Клиническая энзимология. Ферменты (энзимы) - это специфические белки, которые исполняют в организме роль биологических катализаторов и обеспечивают нормальное. - презентация

1 Клиническая энзимология

2 Ферменты (энзимы) - это специфические белки, которые исполняют в организме роль биологических катализаторов и обеспечивают нормальное протекание всех химических реакций в организме.

3 Изоферменты фермент, существующий в виде нескольких ллизоформ ферменты из одного источника ферменты из одного источника катализируют одну и ту же реакцию катализируют одну и ту же реакцию отличаются по а/к составу отличаются по а/к составу могут иметь различный молекулярный вес могут иметь различный молекулярный вес разную электрофоретическую подвижность разную электрофоретическую подвижность разные иммунологические/биохимические характеристики разные иммунологические/биохимические характеристики различный рН-оптимум различный рН-оптимум разная стабильность разная стабильность разные способы регуляции разные способы регуляции ЛДГ – 5 ллизоформ – тетрамеры – комбинация 2 типов субъединиц КК – 2 субъединицы – 3 ллизоформы

4 Примеры различной локализация ферментов в клетке Клеточная мембрана кислая фосфатаза,кислая фосфатаза, 5-нуклеотидаза,5-нуклеотидаза, гамма-глутамилтрансфераза (ГГТ)гамма-глутамилтрансфераза (ГГТ) Цитоплазма аланинаминотрансфераза (АлАТ), аланинаминотрансфераза (АлАТ), аспартатаминотрансфераза (АсАТ), аспартатаминотрансфераза (АсАТ), лактатдегидрогеназа (ЛДГ), лактатдегидрогеназа (ЛДГ), креатинкиназа (КК) креатинкиназа (КК) Митохондрии Ас АТАсАТ КФККФК глутаматдегидрогеназа (ГДГ)глутаматдегидрогеназа (ГДГ) Лизосомы Щелочная фосфатаза (ЩФ)Щелочная фосфатаза (ЩФ)

5 ОРГАНЫ И ТКАНИ ИМЕЮТ ХАРАКТЕРНЫЙ ДЛЯ НИХ НАБОР ИЗОФЕРМЕНТОВ ОКОЛО 100 ФЕРМЕНТОВ ИМЕЮТ ИЗОФОРМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗОФЕРМЕНТОВ ЛДГ, КК, α-АМИЛАЗЫ В СЫВОРОТКЕ ВАЖНО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ РЯДА ЗАБОЛЕВАНИЙ

6 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. 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. 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.

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

8 На активность фермента влияют факторы: наличие температурного оптимума; наличие температурного оптимума; рн среды, его ионный состав; рн среды, его ионный состав; концентрация реагирующих субстратов; концентрация реагирующих субстратов; действие на ферменты особенных веществ эффекторов ферментов (ингибиторов или активаторов), а также наличие в составе активного центра некоторых ферментов ко- факторов небелковых частей фермента (витаминов, нуклеотидов, ионов металлов), которые также необходимы для проявления активности ферментов действие на ферменты особенных веществ эффекторов ферментов (ингибиторов или активаторов), а также наличие в составе активного центра некоторых ферментов ко- факторов небелковых частей фермента (витаминов, нуклеотидов, ионов металлов), которые также необходимы для проявления активности ферментов

9 Основными факторами, которые определяют активность ферментов сыворотки крови есть: 1) скорость синтеза ферментов в клетке; 2) скорость высвобождения ферментов из клетки, которая может увеличиваться например, при повышении проницаемости и повреждении клеточной мембраны обусловленных воспалением, ишемией, дистрофией, некрозом, аутоиммунными повреждениями клеток и т. п.; 3) скорость удаления ферментов из внеклеточной жидкости путем их инактивации, разрушение и/или экскреции с мочой, желчью и т. д.; 4) изменение активности естественных ингибиторов и активаторов ферментов.

10 Классификация и номенклатура ферментов. Класс Типы реакций, которые катализирует 1.1. Оксидоредуктазы Окислительно-восстановительные реакции 2.2. Трансферазы Реакции межмолекулярного переноса: А – В + С = далее = А + В - С 3.3. Гидролазы Реакции гидролитического расщепления 4.4. Лиазы Реакции негидролитического расщепления с образованием двойных связей 5.5. Изомеразы Реакции смены геометрической или пространственной конфигурации молекулы 6.6. Лигазы, или синтетазы Реакции соединения двух молекул, что сопровождаются гидролизом макроэргов

11 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 похожи, потому существует немного ткань специфичных ферментов (например, кислая фосфатаза предстательной железы, орнитинкарбамоил- трансфераза и гистидаза печени); 4. Более специфическим для тканей является соотношение разных ферментов и изоферментов.

12 Ферменты сыворотки Клеточные поступают в кровь из органов и тканей. Уровень их сывороточной активности зависит от содержания энзимов в тканях, молекулярной массы, внутриклеточной локализации, прочности связи фермента со своей органеллой, а также от скорости гидролитического расщепления и элиминации Секреторные синтезируются клетками, поступают в кровь и выполняют специфические функции в кровяном русле, поэтому их называют собственно ферментами крови. Это ферменты свертывающей системы и фибринолиза, калликреин- кининовой системы, холинэстераза и др. Экскреторные образуются пищеварительными железами и из их секретов поступают в кровь (амилаза, липаза и др.). Органоспецифические которые находятся в одном-двух органах – это наиболее информативные энзимы, т.к. увеличение их активности свидетельствует о поражении этих органов. Неспецифические Активность обнаруживается во всех органах и тканях, поэтому по увеличению их сывороточной активности трудно судить о локализации первичных патологических изменений

13 Причины повышения активности клеточных ферментов в крови нарушение проницаемости мембраны клеток (при воспалительных процессах) нарушение целостности клеток (при некрозе) повышенная пролиферация клеток с ускорением клеточного цикла (например, при онкопролиферативных процессах) повышенный синтез ферментов обструкция путей секреции ферментов в полости снижение клиренса (например, активность амилазы в сыворотке повышается при острой почечной недостаточности)

14 Основные ферменты, которые исследуются в лабораториях Основные ферменты, которые исследуются в лабораториях аспартатаминотрансфераза (AcAT) аспартатаминотрансфераза (AcAT) аланинаминотрансфераза (АЛАТ) аланинаминотрансфераза (АЛАТ) глутаматдегидрогеназа (ГЛД) глутаматдегидрогеназа (ГЛД) лактатдегидрогеназа (ЛДГ) лактатдегидрогеназа (ЛДГ) креатинкиназа (КК) креатинкиназа (КК) щелочная фосфатаза (ЛФ) щелочная фосфатаза (ЛФ) кислая фосфатаза (КФ) кислая фосфатаза (КФ) альдолаза (АЛД) альдолаза (АЛД) холинэстераза (ХЕ) холинэстераза (ХЕ) ά-амилаза (AM) ά-амилаза (AM) липаза (ЛП) липаза (ЛП) аланинаминопептидаза (ААП) аланинаминопептидаза (ААП) глюкозо-6-фосфатаза глюкозо-6-фосфатаза γ-глутамилтрансфераза (ГЛТ) γ-глутамилтрансфераза (ГЛТ) аргиназа (Ар) аргиназа (Ар) сорбитол дегидрогеназа (СД) сорбитол дегидрогеназа (СД) алкогольдегидрогеназа (АДГ) алкогольдегидрогеназа (АДГ)

15

16 Нормальные значения активности некоторых ферментов плазмы крови

17 Аминотрансферазы играют важную роль в азотистом обмене, играют важную роль в азотистом обмене, принимают участие в расщеплении аминокислот, которые не используются в процессах биосинтеза, принимают участие в расщеплении аминокислот, которые не используются в процессах биосинтеза, катализируют реакцию переаминирования, в которой происходит как бы обмен аминогруппы (Nh2) между аминокислотой и кетокислотой. катализируют реакцию переаминирования, в которой происходит как бы обмен аминогруппы (Nh2) между аминокислотой и кетокислотой.

18 Участие аспарагиновой аминотрансферазы (АСАТ) в реакции переаминирование аминокислот

19 Участие аланиновой аминотрансферазы (АЛАТ) в реакции переаминирования аминокислот

20 Аспартатаминотрансфераза (АСАТ) [КФ ]. N 0,1-0,45 ммоль/(час/л) Основные источники: сердечная мышца, печень, скелетная мускулатура, головной мозг, почки. Изоферменты: митохондриальная АСАТ (м- АсАТ) и цитозоль ная АСАТ (ц-АсАТ). Изоферменты: митохондриальная АСАТ (м- АсАТ) и цитозоль ная АСАТ (ц-АсАТ). Активность АСАТ в сердечной мышце почти в раз выше, чем в сыворотке крови. В эритроцитах АСАТ в 10 раз больше, чем в сыворотке. Поэтому при определении активности аминотрансфераз в сыворотке последняя не должна иметь даже следов гемолиза. Активность АСАТ в сердечной мышце почти в раз выше, чем в сыворотке крови. В эритроцитах АСАТ в 10 раз больше, чем в сыворотке. Поэтому при определении активности аминотрансфераз в сыворотке последняя не должна иметь даже следов гемолиза.

21 Аланинаминотрансфераза (АЛАТ) [КФ ]. N 0,1-0,68 ммоль/(час*л) Основные источники: печень, поджелудочная железа, сердце, скелетная мускулатура, почки. Основные источники: печень, поджелудочная железа, сердце, скелетная мускулатура, почки. Изоферменты: митохондриальная АЛАТ (м-АлАТ) и цитозоль на АЛАТ (ц-АлАТ). Изоферменты: митохондриальная АЛАТ (м-АлАТ) и цитозоль на АЛАТ (ц-АлАТ). В печени активность АЛАТ в несколько тысяч раз выше, чем в сыворотке крови В печени активность АЛАТ в несколько тысяч раз выше, чем в сыворотке крови

22 1. При остром ИМ активность АСАТ более высока, чем АЛАТ (коэффициент де- Ритиса больше 1,3). 2. При остром вирусном и хроническом гепатитах, особенно на ранних стадиях, активность АЛАТ более высока, чем АСАТ (коэффициент де-Ритиса менее 1,0). Тяжелое поражение печенки может изменить это соотношение. 3. При алкогольном гепатите нередко активность АСАТ оказывается выше чем АЛАТ (коэффициент де-Ритиса больше 1,3).

23 Фосфатазы - ферменты, которые катализируют отщепление фосфорной кислоты от органических соединений. Фосфатазы разделяют на фосфодиэстеразы I (щелочная фосфатаза (ЩФ), оптимум рН = 8,6-10,1) и фосфомоноэстеразы II (кислая фосфатаза (КФ), оптимум рН = 4,6-6,2).

24 Щелочная фосфатаза (ЩФ) [КФ ] N 0,5-1,3 ммоль/(час* л). Действие: фермент, который гидролизует эфиры ортофосфорной кислоты в щелочной среде. Щелочная фосфатаза содержится практически во всех органах, но максимальная ее активность оказывается в печени, костной тканини кишечнике и плаценте. Действие: фермент, который гидролизует эфиры ортофосфорной кислоты в щелочной среде. Щелочная фосфатаза содержится практически во всех органах, но максимальная ее активность оказывается в печени, костной тканини кишечнике и плаценте. Изоферменты ЩФ, которые отличаются по своим физико-химическими свойствами и относительной органоспецифичности: печеночный желчный, костный, кишечный, плацентный изоферменты.

25 Кислая фосфатаза (КФ) [КФ ] N 0,025-0,12 ммоль/(час* л) Основные источники: 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.

26 Y-Глутамилтранспептидаза (ГГТП) КФ [ ] N мужчины: нмоль/(с*л) или МО, женщины: нмоль/(с*л) или МО Основные источники: печень Основные источники: печень Значительное повышение активности наблюдается при: Значительное повышение активности наблюдается при: 1. обтурации внутрипеченочных и внепеченочных желчных путей (особенно значительное повышение ГГТП, которое идет параллельно с увеличением активности щелочной фосфатазы); 2. заболеваниях печени (гепатитах, циррозе печени, опухолях и метастазах в печень), которые протекают при явлениях холестаза; 3. панкреатите и опухолях поджелудочной железы; 4. интоксикациях этанолом (даже при умеренном употреблении алкоголя), наркотиками и седативнимы средствами (врачебная интоксикация).

27 Креатинкиназа (КК) КФ [ ] N 0,152-0,305 ммоль/(час*л) Основные источники: миокард, скелетные мышцы, язык, селезенка, диафрагма, почки, легкие, печень. Изоферменти: Изоферменти: мозговой тип (КК-ВВ) - I тип. сердечный тип (КК-МВ) - ІІ тип, мускульный тип (КК-ММ) - ІІІ тип.

28 Клиническое значение определения КК Клиническое значение определения КК Физиологическое повышение активности креатинкиназы (КК) обнаружено в сыворотке крови: у новорожденных (небольшое), у родильниц в первые дни после родов, при физической нагрузке. Физиологическое 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. 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. Умеренное повышение - при инфаркте миокарда (мелкоочаговый), ограниченном повреждении скелетных мышц, судорогах, гипотиреозе, алкоголизме, расстройстве мозгового кровообращения, травмах мозга, остром психическом состоянии.

29 Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) КФ [ ] N нмоль/(с*л) или 0,8-4,0 мкмоль/(час*мл) 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: Изоферменты:ЛДГ1,ЛДГ2,ЛДГ3,ЛДГ4,ЛДГ5. Изоферменты ЛДГ1 и ЛДГ2 преобладают в эритроцитах, лейкоцитах, миокарде, почках; ЛДГ4 и ЛДГ5 - в печени, скелетных мышцах, неопластических тканях; ЛДГ3 - лимфоидная ткань, тромбоциты, опухоли. Изоферменты ЛДГ1 и ЛДГ2 преобладают в эритроцитах, лейкоцитах, миокарде, почках; ЛДГ4 и ЛДГ5 - в печени, скелетных мышцах, неопластических тканях; ЛДГ3 - лимфоидная ткань, тромбоциты, опухоли.

30

31 Название соотношения или коэффициента Показатель Де Ритиса Воспалительный тип: АСТ/АЛТ 1 Некротический тип: АСТ/АЛТ 1 АСТ+АЛТ/ГлДГ Метастазы и печень Обструктивная желтуха Билиарный цирроз 5-20 В случае острого начала цирроза печени и хронического гепатита Холестатический гепатоз Острый вирусный гепатит Острый алкогольный гепатит 5*50 ЛДГ/АСТ Гемолитическая желтуха Гепатоцеллюлярная желтуха 12

32 АЛТ/ГлДГ Обструктивная желтуха Гепатоцеллюлярная желтуха γ-ГТ/АСТ Активный вирусный гепатит Токсический гепатит Хронический персистирующий гепатит 1 Хронический гепатит Острый алкогольный гепатит Цирроз печени 1-3 Алкогольный цирроз Недавняя обструктивная желтуха 3-6 Билиарный цирроз Длительная обструктивная желтуха Рак печени/метастазы в печень 6

33 Энзимотерапия Как элемент комплексной терапии - применение ферментов в сочетании с другой терапией. В качестве дополнительных терапевтических средств ферменты используют при ряде заболеваний. В качестве дополнительных терапевтических средств ферменты используют при ряде заболеваний. – Протеолитические ферменты (трипсин, химотрипсин) применяют при местном воздействии для обработки гнойных ран с целью расщепления белков погибших клеток, для удаления сгустков крови или вязких секретов при воспалительных заболеваниях дыхательных путей. – Ферментные препараты рибонуклеазу и дезоксирибонуклеазу используют в качестве противовирусных препаратов при лечении аденовирусных конъюнктивитов, герпетических кератитов. – Ферментные препараты стали широко применять при тромбозах и тромбоэмболиях. С этой целью используют препараты фибринолизина, стрептолиазы, стрептодеказы, урокиназы. – Фермент гиалуронидазу (лидазу), катализирующий расщепление гиалуроновой кислоты, используют подкожно и внутримышечно для рассасывания контрактур рубцов после ожогов и операций (гиалуроновая кислота образует сшивки в соединительной ткани)

34 Применение ферментов в качестве специфических реактивов специфические эндонуклеазы, катализирующие разрывы межнуклеотидных связей ДНК, для диагностики фенилкетонурии, α- и β-талассемии и других наследственных болезней) специфические эндонуклеазы, катализирующие разрывы межнуклеотидных связей ДНК, для диагностики фенилкетонурии, α- и β-талассемии и других наследственных болезней) глюкозооксидазу применяют для количественного определения глюкозы в моче и крови. глюкозооксидазу применяют для количественного определения глюкозы в моче и крови. Фермент уреазу используют для определения содержания количества мочевины в крови и моче. Фермент уреазу используют для определения содержания количества мочевины в крови и моче. С помощью различных дегидрогеназ обнаруживают соответствующие субстраты, например пируват, лактат, этиловый спирт и др. С помощью различных дегидрогеназ обнаруживают соответствующие субстраты, например пируват, лактат, этиловый спирт и др.