химические свойства ферментов.html

Работа добавлена на сайт samzan.net:

ПЛАН ЛЕКЦИИ

1.  Физико-химические свойства ферментов.
2.  Изоферменты.
3.  Классификация ферментов.
4.  Механизм ферментативного катализа.
5.  Факторы, влияющие на скорость ферментативной реакции.

Ферменты — это специфические белки, выполняющие в организме роль биологических катализаторов. ФЕРМЕНТЫ (лат. Fermentatio- брожение; греч. En zyme–вдрожжах)–это                                                                                     специфические белки, которые входят в состав всех клеток и тканей живых организмов и выполняют роль биологических катализаторов.

Термин ферменты (Ф) был введен в 1878 г. Кюне, а энзимы (Е)- в 1897г. Бухнером;  только в 1927г. была доказана белковая природа ферментов.

С помощью ферментов химические реакции протекают в 100-1000 раз быстрее, чем без них. Так как ферменты белки, то и построены они идентично всем белкам: т.е. состоят из АК и имеют 4 уровня организации, обладают всеми свойствами белков, при подъеме температуры  денатурируются, амфотерные электролиты. В настоящее время открыто более 2000 Е и их различных форм – изоферментов, примерно 150 получены в чистом виде, 60 из них определяются различными методами. 

Свойства ферментов: обратимость и специфичность.

А) специфичность действия фермента – это способность фермента катализировать определенные химические реакции.

Абсолютная – когда фермент катализирует только одну реакцию (н-р уреаза-расщепление мочевины, уриказа – расщепление мочевой кислоты)

Относительная – когда фермент катализирует несколько родственных реакций (действует на сложные химические соединения, имеющие хотя бы одну строго определенную химическую группу: эстеразы, фосфотазы и т.д.)

Б) обратимость действия фермента, т.е. способность фермента катализировать как прямую, так и обратную реакцию (т.е. реакцию синтеза и распада)

      ЛДГ – образование и окисление МК.

Белковый компонент сложного белка-фермента- апофермент.

Небелковый компонент сложного белка-фермента - кофермент. Многие коферменты представлены витаминами или их производными.

Каждый компонент по отдельности (белковый и небелковый) лишены ферментативной активности.

ИЗОФЕРМЕНТЫ

Изофермент (изоэнзимы) - группа или семейство ферментов, катализирующих одну и ту же реакцию, но отличающихся по целому ряду физико-химических свойств.

Изоферменты отличаются друг от друга по:

1.  электрофоретической подвижности
2.  адсорбционным свойствам
3.  оптимуму рН
4.  термостабильности
5.  чувствительности к ингибиторам
6.  сродству к субстрату
7.  способности образовывать комплексы с аналогами коферментов

Около 100 ферментов в тканях человека находятся в нескольких молекулярных формах (ЛДГ, аспартатаминотрансфераза, альдолаза, креатинкиназа, фосфатаза, холинэстераза и др.).

Классификация ферментов:

Классификация ферментов (по строению).

Все ферменты, как и другие белки по строению делятся на:

Ферменты-протеины (простые) и ферменты-протеиды (сложные).

4.1.Ферменты-протеины состоят из АК, называются однокомпонентными (к ним относятся L-амилаза, альдолаза и др.)

4.2.Ферменты-протеиды – состоят из белковой части (апофермента) и небелковой – кофермента; их называют двухкомпонентными.

   Как белковая, так и небелковая часть сложного фермента в отдельности лишены ферментативной активности. Только вместе они проявляют свойства фермента, как биологического катализатора. В одних ферментах коферменты легко отделяются от апоферментов, в других – только после денатурации белка-фермента.

  4.3. Коферментами могут быть:

1.  Остаток H3 PO4;
2.  Металлы
3.  Соединения гемма
4.  Витамины и их производные (НАД-vit PP, ФАД-vit B2, vit B6, vit В1)
5.  Флавины и др.,

Коферментные группы называют простетическими (от prosteto- присоединяться).

В настоящее время известно более 2000 Е, чтобы удобнее было с ними работать (изучать, использовать для диагностики или лечения), все Е разделены  на 6 классов, согласно классификации, предложенной в 1961г. на заседании V международного биохимического конгресса. В основу этой классификации был положен тип катализируемой реакции:

I Оксидоредуктазы, т.е. ферменты, которые катализируют окислительно-восстановительные реакции (ЛДГ, малатдегидрогеназа, альдолаза)

II Трансферазы, т.е. ферменты, катализирующие реакции межмолекулярного переноса химических групп и их остатков (АсАТ, АлАТ – NH2 группу и д.р.)

III Гидролазы, т.е. ферменты, катализирующие реакции расщепления  внутри-молекулярных связей в присутствии воды (L- амилазы, КФ и ЩФ, липаза, пепсин, трипсин)

IV Лиазы, т.е. ферменты, катализирующие реакции расщепления (или при-соединения) по месту двойных связей (чаще С=С), без присутствия воды (карбангидраза, альдолаза).

V Изомеразы,т.е. ферменты, катализирующие реакции изомеризации (взаимо-превращения) веществ (триозофосфатизомераза, глюкозофосфатизомераза).

VI Лигазы ( или синтетазы), т.е. ферменты, катализирующие реакции синтеза с использованием энергии АТФ (пируваткарбоксилаза).

НОМЕНКЛАТУРА ФЕРМЕНТОВ.

      Название Е состоит из 4-ех частей:

Во-первых – название S(субстрата) т.е. вещества на которое действует Е;

Во-вторых – название типа катализируемой реакции;

В-третьих – название одного из продуктов реакции или её участников (Р)

В-четвертых – окончание ’’- аза “

АсАТ –аспартат амино трансфер  аза  

               1             3          2             4

Особенности ферментативного катализа.

Катализ – процесс ускорения химической реакции под влиянием катали-заторов, которые участвуют в данном процессе, но к концу реакции остаются химически неизменными.

Катализаторами могут быть: неорганические и органические вещества.

Неорганические катализаторы – это, как правило, низкомолекулярные вещества, обладают низкой специфичностью, активны:

1.  при высокой температуре (100◦С и выше),
2.  оптимум pН для них – сильнокислая или сильнощелочная среда;
3.  при давлении выше атмосферного;
4.  увеличивают скорость химической реакции в 102-106 раз.

Ферменты – органические вещества (биологические катализаторы) – это высокомолекулярные полимеры, которые:

1.  обладают высокой специфичностью,специфические свойства ферментов определяются апоферментом.
2.  оптимум температуры 35-450 С (370) при 00С прекращают свое действие. Колебания температуры на 100С изменяют активность фермента на 10%.
3.  активны при определенных физиологических диапазонах  pН среды
4. (пепсин – 1,5- 2,0; трипсин – 7,8 – 8,2)

5.увеличивают скорость химической реакции в 108 – 1011 раз.

Характеристика ферментативного катализа.

              Механизм каталитического действия ферментов: одна из наиболее важных проблем энзимологии, изучением которой занимались Михаэлис и Ментон.

           Различают несколько стадий катализа:

I    -     присоединение S + E                                 

II   -    образование  SE- комплекса           E + S       ES    P + E,

III  -    отрыв P и освобождение E

где Е – фермент, S – субстрат, Р – продукт реакции, ES – фермент-субстратный комплекс .

Самая быстрая I стадия;

Молекулярная масса фермента в 100-1000 раз больше чем молекулярная масса S, поэтому молекула S при ферментативной реакции связывается не со всем ферментом, а только с его определенным участком, который называется активным центром (или каталитическим участком), АЦ – это уникальная комбинация АК остатков в молекуле фермента, которая обеспечивает непосредственное взаимодействие фермента с молекулой субстрата и принимает непосредственное участие в акте катализа. Именно АЦ фермента определяет его специфичность и каталитическую активность.

 

      

Факторы, влияющие на скорость ферментативной реакции:

Температура, pН, концентрация Е и S, наличие активаторов и ингибиторов.

1.  Ферменты  термолабильны

                                                           При t +800 С ферменты разрушаются

                                                           При t  ниже 00С- теряют активность, но не                        

                                                           разрушаются

                                                           При t 35-450 С проявляют max активность

                                                           (т.е. это t оптимум для фермента)

                                                   t (0С)

    10    20      30   40    50     60    70

2. Активность фермента зависит от pH среды:

                                                                            

                                                                            оптимум рН для пепсина 1.0-2,5

                                                                                                 для амилазы 6,8- 7,2

3.Концентрация S и Е.

Скорость ферментативной реакции прямо пропорциональна концентрации S и Е., однако слишком высокая концентрация S может ингибировать скорость ферментативной реакции.

     Константа Михаэлиса (КМ) была выведена Михаэлисом и Ментеном в 1913году.

КМ = концентрации S(ммоль), при которой V ферментативной реакции = ½ V max

Зная КМ можно рассчитать оптимальную концентрацию S для проведения данной ферментативной реакции.

4. Активаторы и ингибиторы.

Активаторы – вещества, которые повышают активность Е

Например: ионы Cl для L-амилазы, пепсина; желчные кислоты для липазы;

активный пепсин для пепсиногена.

Ингибиторы – вещества, которые снижают активность Е.

Ингибирование м. б. конкурентным и неконкурентным (или ретроградным)

Конкурентное ингибирование возможно, если S и I одинаковые по строению, т.е. между ними идет конкуренция за взаимодействие с АЦ фермента. Если больше S, то образуется SE- комплекс, а если больше I ,то IЕ-комплекс.

Ингибиторами м.б. вещества, которые связывают АЦ фермента: соли тяжелых металов в min концентрациях связывают- SH группы фермента, а значит тормозят активность Е (монойодуксусная кислота), синильная кислота и её соли связывают Fe в гемсодержащих Е и др.

Ингибиторами могут быть  антиферменты: н-р активность трипсина тормозят L1- антитрипсин (или антипротеазный I);

Антиферменты связывают Е временно, а при определенных условиях легко отделяются от Е, и активность его восстанавливается.

       Ретроградное ингибирование – это ингибирование активности Е продуктом реакции (Р), точнее определенной его концентрацией, которые (Р) либо изменяют рН среды (как для пепсина АК), либо сами являются I для Е.

ЗНАЧЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ.

Условно, ферментологию   (науку о ферментах) можно разделить на три части:

10.1.Ферментотерапия

10. 2.Ферментопатология

10. 3.Ферментодиагностика

Ферментотерапия – использование ферментов для лечения заболеваний:

1. Ферменты ЖКТ (пепсин, трипсин, липаза и др.) используются с заместительной целью при недостаточности соответствующих отделов ЖКТ.
2. Трипсин применяется наружно для очистки гнойных ран и внутримышечно, как противовоспалительное средство при остеомиелитах и гайморитах;

3. Фибринолизин применяется при тромбозах.

Используется также и конкурентное ингибирование активности ферментов, например: сульфаниламидные препараты, являются I для Е кокков (т.к. они имеют строение аналогичное строению субстратов на которые действуют кокки).

Фтивазид – является структурным аналогом никотиновой кислоты, которая необходима для развития палочек Коха.

Ферментопатии (энзимопатии) – заболевания связанные с нарушением деятельности фермента.

Наследственные (врождённые) ферментопатии, их причиной является нарушение синтеза фермента. Эти заболевания сохраняются всю жизнь и передаются по наследству.

Впервые А. Гаррод (в 1908г.), ввел этот термин, назвав их «врождённые ошибки метаболизма» (т.к. нарушается генетический аппарат клетки).

Примеры врождённых ферментопатий: Фенилкетонурия (или фенилпиро-виноградная олигофрения), причина - нарушение превращения фенилаланина в тирозин, из-за недостаточности (или отсутствия) фермента фенилаланин-гидроксилазы. В организме идет накопление фенилаланина, который распадается с образованием токсических продуктов, нарушающих обмен веществ в организме (особенно в клетках ЦНС), клинически это проявляется задержкой развития и психической  неполноценностью ребёнка.

Гликогенозы – причина данных заболеваний в нарушении деятельности ферментов участвующих в синтезе или распаде гликогена (см. углеводный обмен).

Ферментопатии могут быть и приобретенные:

1)Алиментарные, при неполноценном питании и недостатке важных соединений, н-р витаминов, которые являются коферментами для многих ферментов.

2)Токсические  ферментопатии, которые развиваются в результате действия каких-либо токсических веществ, тормозящих действие фермента.

При устранении причины алиментарные и токсические ферментопатии излечиваются.

       Ферментодиагностика – применение знаний о ферментах для диагнос-тики заболеваний. Ферментодиагностика  основана на следующем:

1. во-первых: каждый орган или ткань имеет характерный набор ферментов и появление их в крови позволяет локализовать патологию;
2. во-вторых: в организме здорового человека поддерживается состояние динамического равновесия между процессами катаболизма и анаболизма. Поэтому содержание ферментов в крови является величиной относительно постоянной, а повышение или снижение  активности фермента свидетельствует о патологических процессах.

           В основе любого неотложного процесса лежит нарушение деятельности ферментных систем. При многих заболеваниях изменяется избирательно ферментативная активность. Определение ферментативной активности достаточно информативно. В настоящее время исследуют примерно 60 ферментов, каждый из которых имеет свои физиологические и патологические границы.

        Подъем активности фермента происходит, прежде всего, за счет выхода из клеток в кровяное русло. При этом в поврежденном органе активность фермента падает, а в крови поднимается. Кроме того, нарушается проницаемость клеточных мембран, повышается  синтез фермента (по механизму обратной связи).

         К повышению активности ферментов приводят:

1. некроз и лизис клеток,
2. повышение проницаемости клеточных мембран, как следствие гипок-сии, нарушения генетического обмена клетки,  в результате действия вирусов, бактерий, лекарственных и химических веществ.

         Понижение активности фермента вызывают:

1. нарушенный синтез фермента,
2. инактивация фермента,
3. ингибирование фермента (лекарственные вещества, вирусы, химические вещества и др.)
4. повышенное выделение (потеря) с мочой.

Изменение активности фермента классифицируется, как и белковые нарушения:

1. дисферментемин (т.е. гипер - или гипо -)

параферментемин (появление ферментов, которых в норме не встречаются)

Свойства ферментов

1.  Термолабильны (инактивация при 800С)
2.  Имеют температурный оптимум действия (40-500С,

при 00С прекращают свое действие. Колебания температуры на 100С изменяют активность фермента на 10%.

1.  Каждый фермент имеет свой оптимум РН
2.  Каждый фермент обладает специфичностью действия (действует только на определенный субстрат). Специфические свойства ферментов определяются апоферментом.
3.  Участвует в химической реакции не всей молекулой, а только активным центром (эта часть связывается с субстратом)
4.  Механизм взаимодействия фермент-субстрат (Михаэлис): Е + S ↔ ЕS →Р + Е
5.  Наибольшая скорость ферментативной реакции отмечается в первые минуты

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ СРЕДИ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ

Большинство ферментов широко распространены в органах и тканях (ЛДГ, аминотрансферазы и др.).

Некоторые ферменты активны лишь в одной или нескольких тканях (кислая фосфатаза - предстательная железа).

Активность ферментов в некоторых тканях человека
(мкмоль субстрата/мин/г сырой массы ткани при 25˚С)

Название фермента	Печень	Сердечная мышца	Скелетная мускулатура	Эритроциты
Аспартатаминотрансфераза	96	62	36	0,8
Аланинаминотрансфераза	60	3	3	0,1
Глутаматдегидрогеназа	60	1	0,5	0,01
Лактатдегидрогеназа	156	124	147	37
Креатинкиназа	0,7	350	2030	0,01
Альдолаза	6	5	48	1

ЛОКАЛИЗАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ В КЛЕТКЕ

Ферменты функционируют внутри тех клеток, в которых происходит их биосинтез. Исключение  - ферменты пищеварительного тракта, ферменты плазмы (свертывание).

Внутри клетки ферменты локализуются в определенных структурах:

Ядрышки  - РНК — полимеразы (катализируют образование и-РНК, р-РНК и т-РНК)

Ядро - ферменты, участвующие в процессе репликации ДНК, синтеза НАД.

Митохондрии - ферменты пируватдегидрогеназного комплекса, цикла трикарбоновых кислот, окисления жирных кислот и некоторых аминокислот, синтеза мочевины, а также ферменты переноса электронов и окислительного фосфорилирования.

Лизосомы - гидролитические ферменты.

Рибосомы - ферменты белкового синтеза.

Эндоплазматический ретикулум - ферменты синтеза липидов, реакций гидроксилирования (ферментная система микросомального окисления).

Плазматическая мембрана - АТФ-аза (транспорт Na+ и К+, аденилатциклаза.

Гиалоплазма -  ферменты гликолиза, глюконеогенеза, пентозного цикла окисления углеводов, синтеза жирных кислот, синтеза мононуклеотидов.

Приуроченность ферментных систем к определенным участкам клетки (компартментализация) обеспечивает:

1.  интеграцию внутриклеточных процессов и контроль их скорости (последовательность реакций строго скоординирована во времени и пространстве).
2.  протекание в клетке в одно и то же время химически несовместимых реакций Пример -  в клетке одновременно происходит окисление высших жирных кислот до ацетил-КоА (митохондрии) и их синтез из ацетил-КоА (гиалоплазма)

МЕХАНИЗМЫ ГИПЕРФЕРМЕНТЕМИИ
ПРИ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЯХ

1.  Выход энзимов из поврежденных органов и тканей в кровяное русло. Подтверждение:  ↓ в пораженном органе и ↑ в сыворотке. Противоречие: отсутствие прямой связи между активностью ферментов в поврежденной ткани и  в сыворотке.
2.   Выход энзимов в плазму из непораженных органов  в результате общей реакции организма как проявление неспецифического острого синдрома.
3.   Продолжающийся синтез энзимов в пораженном очаге (выход ферментов из пораженных тканей и снижение их содержания в клетках стимулируют по принципу обратной связи синтез последних); увеличение каталитической активности ферментов (механизм не ясен).

Факторы, влияющие на скорость высвобождения ферментов из тканей

1.  Концентрационный градиент (соотношение внутриклеточной к внеклеточной активности).  Пример: в гепатоцитах содержание ЛДГ в 3000 раз выше, чем вне клеток → фермент быстрее уходит из клетки.
2.   Размер ферментных молекул. Более мелкие молекулы высвобождаются на ранней стадии повреждения.
3.  Внутриклеточная локализация ферментов. Наиболее легко высвобождаются ферменты цитозоля, из митохондрий намного медленнее (лишь при распаде внутриклеточных органелл).

Механизмы инактивации
и удаления энзимов

Плохо изучены.

1.  Экскреция с мочой (амилаза), желчью. Противоречие: активность ферментов в сыворотке падает быстро, а число ферментов, выводимых путем экскреции ограничено ММ.
2.  Первоначальная инактивация ферментов в плазме и катаболизм в клетках различных тканей

Период "полужизни" некоторых ферментов в плазме крови

Название фермента	Период "полужизни"
Аспартатаминотрансфераза	17 ± 5 ч.
Аланинаминотрансфераза	47 ± 10 ч.
Глутаматдегидрогеназа	18 ± 1 ч.
ЛДГ1	113 ±60 ч.
ЛДГ5	10 ±2 ч
Креатинкиназа	15 ч.
Щелочная фосфатаза	3 — 7 дней
γ-Глутамилтранспептидаза	3 — 4 дня
Холинэстераза	10 дней
Амилаза	3 — 6 ч.
Липаза	3 — 6ч

ОБЩИЕ ПРАВИЛА ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ

О количестве фермента можно судить только косвенно по его активности, т. е. по производимому ферментом действию. Присутствие и количество фермента распознается по специфичности и скорости катализируемой им реакции. 

Методы определения активности фермента:

1.  по скорости накопления продуктов ферментативной реакции
2.  по скорости убыли субстрата

Рекомендуется активность ферментов определять по начальной скорости реакции, когда количество превращенного субстрата не превышает 20% от исходного.

Основные условия при определении активности ферментов

1.  Буферный раствор должен поддерживать рН инкубационной смеси, близкой к оптимальному для данного фермента. Результаты определения активности фермента, полученные с помощью одного и того же метода, но с разными буферными растворами, хотя одного и того же рН, несравнимы.
2.  Температура в пределах 25—40°С, как правило 37°С.
3.  При необходимости длительной инкубации к реакционной смеси добавить антисептики (толуол, хлороформ, тимол и др.), при этом добавляемые вещества не должны влиять на активность определяемого фермента.
4.  Поддерживать оптимальный состав реакционной смеси (присутствие коферментов, ионов металлов и др.).

Методы определения активности ферментов

В КДЛ наиболее часто - колориметрические и спектрофотометрические методы.

Колориметрические методы - измерение (ФЭК) интенсивности окраски вещества, образующегося при взаимодействии субстрата или продукта действия фермента со специфическими реактивами, добавленными в пробу, как правило, после остановки ферментативной реакции.

Спектрофотометрические методы – основаны на изменении светопоглощения в ультрафиолетовом спектре при переходе вещества из окисленной формы в восстановленную.  Определение активности ферментов, основанное на разнице спектров поглощения окисленной и восстановленной форм НАД и НАДФ, получило название оптического теста Варбурга.

Требования к материалу при определении ферментов

1.  Кровь натощак или не ранее, чем через 4 ч. после приема пищи.
2.  Только негемолизированная сыворотка 
3.  Быстро отделять сыворотку от сгустка крови (не позже 2 ч. с момента взятия крови).
4.  Хранение сыворотки при комнатной температуре для большинства ферментов не более 6—8 ч., при 4°С — около одной недели, а в замороженном состоянии — в течение одного месяца. Исключение: ЛДГ (активность в течение первых трех дней лучше сохраняется при комнатной температуре)
5.  Избегать повторных замораживаний и оттаиваний → денатурация белка, потеря ферментативной активности.
6.  Если определение проводится в замороженной сыворотке, оттаивание сыворотки должно производиться на водяной бане при температуре 37°С.
7.  Сыворотка лучше, чем плазма. Если в качестве материала используется плазма -  учитывать, что многие антикоагулянты могут ингибировать ферментативную активность.  ЛДГ и амилаза теряет активность в "оксалатной" плазме, альдолазы – при использовании фторидов, . Фториды нельзя использовать при определении альдолазной активности. Оксалат и цитрат ингибируют амилазную активность и т.д.
8.  Интерференция лекарств  - салицилаты повышают активность аминотрансфераз, сульфаниламиды подавляют активность карбоангидразы, препараты опия могут увеличивать активность амилазы и т.д.

Выражение результатов определения активности ферментов

Единица активности (Е) фермента  -  количество фермента, которое катализирует превращение 1 мкмоль субстрата (или образование 1 мкмоль продукта реакции) за 1 мин при заданных условиях. При этом необходимо указывать температуру, при которой проводилась ферментативная реакция. Активность ферментов в сыворотке или плазме крови следует выражать в единицах на 1 л.

Возможно выражение результата в каталах (долях катала) на литр (1 мкат = 60 ЕД).

\

ЛАКТАТДЕГИДРОГЕНАЗА

ЛДГ— гликолитический фермент, обратимо катализирующий окисление лактата в пировиноградную кислоту.

L-лактат + НАД ↔ пируват + НАДФ + Н+ 

Активность в тканях: практически во всех органах, нааибольшая активность в почках, сердечной мышце, скелетной мускулатуре и печени. Много в эритроцитах.

Требования к материалу: полное отсутствие гемолиза (ЛДГ в эритроцитах ↑ в 100 раз, чем в сыворотке).

Определяют спектрофотометрическими и колориметрическими методами.

Норма в сыворотке – до 195 МЕ (при 250С). 

Клиническое значение определения активности ЛДГ сыворотки крови

Инфаркт миокарда. ↑ЛДГ спустя несколько часов после ИМ ,  max через 36_48 ч (в 10—15 раз по сравнению с нормой). У больных стенокардией не повышается. Диагностическая точность при трансмуральном инфаркте 97±1,7% .

Заболевания печени. ↑ЛДГ в сыворотке при поврежедении целостности гепатоцитов- паренхиматозная желтуха. При механической желтухе в начале заболевания активность ЛДГ в норме, а на более поздних стадиях ↑ ЛДГ.  

Прогрессирующая мышечная дистрофия ↑ЛДГ

Активность ЛДГ возрастает также при хронических лимфогранулематозах, лейкозах, пернициозной анемии и других заболеваниях

Изоферменты ЛДГ и их диагностическое значение

Активность изоферментов ЛДГ в сыворотке крови в порядке убывания: ЛДГ2 > ЛДГ1 > ЛДГ3 > ЛДГ4 > ЛДГ5.

Изоферменты ЛДГ в лейкоцитах в норме: ЛДГ3 > ЛДГ2, > ЛДГ4 > ЛДГ1 > ЛДГ5.

Инфаркт миокарда: ↑↑↑ ЛДГ1, ↑ ЛДГ2. ЛДГ1/ЛДГ2 > 1. Изменения в активности изоферментов сохраняются дольше, чем суммарной активности фермента. При неясной клинической картине и нормальной общей активности ЛДГ повышение активности ЛДГ1 указывает на мелкие некротические очаги в миокарде, не регистрируемые другими способами.

Паренхиматозная желтуха: ↑↑↑ ЛДГ5 и ЛДГ4, ↓ЛДГ1 и ЛДГ2.

Мышечные дистрофии: в мышечной ткани ↓↓ЛДГ4 и ЛДГ5 (степень снижения коррелирует с тяжестью заболевания), ↑↑ ЛДГ1, ЛДГ2, и ЛДГ3. В сыворотке крови ↑↑ ЛДГ1, ЛДГ2 и ЛДГ3.

Диагностическое значение изоферментов ЛДГ

Острый лейкоз:  ↑↑↑ ЛДГ2, ↑ЛДГ3 . Прямо пропорциональная зависимость между увеличением ЛДГ2 и количеством незрелых клеток.

Опухолевые заболевания: ↑↑ ЛДГ3 ЛДГ4 и ЛДГ5 в опухолевой (приближение к эмбриональному типу). Различия между злокачественными и доброкачественными максимальны по ЛДГ5. Степень изменения спектра изоферментов коррелирует с ростом опухоли.

Заболевания легких: ↑↑ ЛДГ3 при пневмониях. При выраженной гипоксии ↑ЛДГ4 и ЛДГ5 (активация гликолиза в связи с перестройкой метаболизма на анаэробный тип).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОСТИ ТРАНСАМИНАЗ.

Трансаминазы – (аминотрансферазы) АлАТ и АсАТ  катализируют процессы переаминирования, т.е. обратимого переноса аминогруппы (– NH2) от АК на кетокислоту, с образованием новой АК.

АсАТ катализирует реакцию:

АсАТ

Аспарагиновая кислота +                               Глютаминовая кислота + ЩУК

+  L- кетоглутаровая кислота

АлАТ катализирует реакцию:

АлАТ

L-аланин +L-кетоглутаровая                            Глютаминовая кислота + ПК

Кислота

Отличаются по названиям аминокислоты, от которой отщепляется аминогруппа. Поскольку в названии фермента присутствует аминокислота аланин, это означает, что данный фермент переносит именно аминокислоту аланин. Коферментом АСТ является витамин В6. АЛТ синтезируется в клетках, поэтому в норме его активность в крови невысока.

Коферментом АСТявляется витамин В6. АСТ является внутриклеточным ферментом, то есть в норме находиться в клетках. В клетках фермент может присутствовать в цитоплазме и митохондриях.

Процесс переаминирования был открыт русскими учёными Крицман и Браунштейн (муж и жена) в 1937 году. Впервые в 1954 году Врублевский и Карман обнаружили подъем АсАТ в сыворотке крови у больного с острым инфарктом миокарда. Причем повышение активности фермента наблюдалось через 4 – 6 часов, держалось весь острый период и спадало при начале рубцева-ния; Было замечено, что чем больше очаг поражения, тем выше активность АсАТ.

Содержание АсАТ в тканях (по убывающей) – сердечная мышца, печень, скелетная мускулатура, головной мозг, почки, семенники. Активность в сердечной мышце в 10000 раз выше, чем в сыворотке. В эритроцитах – в 10 раз больше, чем в сыворотке. Поэтому сыворотка не должна содержать даже следов гемолиза.

Содержание АлАТ в тканях (по убывающей)– печень, поджелудочная, сердце, скелетная мускулатура.

Норма в сыворотке: АсАТ — 10-30 МЕ/л при 30˚С; АлАТ — 7-40 МЕ/л при 30˚С.

Снижение активности беременности и др АсАТ, АлАТ наблюдается при:

1.  снижение в организме Vit B6 (т.к. это кофермент)
2.  почечной недостаточности

Методы определения: спектрофотометрические, колориметрические, хроматографические.

Диагностическое значение определения АсАТ и АлАТ в сыворотке

Инфаркт миокарда ↑↑↑ АсАТ (в 2-20 раз), ↑↑ АлАТ в 98% случаев. Ч/з 6-12 час., максимум – 24-48 часов, нормализация ч/з 4-5 дней. Степень повышения коррелирует с прогнозом.  При стенокардии– в норме.

Заболевания печени:  ↑↑↑ АлАТ, ↑ АсАТ при поражении гепатоцитов. Максимум на 6-10 день, нормализуется на 15-20 день. ↑↑↑ АлАТ отмечается рано (уже в инкубационом периоде) и даже при безжелтушных формах.

Снижение АсАТ и АлАТ  - при недостаточности пиридоксина (витамина В6), процедуры гемодиализа; ХПН, Беременность.

Коэффициент де - Ритиса  - это отношение АсАт/АлАТ, который в сердце здорового человека равен 1,33. Увеличение коэффициента де Ритиса выше 1,3 характерно для инфаркта миокарда, и снижение его ниже 1,3 – выявляется при заболеваниях печени.

Поэтому определение активности данных ферментов используется для ранней диагностики заболеваний (определение активности АлАТ в дожелтушный период при  паренхиматозной  желтухе назначается всем контактным), а также для дифференциальной диагностики: (при паренхима-тозной желтухе активность АлАТ, АсАТ выше нормы, при механической – в норме).

Коэффициент Шмидта: для дифференциальной диагностики заболеваний печени - АсАТ + АлАТ /ГлДГ (глютамат дегидрогеназа). При паренхиматозном гепатите ГлДГ меняется незначительно, а при механических желтухах – ↑↑↑ ГлДГ, но АсАТ + АлАТ ↑ 

α- амилаза сыворотки и мочи

Гидролазы, катализирующие гидролиз полисахаридов. В плазме амилаза двух изоэнзимных типов -  панкреатическая – Р-тип (составляет 40%) и слюнная – S-тип (60%). С мочой выделяется в основном Р-тип.

Норма в сыворотке 16-30 г/чхл, в моче – до 160 г/чхл.

Клиническое значение определения α- амилазы

1.  Диагностика заболеваний поджелудочной железы (особенно уроамилаза в суточной моче). При о. панкреатите амилаза крови и мочи ↑↑↑ через 4-6 часов от начала заболевания, максимум 12-24 часа (в 10-30 раз), затем быстро снижается  и приходит к норме на 2-6 день. Диагностическая чувствительность амилазы сыворотки для острого панкреатита – 95%, специфичность – 88%. Уровень повышения сывороточной амилазы не коррелирует с тяжестью панкреатита.  
2.  Дополнительный диагностический признак при о. почечной недостаточности с олигурией, прободной язве, диабетическом кетоацидозе (↑ в 5-10 раз);

      ХПН, паротит - ↑ менее чем в 5 раз

Снижение показателя имеет место при остром и хроническом гепатите, недостаточности поджелудочной железы, иногда при токсикозе беременности.

Креатинфосфокиназа сыворотки (КФК)

Катализирует обратимую реакцию переноса фосфорильного остатка с АТФ на креатин и с креатинфосфата на АДФ.

Норма  в сыворотке  —  195МЕ/л при 30°С.

Требования к материалу: фермент нестабилен, содержимое эритроцитов ингибирует активность фермента, сыворотка должна быть быстро отделена от сгустка. Если исследование не может быть произведено немедленно, сыворотку необходимо заморозить.

Методы определения: колори- и спектрофотометрические.

Клиническое значение определения КФК и изоферментов

КФК- ММ – содержится в скелетных мышцах (в норме в сыворотке он составляет 97 — 100%). ↑↑↑ при повреждении скелетных мышц, мышцы сердца, мозга?; при заболеваниях мышц (дистрофия, гипотиреоз, дерматомиозит, полимиозит); при рабдомиолизе, после тяжелой физической нагрузки.

КФК - MB  - характерен для миокарда(в сыворотке 0—3%). ↑↑↑ в течение 2-4 час после ИМ, сохраняется до 72 ч (если больше – распространение ИМ) Увеличивается при тяжелом поражении мышц.

КФК - ВВ – характерен для мозга (в норме в сыворотке отсутствует). Появляется  при тяжелом шоке, при некоторых карциномах, атрезии желчных протоков

Клиническое значение определения КФК и изоферментов

КФК- ММ – содержится в скелетных мышцах (в норме в сыворотке он составляет 97 — 100%). ↑↑↑ при повреждении скелетных мышц, мышцы сердца, мозга?; при заболеваниях мышц (дистрофия, гипотиреоз, дерматомиозит, полимиозит); при рабдомиолизе, после тяжелой физической нагрузки.

КФК - MB  - характерен для миокарда(в сыворотке 0—3%). ↑↑↑ в течение 2-4 час после ИМ, сохраняется до 72 ч (если больше – распространение ИМ) Увеличивается при тяжелом поражении мышц.

КФК - ВВ – характерен для мозга (в норме в сыворотке отсутствует). Появляется  при тяжелом шоке, при некоторых карциномах, атрезии желчных протоков.

Гамма-глутамилтранспептидаза сыворотки

Переносит глутаминовую кислоту от глутатиона или другого γ-глутамилпептида на акцепторный пептид или на L-аминокислоты. Индуцируется алкоголем. 

Норма: мужчины — 10,4-33,8 МЕ/л, у женщин – 8,8-22 МЕ/л (определение проводить в пробе без гемолиза).

Содержание в органах - почки (локализован преимущественно в щетковидной каемке извитых канальцев, а в клубочках и собиральных канальцах ГГТП не обнаружен), в меньшем количестве в поджелудочной, печени, селезенке.  

Основные процессы, повышающие активность ГГТ в сыворотке

Цитолиз

Холестаз

Интоксикация алкоголем

Опухолевый рост в печени

Лекарственная интоксикация

Клиническое применение определения ГГТ в сыворотке

1.  Высокочувствительный индикатор при заболеваниях печени, особенно у детей. ГГТ часто повышен, когда трансаминазы и щелочная фосфатаза в норме.
2.  Специфичный показатель алкогольного нарушения функции печени (у злоупотребляющих алкоголем сывороточный ГГТ коррелирует с количеством потребляемого алкоголя). Контроль лечения алкоголизма.
3.  Маркер рака поджелудочной железы, предстательной железы, гепатомы (оценка рецидива)

Липаза сыворотки

Катализирует расщепление глицеридов на глицерин и высшие жирные кислоты. Норма: 0-190МЕ/л

Клинико-диагностическое значение:

1.  При панкреатитах ↑↑↑ (до 200 раз) в течение нескольких часов после острого приступа, максимум через 12-24 часа, нормализуется через 10-12 дней. Диагностическая чувствительность теста – 86%, специфичность – 99%. Одновременное определение уровня амилазы (кровь и моча) и липазы – основа диагностики острого панкреатита.
2.  Липаза сыворотки ↑ при инфаркте кишки, перитоните, желчной колике, разрушении жировой ткани – костных переломах, ранении мягких тканей, после операций.

Кислая фосфатаза сыворотки

Содержится почти во всех органах и тканях, в наибольшем количестве в клетках крови, предстательной железе, печени, почках, костях. В предстательной железе активность в 100 раз выше, чем в других тканях.  У мужчин половину сывороточной КФ вырабатывает простата, а остальную часть – печень, разрушающиеся тромбоциты и эритроциты. У женщин фермент вырабатывается печенью, эритроцитами, тромбоцитами.

Норма (варьирует в зависимости от метода): 0-6,5 МЕ/л

Требования к материалу: для исследования нельзя брать кровь в течение 24 ч после массажа простаты или ее инструментального исследования. Исследование необходимо выполнять быстро, т.к. активность фермента, быстро падает. Проба не должна быть гемолизированной. Для иммунологических исследований сыворотку можно хранить замороженной до 3—4 дней.

Клинико-диагностическое значение определения КФ

1.  Диагностика рака простаты. КФ ↑↑↑ у 20-25% больных раком без метастазов и у 60% больных с метастазами. При карциноме простаты в сыворотке повышается т.н."простатическая фракция" КФ (норма менее 4 МЕ/л)
2.  Дополнительный диагностический признак при болезни Гоше, злокачественном поражении костей, болезнях почек, заболеваниях гепатобилиарной системы, ретикуло-эндотелиальной системы, тромбоэмболиях.

Щелочная фосфатаза сыворотки

Щелочная фосфатаза присутствует в высокой концентрации в растущих костях (вырабатывается остеобластами), в желчи и в плаценте. В сыворотке щелочная фосфатаза содержится в виде смеси изоферментов, еще не достаточно идентифицированных.

Норма (варьирует в разных методах): 24 -71 МЕ/л при 30°С.

Требования к материалу:

1.  хранить в холодильнике не более 48 ч (значения могут повышаться до 10%). В размороженном состоянии активность падает.
2.  В качестве антикоагулянтов не использовать фтористые соединения и оксалат.

Клинико-диагностическое значение определения ЩФ

Повышение щелочной фосфатазы в сыворотке наблюдается:

1.  у детей (нормальный рост костей) - в связи с ростом костей вплоть до периода полового созревания.
2.  при костных заболеваниях, связанных с увеличением количества остеобластов, гиперпаратиреозе, рахите, остеомаляции, опухолях костей (остеосаркома, метастазы опухоли), болезни Педжета (деформирующий остеит), при саркоидозе Бека;
3.  при закупорке желчных протоков. Ранний признаком обтурации, причем при механической желтухе на почве опухоли степень повышения выше, чем  при желтухе на почве камня. Может быть при гепатитах и циррозах без признаков холестаза (по неясному механизму)
4.  при лекарственно-индуцированных поражениях печени (хлорпромазин, метилтестостерон).
5.  при беременности  в норме. Но очень высокие цифры могут быть у женщин с преэклампсией как следствие повреждения плаценты.

Снижение ЩФ - при гипотиреозе и при замедленном росте у детей.

Холинэстераза

Имеется 2 типа ХЭ:

1.  ацетилхолинэстераза (истинная ХЭ) – преимущественно в нервной ткани, скелетных мышцах, в более низкой концентрации – эритроцитах
2.  сывороточная – псевдохолинэстераза, присутствует в печени, пожделудочной, секретируется печенью в кровь. Катализирует реакцию гидролиза АХ.

Норма сывороточной ХЭ - 5300-12900 МЕ/л

Клинико-диагностическое значение определения ХЭ в сыворотке

1.  Высокочувствительный индикатор нарушения синтетической функции печени. Обратно пропорционально  тяжести заболевания (наиболее низкие показатели накануне печеночной комы).
2.  Для контроля за применением релаксантов в хирургической практике. ХЭ сыворотки разрушает курареподобные вещества (дитилин, сукцинилхолин). При недостатке ХЭ возможны осложнения - апное, холинэргический шок.
3.  Диагностика отравлений фосфорорганическими веществами (ингибиторы ХЭ)
4.  Дополнительный тест при ИМ (снижение ХЭ под действием веществ, поступающих из очага некроза)

Повышение ХЭ наблюдается при нефротическом синдроме  (связывают с увеличением синтеза альбуминов в печени из-за быстрой потери этой фракции белков с мочой), при ожирении, в меньшей степени при гипертонии, сахарном диабете, хорее, депрессивных неврозах.

Глутаматдегидрогеназа

Локализация: преимущественно клетки печени (митохондрии), мало в нервной ткани, скелетных мышцах, миокарде.

Определение: оптический тест Варбурга

Норма в сыворотке – практически отсутствует

Диагностическое значение – заболевания печени, степень повышения отражает глубину цитолиза.

Динамика сходна с ГГТ. Отличия: наиболее высокий ГлДГ при острых повреждениях, а ГГТ – при хронической патологии печени

Сорбитолдегидрогеназа (идитолдегидрогеназа)

Локализация: печень-цитоплазма (57%), простата (14%), почки (12%), в других органах мало.

Определение: оптический тест Варбурга.

Норма в сыворотке – следы.

Диагностическое значение: повышение отражает поражение печени, однако нормальные значения не говорят об отсутствии поражения. Используется в сочетании с другими показателями. ↑ СДГ(в 5-20 раз)– в первые 10 дней при всех формах острого гепатита, при хр. гепатите и циррозе - ↑ при обострении. При механических желтухах повышается мало (в 2-3- раза).

Энзимодиагностика заболеваний печени

Маркеры цитолиза гепатоцитов – ↑АлАТ, АсАТ, ГлДГ, ЛДГ, ГГТ

Маркеры холестаза  - ↑ ЩФ, ГГТ, желчные кислоты, билирубин, ХС, ↓ ПТИ. 

Гепатоцеллюлярная недостаточность - ↓ХЭ, АсАТ> АлАТ, ↓ альбумин, фибриноген, ПТИ. 

Энзимодиагностика при заболеваниях поджелудочной железы

Острый панкреатит - ↑ α-амилаза -  (изофермент Р),  с тяжестью заболевания не коррелирует. При панкреонекрозе отсутствует.

↑ α-амилаза мочи - (позже, но держится дольше)

↑ липаза крови (макс 2-3 сут, норма- на 10-12 сутки)

↑ трипсин ( в 10-40 раз)

↑ эластаза, уже на субклинической стадии (первые 48 часов, с постепенным снижением) – высоко чувствителен и специфичен.

Энзимодиагностика острого инфаркта миокарда

Изучаемый параметр	Начало увеличения активности, ч	Максимум увеличения активности, ч	Возвращение к норме, сут	Кратность увеличения, раз
КК	2-4	24-36	3-6	3-30
КК-МВ	2-4	12-18	2-3	До 8
ЛДГ	8-10	Энзимодиагностика острого инфаркта миокарда 48-72	6-15	» 8
ЛДГ1	8-10	30-72	7-20	» 8
Миоглобин	0,5-2	6-12	2-3	» 20
Тропонин Т	3,5-10	12-18 (и  3 - 5-й день	7-20	» 400

Энзимодиагностика болезней мышц и костей

Маркер при заболеваниях костной ткани – ЩФ.

1.  Остеопороз  -N 
2.  Остеомаляция - ↑↑↑
3.  Болезнь Педжета ↑↑↑

Маркер при заболеваниях мышц  - ↑↑↑КК (оценка эффективности терапии), ↑АсАТ

1.  Мышечная дистрофия
2.  Полимиозит
3.  Дерматомиозит

Наследственные энзимопатии

Основные последствия ферментативных дефектов:

1.  Уменьшенное образование продукта реакции (если это жизненно важный продукт - клиника)
2.  Накопление субстрата (если он токсичен – клиника)
3.  Усиление образования других метаболитов (если продукты второстепенного пути токсичны – клиника)

Недостаточность глюкозо-6-фосфатазы

Клинические последствия и диагностика дефицита глюкозо-6-фосфатазы

1.  Тяжелая гипогликемия голодания (единственный источник глюкозы – поступление с пищей)
2.  Накопление гликогена в печени → гепатомегалия
3.  Блокирование глюконеогенеза → накопление лактата → ацидоз
4.  Усиление синтеза жиров (компенсаторно) → гиперлипидемия
5.  Нарушение функции тромбоцитов вследствие отложения гликогена → склонность к кровотечениям

Окончательная диагностика – отсутствие ферментативной активности в биопсийном материале печени

Галактоземия

Отсутствие фермента галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы, превращающего галактозу в глюкозу → накопление галактозо -1-фосфата → токсические проявления.

Клинические проявления: задержка роста, рвота, гепатомегалия, желтуха, инфекции E.coli, гипогликемия, нарушение функции почечных канальцев, катаракта.

Диагностика: измерение активности галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы в эритроцитах.

Лечение: исключение галактозы и лактозы.

Клинические проявления и диагностика фенилкетонурии

Клиника:

1.  Нарушение умственного развития (токсическое действие фенилаланина на мозг)
2.  Особенности внешности – светлые волосы, голубые глаза (недостаточность синтеза меланина

Диагностика: ↑↑↑ фенилаланин в крови. Скрининг: на 6-10 день после рождения.

Лечение: ограничение потребления фенилаланина (специальные белки и аминокислоты), особенно в первые 4 года жизни, компенсация тирозина.

Муковисцидоз

Фиброзно-кистозная дегенерация, кистозный фиброз поджелудочной железы.

Эпидемиология:
приблизительно 1:1500-2500 в Европе. 

Генерализованное расстройство экзокринной секреции с увеличением вязкости секретов, нарушение транспорта хлоридов.

Механизм неизвестен.

Клиника:

1.  Рецидивирующие респираторные инфекции
2.  Недостаточность поджелудочной железы → мальабсорбция
3.  Закупорка кишечника вследствие гипервязкости кала (в младенческом возрасте)

Лабораторная диагностика муковисцидоза

1.  Повышение уровня трипсина в сыворотке новорожденных (первые несколько недель) - неонатальный иммунореактивный трипсин (IRT). Позже показатель снижается вследствие истинной недостаточности поджелудочной железы.
2.  Определение уровня хлора в поте
3.  Молекулярно-генетические исследования 

Наследственные дефекты лизосомных ферментов

1 тип: полное отсутствие активности лизосомных ферментов. Пример- болезнь Помпе (гликогеноз II типа) – отсутствие активности α-1,4 –глюкозидазы →накопление гликогена в печени и мышцах → гепатоспленомегалия, нарушение функции печени, дистрофия разных органов.

2 тип: резкое снижение активности определенного фермента (активность 5-30% от нормы). Пример – болезнь Гоше – недостаточность α–глюкозидазы → накопление глюкоцереброзидов в клетках РЭС → гепатоспленомегалия.

3 тип: снижение общей активности фермента и селективный блок синтеза отдельных изоферментов. Пример – болезнь Тей-Сакса – отсутствие А-формы фермента, расщепляющего GM2-ганглиозид → накопление GM2 в мозге → макроцефалия, психомоторная дегенерация, слепота.

Ферменты как опухолевые маркеры

Простатический специфический антиген (PSA) – сериновая протеаза из семейства калликреинов. Синтез – эпителиальные клетки выводящих протоков предстательной железы.

В сыворотке:

В свободной форме (10% от общего)

Связанный с α1-антихемотрипсином (90%).

Клиническое применение:

Определяют общий ПСА (tPSA) и свободный (fPSA), соотношение fPSA/cPSA (свободный).

Показания: диагностика, мониторинг лечения и оценка прогноза рака простаты.

Референтный интервал – 2,5-4 мкг/мл 

Ферменты как опухолевые маркеры

Нейронспецифическая енолаза – NSE – цитоплазматический гликолитический фермент, присутствует в нейронах.

Норма в сыворотке – до 13,2 нг/мл.

Диагностическое значение:

диагностика и мониторинг эффективности терапии мелкоклеточного рака легкого.

диагностика и мониторинг эффективности терапии нейробластомы

1. Эстетика древнерусского город
2. Реферат- Антропология и психология будущего- проблемы, поиски и решения
3. Откуда взялись старомосковские названия улиц
4. Тема лекції Відбудовчі процеси у господарстві
5. Тема- Проблемы взаимодействия общества и природы Проблема 1
6. Выйдите и будьте отдельным и избранным народом
7. ~ылым ретінде саясаттану ~ай ~асырда институцияланды ХХ ~ 2
8. Ярмарки и выставки в системе маркетинговых коммуникаци
9. а СПРАВКАо доходах об имуществе и обязательствах имущественного характерагражданина претендующего на з.
10. Отчет по практике- Организация производства льна на Оршанском льнокомбинате.html
11. По требованию работника работодатель обязан выдать ему надлежащим образом заверенную копию указанного при
12. Психология допроса
13. методические рекомендации для студентов третьего и четвертого курса лечебного факультета
14. РЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Доне
15. Никель кобальт задача1 задача2 350000079001600740045 351000083001600780046 352000088001600820048 353000094001600860050
16. Расчет бизнес-плана одного из цехов полиграфического производства Марина
17. УРЕМИЧЕСКИЙ СИНДРОМ Целью данной работы явилась попытка обобщить литературные и собственные данные в э
18. Положение в таблице Менделеева- 4 группа главная подгруппа 2 период.html
19. . Роль менеджмента в развитии человека и общества.
20. Борис Гребенщиков

Материалы собраны группой SamZan и находятся в свободном доступе