Единицы измерения ферментативной активности

Активность – это изменение субстрата под влиянием фермента в единицу времени.

Международная единица активности (МЕ или U) – количество фермента, катализирующие превращение 1 мкмоля субстрата за 1 мин. В системе СИ используют «катал», который определяется как 1 моль/с. В сравнении с международной единицей:

1МЕ = 16,67 * 10^-9 катал

Контрольные вопросы.

1. Дайте определения следующим понятиям – ферменты, энергия активации, катализ, активный центр, аллостерический центр.
2. Что положено в основу классификации ферментов?
3. Каковы основные свойства ферментов?
4. Что называют изоферментами? Примеры.
5. Перечислите основные факторы, влияющие на активность ферментов.
6. Дайте определения следующим понятиям – энзимопатии, энзимотерапия, энзимодиагностика. Приведите примеры.

Лекция 16. Использование ферментов в медицине

План лекции:

1. энзимопатии

2. энзимотерапия

3. энзимодиагностика

4. Клинико-диагностическое значение определения некоторых ферментов.

Энзимопатии.

Энзимопатии – это заболевания, характеризующиеся нарушением содержания того или иного фермента в организме.

Наследственные энзимопатии – заболевания связанные с нарушением синтеза фермента, вызванного повреждением генетического аппарата клетки. Например, фенилкетонурия, в основе, которой лежит врожденный дефект фермента фенилаланин гидроксилазы: нарушено образование тирозина из фенинилаланина. Превращение фенилаланина идет по другому пути – с образованием фенилпировиноградной кислоты, фенилмолочной и фенилуксусной кислоты, которые в большом количестве выдеяются с мочой. Дефицит тирозина тормозит биосинтез его производных – норадреналина – медиатора в нервной системе, что приводит к дальнейшему поражению головного мозга и слабоумию.

Приобретенные энзимопатии – заболевания связанные с недостаточностью витаминов и минеральных веществ (алиментарные энзимопатии) или угнетением активности фермента токсинами (токсические энзимопатии). При недостатке витаминов могут возникать нарушения, так как если тот или другой витамин не поступает с пищей, кофермент не образуется и фермент остается неактивным.

Энзимотерапия.

Особое место занимает использование ферментов в качестве лечебных препаратов – энзимотерапия.

Фибринолизин применяют при лечении незаживающих ран, пролежней, для рассасывания тромбов. Лидаза используется после операции для предотвращения образования грубых рубцов. Пепсин применяется при лечении нарушений пищеварения. Вобэнзим - комплекс гидролитических ферментов (трипсин, химотрипсин, амилаза, урокиназа). Они способствуют устранению функциональных нарушений кровоснабжения, предупреждают появление атеросклероза.

3.Энзимодиагностика – использование ферментов в диагностике заболеваний. В нормальных условиях активность ферментов в сыворотке крови относительно невелика, по сравнению с их активностью в тканях. При поражениях ряда органов и тканей, что связано с нарушением проницаемости мембран клеток и выходом из них ферментов в кровяное русло, происходит увеличение их активности.

Количественно определяя нефункциональные ферменты плазмы (индикаторные ферменты), можно диагностировать заболевание. Например, при инфаркте миокарда повышается активность ферментов - АсАТ, КК, при заболеваниях костей – ЩФ.

Требования к ферментам, используемым в клинико-биохимических исследованиях:

• Органоспецифичность.
• Низкая активность в крови в норме.
• Выход в кровь только при повреждении соответствующего органа.
• Высокая стабильность в крови (не менее 1-2 часов).
• Доступная методика определения активности фермента.

Недостатки ферментативного анализа:

• Основным недостатком использования ферментов в диагностике повреждения тканей является отсутствие строгой специфичности по отношению к конкретной ткани или типу клеток.

Выход: определяют для каждого органа спектр ферментов (несколько ферментов, характерных для данной ткани: сердце-ЛДГ-1, КК-МВ, АсАТ), определяют изоферменты.

• После повреждения ткани активность внутриклеточных ферментов в плазме возрастает по мере их освобождения из поврежденных клеток, а затем снижается в результате их клиренса.

Выход: важно строго учитывать время взятия пробы относительно первичного повреждения.

4. Клинико-диагностическое значение определения некоторых ферментов.

Липаза – фермент, принимающий участие в расщеплении жиров, поступающих в кишечник вместе с пищей. Наиболее важной для диагностики является панкреатическая липаза.

N – 0-417 МЕ/л.

Активность панкреатической липазы увеличивается в плазме крови при:

• Панкреатите любого происхождения.
• Новообразованиях поджелудочной железы.

ГГТ – гаммаглютамилтрансфераза, фермент, принимающий участие в «строительстве» белковых молекул. Катализирует реакцию переноса глютамилового остатка на аминокислоту. В больших количествах содержится в печени, почках, поджелудочной железе, желчных ходах.

Определение ГГТ особенно важно при диагностике малосимптомных гепатитов, а также при наблюдении за течением хронических заболеваний печени.

Биологическим материалом является сыворотка крови. N – 0.6 - 6.36 ммоль/ч*л.

Увеличение активности ГГТ наблюдается при:

· Механической желтухе (застойная), холестазе.

· Желче-каменной болезни.

· Остром вирусном гепатите (активность повышается после падения активности АТ).

· Хроническом гепатите.

· Циррозе печени.

· Инфаркте миокарда (по истечению 4 суток заболевания и держится 2-3 недели, вследствие усиления восстановительных процессах в мышце сердца и печени).

· Возрастает под влиянием алкоголя (является чувствительным тестом для выявления хронического алкоголизма).

Уменьшение активности ГГТ наблюдается при:

• Декомпенсированном циррозе печени.

ХЭ – холестераза, фермент, расщепляющий эфиры холина. ХЭ представлена двумя видами фермента:

1. ацетилхолинэстераза – участвует в проведении нервного импульса и содержится в нервной ткани, эритроцитах.
2. холинэстераза – продуцируется печенью.

Уровень активности ХЭ используется как показатель синтетической активности печени. При выраженном повреждении паренхимы печени активность ХЭ значительно уменьшается. Низкая активность фермента указывает на тяжелое течение заболевания. Нормализация активности фермента свидетельствует об улучшении функции печени.

N – 160-340 ммоль/л*ч

Уменьшение активности ХЭ наблюдается при:

• механической желтухе, холецистите;
• желчекаменной болезни;
• циррозе печени;
• остром гепатите (значительное снижение);
• инфаркте миокарда;
• миеломе;

Увеличение активности ХЭ наблюдается при:

• тяжелых заболеваниях почек (нефриты, нефротический синдром);
• язвенной болезни желудка;
• ожирении, сахарном диабете.

КК – креатинкиназа, фермент принимающий участие в энергетическом обмене клеток мышечной, нервной тканей. Катализируя реакцию образования и распада креатинфосфата.

Молекула КК состоит из двух субъединиц – В и М, при комбинации которых образуются три изофермента:

КК-ММ – мышечный.

КК-МВ – сердечный.

КК-ВВ – мозговой.

В плазме здорового человека КК-ММ-98%, КК-МВ-2%, а КК-ВВ отсутствует.

N – 0 – 1.2 ммоль/л*ч.

Увеличение активности КК в сыворотке крови наблюдается:

• в раннем периоде инфаркта миокарда (в 10-30 раз через 2-3 часа);
• при поражении мышечной ткани (травме, мышечной дистрофии, тяжелой физической нагрузке);
• шизофрении, эпилепсии.

ЛДГ – лактатдегидрогеназа, фермент катализирующий превращение молочной кислоты в пируват и наоборот. ЛДГ олигомер, состоящий из 4 субъединиц, представленных – Н и М. В плазме выявлено 5 изоферментов:

ЛДГ-1-(4Н), локализован в мышце сердца

ЛДГ-2-(3Н1М), эритроциты, тромбоциты, сердце.

ЛДГ-3-(2Н2М), в поджелудочной железе.

ЛДГ-4-(1Н3М), тромбоциты, легкие.

ЛДГ-5-(4М), локализован в клетках печени, скелетной мускулатуре.

N – 0.8 – 4.0 ммоль/л

Увеличение активности ЛДГ в сыворотке крови наблюдается при: