16

ФЕРМЕНТЫ КАК МАРКЁРЫ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Энзимодиагностика – это раздел клинической энзимологии, который изучает возможность исследования активности ферментов в биологических жидкостях человека с целью диагностики тех или иных заболеваний.

Для диагностики заболеваний используют 3 группы ферментов

17

Секреторные ферменты:

•Место синтеза – гепатоциты печени

•Место работы – кровь (субстрат фермента локализуется в крови)

•Активность в крови - больше чем в тканях

•Являются показателями белоксинтезирующей функции печени – снижение их активности свидетельствует о патологии печени, при которой нарушается синтез белков плазмы крови.

Примеры секреторных ферментов:

•Псевдохолинэстераза (ПХЭ)

•Проферменты свертывающей системы крови (факторы свертывающей системы крови)

Экскреторные ферменты:

•Место синтеза – экзокринные железы

•Место работы – полости органов

•Активность в крови – незначительная и обусловлена диффузией фермента

•Являются показателями нормального отделения секрета из железы в полость органа – активность их в крови повышается при воспалении железы и, как следствие, затруднения оттока секрета железы в полость органа («эффект уклонения ферментов»).

Примеры экскреторных ферментов:

•Щелочная фосфатаза печени (ЩФ) – является маркёром синдрома холестаза, например, при желчнокаменной болезни

•Панкреатическая ɑ-амилаза и липаза – являются маркерами острого панкреатита

19

«Требования» к ферментам энзимодиагностики

I.Органоспецифичность (тканеспецифичность) фермента или его изоформы – фермент или определенная изоформа фермента должны абсолютно или преимущественно быть локализованы в определенном органе или ткани

•Панкреатическая липаза – находится только в поджелудочной железе

•Печеночная гистидаза и аргиназа – только в гепатоцитах

•ЛДГ1 и ЛДГ2 – преимущественно в кардиомиоцитах

•АЛТ и АСТ – неспецифичны, присутствуют в клетках многих органов. Но основными источниками повышения их активности в крови являются гепатоциты печени и кардиомиоциты сердца.

II.Количество высвобождаемого в кровь фермента должно быть прямо пропорционально степени повреждения ткани

III. Количество высвобождаемого фермента должно быть достаточно для определения его активности IV. Активность ферментов должна быть стабильна в течение достаточно длительного времени (суток)

Изоферменты

Изоферменты (изоэнзимы) – это ферменты, катализирующие одну и ту же химическую реакцию, но отличающиеся по

первичной структуре белка.

Причина появления изоферментов: различия в структуре генов, кодирующих синтез данных изоферментов.

Особенности изоферментов:

•Изоферменты отличаются по первичной структуре белковой молекулы (разная последовательность АК из-за различной структуры генов)

•Катализируют одну и ту же химическую реакцию

•Изоферменты в основном являются олигомерными белками, то есть имеют четвертичную структуру организации белковой молекулы, и состоят из разных по структуре субъединиц (протомеров)

•Причем та или иная ткань преимущественно синтезирует определенные виды протомеров

•В результате различных комбинаций протомеров образуются ферменты с различной структурой – изоферменты

20

Отличия изоферментов:

1.Физико-химические свойства (так как разная первичная структура молекулы, как следствие разная молекулярная масса, заряд молекулы, растворимость в воде и тд)

2.Органоспецифичность

3.Субстратная специфичность

4.Активность

5.Способы активации, чувствительность к ингибиторам и активаторам

Пример изофермента фермента – гексокиназа

Катализируемая реакция – перенос остатка фосфорной кислоты с АТФ на гексозы

21

Изоформы лактатдегидрогеназы

Катализируемая реакция – ЛДГ катализирует обратимую реакцию окисления лактата (молочной кислоты) с образованием пирувата (пировиноградной кислоты).

Локализация – внутриклеточный цитоплазматический фермент.

Состав – лактатдегидрогеназа состоит из 4-х субъединиц (тетрамер) 2-х типов:

•М-тип (от англ. muscle – мышца)

•Н-тип (от англ. heart – сердце)

Путем комбинации 2-х субъединиц формируются

5 изоформ ЛДГ: ЛДГ1 – ЛДГ5

22

Определение активности ЛДГ используется для диагностики заболеваний:

•Инфаркт миокарда (ЛДГ1, ЛДГ2) – через 2-3 суток после болевого приступа, а также в динамике восстановления (чем быстрее нормализуется активность фермента в плазме, тем благоприятнее прогноз)

•Гепатит и цирроз печени (ЛДГ4, ЛДГ5)

•Поражения почек (ЛДГ1, ЛДГ2)

•Повреждение, дистрофия и атрофия мышц (ЛДГ4, ЛДГ5)

23

Метод определения активности изоформ ЛДГ – путем электрофореза (разные изоформы ЛДГ отличаются разной электрофоретический подвижностью)

В норме суммарная активность ЛДГ составляет – 170-520 ЕД/л

24

Изоформы креатинкиназы

Катализируемая реакция – КК катализирует реакцию переноса остатка фосфорной кислоты с АТФ на креатин с образованием креатинфосфата и АДФ.

Локализация – внутриклеточный цитоплазматический фермент.

Состав – креатинкиназа состоит из 2-х субъединиц (димер) 2-х типов:

•М-тип (от англ. muscle – мышца)

•В-тип (от англ. brain – мозг)

Путем комбинации 2-х субъединиц формируются 3 изоформы

креатинкиназы:

•ВВ – преимущественно локализуется в головном мозге

•ММ – преимущественно локализуется в скелетных

мышцах

•МВ – преимущественно локализуется в кардиомиоцитах

25

Метод определения активности изоформ КК – путем электрофореза (разные изоформы КК отличаются разной электрофоретический подвижностью).

В норме суммарная активность КК не должна превышать – 90 МЕ/л.

Определение активности КК используется для диагностики заболеваний:

•Инфаркт миокарда – происходит повышение активности МВ изоформы КК в плазме крови

•Травмы и повреждения скелетных мышц – происходит повышение активности ММ изоформы КК в плазме крови

Изоформа BB никакого диагностического значения не имеет, так как не может проникнуть в кровь через гематоэнцефалический барьер даже при инсульте.

Почему важно определять именно изоформентный состав, а не просто суммарную активность фермента?

Суммарная активность фермента не предоставляет информации о локализации патологического процесса. Так, например, суммарная активность ЛДГ может быть повышена при повреждениях различных органов (сердца, скелетных мышц, почек, печени). А в некоторых случаях суммарная активность фермента вообще не предоставляет информации даже о наличии патологического процесса.

Например: болезнь Тея-Сакса (ганглиозидоз)

Причина – мутация в гене HEXA, который кодирует ɑ-субъединицу фермента гексоаминидазы А снижение активности гексоаминидазы А

•Изоформа А (2ɑ2ß)

•Изоформа В (4ß)

Суммарная активность фермента при данной патологии оказывается нормальной, так как нарушается синтез только

лишь ɑ-субъединиц, а синтез ß-субъединиц компенсаторно увеличивается и, как следствие, увеличивается концентрация изоформы гексоаминидазы В и суммарная активность остается в пределах нормы.