Albumin
Obsah boxu
Albumin je nejhojněji zastoupený protein v krevní plazmě u obratlovců, včetně člověka. Tvoří přibližně 50–60 % všech plazmatických bílkovin. Je syntetizován v játrech a hraje klíčovou roli v udržování onkotického tlaku, transportu různých látek a udržování acidobazické rovnováhy. Jeho název pochází z latinského slova albumen, což znamená vaječný bílek, kde byl poprvé ve velkém množství identifikován (jako ovalbumin).
V medicíně je hladina albuminu v krvi důležitým diagnostickým ukazatelem, který může odrážet stav výživy, funkci jater a ledvin. Nízká hladina albuminu, známá jako hypoalbuminémie, je spojena s řadou patologických stavů.
📜 Historie a výzkum
Albumin jako součást vaječného bílku byl znám již od starověku. Jeho vědecký popis a zařazení mezi proteiny však proběhlo až v 18. a 19. století s rozvojem chemie a biochemie. V roce 1840 nizozemský chemik Gerardus Johannes Mulder poprvé použil termín "protein" a albumin zařadil do této skupiny látek.
Klíčovým momentem pro klinické využití bylo období druhé světové války, kdy americký chemik Edwin Cohn vyvinul metodu frakcionace krevní plazmy, která umožnila izolovat čistý lidský sérový albumin (HSA) ve velkém měřítku. Tento objev umožnil jeho využití pro léčbu vojáků v šoku a s popáleninami přímo na bojišti. Od té doby je albumin nedílnou součástí urgentní medicíny.
Další výzkum se zaměřil na objasnění jeho trojrozměrné struktury pomocí rentgenové krystalografie a na detailní pochopení jeho vazebných míst pro různé ligandy.
🧬 Struktura a vlastnosti
Lidský sérový albumin je relativně malý, globulární protein složený z jediného polypeptidového řetězce obsahujícího 585 aminokyselin. Jeho molekulová hmotnost je přibližně 66,5 kDa.
Struktura albuminu je charakteristická vysokým obsahem α-šroubovice a je stabilizována 17 disulfidickými můstky, které vytvářejí sérii devíti smyček. Tato kompaktní, srdcovitá struktura mu propůjčuje mimořádnou stabilitu a rozpustnost ve vodě. Díky vysokému počtu záporně nabitých aminokyselinových zbytků (jako kyselina asparagová a kyselina glutamová) při fyziologickém pH má albumin celkový záporný náboj, což je klíčové pro jeho funkce.
Fyzikálně-chemické vlastnosti
- Rozpustnost: Je vysoce rozpustný ve vodě, což je zásadní pro jeho přítomnost v krevní plazmě.
- Izoelektrický bod: Jeho izoelektrický bod se pohybuje kolem pH 4,7. Při fyziologickém pH krve (cca 7,4) je tedy silně záporně nabitý.
- Stabilita: Je stabilní v širokém rozmezí pH a teplot, což usnadňuje jeho farmaceutické zpracování a skladování.
⚙️ Funkce v organismu
Albumin plní v těle několik životně důležitých funkcí, které jsou vzájemně propojené.
💧 Udržování onkotického tlaku
Toto je jeho nejdůležitější funkce. Albumin je zodpovědný za přibližně 75–80 % onkotického (koloidně osmotického) tlaku krevní plazmy. Tento tlak "zadržuje" tekutinu uvnitř krevních cév a brání jejímu úniku do okolních tkání. Při poklesu hladiny albuminu (hypoalbuminémie) klesá onkotický tlak, což vede k hromadění tekutiny v mezibuněčném prostoru a vzniku otoků (edémů) nebo hromadění tekutiny v břišní dutině (ascites).
🚕 Transportní funkce
Albumin funguje jako univerzální transportní "vozidlo" pro mnoho endogenních i exogenních látek, které jsou samy o sobě špatně rozpustné ve vodě. Na svém povrchu má několik specifických vazebných míst. Mezi nejdůležitější transportované látky patří:
- Mastné kyseliny: Přenáší mastné kyseliny uvolněné z tukové tkáně do svalů a dalších orgánů jako zdroj energie.
- Bilirubin: Váže nekonjugovaný bilirubin (produkt rozpadu hemoglobinu) a transportuje ho do jater k dalšímu zpracování. Tím brání jeho toxickému působení na tkáně, zejména na mozek.
- Hormony: Transportuje některé steroidní hormony (např. kortizol, aldosteron) a hormony štítné žlázy (thyroxin, trijodthyronin).
- Ionty: Váže a transportuje vápenaté (Ca²⁺) a hořečnaté (Mg²⁺) ionty. Přibližně 40 % vápníku v plazmě je vázáno na albumin.
- Léčiva: Mnoho léků se v krvi váže na albumin. To ovlivňuje jejich distribuci, metabolismus a dobu působení. Mezi takové léky patří například warfarin, nesteroidní antiflogistika (např. ibuprofen) nebo některá antibiotika.
⚖️ Udržování acidobazické rovnováhy
Díky přítomnosti nabitých aminokyselinových zbytků se albumin podílí na pufračním systému krve. Pomáhá tak udržovat stabilní pH krve tím, že může vázat nebo uvolňovat vodíkové ionty (H⁺).
🛡️ Antioxidační účinky
Albumin dokáže vázat ionty přechodných kovů (např. mědi) a tím bránit jejich účasti na tvorbě škodlivých volných radikálů. Rovněž jeho thiolová skupina na cysteinu může přímo neutralizovat reaktivní formy kyslíku.
🔄 Syntéza a metabolismus
Albumin je syntetizován výhradně v hepatocytech (buňkách jater). Rychlost jeho syntézy je přibližně 12–15 gramů za den u zdravého dospělého člověka. Tento proces je regulován několika faktory, včetně:
- Stav výživy: Dostatečný přísun aminokyselin je pro syntézu nezbytný. Při hladovění nebo malnutrici produkce klesá.
- Onkotický tlak: Pokles onkotického tlaku v játrech stimuluje zvýšenou syntézu albuminu.
- Hormonální vlivy: Inzulin, růstový hormon a hormony štítné žlázy podporují jeho tvorbu, zatímco glukokortikoidy a cytokiny (při zánětu) ji tlumí.
Biologický poločas albuminu v krevním oběhu je poměrně dlouhý, přibližně 19–21 dní. K jeho degradaci dochází v různých tkáních, především v endotelových buňkách cév, játrech a ledvinách.
🩺 Klinický význam
Měření koncentrace albuminu v séru je běžnou součástí biochemického vyšetření krve. Normální hodnoty se pohybují v rozmezí 35–50 g/l. Odchylky od této normy mají významnou diagnostickou hodnotu.
Hypoalbuminémie (nízká hladina)
Snížená koncentrace albuminu je častým a klinicky závažným stavem. Příčiny mohou být:
- Snížená syntéza:
- Jaterní cirhóza a další chronická onemocnění jater.
- Malnutrice a nedostatečný příjem bílkovin (např. kwashiorkor).
- Zvýšené ztráty:
- Nefrotický syndrom: Masivní ztráty albuminu močí kvůli poškození ledvinných glomerulů.
- Rozsáhlé popáleniny: Ztráty plazmy přes poškozenou kůži.
- Chronická zánětlivá onemocnění střev (Crohnova choroba, ulcerózní kolitida).
- Zvýšený katabolismus:
Hyperalbuminémie (vysoká hladina)
Zvýšená koncentrace albuminu je vzácná a téměř vždy je způsobena relativním nedostatkem tekutiny v krevním řečišti, tedy dehydratací.
💉 Terapeutické využití
Roztoky lidského sérového albuminu (obvykle 5% nebo 20%) se používají v medicíně k intravenóznímu podání. Jejich hlavními indikacemi jsou:
- Léčba hypovolemického šoku: K rychlému doplnění objemu cirkulující krve.
- Těžké popáleniny: K náhradě ztracených plazmatických bílkovin a udržení onkotického tlaku.
- Léčba ascitu u jaterní cirhózy: Podává se často po paracentéze (odsátí tekutiny z břicha) k prevenci oběhového selhání.
- Podpora při plazmaferéze: Jako náhradní roztok.
🔬 Typy a varianty
Kromě lidského sérového albuminu (HSA) existují i další typy albuminů v různých organismech.
- Bovinní sérový albumin (BSA): Získává se z krve skotu. Díky své stabilitě a nízké ceně je jedním z nejčastěji používaných proteinů v biochemických a molekulárně-biologických laboratořích (např. jako blokační činidlo při metodě Western blot).
- Ovalbumin: Hlavní protein vaječného bílku.
- Laktoalbumin: Nachází se v mléce.
Existují také vzácné genetické poruchy, jako je analbuminémie, při které je produkce albuminu v těle téměř nulová. Pacienti s touto poruchou překvapivě často trpí jen mírnými otoky, což naznačuje, že jiné plazmatické proteiny mohou částečně kompenzovat chybějící onkotický tlak.
🤔 Pro laiky: Albumin jako houba a taxík v krvi
Představte si krevní cévy jako hadice, kterými proudí voda s různými látkami. Aby voda z těchto hadic neprosakovala ven do okolí (do tkání), je v ní rozpuštěná jakási "houba", která vodu nasává a drží ji uvnitř. Tou houbou je právě albumin. Když je v krvi málo albuminu, "houba" je slabá, voda začne z cév unikat a hromadí se v tkáních, což vidíme jako otoky nohou nebo břicha.
Zároveň albumin funguje jako univerzální "taxík". Mnoho důležitých látek, jako jsou hormony, vitamíny, ale i léky, se neumí v krvi pohybovat samostatně. Albumin je naloží, bezpečně je proveze krevním řečištěm a vyloží tam, kde jsou potřeba. Bez tohoto "taxíku" by se tyto látky nedostaly na místo určení a nemohly by správně fungovat.