Определение ферментов в плазме крови с диагностической целью

Одна из основных тканей человеческого организма – кровь – переносит не только клетки, питательные вещества и газы. В ней также содержится значительное количество биологических ускорителей химических реакций – ферментов или энзимов. Пути их проникновения в кровь, как и цели присутствия там, различны. Некоторые из них участвуют в работе фибринолитической системы, разрушая спорадически возникающие тромбы и следящие за проходимостью кровеносных сосудов. Другие наоборот, стимулируют ряд реакций образования фибрина и формирования кровяного сгустка. Имеются также другие ферменты крови с иными задачами и функциями.

Однако существует класс энзимов, которые не выполняют в крови особых функций и попадают туда в основном случайно – при распаде клеток. Содержание таких биологически активных веществ в крови ничтожно, однако находится в сильной зависимости от скорости распада клеточных структур. Поэтому при некоторых патологических состояниях, сопровождающихся разрушением тканей, огромное количество таких ферментов способно проникать в кровь, что можно обнаружить биохимическими методами анализа. Именно на этом основана диагностика заболеваний по уровню различных ферментов плазмы крови.

В клетках человеческого тела содержится десятки, а то и сотни подобных соединений белковой природы – их количество варьируется в разных тканях. Однако особую диагностическую ценность при своем попадании в кровь имею только некоторые из них:

  • Аспартатаминотрансфераза (АСТ);
  • Аланинаминотрансфераза (АЛТ);
  • Щелочная фосфатаза (ЩФ);
  • Гамма-глутамилтрансфераза (ГГТ);
  • Липаза сыворотки крови;
  • Амилаза сыворотки крови;
  • Лактатдегидрогеназа и ее фракции.

Важность показателей уровня данных фермент настолько ценен для диагностики многих патологических состояний, что некоторые из них (АСТ, АЛТ, ЩФ, ГГТ) включили в список критериев, определяемых в рамках общего биохимического анализа крови. В основном по их уровню судят о состоянии таких органов, как печень, сердце (миокард), поджелудочная железа и костная система.

Остальные ферменты – липаза и амилаза крови, а также лактатдегидрогеназа определяются реже и для этого применяются специальные методы биохимического анализа. Зачастую их отсутствие в списке показателей биохимического исследования объясняют меньшей диагностической ценностью и информативностью, что не совсем верно. Так, уровень липазы и амилазы очень точно отражает состояние поджелудочной железы – однако при других состояния определение количества данных ферментов в крови является специфическим и неточным. Поэтому узкая направленность трактовки результатов этого измерения и делает его менее целесообразным при общем исследовании организма.

Что касается лактатдегидрогеназы и ее фракций, то ранее анализ на эти ферменты был достаточно популярен у кардиологов, так как он довольно точно характеризовал степень повреждения миокарда. Однако в наше время появился другой маркер такого состояния – тропонин. Но анализ на тропонин является достаточно затратным методом исследования, поэтому его используют лишь при подтвержденном повреждении миокарда – а для этого в рамках дифференциальной диагностики как раз и используется определение уровня ЛДГ. В других областях также активно используется подобный метод диагностики – в онкологии, общей терапии, нефрологии. Однако, как и в случае с липазой и амилазой сыворотки крови, такое исследование помогает определять только небольшой список патологических состояний, что делает нецелесообразным его использование в рамках общего анализа.

Как правило, узость диагностических «окон» данных показателей редко способствует их одновременному назначению – лишь анализ на амилазу и липазу крови часто делается в связке для определения состояния поджелудочной железы. Исследование же уровня ЛДГ часто производится отдельно ото всех. Но в некоторых случаях может назначить так называемый в простонародье «анализ на ферменты», при котором определяется количество всех значимых энзимов крови, включая и те, которые входят в список показателей биохимического анализа.

В крови человека фактически при любом состоянии ферментов содержится очень мало, что затрудняет их обнаружение и определение количества. Поэтому для такого диагностического метода необходимо относительно большое количество крови – капиллярной крови из пальца при этом не хватит. Поэтому производится забор венозной крови из локтевой вены в количестве 10-15 мл.

Невзирая на то, сдается ли кровь для определения всех ферментов или только одного из них, подготовка к такому исследованию особо не отличается от базового списка требований. За сутки до забора крови необходимо исключить из рациона алкоголь, психоактивные вещества (кофеин), а также тяжелую и вредную пищу – соленое, жареное, излишне пряные блюда. Нужно избегать повышенных эмоциональных и физических нагрузок. Кровь сдается утром, обязательно натощак. Кроме того, при приеме любых лекарственных препаратов необходимо сообщить об этом лечащему врачу – в таких тонких биохимических исследованиях малейшее влияние извне может значительно изменить результат анализа и, следовательно, его трактовку.

При помощи различных тонких биохимических приемов определяется количество или активность каждого искомого фермента. Лаборанты заносят полученные результаты в бланк анализа, после чего врач может производить их расшифровку. На фоне полного здоровья результаты такого диагностического метода выглядят следующим образом:

Как правило, такой анализ на гормоны производят после того, как был проведен общий биохимический анализ крови. На основании его результатов определяется система или орган, наиболее затронутый патологическим процессом. И уже для выяснения состояния пораженной системы или более точной диагностики производится уточняющий анализ на данные ферменты крови. Так, указание на преимущественное поражение поджелудочной железы дает основание для определения уровня липазы и амилазы, мышечной системы, сердца, соединительной ткани – лактатдегидрогеназы и ее фракций. Последняя также активно применяется в дифференциальной диагностике многих патологий (главным образом, в грудной клетке). Помимо этого, анализ на эти энзимы позволяет контролировать ход и эффективность лечения того или иного заболевания.

Как известно, детский организм отличается от взрослого не только размерами, но и различным протеканием некоторых биохимических процессов. Это неизменно накладывает определенный след на результаты тонких биохимических анализов, в том числе и на исследование уровня ферментов крови.

Например, среди перечисленных выше соединений норме взрослого человека у детей соответствуют только показатели амилазы и общей лактатдегидрогеназы. Количество липазы и фракций ЛДГ у детей заметно отличаются от «взрослых» показателей и динамично изменяются в процессе роста:

Количество липазы в крови относительно мало в крови у новорожденного, однако еще больше снижается в течение первого года жизни. Важным замечанием является тот факт, что большая часть этого энзима у грудных детей вырабатывается в желудке (а не в поджелудочной железе, как у взрослых), поэтому превышение верхней границы уровня этого показателя может свидетельствовать о патологии этого органа. Резкий рост происходит в период полового созревания, постепенно достигая к совершеннолетию уровня взрослого человека.

Фракции или осколки фермента лактатдегидрогеназы в крови младенца присутствуют в значительном количестве по причине особенностей детского метаболизма. В процессе роста обмен веществ постепенно перестраивается, что приводит к медленному снижению уровня этого показателя. После окончания полового созревания уровень фракций ЛДГ соответствует таковому у взрослого человека.

У беременных женщин наблюдается рост примерно на 15-20% всех ферментов плазмы крови. Нередко такое повышение даже не выходит за рамки физиологической нормы. Однако в таком положении у женщины появляются и дополнительные риски для увеличения количества этих энзимов в крови. Так, всплеск амилазы наблюдается при таком осложнении, как трубная беременность (при разрыве трубы). Общая лактатдегидрогеназа повышается в случае эклампсии.

Липаза представляет собой биологически активное вещество белковой природы, способное расщеплять жиры. Более тонкое исследование показывает, что под общим название «липаза» скрываются десятки, если не сотни различных ферментов, которые разрушают строго определенный тип липидов. Большая часть из них вырабатывается в поджелудочной железе. Отсюда же они и проникают в кровь, но для этого необходимо либо массированное разрушение панкреатических клеток или явления застоя поджелудочного сока с развитием его всасывания. И то и другое имеет место при различных поражениях поджелудочной железы, поэтому рост уровня липазы практически всегда свидетельствует о ее поражении, а цифры превышения нормы отражают масштабы повреждения клеток железы.

Амилаза также является расщепляющим или гидролитическим ферментом как и липаза. Но она расщепляет защищенные углеводы, такие как крахмал. Она тоже используется в качестве маркера поражения поджелудочной железы, но менее специфична в этом плане. Причина этого кроется в том, что амилаза образуется не только в ней, но и в других железах и тканях, таких как печень или слюнные железы. Поэтому при паротите (свинке) и других заболеваниях слюнных желез также может наблюдаться повышенный уровень этого энзима в крови. В связи с пониженной специфичностью при оценке состояния панкреатической системы уровень амилазы определяется вместе с количеством липазы в плазме крови.

Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) представляет собой важный в биологическом отношении фермент – именно он служит своеобразной перемычкой между бескислородным и кислородным расщеплением глюкозы. Продуктом первого процесса является молочная кислота или лактат, но в ходе второго и она распадается на углекислый газ и воду. Но кислородный процесс не был бы возможным без фермента, превращающего молочную кислоту в пировиноградную (пируват), то есть без ЛДГ.

По этой причине данный энзим присутствует не только во всех органах и тканях человеческого тела, но и во всех живых клетках на Земле.

Основное назначение анализа на определение уровня ЛДГ и ее фракций – дифференциальная диагностика болей в груди (для того, чтобы отличить поражение сердца от заболеваний средостения, легких или плевры), определение масштабов повреждения соединительной и мышечной тканей, оценить ход и эффективность лечения некоторых злокачественных опухолей.

Определение уровня ферментов в крови позволять оценивать состояние организма на столь тонком уровне, когда еще развивающаяся патология не проявила себя никакими симптомами или изменениями в менее чувствительных диагностических приемах (общий анализ крови и мочи, рентгенограмма). Благодаря этому методу врачи вплотную приблизились к тому, чтобы лечить болезнь еще до ее возникновения. Однако позднее обращение пациентов и длительность выполнения биохимических исследований часто приводит к тому, что такой вид тонкой диагностики используется лишь для окончательного подтверждения клинического диагноза.

По материалам analizonline.ru

Энзимодиагностика. Определение ферментов в плазме крови с целью диагностики болезней, происхождение ферментов плазмы крови

Энзимодиагностика. Происхождение ферментов плазмы крови.

Ферменты, плазмы крови, делятся на две группы:

1 — выполняющие специализированные функции в крови. К ним относятся:

а) ферменты системы свертывания крови,

б) ферменты, функционирующие в системе комплемента или

в) участвующие в растворении внутрисосудистых сгустков крови.

2 — ферменты, в норме выполняющими определенные функции внутри клеток (амилаза, лактатдегидрогеназа, глутамилтранспептидаза и др.) или являющихся секреторными веществами (ферменты желудочно-кишечного тракта) и не вы­полняющими метаболических функций в плазме. Они освобождаются из клеток крови и других тканей в результате естественного лизиса последних или при не­которых патологических состояниях.

Энзимодиагностика — определение активности ферментов в биологических жидкостях (плазме крови, моче, секретах пищеварительного тракта) для поста­новки диагноза заболевания. Для диагностики в клинике исследуют ферменты второй группы. В норме их активность в плазме незначительна, но увеличивает­ся при повреждении ткани — источника ферментов, или в) при избыточной клеточной пролиферации (в период активного роста костей, особенно у детей и подростков, уровень щелочной фосфатазы повышен, увеличивается активность ряда ферментов и при онкопролиферативных процессах).

Определение ферментов в плазме крови с целью диагностики заболеваний

Ферменты плазмы крови, используемые для диагностики болезней, часто про­дуцируются несколькими органами или тканями, что ограничивает их диагно­стическую специфичность. Для повышения специфичности энзимологических исследований определяют изоферменты, которые, как правило, органоспецифичны. Полученные результаты интерпретируют в свете клинической картины.

Основные ферменты, определяемые в плазме при диагностике болезней.

Аспартатаминотрансфераза -клинически значимое увеличение активности на­блюдаются при заболеваниях сердца (инфаркт миокарда), скелетных мышц (травмы, миопатии).

Аланинаминотрансфераза — патологическое увеличение активности — при ост­рых гепатитах, циррозах печени.

гамма-Глутамилтрансфераза — наибольшее диагностическое значение изменения активности — в диагностике гепатобиллиарного тракта; активность фермента по­вышается у пациентов, злоупотребляющих алкоголем, особенно при алкоголь­ных заболеваниях печени; чувствительный показатель холестаза.

альфа-Амилаза -клиническое значение определения активности амилазы в сыворот­ке крови состоит в том, что присутствие этого фермента является маркером:

— почечной недостаточности (при более чем 5-кратном превышении активности)

— острого панкреатита (при 10-кратном преышении уровня уровня сывороточной амилазы).

Обнаружение в крови только панкреатической альфа-амилазы служит чувствитель­ным и специфичным тестом для диагностики панкреатита.

Креатинкиназа — исследование активности проводят при заболеваниях мышц, когда основным изоферментом в сыворотке крови является ММ (мышечный), и при инфаркте миокарда, когда доминирует изофермент MB (гибридный).

Кислая фосфатаза, основной ее источник — предстательная железа, хотя значи­тельные количества найдены в эритроцитах, печени, селезенке, тромбоцитах, диагностические измерения активности используются для мониторинга мета­статической карциномы простаты (увеличивается у 80% пациентов с этим забо­леванием);

ткань — источник фермента идентифицируется с помощью ингибиторов фер­мента (тартрат ингибирует простатический изофермент, а формальдегид ингибирует изоферменты из других тканей).

Щелочная фосфатаза, катализирует гидролиз эфиров фосфорной кислоты, патологическое увеличение активности — при заболевания гепатобилиарного де­рева (холестаз, обтаруционная желтуха, цирроз, гепатиты) и костей (гиперпара-тиреоидизм, остеомаляция и др.); активность фермента определяют у недоно­шенных детей с цель ранней диагностики рахита;

ткань — источник фермента идентифицируется определением изоферментов ще­лочной фосфатазы (печеночный, костный, плацентарный, зародышевый кишеч­ный, текстикулярный).

Лактатдегидрогеназа -катализирующая превращение пирувата в лактат, при­сутствует в большинстве тканей, поэтому измерение ее общей активности низ­коспецифично. Диагностическую ценность представляет определение ее изоферментов.

ЛДГ1-инфаркт миокарда, ЛДГ2-острый лимфобластный лейкоз, ЛДГ3-доброкачественные опухоли женских половых органов, ЛДГ4-поражения печени, ЛДГ5-острая фаза ревматизма, кардиосклероз, поражение почек.

Определение изоформы лактатдегидрогеназы — ЛДГ1, позволяет достоверно ди­агностировать инфаркт миокарда. Диагностически значимым является двукрат­ное превышение уровня этого изофермента по сравнению с нормой.

По материалам mydocx.ru

Определение активности ферментов (энзимов) в сыворотке имеет важное значение в диагностике заболеваний

Небольшие количества внутриклеточных Ф присутствуют в крови в результате нормального оборота клеток. При возникновении повреждения клеток, количество освобождаемых молекул Ф увеличивается и их концентрации в крови растет (рис.1). Увеличение энзимов (Э) в плазме не всегда связано с повреждением тканей. Другие возможные причины включают в себя:

  • увеличение оборота клеток
  • клеточная пролиферация (например, рак)
  • повышенный синтез Э (индукция Ф)
  • препятствие секреции из органа.

Как определяют и выражают уровень ферментов в плазме при диагностике?

При анализе Э обычно измеряют каталитическую активность Ф, а не концентрацию самого белка Ф. Каталитическая активность выражается в международных единицах. Одна международная единица представляет собой количество Е, которое преобразовывает один микромоль субстрата в минуту на литр образца и сокращается как МЕ. Иногда активность выражают в каталах. Катал определяется как количество моль превращенного субстрата в секунду на литр образца.

При расшифровке результатов анализов активности ферментов в диагностике необходимо сравнивать полученные результаты только с нормальными диапазонами лаборатории, которая выдала анализы.

Аспартатаминотрансфераза (АСТ) Аланинаминотрансфераза (АЛТ)

Скелетные мышцы, сердце, печень

В диагностике — заболевания печени,

слюнные железы, поджелудочная железа

В диагностике — инфаркт миокарда

В диагностике — гепатобилиарная система, злоупотребление алкоголем

Лактат дегидрогеназа (изоферменты))

Сердце, печень, скелетные мышцы, эритроциты, тромбоциты, лимфоциты

Пренхиматозные заболевания печени, маркер опухолей

Заболевания поджелудочной железы

В диагностике — рак простаты, метастазы в простату

Щелочная фосфатаза (ЩФ) изоферменты

Сердце, печень, скелетные мышцы, эритроциты, тромбоциты, лимфоциты

Гепатобилиарные заболевания, заболевания костей

В диагностике — гепатобилиарные заболевания

ФОС пестициды, парехиматозные заболевания печени

В диагностике — заболевания поджелудочной железы

Основным недостатком определения активности Э плазмы в диагностики повреждения тканей является отсутствие у них специфичности к конкретной ткани или типу клеток. Многие Ф. являются общими для более чем одной ткани. В некоторой степени эта проблема может решается следующим образом

  • Определение более одного энзима. Многие Ф. широко распространены, но их относительные концентрации могут варьироваться в разных тканях. Например, хотя АЛТ и АСТ в изобилии содержаться в печени, в сердечной мышце концентрация АСТ намного больше, чем АЛТ.
  • Определение изоферментов. Некоторые ферменты существуют в более чем одной молекулярной форме.Изоферменты катализируют одну и туже реакцию, но отличаются некоторыми свойствами, характерными для той или иной ткани. На основании различных физических или химических свойств изоферметов определяют источник выхода фермента в кровь. Например, изофермент КФК МВ характерен мышцы сердца, ММ — для поперечнополосатых мышц, ВВ -изофермент — ткани мозга.

3. Определение уровня ферментов в динамике. Скорость изменения активности фермента в плазме отражает баланс между скоростью его эмиссии в кровь и скоростью удаления из циркуляции. Постоянно повышенная активность фермента в плазме наводит на мысль о хроническом заболевании или иногда нарушенного клиренса.

По материалам biohimik.net

21. Изоферменты, их происхождение, биологическое значение, привести примеры. Определение ферментов и изоферментного спектра плазмы крови с целью диагностики болезней.

Изоферменты. Часть ферментов состоят не из одной белковой цепочки, а из нескольких субъединиц. Изоферменты – это семейство ферментов, которые катализируют одну и ту же реакцию, но отличаются по строению и физико-химическим свойствам.

Например: лактатдегидрогеназа (ЛДГ) состоит их 4 субъединиц 2хтипов: субъединица Н, выделенная из сер дечной мышцы (heart – сердце), субъединица М, выделенная из скелетных мышц (musculus – мышца). Эти субъединицы кодируются разными генами. В разных органах имеются различные формы ЛДГ с различным набором субъединиц. Известно 5 изоферментов ЛДГ: ЛДГ1: ЛДГ2: ЛДГ3: ЛДГ4: ЛДГ5: (Н4) (Н3М) (Н2М2) (НМ3) (М4) ЛДГ1 экспрессируется в сердечной мышце и мозге, а ЛДГ5 – в скелетных мышцах и печени. Остальные формы в других органах. Появление ЛДГ в крови свидетельствует о повреждении органов (фермент из разрушенных клеток поступает в кровь – гиперферментемия) Повышение активности фракции ЛДГ1 в крови наблюдается при повреждении сердечной мышцы (инфаркт миокарда), а повышение активности ЛДГ5 в крови наблюдается при гепатитах и повреждении скелетных мышц. То есть благодаря изоферментам можно определить локализацию поврежденного органа. Наиболее чувствительным тестом на инфаркт миокарда является повышение в крови сердечного изофермента креатинкиназы.

22. Энзимопатии наследственные (фенилкетонурия) и приобретенные (цинга). Применение ферментов для лечения болезней.

В основе многих заболеваний лежат нарушения функционирования ферментов в клетке — энзимопатии. Различают первичные (наследственные) и вторичные (приобретённые) энзимопатии. Приобретённые энзимопатии, как и вообще протеинопатии, по-видимому, наблюдают при всех болезнях.

При первичных энзимопатиях дефектные ферменты наследуются, в основном, по аутосомнорецессивному типу. Гетерозиготы, чаще всего, не имеют фенотипических отклонений. Первичные энзимопатии обычно относят к метаболическим болезням, так как происходит нарушение определённых метаболических путей. При этом развитие заболевания может протекать по одному из ниже перечисленных «сценариев». Рассмотрим условную схему метаболического пути:

Вещество А в результате последовательных ферментативных реакций превращается в продукт Р. При наследственной недостаточности какого-либо фермента, например фермента Е3, возможны разные нарушения метаболических путей:

Нарушение образования конечных продуктов. Недостаток конечного продукта этого метаболического пути (Р) (при отсутствии альтернативных путей синтеза) может приводить к развитию клинических симптомов, характерных для данного заболевания:

Накопление субстратов-предшественников. При недостаточности фермента Е3 будут накапливаться вещество С, а также во многих случаях и предшествующие соединения. Увеличение субстратов-предшественников дефектного фермента — ведущее звено развития многих заболеваний:

Нарушение образования конечных продуктов и накопление субстратов предшественников.Отмечают заболевания, когда одновременно недостаток продукта и накопление исходного субстрата вызывают клинические проявления.

Ферментные препараты широко используют в медицине. Ферменты в медицинской практике находят применение в качестве диагностических (энзимодиагностика) и терапевтических (энзимотерапия) средств. Кроме того, ферменты используют в качестве специфических реактивов для определения ряда веществ. Так, глюкозооксидазу применяют для количественного определения глюкозы в моче и крови. 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.

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.

Б. Применение ферментов в качестве лекарственных средств

Использование ферментов в качестве терапевтических средств имеет много ограничений вследствие их высокой иммуногениости. Тем не менее энзимотерапию активно развивают в следующих направлениях:

заместительная терапия — использование ферментов в случае их недостаточности;

элементы комплексной терапии — применение ферментов в сочетании с другой терапией.

Заместительная энзимотерапия эффективна при желудочно-кишечных заболеваниях, связанных с недостаточностью секреции пищеварительных соков. Например, пепсин используют при ахилии, гипо- и анацидных гастритах. Дефицит панкреатических ферментов также в значительной степени может быть компенсирован приёмом внутрь препаратов, содержащих основные ферменты поджелудочной железы (фестал, энзистал, мезим-форте и др.).

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.

По материалам studfiles.net

Понравилась статья? Поделить с друзьями: