КЛИНИЧЕСКАЯ ЭНЗИМОЛОГИЯ

КЛИНИЧЕСКАЯ ЭНЗИМОЛОГИЯ

Ферменты — специфические белки, выполняющие в организме роль биологических ка­тализаторов. Ферменты содержатся во всех клетках организма, где их концентрация значи­тельно выше, чем в плазме крови. Наиболее часто в качестве объекта для исследования ис­пользуется сыворотка крови, ферментный состав которой относительно постоянен и имеет разнообразное происхождение. Нормальные уровни активности ферментов в сыворотке крови отражают соотношение между биосинтезом и высвобождением ферментов (при обыч­ном обновлении клеток), а также их клиренсом из кровотока. Повышение скорости обнов­ления ферментов, повреждения клеток или их индуцирование обычно приводят к повыше­нию активности ферментов в сыворотке крови. В сыворотке крови выделяют три группы ферментов: клеточные, секреторные и экскреторные.

Клеточные ферменты в зависимости от локализации в тканях делят на две группы:

1)  неспецифические ферменты, которые катализируют общие для всех тканей реакции обмена и находятся в большинстве органов и тканей;

2)органоспецифические, или индикаторные, ферменты, специфичные только для опре­деленного типа тканей.

В сыворотке крови активность клеточных ферментов низка или вообще отсутствует. При патологических процессах активность ферментов этой группы в сыворотке крови зави­сит от скорости высвобождения из клеток, которая в свою очередь определяется скоростью повреждения клеток, и от степени повреждения клетки.

Секреторные ферменты (церулоплазмин, псевдохолинэстераза, липопротеиновая липа­за) поступают непосредственно в плазму крови и выполняют в ней специфические функции. Эти ферменты синтезируются в печени и постоянно высвобождаются в плазму. Их актив­ность в сыворотке крови выше, чем в клетках или тканях. В клинической практике они представляют интерес, когда их активность в сыворотке крови становится ниже нормы за счет нарушения функции печени.

Экскреторные ферменты образуются органами пищеварительной системы (поджелу­дочной железой, слизистой оболочкой кишечника, печенью, эндотелием желчных путей). К ним относятся альфа-амилаза, липаза, щелочная фосфатаза и др. В норме их активность в сыворотке крови низка и постоянна. Однако при патологии, когда блокирован любой из обычных путей экскреции, активность этих ферментов в сыворотке крови значительно уве­личивается.

Измеряемая активность ферментов может быть обусловлена действием весьма близких по свойствам, но несколько отличающихся друг от друга молекулярных форм ферментов. Эти различные формы фермента получили название изоферментов. Исследование изофер-ментов в клинической практике представляет интерес, когда отдельные изоферменты обра­зуются в разных тканях (например, в сердце и печени преобладают различные изоферменты лактатдегидрогеназы).

Для количественной оценки активности ферментов Комиссия по ферментам Междуна­родного биохимического союза рекомендовала стандартную международную единицу (ME). За единицу активности любого фермента принимают то его количество, которое в оптималь­ных условиях катализирует превращение 1 мкмоль субстрата в 1 минуту (мкмоль/мин).

Об активности фермента судят по скорости катализируемой реакции при определенных температуре, рН среды, концентрации субстрата, поэтому при определении активности фер­ментов необходимо строго соблюдать одни и те же условия.

Ферментативная реакция чувствительна к изменениям температуры. Обычно фермента­тивную реакцию принято проводить при температуре, лежащей в пределах 25—40 °С, однако при разной температуре оптимальные значения рН, концентрации буфера, субстрата и дру­гих параметров различны. Максимальная активность большинства ферментов в организме человека наблюдается при температуре около 37 °С. Поэтому в целях международной стан­дартизации температуры измерения активности ферментов используется 37 °С [Marks D.B. et al., 1996]. Нормальные величины активности ферментов приведены ниже для 37 “С.

Ферменты исследуют в клинической практике для решения различных задач: установле­ния диагноза, проведения дифференциальной диагностики, оценки динамики течения бо­лезни, определения эффективности лечения и степени выздоровления; с прогностической целью. Известны три типа изменений активности ферментов при патологии: гиперферментемия — повышение и гипоферментемия — снижение активности ферментов по сравнению с нормой, дисферментемия — появление в крови ферментов, в норме не обнаруживаемых.

Внутриклеточная локализация ферментов

В ядрышке ядра локализованы РНК-полимеразы – ферменты, которые катализируют образование и-РНК, р-РНК и т-РНК.

В ядре содержатся ферменты, которые принимают участие в процессе репликации ДНК, синтезе никотинамидадениндинуклеотида (НАД).

С митохондриями связанные ферменты пируватдегидрогеназного комплекса, цикла трикарбоновых кислот, окисляют жирные кислоты и некоторые аминокислоты, синтеза мочевины, а также ферменты переноса электронов и окислительного фосфорилирования.

В лизосомах содержатся преимущественно гидролитические ферменты с оптимумом рН в зоне 5. Именно через гидролитический характер действия ферментов эти органеллы назвали лизосомами.

В рибосомах локализуются ферменты белкового синтеза. В этих структурах происходит связывание аминокислот в полипептидные цепи с образованием молекул белка.

В эндоплазматическом ретикуллиуме локализованы ферменты синтеза липидов, а также ферменты, которые принимают участие в реакциях гидроксилирования.

С плазматической мембраной в первую очередь связанные АТФ-аза, что обеспечивает транспортировку ионов Na⁺ и К⁺, аденилатциклаза и ряд других ферментов.

В гиалоплазме (недифференцированной части внутриклеточного содержания) локализованные ферменты гликолиза, пентозного цикла окисления углеводов, синтеза жирных кислот, синтеза мононуклеотидов, активации аминокислот, а также много ферментов глюконеогенеза.

 

Строение молекулы ферментов

 

Активные центры ферментов

Активный центр – участок молекулы ферментного белка, что взаимодействует с субстратом во время ферментативной реакции и необходимая для превращения субстрата в каталитическом процессе.

Он формируется из определенных участков полипептидной цепи, что пространственно сближены за счет уникальной трехмерной конформации ферментного белка.

В состав активных центров разных ферментов входят радикалы определенных аминокислотных остатков, главным образом ОН-групы серина, треонина и тирозина, имидазольное кольцо гистидина, SH-группа цистеина, СООН-группы дикарбоновых аминокислот NН₃⁺-групы аргинина и лизина. В образовании активных центров принимают участие также кофакторы данного фермента: простетичные группы, ионы металлов

Активный центр локализуется, как правило, в углублении, пространственной нише, что образуется в макромолекуле белка-фермента. Структура активного центра является комплементарной к пространственному строению субстрата, что стало основой представления Е.Фишера о соответствии фермента и субстрату как “ключа и замка”. Более поздние теории ферментативного катализа (Д.Кошленд) учитывают возможные взаимные изменения пространственных конформаций фермента и субстрата во время их взаимодействия (“теория индуктируемого соответствия фермента и субстрату”).

В структуре активного центра различают:

– участок, который связывает субстрат, или контактный (“якорный”) участок; он содержит радикалы полярных (связывают молекулы субстрата за счет водородных связей или дипольных взаимодействий) или неполярных аминокислотных остатков (создают в активном центре гидрофобные зоны, что взаимодействуют с соответствующими радикалами в субстрате);

– каталитически активный участок, в состав которого входят химические группы, которые принимают непосредственное участие в превращении субстрата (группы -ОН, -SH, -N -NH₃⁺, -COO^–).

ПРИНЦИПЫ ЭНЗИМОДИАГНОСТИКИ

 

1.         Состав ферментов и их тканевое деление постоянны и могут изменяться при разных патологических состояниях

2.         Для каждой ткани (органа) характерен свой качественный и количественный состав белков, что обусловливает функциональные особенности каждой ткани;

3.         Метаболические пути в разных тканях очень похожие, потому существует немного тканьспецифичных ферментов (например, кислая фосфатаза предстательной железы, орнитинкарбамоилтрансфераза и гистидаза печени);

4.         Более специфическим для тканей является соотношение разных ферментов и изоферментов.

Энзимодиагностика заключается в постановке диагноза заболевания (или синдрома) на основе определения активности ферментов в биологических жидкостях человека. Принципы энзимодиагностики основаны на следующих позициях:

• при повреждении клеток в крови или других биологических жидкостях (например, в моче) увеличивается концентрация внутриклеточных ферментов повреждённых клеток;

• количество высвобождаемого фермента достаточно для его обнаружения;

• активность ферментов в биологических жидкостях, обнаруживаемых при повреждении клеток, стабильна в течение достаточно длительного времени И отличается от нормальных значений;

• ряд ферментов имеет преимущественную или абсолютную локализацию в определённых органах (органоспецифичность);

• существуют различия во внутриклеточной локализации ряда ферментов.

Причины, приводящие к увеличению количества ферментов в крови

Ферменты плазмы крови можно разделить на 2 группы. Первая, относительно небольшая группа ферментов активно секретируется в плазму крови определёнными органами. Например, печень синтезирует неактивные предшественники ферментов свёртывающей системы крови. Ко второй относят большую группу ферментов, высвобождающихся из клеток во время их нормального функционирования. Обычно эти ферменты выполняют свою функцию внутри клетки и не имеют физиологического значения в плазме крови. У здорового человека активность этих ферментов в плазме низкая и достаточно постоянная, так как постоянно соотношение скоростей высвобождения их из клеток и скоростей разрушения.

При многих заболеваниях происходит повреждение клеток, и их содержимое, в том числе и ферменты, высвобождаются в кровь. К причинам, вызывающим высвобождение внутриклеточного содержимого в кровь, относят нарушение проницаемости мембраны клеток (при воспалительных процессах) или нарушение целостности клеток (при некрозе). Определение в крови активности ряда ферментов хорошо налажено в биохимических лабораториях, что используют для диагностики заболеваний сердца, печени, скелетной мускулатуры и других тканей. Уровень активности ферментов в плазме коррелирует со степенью повреждения клеток.

Для энзимодиагностики имеют большое значение знания о субклеточной локализации ферментов. Так, появление в плазме крови ферментов, имеющих только цитозольную локализацию, свидетельствует о воспалительном процессе; при обнаружении митохондриальных или ядерных ферментов можно говорить о более глубоких повреждениях клетки, например о некрозе.

Однако повышение концентрации ферментов не всегда связано с повреждением тканей. При избыточной клеточной пролиферации, например при онкопролиферативных процессах, при повышенной скорости синтеза некоторых ферментов в клетках или при нарушенном клиренсе (способности вьпюдиться почками) наблюдают повышение концентрации в крови определённых ферментов. Врачам следует учитывать, что нормальные значения активности ферментов в крови детей и беременных женщин отличаются от показателей, характерных для взрослых здоровых людей.

 

 

ЕДИНИЦЫ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ

 

За международную единицу активности принимается количество фермента, способного превратить один микромоль (мкмоль) субстрата за 1 мин. в стандартных условиях. Международные единицы количества фермента отражаются символом Е (U). 1 Е (U) = 1 мкмоль/мин = 16,67 нмоль/с.

Удельная активность фермента равняется его массе (в миллиграммах), которая способна превратить 1 мкмоль субстрату за 1 мин в стандартных условиях, и выражается у мкмоль/(мин • мг) белка.

Рекомендуется также новая единица каталитической активности – катал (символ – кат.), что являет собой количество фермента, способное осуществить превращение 1 моля субстрата за 1 сек в стандартных условиях (кат = моль/с). Исходя из этого, 1 Е (1 U) = 16,67 нкат.

В пересчете на 1 л биологического материала активность фермента выражают в Е/л, (U/L), кат/л = моль/(с • л).

Если активность фермента выражена в мккат/л, а ее нужно выразить в Е/л (U/L), нужно воспользоваться формулой: Е/л (U/L) = мккат/л • 60сек .

Например, если активность щелочной фосфатазы 1,9 мккат/л, то в международных единицах она будет равняться 1,9 мккат/л*60 = 114 Е/л (U/L).

Если активность фермента выражена в Е/л (мкмоль/мин • л)), а ее нужно выразить в моль/час • л), нужно значение Е/л умножить на коэффициент 0,06.

 

Клинико-диагностическое значение исследования ферментов

 

Почти все ферменты организма функционируют внутри клетки. Незначительное их количество присутствует в крови в результате нормального клеточного возобновления. При повреждении клеток, связанном с разными заболеваниями, высвобождается большое количество ферментов, их концентрация в крови сначала растет, а затем постепенно уменьшается в результате клиренса (очистки).

Повышение концентрации не всегда является результатом повреждения тканей, возможны другие причины: усиленное возобновление клеток; клеточная пролиферация (например, неоплазия); усиленный синтез ферментов (индукция ферментов); сниженный клиренс.

Определение в сыворотке крови активности ферментов с разной внутриклеточной и органельной локализацией (цитоплазматических, митохондриальных, лизосомальных, мембранных и др.) позволяет установить степень повреждения данного органа.

 

Основные ферменты, которые исследуются в лабораториях

 

аспартатаминотрансфераза (AcAT)

аланинаминотрансфераза (АЛАТ)

глутаматдегидрогеназа (ГЛД)

лактатдегидрогеназа (ЛДГ)

креатинкиназа (КК)

щелочная фосфатаза (ЛФ)

кислая фосфатаза (КФ)

альдолаза (АЛД)

холинестераза (ХЕ)

ά-амилаза (AM)

липаза (ЛП)

аланинаминопептидаза (ААП)

глюкозо-6-фосфатаза

γ-глутамилтрансфераза (ГЛТ)

аргиназа (Ар)

сорбитолдегидрогеназа (СД)

алкогольдегидрогеназа (АДГ)

 

ά-амилаза

[КФ 3.2.1.1.]

N 12-32 г/(ч*л); 0,58-1,97 мккат/л

Действие: гидролизует 1,4-ά-гликозидин связи крахмала, гликогена и других полимеров глюкозы.

Основные источники: поджелудочная и слюнные железы.

Изоферменты: Слюнной (С) тип, поджелудочный (П) тип

Повышение активности: острый панкреатит, киста поджелудочной железы, закупорка ее протока опухолью, камнем или спайками. Определяют в сыворотке крови и чаще в свежей моче. В некоторых случаях повышения уровня ά -амилазы может быть следствием почечной недостаточности, диабетического ацидоза, воспаления поджелудочной железы на фоне перфорации пептической язвы.

Увеличение активности ά -ами­лазы в крови и в моче отмечается при заболеваниях поджелудочной железы. Причем, наиболее значительное повышение активности фер­мента характерно для острого панкреатита— в 10—30 раз. Максималь­ный уровень активности определяется к концу первых суток заболева­ния, а затем наступает быстрое снижение и нормализация ά-амилазы в крови — на 2—6 день. Увеличенную активность фермента в моче мож­но наблюдать более длительное время.

При хроническом панкреатите и других заболеваниях поджелудоч­ной железы активность а-амилазы увеличивается в меньшей степени.

Значительная гиперамилаземия сопровождает также паротиты.

Повышенная активность ά -амилазы обнаруживается у больных с перитонитами, вследствие развития бактерий, продуцирующих собст­венную амилазу.

Гиперамилаземия встречается при остром аппендиците, перфоративной язве желудка и двенадцатиперстной кишки, холецистите, разрыве желчного пузыря, ожогах, травматическом шоке, пневмонии, простати­те, уремии.

Вызывают увеличение активности фермента некоторые лекарствен­ные препараты: кортикостероиды, катехоламины, фуросемид, антикоа­гулянты, наркотики, а также алкоголь.

Снижение активности: при старении, остром и хроническом гепатите, недостаточности поджелудочной железы, иногда при токсикозе беременности; при некрозе поджелудочной железы наблюдается резкое падение активности фермента.

Уровень ά -амилазы в крови человека колеблется в зависимости от употребления еды и времени суток. Через 2 часа после употребления еды оказывается выраженный подъем уровня фермента в крови и моче. Наиболее низкие показатели ά -амилазы наблюдаются ночью и натощак.

 

Аминотрансферазы

 

Аспартатаминотрансфераза (АСАТ) [КФ 2.6.1.1].

N 0,1-0,45 ммоль/(час/л)

Действие: ά -кетоглутарат + L-аспартат L-глутамат + оксалоацетат

Основные источники: сердечная мышца, печень, скелетная мускулатура, головной мозг, почки.

Ізоферменти: митохондриальная АСАТ (м-АсАТ) и цитозольная АСАТ (ц-АсАТ).

Активность АСАТ в сердечной мышце почти в 10 000 раз выше, чем в сыворотке крови. В эритроцитах АСАТ в 10 раз больше, чем в сыворотке. Потому при определении активности аминотрансфераз в сыворотке последняя не должна иметь даже следов гемолиза.

 

Аланинаминотрансфераза (АЛАТ)

 

[КФ 2.6.1.2.]. N 0,1-0,68 ммоль/(час*л)

Действие: ά -кетоглутарат + аланин L-глутамат + пировиноградная кислота

Основные источники: печень, поджелудочная железа, сердце, скелетная мускулатура, почки.

Ізоферменти: митохондриальная АЛАТ (м-АлАТ) и цитозольна АЛАТ (ц-АлАТ).

В печени активность АЛАТ в несколько тысяч раз выше, чем в сыворотке крови

 

Повышение активности аминотрансфераз в сыворотке крови отмечено при целом ряде заболеваний, особенно при поражении органов и тканей, богатых на ферменты, – печень и миокард. Увеличивается активность аминотрансфераз при гепатитах различной этиологии. Особенно выраженное увеличение активности трансаминаз наблюдается при вирусных гепатитах еще до появления желтухи. Причем, активность АЛТ преобладает над АСТ. Изменение соотношения активности этих ферментов в пользу АСТ, на фоне повышенных значений их активности, как правило, свидетельствует о переходе гепатита в цирроз печени.

Нередко повышение активности АСАТ предшествует появлению типичных признаков инфаркта на электрокардиограмме. Считают, что существует тесная корреляция между размерами очагов некроза и показателями активности АСАТ в сыворотке крови. В данном случае возрастает активность прежде всего АСТ, что можно диагностировать уже через 4—6 часов от начала заболева­ния. Максимальная активность наблюдается спустя 24—48 часов. Нор­мализация наступает на 3—7 день. Степень повышения активности аминотрансфераз при инфаркте миокарда определяется тяжестью некротического процесса в миокарде: при мелкоочаговом инфаркте активность АСТ увеличивается в 1,5—2 раза; при крупноочаговом инфарк­те — в 2,5—3 раза; при трансмуральном инфаркте — в 3,5—4 раза.

Некоторые исследователи отмечают прогностическую ценность определения активности АСАТ: если после 3-4-го дня заболевания активность АСАТ в сыворотке крови не снижается, то прогноз плохой.

При стенокардии активность АСАТ, как правило, остается в пределах нормы. Потому дифференциально-диагностическое значение имеют и негативные результаты пробы, которые позволяют в сомнительных случаях с большей уверенностью исключить инфаркт миокарда.

При заболеваниях печени в первую очередь и значительно по сравнению с АСАТ изменяется активность АЛАТ. Возрастание активности АСТ в сыворотке крови при практически нормальной АЛТ можно наблюдать в первые часы и даже дни после обширных хирургических операций

 

Повышение активности АЛАТ. Особенно резко растет активность АЛАТ в сыворотке крови при инфекционном гепатите. Она фиксируется уже в инкубационном периоде заболевания, что имеет большое диагностическое значение. Повышение активности АЛАТ при остром инфаркте миокарда не настолько резкое сравнительно с изменением активности АСАТ. Потому одновременное определение активности обоих сывороточных аминотрансфераз является очень ценным диагностическим тестом. В норме соотношения активностей АсАТ/АлАТ (коэффициент де Ритиса) равняется 1,33±0,42. У больных инфекционным гепатитом происходит снижение коэффициента, а при остром инфаркте миокарда величина этого коэффициента, напротив, резко растет.

Следует помнить, что активность АЛАТ и АСАТ растет у больных, которые принимали препараты с содержанием пиридоксальфосфата.

 

Фосфатазы

 

Фосфатазами называют ферменты, которые катализируют отщепление фосфорной кислоты от органических соединений. Фосфатазы разделяют на фосфодиестеразы I (щелочная фосфатаза (ЩФ), оптимум рН = 8,6…10,1) и фосфомоноестеразы II (кислая фосфатаза (КФ), оптимум рН = 4,6…6,2).

 

Щелочная фосфатаза (ЩФ)

[КФ 3.1.3.1.]

 

N 0,5-1,3 ммоль/(час* л).

Действие: фосфогидролиз моноефиров ортофосфорной кислоты. Гидролизирует разные синтетические субстраты при оптимуме рН=10.

Основные источники: содержится в костной ткани, паренхиме и стенках желчных протоков печени, проксимальных отделах извитых канальцев почек, предстательной железе, лактирующей молочной железе, клетках слизистой оболонки кишечника, плаценте. Особенно много ее в костях, которые растут (фермент содержится в мембранах остеобластов), желчи и плаценте. Локализуясь в клеточной мембране, фермент подключается к процессу транспортировки биологически важных соединений.

Активность ЩФ обнаружена в большинстве биологических жидкостей, включая мочу, экскременты, желчь, слюну, молоко и лимфу. В плазме крови детей она в 1,5-3,0 разы выше, чем в крови взрослых, за счет костного изофермента.

ЩФ – гетерогенный фермент, что включает отдельные изозимы, каждый из которых сосредоточен в определенном органе.

В организме человека три гена кодируют биосинтез изоферментов: один – печеночный, костный и почечный изоферменты, второй – кишечный изофермент и третий – плацентная ЩФ.

Считают, что существует еще и четвертый ген, который кодирует синтез зародышевой ЩФ и локализуется в тонкой кишке плода приблизительно до 30 недель беременности. Еще один изофермент ЩФ определенно в жировой ткани.

В норме у взрослых людей в плазме (сыворотке) крови оказывается лишь ЩФ печеночного происхождения. У детей в сыворотке крови содержится значительное количество костной ЩФ; в небольшом количестве она может встречаться у юношей до 25 лет. По окончании формирования скелета присутствие этого изофермента в сыворотке крови в значительном количестве свидетельствует о наличии в организме доброкачественных или злокачественных опухолей, а в небольшой – о наличии деструктивных изменений в тканях костно-суставной системы.

В 20 % людей (чаще тех, что имеютII и III группы крови) в сыворотке крови кишечная ЩФ, количество которой растет при диете с большим количеством жиров. Во второй половине беременности в сыворотке крови появляется ЩФ плацентного происхождения.

В последнее время особенное внимание онкологов привлекают изоферменты ЩФ, что используются в качестве маркеры онкологических заболеваний: плацентный, плацентарноподобный, Нагао, Касахара, их можно найти как в злокачественных опухолях, так и в сыворотке крови.

Следовательно, в диагностике различают печеночную, костную, кишечную, плацентную, плацентарноподобную, холестатическую, почечную ЩФ, изофермент «Реган» (выявляется в 1/6 онкологических больных и 1/3 больных с повышением активности ЛФ).

Особенности изоферментного состава ЩФ заключаются в том, что отдельные ее изозимы находятся в отдельном, вполне определенном органе (тогда как все изоферменти ЛДГ могут быть сосредоточены в любом органе, хотя и в разных соотношениях).

Повышение активности ЩФ в сыворотке крови не всегда позволяет с достаточной степенью достоверности составить представление об органной патологии.

Активность ЩФ сыворотки крови часто растет при обструктивных заболеваниях печени, холестазе, гепатите, явлениях гепатотоксичности, болезни Педжета, остеомаляции, новообразованиях печени и костей.

Низкая активность ЩФ отмечена при гепатолентикулярний дегенерации Коновалова-Вильсона. Применение гиполипидемичних препаратов (в частности клофибрату) также ингибирует активность ЩФ.

 

Кислая фосфатаза (КФ)

[КФ 3.1.3.2.]

 

N 0,025-0,12 ммоль/(час* л).

Действие: фосфогидролиз моноэфиров ортофосфорной кислоты. Гидролизует разные синтетические субстраты при оптимуме рН= 4,6-6,2.

Изоформы: представлены тремя разновидностями изоферментов – II, III и IV.

КФ II обнаруживает оптимальное действие при рН = 4,6.

Основные источники: Самым богатым источником этого лизосомального фермента является предстательная железа (КФ ІІ), фосфатазная активность которой приблизительно в 1000 раз превышает активность этого фермента в костной ткани, печени, селезенке, почках и эритроцитах. В плазме крови практически здоровых людей она постоянно оказывается после достижения половой зрелости.

КФ II предстательной железы необратимо инактивуеться спиртом, ацетоном, уретаном, тартратом, чем она и отличается от других КФ, которые есть в крови.

КФ III (оптимум активности при рН = 3,4 – 4,4) находится в печени и других паренхиматозных органах, КФ IV (оптимум активности при рН = 5,2 – 6,2) – в эритроцитах и тромбоцитах.

Поскольку эритроциты содержат заметные количества КФ, гемолизированные образцы крови совсем не пригодные для диагностического определения простатического фермента (даже при отсутствии заметного гемолиза существует вероятность попадания эритроцитарной фосфатазы в плазму крови).

 

Y-Глутамилтранспептидаза (ГГТ)

КФ [2.3.2.2]

N мужчины: 250-1767 нмоль/(с*л) или 15-106 МО, женщины: 167-1100 нмоль/(с*л) или 10-66 МО

Действие: катализирует перенесение L-γ-глутамилового остатка с L- γ -глутамил-n-нитроанилида на глицилглицин.

Значительное повышение активности наблюдается при заболеваниях печени и внутрипеченочных желчевыводящих путей с явлениями обтурации (обтурационная желтуха разного генеза, гепатиты, опухоли печени и метастазы в печень).

Умеренное повышение – при алкогольной интоксикации и хроническом алкоголизме, остром панкреатите, поражениях паренхимы почек, отравлениях гепатотропными ядами.

Глутаматдегидрогеназа (ГлДГ) в сыворотке

Уровень активности ГлДГ в норме 0—0,9 МЕ/л.

ГлДГ катализирует превращение глутаминовой кислоты в альфа-кетоглутаровую и ам­миак; фермент сосредоточен в митохондриях клеток, особенно в печени. Он обнаружен также в незначительном количестве в нервной ткани, скелетных мышцах, миокарде и молоч­ной железе. ГлДГ — один из органоспецифических ферментов, определяется в сыворотке крови при заболеваниях печени. Поскольку фермент является митохондриальным, то сте­пень его повышения отражает глубину цитолиза при заболеваниях печени; по его уровню можно судить о тяжести патологического процесса.

При вирусном гепатите ГлДГ повышается в крови в первые сутки желтушного периода. Уровень активности фермента в крови зависит от тяжести протекания вирусного гепатита, особенно высокие цифры активности ГлДГ отмечаются при развитии печеночной недоста­точности.

Высокая активность ГлДГ отмечается у больных первичным и метастатическим раком печени. При обострении хронического персистирующего гепатита повышение активности ГлДГ либо отсутствует, либо бывает незначительным. При выраженном обострении цирроза печени подъем активности ГлДГ бывает значительным, причем высокая активность фермен­та рассматривается как неблагоприятный признак.

Резкий подъем активности ГлДГ наблюдается при острой закупорке общего желчного протока. Алкогольная интоксикация сопровождается значительным увеличением активности ГлДГ в крови.

Повышение активности ГлДГ и ГГТП во многом сходно, но имеются и различия: высо­кая активность ГлДГ наблюдается при острых повреждениях печени, а высокая активность ГГТП — при длительных патологических процессах в печени.

Представляет интерес одновременное определение активности ГлДГ и СДГ, что позво­ляет рассчитывать коэффициент СДГ/ГлДГ. В первую неделю острого вирусного гепатита (холестатическая форма) этот коэффициент, как правило, превышает 0,5, составляя в сред­нем 1,3. В первую неделю обтурационной желтухи он ниже 0,5

 

Креатинкиназа (КК)

КФ [2.7.3.2]

N 0,152-0,305 ммоль/(час*л)

Действие: катализирует обратной перенос фосфатного остатка между АТФ и креатином с образованием АДФ и креатинфосфата.

Основные источники: миокард, скелетные мышцы, язык, селезенка, диафрагма, почки, легкие, печень.

Ізоферменти: мозговой тип (КК-ВВ) – И тип. сердечный тип (КК-МВ) – ІІ тип, мускульный тип (КК-ММ) – ІІІ тип.

Клиническое значение определения КК

Физиологичное повышение активности креатинкиназы (КК) обнаружено в сыворотке крови: у новорожденных (небольшое), у родильниц в первые дни после родов, при физической нагрузке.

Значительное повышение – при инфаркте миокарда, дистрофии мышц, травматических повреждениях мышц (раздроблениях), шоке и недостаточности кровообращения.

Умеренное повышение – при инфаркте миокарда (мелкоочаговый), ограниченном повреждении скелетных мышц, судорогах, гипотиреозе, алкоголизме, расстройстве мозгового кровообращения, травмах мозга, остром психическом состоянии.

Поскольку креатинкиназа яв­ляется органоспецифическим ферментом скелетной мускулатуры и ми­окарда, определение общей активности фермента применяют в диаг­ностике заболевания соответствующих органов. Наиболее широко он используется в диагностике инфаркта миокарда. На фоне соответству­ющей клинической симптоматики повышение активности креатинкина­зы однозначно свидетельствует о развитии некротического процесса в миокарде (при острой коронарной недостаточности скелетная мускула­тура и ЦНС в патологический процесс не вовлекаются). Возрастание активности фермента отмечается уже через 2—3 часа от начала забо­левания. При мелкоочаговом инфаркте миокарда активность креатинкиназы может в 5—10 раз превышать нормальные значения. Нормали­зуется активность фермента на 2—3 сутки. При крупноочаговом ин­фаркте миокарда активность креатинкиназы в 15—20 раз превышает норму. Приходит к исходным цифрам на 5—8 сутки от начала заболе­вания. Описаны случаи длительного сохранения высокой активности фермента (2—3 недели) у больных с затяжным течением инфаркта миокарда. Для дифференциальной диагностики следует иметь в виду, что при инфаркте легкого активность креатинкиназы не увеличивается.

Высокая активность креатинкиназы отмечается при заболевании ске­летной мускулатуры: прогрессирующей мышечной дистрофии, дерматомиозитах. Незначительное увеличение активности фермента возможно при миастении, травмах мышц (даже при частых внутримышечных инъ­екциях), после хирургических операций.

Для диагностики заболеваний головного мозга исследование актив­ности креатинкиназы не применяют, так как мозговая фракция (ВВ) в периферической крови не обнаруживается (выделена только из экст­рактов мозговой ткани).

Некоторое увеличение активности фермента имеет место при психи­ческих заболеваниях, но предполагают, что в большей мере это имеет отношение к мышечной ткани, чем к мозговой.

Наиболее ценную диагностическую информацию можно получить при выделении изоферментных фракциях ММ и МВ.

Дифференциально-диагностическое значение определения активности КК можно усилить разделением изоферментов. Так, выявление МВ-изофермента свидетельствует о поражении миокарда, ВВ – головного мозга, а также гладких мышц пищеварительного канала и мочевыделительной системы. Изофермент ВВ может умеренно расти при злокачественных новообразованиях бронхов, простаты и молочной железы. Учитывая более широкий диапазон изменений КК – ВВ, можно сказать, что специфичность этого фермента не такая значительна, как КК – MB.

Определенное значение имеет определение изоферментного спектра при разграничении инсульта и инфаркта миокарда, инфаркта легких.

 

Лактатдегидрогеназа (ЛДГ)

КФ [1.1.1.27]

N 220-1100 нмоль/(с*л) или 0,8-4,0мкмоль/(час*мл).

ЛДГ – тетрамер, складывается с 2-ох типов субъединиц – Н и М. Субъединицы Н синтезируются в тканях с преобладанием у них аэробных процессов, субъединицы М – анаэробных.

Действие: обратное превращение лактата в пируват.

Основные источники (в порядке снижения) почки, скелетные мышци, поджелудочная железа, селезенка, -печень, плацента. Она присутствует также в эритроцитах, лейкоцитах и тромбоцитах крови.

Изоферменты: ЛДГ₁(НННН), ЛДГ₂ (НННМ), ЛДГ₃ (ННММ), ЛДГ₄ (НМММ), ЛДГ₅(ММММ).

 

Изоферменты ЛДГ₁ (Н4) и ЛДГ₂ (Н3М1) преобладают в эритроцитах, лейкоцитах, миокарде, почках; ЛДГ₄ и ЛДГ₅ – в печени, скелетных мышцах, неопластических тканях; ЛДГ₃ – лимфоидная ткань, тромбоциты, опухоли.

Значительное увеличение активности лактатдегидрогеназы (ЛДГ) при инфаркте миокарда, некротических поражениях почек, гепатите, панкреатите, злокачественных новообразованиях, лейкозах, гемолитической и серповидноклеточной анемиях, инфекционном мононуклеозе, прогрессирую­щей мышечной дистрофии.

У больных инфарктом миокарда повышение активности ЛДГ отме­чается через 12—24 часа от начала приступа. Максимальное увеличе­ние активности фермента наступает через 48—72 часа. Снижаться ак­тивность начинает на 5—6 сутки. Нормализуется активность ЛДГ на 7—8 сутки. Степень повышения активности ЛДГ пропорциональна тя­жести поражения миокарда: при мелкоочаговом инфаркте активность ЛДГ увеличивается на ¹/з; при крупноочаговом инфаркте — в 1,5—2 раза; при трансмуральном инфаркте — в 2,5—3 раза.

Повышение общей активности ЛДГ при инфаркте миокарда обуслов­лено увеличением активности ее изофермента ЛДГ₁,. Вместе с тем, из­вестны случаи, когда общая активность ЛДГ при инфаркте миокарда остается в пределах нормы или незначительно увеличивается за счет компенсаторного перераспределения активностей других ее изоферментов в ответ на увеличение активности ЛДГ₁,. Поэтому наиболее показательными в диагностике инфаркта миокарда и другой патологии, являются методы, позволяющие определять активность отдельных изоферментов ЛДГ, к тому же обладающих органоспецефичностью.

Недостаточность кровообращения по малому кругу, тромбоз легоч­ной артерии вызывает увеличение активности легочной фракции ЛДГ₃. При патологии печени увеличивается активность ЛДГ₄ и ЛДГ₅.

Умеренное повышение – при хронических поражениях печени, циррозе в стадии обострения, панкреатите, пневмонии, инфаркте миокарда, инфаркте почки, легких, мозга, злокачественных новообразованиях, прогрессирующей мускульной дистрофии.

Следует отметить, что любая тканевая деструкция сопровождается увеличением активности ЛДГ в сыворотке, при этом степень гиперферментемии зависит от глубины и распространенности процесса.

Органная специфичность этого ферментного теста значительно возростает при определении изоферментов. Увеличение содержания ЛДГ₂ и ЛДГ₃ – острого лейкоза, ЛДГ₄ и ЛДГ₅ – паренхиматозного поражения печени, ЛДГ₃ – изофермент, активность которого растет при многих злокачественных заболеваниях. Значительную диагностическую ценность приобретает определение изоферментного спектра ЛДГ при хронических заболеваниях печени – как критерии активности процесса. Так, измерение активности ЛДГ₄ и ЛДГ₃ оказалось более надежным и информативным показателем в этих случаях, чем определение активности аминотрансфераз и других ферментов.

Заслуживает на внимание исследования изоферментов ЛДГ для оценки выраженности структурных повреждений сердечной мышцы и печени в группе заболеваний с поражением этих органов. Так, повышение ЛДГ₄ и ЛДГ₅ в сыворотке крови больных инфарктом миокарда, хронической коронарной недостаточностью, миокардитом свидетельствует о степени пораженности печени (“шоковая”, или “застойная”, печень), а увеличение ЛДГ₁ и ЛДГ₂ при гепатитах – о выраженности дистрофических изменений в миокарде.

 

 

Липаза

N 0,4-30,1 мкмоль/(час*л)

Значительное повышение активности бывает при остром панкреатите (почти в 200 раз по сравнению с нормой). Рекомендуется определять активность липазы параллельно с амилазой при поражениях поджелудочной железы. Гиперлипаземия длится дольше, чем амилаземия, потому может считаться более информативным критерием степени выздоровления. Широко применяется в гастроэнтерологической практике для оценки внешнесекреторной функции поджелудочной железы.

Триаду панкреатических ферментов (амилаза, липаза, трипсин) определяют в дуоденальном содержимом после стимуляции секретином или панкреозимином.

Умеренное повышение возможно при прорыве язвы желудка, перитоните, энтеритах, опухолевом процессе, отравлениях наркотиками или алкоголем.

 

Сорбитолдегидрогеназа

 

Значительное повышение СД наблюдается при остром инфекционном гепатите (в 5-10 раз сравнительно с нормой).

Умеренное повышение – при токсическом гепатите (врачебные гепатиты, отравления гепатотропными ядами, бледной поганкой, алкоголем), обострениях хронического гепатита, циррозе.

Определение ее активности имеет большое диагностическое значение при разграничении паренхиматозной и механических желтух.

Низкие значения активности СД в сыворотке крови случаются в норме и при неосложненной воспалительным процессом механической желтухе. Резкое увеличение количества фермента при остром гепатите обеспечивает этому ферментному показателю высокую надежность и информативность сравнительно с другими ферментами, которые применяют с этой целью (щелочная фосфатаза, 5-нуклеотидаза и др.).

Важным является еще и тот факт, что при инфаркте миокарда, заболеваниях почек, простаты и скелетных мышц уровень активности СД в сыворотке крови практически не изменяется. Потому повышение активности фермента характерное преимущественно для поражения паренхимы печени. Как ранний диагностический критерий СД уступает АЛАТ, малопригодный этот фермент и для оценки степени выздоровления в результате быстрой нормализации показателей. В связи с этим СД чаще всего используется с дифференциально-диагностической целью при заболеваниях гепатобиллиарной системы.

 

Трансамидиназа

 

Значительное повышение активности вызывают хронический пиэлонефрит в фазе нарушения азотовыделительной функции, хронический нефрит в терминальной фазе, нефротический синдром, предопределенный амилоидозом почек и тромбозом почечных вен.

Умеренное повышение – хронический нефрит с изолированным мочевым синдромом без нарушения азотовыделительной функции, остаточные явления острого нефрита, панкреатит.

 

 

Эластаза

(К.Ф.3.4.21.11)

N в сыворотке крови – 8,3-9,6 мкат/л, в слюне – 4,5-7,0 мкат/л

Эластаза также присутствует в группе протеолитических ферментов лейкоцитов. Локальные воспалительные процессы в тканях сопровож­даются усиленным притоком лейкоцитов. Активация, в частности, нейтрофилов сопровождается увеличением освобождения лейкоцитарной эластазы. При дефиците ее ингибиторов в тканях активность эластазы не подавляется и она усиленно расщепляет эластические волокна, на­пример, легочных альвеол, стенки кровеносных сосудов, что приводит к развитию в них деструктивных процессов.

В крови представлена преимущественно панкреатическая эластаза. Фермент доступен для исследования в панкреатическом соке, кале, кро­ви, слюне.

 

Клинико-диагностическое значение.

Исследованию панкреатичес­кой эластазы в сыворотке, слюне и в кале придается особое значение в диагностике острого панкреатита. В этой ситуации активность элас­тазы повышается раньше, чем активность амилазы и липазы и остается повышенной более длительное время. В отличие от других панкреати­ческих ферментов эластаза обладает высокой стабильностью в биома­териале. Определению ее активности не мешает прием пациентами пан­креатических ферментов. Содержание эластазы в кале не изменяется при целиакии, воспалительных заболеваниях кишечника, диарее.

В крови повышается активность эластазы в первые 48 часов после начала приступа острого панкреатита, затем начинает постепенно сни­жаться и, как правило, нормализуется при адекватном лечении к 7—10 дню заболевания.

Определенное повышение активности эластазы в крови может отме­чаться при мочекаменной болезни.

Снижается активность эластазы в крови и особенно в кале при сни­жении экзокринной функции поджелудочной железы в результате хро­нического панкреатита, рака поджелудочной железы, стеноза Фатерова сосочка, муковисцедозе у детей, сахарном диабете, жолчекаменной болезни.

Холинэстераза (ХЭ)

Уровень активности ХЭ в норме 5300—12 900 МЕ/л.

В тканях человека обнаружены два различных фермента этого типа: ацетилхолинэстера-за («истинная» холинэстераза), которая преимущественно находится в нервной ткани, ске­летных мышцах и в низкой концентрации в эритроцитах; и сывороточная, или псевдохоли-нэстераза, которая широко распространена, присутствует в печени, поджелудочной железе, секретируется печенью в кровь. Сывороточная ХЭ является ферментом, катализирующим реакцию гидролиза ацетилхолина.

Определение активности ХЭ в сыворотке представляет наибольший клинический инте­рес для диагностики отравлений фосфорорганическими отравляющими веществами и инсек­тицидами, а также как показатель состояния белково-синтезирующей функции печени и для обнаружения атипичных вариантов фермента (дибукаин-резистентная форма).

Отравления фосфорорганическими веществами и инсектицидами сопровождаются вы­раженным снижением активности ХЭ.

Активность ХЭ наиболее резко снижается при тяжелых хронических заболеваниях пече­ни, особенно при циррозе. Значительное снижение активности ХЭ наблюдается при распро­страненных бластоматозных поражениях печени. В начальных стадиях обтурационной жел­тухи снижение активности ХЭ встречается очень редко.

Ярким проявлением снижения белково-синтетической функции печени у больных ви­русным гепатитом при развитии острой печеночной недостаточности является резкое сниже­ние активности ХЭ; при этом степень снижения активности ХЭ обратно пропорциональна тяжести течения заболевания. Наиболее низкие показатели отмечаются у больных за не­сколько дней до развития печеночной комы. Однако длительный период полураспада сыво­роточной ХЭ (7—10 сут) снижает ее ценность как диагностического теста при печеночной недостаточности [Хазанов А.И., 1988].

При инфаркте миокарда резкое падение активности ХЭ отмечают к концу первых суток заболевания; оно обусловлено шоком, который приводит к тяжелому повреждению печени.

В последнее время исследование этого фермента широко используется для контроля за применением релаксантов в хирургической практике. Курареподобные вещества (дитилин, сукцинилхолин), применяемые в хирургии для расслабления мышц, обычно быстро разру­шаются, преимущественно ХЭ сыворотки. Тяжелые последствия применения этих средств (длительное апноэ, холинергический шок) возможны как при приобретенном недостатке ХЭ (чаще при хронических заболеваниях печени), так и при врожденном ферментном дефекте.

При нефротическом синдроме активность ХЭ повышается. Это связано с усилением син­теза альбуминов печенью из-за быстрой потери мелкодисперсной фракции белков с мочой. Повышение ХЭ наблюдается также иногда при ожирении и экссудативной энтеропатии.

Активность ХЭ незначительно возрастает при артериальной гипертонии, сахарном диабе­те, столбняке, хорее, маниакально-депрессивном психозе, депрессивных неврозах, тревоге.