Понятие и классификация биомаркеров Биомаркеры
представляют собой молекулярные, клеточные или физиологические
показатели, изменения которых отражают состояние организма или наличие
патологического процесса. В биохимической и клинической практике
биомаркеры классифицируют по нескольким критериям:
- По природе: белки, нуклеиновые кислоты, метаболиты,
липиды, гормоны.
- По функциональному значению: диагностические
(выявление болезни), прогностические (предсказание течения),
фармакодинамические (оценка реакции на терапию).
- По локализации: циркулирующие в крови,
присутствующие в моче, тканях или биологических жидкостях.
Молекулярные основы биомаркеров Биомаркеры отражают
молекулярные изменения, связанные с патологическими процессами. Эти
изменения включают:
- Генные мутации и экспрессию: полиморфизмы,
индуцирующие синтез патологических белков, и модификации РНК, отражающие
активность определённых генов.
- Белковые маркеры: ферменты, цитокины, транспортные
белки. Изменение их концентрации или активности свидетельствует о
клеточной дисфункции.
- Метаболические продукты: концентрация метаболитов
(например, глюкозы, лактата, кетоновых тел) указывает на нарушение
обмена веществ.
- Липидные и углеводные модификации: окисление
липидов, гликирование белков, формирование AGEs (advanced glycation
end-products) участвуют в патогенезе хронических заболеваний.
Биомаркеры воспалительных процессов Воспаление
сопровождается активацией иммунной системы и выработкой медиаторов.
Основные биомаркеры включают:
- Цитокины: IL-1, IL-6, TNF-α — сигнальные молекулы,
регулирующие воспалительный ответ.
- Остаточные белки острой фазы: С-реактивный белок
(CRP), сывороточный амилоид А (SAA), фибриноген — их концентрация
увеличивается при воспалении.
- Молекулы адгезии: ICAM-1, VCAM-1 — отражают
эндотелиальную активацию и миграцию лейкоцитов.
Биомаркеры метаболических заболеваний Изменения
метаболизма часто выявляются через биохимические маркеры:
- Сахарный диабет: глюкоза крови, гликированный
гемоглобин (HbA1c), инсулин и C-пептид.
- Дислипидемии: липопротеиновые фракции,
аполипопротеины, показатели окислительного стресса липидов.
- Нарушения пуринового и аминокислотного обмена:
уровень мочевой кислоты, аминокислотные профили, ферментные показатели
(например, ксантиноксидаза).
Онкомаркеры Злокачественные процессы сопровождаются
специфической экспрессией белков и нуклеиновых кислот:
- Серологические маркеры: α-фетопротеин (AFP),
рак-эмбриональный антиген (CEA), CA-125, PSA.
- Генетические маркеры: мутации онкогенов и
супрессорных генов, микросателлитная нестабильность, изменения
экспрессии miRNA.
- Протеомные профили: выявление паттернов белков,
характерных для опухолевой ткани, с помощью масс-спектрометрии и
иммуноанализов.
Биомаркеры сердечно-сосудистой патологии Повреждение
миокарда и сосудистой стенки сопровождается специфическими
биохимическими изменениями:
- Кардиоспецифические белки: тропонины I и T,
креатинкиназа-MB (CK-MB).
- Натриуретические пептиды: BNP, NT-proBNP — отражают
нагрузку на сердце и прогноз сердечной недостаточности.
- Окислительный стресс и воспаление: маркеры
оксидативного повреждения липидов, CRP, интерлейкины.
Методы обнаружения биомаркеров Для точного
определения биомаркеров применяются современные аналитические
методики:
- Имунохимические методы: ELISA, иммуноферментный
анализ, радиоиммуноанализ — высокая специфичность и чувствительность к
белковым маркерам.
- Молекулярные методы: ПЦР, RT-PCR, секвенирование
нового поколения — позволяют выявлять мутации и уровни экспрессии
нуклеиновых кислот.
- Протеомные и метаболомные технологии:
масс-спектрометрия, ядерно-магнитный резонанс (ЯМР), хроматография —
обеспечивают комплексный анализ биологических образцов.
- Функциональные и биофизические методы:
электрофорез, флуоресцентная микроскопия, спектроскопия — помогают
исследовать структуру и взаимодействие молекул.
Ключевые аспекты интерпретации биомаркеров
Эффективное использование биомаркеров требует анализа нескольких
параметров:
- Чувствительность и специфичность: важны для
исключения ложноположительных и ложноотрицательных результатов.
- Динамика показателей: изменения концентрации во
времени отражают течение заболевания и эффективность терапии.
- Комплексная оценка: сочетание нескольких
биомаркеров повышает точность диагностики и прогнозирования.
Перспективы биомаркеров в биохимии Развитие
высокотехнологичных методов позволяет переходить к персонализированной
медицине. Интеграция геномных, протеомных и метаболомных данных
открывает возможности ранней диагностики, прогнозирования осложнений и
разработки таргетной терапии. Новые биомаркеры, включая экзосомные и
циркулирующие микроРНК, обещают революцию в раннем выявлении заболеваний
и мониторинге их прогрессии.