Лекция 9. Значение ферментов для медицины

План лекции

1. Энзимопатология.Виды энзимопатий.

2. Энзимодиагностика. Причины а-, гипо-, гиперферментемий.

3. Значение ферментов в качестве аналитических реагентов.

4. Энзимотерапия.

1. Значение ферментов для медицины изучает медицинская энзимология, которая включает 3 направления:энзимопатологию, энзимодиагностикуи энзимотерапию.

Энзимопатология изучает ферменты для установления молекулярных механизмов развития (патогенез) болезни. Например, энзимопатии - патологические процессы, причиной которых является нарушениерегуляции активности или синтеза одного фермента или группы ферментов.Ферментативные нарушения в той или иной степени сопровождают любой патологический процесс в организме. Виды энзимопатий:

1. первичные – наследственные

2. вторичные – приобретенные: - токсические

-алиментарные

НАСЛЕДСТВЕННЫЕ ЭНЗИМОПАТИИ

Причина- генные мутации (нарушение первичной структуры гена в молекуле ДНК), приводящие к нарушению синтеза Е.

Фенилпировиноградная олигофрения (фенилкетонурия) - ФКУ.

Механизм: нарушается синтез Е-фенилаланингидроксилазы, который катализирует образование тирозина из фенилаланина. В результате, в организме накапливаетсяфенилаланин и продукты его распада: фенилуксусная, фенилмолочная, фенилпировинограднаякислоты, которые оказывают токсическое воздействие на организм, особенно на головной мозг. У ребенка наблюдается отставание в росте и развитии, нарушается деятельность пищеварительного тракта, развивается слабоумие.

Данное заболевание выявляется при помощи флюориметрического анализа (диагностический центр).

При выявлении такой патологии необходимо исключить из пищи продукты, содержащие фенилаланин (животного происхождения). При раннем лечении повреждение мозга значительно уменьшается.

Гликогенозы

Характеризуется снижением активности Е, катализирующих распад и превращение гликогена. В результате клетки печени, мышц и др. органов переполняются гликогеном, что может привести к их разрушению, а организм испытывает недостаток глюкозы - наблюдается увеличение печени, мышечная слабость.

Галактоземия

Наблюдается дефект фермента, катализирующий превращение галактозы в глюкозу (галактозо-1-фосфат-уридилтрансфераза),при этом в организме накапливается галактоза. У ребенка потеря веса, рвота, понос, увеличение печени, катаракта. Перевод на пищу, не содержащую галактозу, предотвращает проявление болезни.

ТОКСИЧЕСКИЕ ФЕРМЕНТОПАТИИ

Причина заболеваний связана с избирательным угнетением отдельных ферментных систем различными ядами или токсинами.

Пример

При отравлении синильной кислотой или ее солями смерть наступает в результате полного торможения дыхательной цепи (блокируется Е-цитохромоксидаза).

Пример

ФОС (фосфорорганические соединения) ингибируют Е - холинэстеразу, в результате в нервных синапсах накапливается ацетилхолин, развиваются слабость, судороги, параличи, смерть.

АЛИМЕНТАРНЫЕ ФЕРМЕНТОПАТИИ

Вызваны недостаточным обеспечением организма белками, минеральными веществами, гипо- или авитаминозами, т.к. эти вещества необходимы для синтеза ферментов.

Пример

При недостатке витамина РР (никотиновой кислоты) развивается заболевание пеллагра (от итал. «шершавая кожа»)- наблюдается воспаление кожи, нарушение деятельности кишечника, психические расстройства. Это связано с тем, что активная форма вит. РР входит в состав коферментов дегидрогеназ, участвующих в энергетическом, белковом, углеводном, липидном обмене.

Энзимопатология успешно решает и проблемы патогенеза соматических болезней; ведутся работы по выяснению молекулярных основ атеросклероза, злокачественного роста, ревматоидных артритов и др.

2. Энзимодиагностика - исследование ферментов в биологических жидкостях и тканях с диагностической и прогностической целью.

Преимуществом энзимодиагностики является высокая специфичность и возможность выявить заболевания на ранней стадии, до появления клинических признаков.

Причины изменения активности ферментов в крови

Повышение активности Е в сыворотке крови (гиперферментемия) может быть результатом ускорения процессов:

• Синтеза Е – щелочная фосфатаза при рахите, гепатите,

• некроза клеток органа, синтезирующего Е – АлАТ, АсАТ, ЛДГ, КК при инфаркте миокарда, кислая фосфатаза при аденоме простаты, липаза, амилаза при панкреатитах,

• понижения выведения – щелочная фосфатаза при желчнокаменной болезни,

• повышения проницаемости клеточных мембран (гипоксия, воспаление, действие токсинов и др.)

• – АлАТ, АсАТ, ЛДГ при гепатите.

Снижение активности Е (гипоферментемия) вызывается:

• уменьшением числа клеток, секретирующих фермент (холинэстераза при циррозе печени),

• недостаточностью синтеза (наследственной или приобретенной),

• увеличением выведения фермента(снижение церулоплазмина при нефрозе)

• торможением активности в результате действия протеиназ (торможение активности трипсина антитрипсином)

Аферментемия - отсутствие ферментов при наследственном заболевании как нарушение белкового синтеза;

Наибольшее диагностическое значение имеет исследование активности неотдельных ферментатов, а их сочетаний в комплексах (такназываемых констелляционных типов или спектров). Такие ферментативные констелляции определенны для патологии печени, мышечной ткани, воспалительных процессов, злокачественных новообразований и т. д.

Например,

• острые гепатиты характеризуются резким увеличением активности аланин- и аспартатаминотрансфераз и альдолазы,

• инфаркт миокарда сопровождается увеличением активности лактатдегидрогеназы, креатинкиназы, аспартатаминотрансферазы,

• при механической желтухе характерным является нарастание содержания щелочной фосфатазы без большого увеличения активности аминотрансфераз и альдолазы.

В результатекомплексных исследований определенны биохимические синдромы, характеризующие отдельные заболевания, что помогает врачу в объективной оценкепатологии. Для уточнения диагноза желательно определение изоферментногоспектра фермента.

П., при инфаркте миокарда увеличивается активность ЛДГ_1,2, КК1 – КК-МВ, при гепатите ↑ЛДГ_4,5, КК – норма.

Второе направление энзимодиагностики применение ферментов в качестве химических реагентов.

С помощью ферментов можно определять субстраты в смеси, содержащей множество других веществ. Преимущества ферментативных методов исследования: высокая точность, специфичность (в силу специфичности используемых ферментов), чувствительность.

Пример, определение глюкозы, холестерина и др.

Энзимотерапия – использование ферментов в качестве лекарственных веществ

• При заболеваниях ЖКТ, которые сопровождаются снижением активности ферментов используются ферментные препараты (заместительная терапия) – пепсин, панкреатин и их смеси (абомин, химопсин).

• Протеолитические препараты применяют для первичной обработки ран: гидролизуя белки, ферменты способствуют очищению раны и уменьшению воспаления (трипсин).Кроме протеиназ, ряд других ферментов, в частности РНКаза, ДНКаза, гиалуронидаза, коллагеназы, эластазы, отдельно или в смеси с протеиназами используются при ожогах, для обработки ран, воспалительных очагов, устранения отеков, гематом, келоидных рубцов, кавернозных процессов при туберкулезе легких и др.

• При лечении вирусных заболеваний используют нуклеазы. При вирусном конъюнктивите применяют капли, содержащие ДНК-азу (фермент, разрушающий ДНК вируса)

• При лечении тромбозов используют протеолитические препараты (фибринолизин). Ферменты применяются также для лечения сердечно-сосудистых заболеваний, растворения сгустков крови. В нашей стране разработан первый в мире препарат иммобилизованной стрептокиназы, рекомендованный для лечения инфаркта миокарда. Калликреины-ферменты кининовой системы используются для снижения кровяного давления.

• Для остановки кровотечения применяют фермент – тромбин.

• В некоторых случаях используются и структурные аналоги субстратов, которые приводят к конкурентному ингибированию ферментов микроорганизмов, вызывая их гибель. Никотиновая кислота необходима для развития туберкулезных бацилл, а её структурный аналог фтивазид - эффективное средство лечения туберкулеза.