней мере, затруднительно.

Из общего числа кластеров эпитопов, максимальное количество которых ограничено числом субъединиц ферритина (24) только 3-4 доступны для одновременного связывания антител. Данный вывод о максимальной валентности ферритина сделан в работе [54] на основании геометрических расчетов по известному внешнему диаметру сферической глобулы ферритина (12-13 нм) и минимальному расстоянию между центрами двух молекул антител, способными расположиться на антигенной поверхности без стерических затруднений (12-14 нм).

Определение концентрации ферритина в сыворотке крови первоначально осуществлялось радиоиммунологическими методами, основанными на конкуренции за связывание с антителами антигена из сыворотки крови и его радиоактивно меченого аналога [55]. Несколько позднее стал применяться неконкурентный иммунорадиометрический метод, использующий возможность одновременного связывания с молекулой ферритина двух молекул антител [56].

Особенностью ферритина является наличие нескольких сайтов связывания антител, некоторые из них повторяются. Как было сказано выше, в целом глобула обладает размерами, достаточными для одновременного связывания с четырьмя молекулами антител. Поэтому для выявления ферритина в основном используют неконкурентный метод анализа. Данный выбор связан не только со сложностью конъюгирования ферритина с меткой и возможностью нарушения при этом его антигенной структуры, но и с необходимостью обеспечения высокой чувствительности анализа для выявления ЖДА, недостижимой при конкурентной схеме.

Применение моноклональных антител с различной эпитопной направленностью для связывания и детекции антигена делает возможным проведение иммунологической реакции в одну стадию, при этом отсутствует конкуренция между "верхними" и "нижними" антителами за связывание с общими эпитопами, искажающая результаты анализа. Проведение анализа в одну стадию позволяет снизить расход реагентов и стоимость анализа, уменьшить занятость лабораторного оборудования и значительно сэкономить рабочее время.

Характеристики

Список файлов курсовой работы