• 4,Мультиферментный комлекс

Особую группу ферментов составляют надмолекулярные (или мульти-молекулярные) ферментные комплексы, в состав которых входят не субъединицы (в каталитическом отношении однотипные протомеры), а разные ферменты, катализирующие последовательные ступени превращения какого-либо субстрата. Отличительными особенностями подобных муль-тиферментных комплексов являются прочность ассоциацииферментов и определенная последовательность прохождения промежуточных стадий во времени, обусловленная порядком расположения каталитически активных (различных) белков в пространстве («путь» превращения в пространстве и времени). Типичными примерами подобных мультиферментных комплексов являются пируватдегидрогеназа и α-кетоглутаратдегидрогеназа, катализирующие соответственно окислительное декарбоксилирование пиро-виноградной и α-кетоглутаровой кислот в животных тканях (см. главу 10), и синтетаза высших жирных кислот (см. главу 11). Молекулярные массы этих комплексов в зависимости от источника их происхождения варьируют от 2,3•106 до 10•106. Ассоциация отдельныхферментов в единый недиссо-циирующий комплекс имеет определенный биологический смысл и ряд преимуществ. В частности, при этом резко сокращаются расстояния, на которые молекулы промежуточных продуктов должны перемещаться при действии изолированных ферментов. Ряд таких мультиферментных комплексов, иногда называемых ферментными ансамблями, структурно связан с какой-либо органеллой(рибосомы, митохондрии) или с биомембраной и составляет высокоорганизованные надмолекулярные системы, обеспечивающие жизненно важные функции, например тканевое дыхание (перенос электронов отсубстратов к кислороду через систему дыхательных ферментов).

Энзимопатии-причина симптомы клиника

Энзимопатии (ферментопатии) в широком смысле слова — патологические изменения активности ферментов. В более узком смысле этим термином обозначают наследственные заболевания, при которых вследствие изменения активности ферментов нарушается течение соответствующих биохимических реакций в организме и развиваются болезни обмена веществ. Приобретенные энзимопатии чаще всего отмечаются у детей после тяжелых, хронически протекающих заболеваний (например, при дизентерии может развиться недостаточность дисахаридаз кишечника). Состояние новорожденных при энзимопатии часто ошибочно расценивается как последствия тяжелой родовой травмы. О наследственных энзимопатиях следует думать при отставании ребенка в психофизическом развитии и при упорной дистрофии. Энзимопатии могут сопровождаться явлениями токсического симптомокомплекса, характеризоваться признаками упорного рахита, остеодистрофий,   поражения  почек. Ряд наследственных энзимопатий протекает без заметного нарушения общего состояния больного: цистинурия, пентозурия, альбинизм. Чаще наследственные энзимопатии у детей характеризуются нарушением обмена аминокислот, например фенилпировиноградная олигофрения, алкаптонурия. Наблюдаются патологические состояния, обусловленные нарушением процессов реабсорбции в почечных канальцах (фосфатдиабет, синдром де Тони — Дебре — Фанкони), связанные с нарушением обмена углеводов (галактоземия, фруктоземия, гликогенная болезнь) и билирубина (синдром Криглера — Найяра, болезнь Жильбера).

Энзимопатии (ферментопатии) в широком смысле слова — патологические изменения активности ферментов. В более узком смысле этим термином обозначают наследственные заболевания, связанные с существованием блока в ферментных системах, вследствие чего нарушается течение соответствующих химических реакций и развиваются болезни обмена. Наиболее распространенным является полное или частичное отсутствие ферментной активности, хотя встречаются и такие наследственные энзимопатии, когда активность ферментов чрезмерно повышена или происходит образование патологических ферментов. Причиной энзимопатий служат мутации генов, ответственных за синтез белковой молекулы энзима, которые выражаются в выпадении матрицы нуклеиновых кислот или в изменении их структуры. Возможны следующие варианты нарушений синтеза ферментов: 1) фермент не синтезируется совсем, так как отсутствует нуклеиновая кислота — матрица; 2) нарушена последовательность аминокислот в молекуле энзима; 3) отсутствует или неправильно синтезируется кофермент; 4) активность энзима изменена в связи с аномалиями в других ферментных системах; 5) блокада может быть обусловлена генетически предопределенным синтезом веществ, инактивирующих энзим. Отсутствие или сниженная активность фермента создает предпосылки для накопления в организме компонентов, предшествующих блокированной реакции или образующихся в результате ее извращения и нередко оказывающих токсическое влияние. Такое положение создается при наследственных болезнях обмена аминокислот, например фенилпировиноградная олигофрения (см.). Нарушение процессов гликогенолиза сопровождается накоплением гликогена в клетках, развитием гликогенной болезни (см.). Патологические проявления нарушенного обмена могут возникнуть в связи с недостатком продуктов, образующихся при нормальном течении реакции. В качестве примера можно привести недостаток глюкозы при одном из типов гликогенной болезни, причем степень гипогликемии во многом определяет тяжесть клинической картины. Ферментативный блок в процессах биосинтеза кортикостероидов ведет к развитию недостаточности коры надпочечников из-за отсутствия гидрокортизона. Возможен вариант, когда предшественники блокированной реакции не оказывают прямого токсического воздействия на организм, но тормозят другие ферментные системы. Влияние фруктозо-I-фосфата на процессы гликогенолиза при фруктоземии (см.) ведет к развитию гипогликемии. Образование патологических ферментов приводит к появлению нефизиологических белковых молекул, как это наблюдается при серповидноклеточной анемии и других анемиях, связанных с продукцией патологических типов гемоглобина. В некоторых случаях энзимопатия не сопровождается накоплением токсически действующих продуктов и тогда отклонения в обмене веществ обнаруживаются случайно (например, пентозурия).

Алактазия (Alactasia)

отсутствие или недостаток в организме фермента лактазы, играющего важную роль в процессе усвоения молочного сахара (лактозы). В кишечнике у всех детей присутствует лактаза, однако в процессе роста ребенка примерно у 10% жителей стран Северной Европы, у 40% греков и итальянцев и у 80% детей из стран Африки и Азии этот фермент исчезает. Алактазия проявляется в виде заболевания лишь в том случае, если в пишу постоянно употребляется сырое молоко; неусваиваемая организмом лактоза вызывает у человека понос и боли в животе.

Фенилкетонурия (фенилпировиноградная олигофрения) - наследственное заболевание группы ферментопатий, связанное с нарушением метаболизмааминокислот, главным образом фенилаланина. Сопровождается накоплением фенилаланина и его токсических продуктов, что приводит к тяжёлому поражениюЦНС, проявляющемуся, в частности, в виде нарушения умственного развития.

Вследствие метаболического блока активируются побочные пути обменафенилаланина, и в организме происходит накопление его токсичных производных - фенилпировиноградной и фенилмолочной кислот, которые в норме практически не образуются. Кроме того, образуются также почти полностью отсутствующие в норме фенилэтиламин и ортофенилацетат, избыток которых вызывает нарушение метаболизма липидов в головном мозге.  В первые недели жизни младенца заметить наличие фенилкетонурии невозможно! Через 2-6 месяцев после рождения ребенок становится вялым, у него пропадает заинтересованность к окружающему миру, появляется беспокойство, нарушение мышечного тонуса (снижение), рвота, кожные экземы, судороги. На шестом месяце жизни замечается отставание ребенка в развитии. диагностикаПроизводится полуколичественным тестом или количественным определением фенилаланина в крови. При нелеченных случаях возможно выявление продуктов распада фенилаланина (фенилкетонов) в моче (не ранее 10-12 дня жизни ребенка).

Скрининг-просеивание

Как проводится скрининг Биологическим материалом для диагностики данных заболеваний являются высушенные пятна капиллярной крови новорожденных, нанесенной на фильтровальную бумагу. Кровь у доношенных младенцев берут на 4-й день жизни (то есть еще в родильном доме), у недоношенных – на 7-й день. В более раннем возрасте анализ проводить нежелательно из-за большого числа ложноположительных диагнозов. Далее кровь отправляется в центральную лабораторию, где применяются различные методы исследования для определения наследственных заболеваний. Если по каким-либо причинам анализы не были сданы в указанные сроки, то исследования обязательно проводятся в медицинском учреждении по месту жительства новорожденного. При наличии подозрений на заболевание родители получают экстренное извещение с рекомендацией обратиться в медико-генетическую консультацию или эндокринологический диспансер, чтобы провести еще одно обследование – уточняющую биохимическую диагностику. При подтверждении диагноза немедленно назначается соответствующее лечение.

Применение ферментов в медицине

Для скрининг-диагностики — выборочные тесты. Для диагностики заболеваний (аспарагиновая трансаминаза — для диагностики инфаркта миокарда, аланиновая трансаминаза — для диагностики заболеваний печени). Для дифференциальной диагностики (кислая фосфатаза — рак предстательной железы, щелочные фосфатазы — костная ткань, метастазы рака). Для лечения заболеваний: а) заместительная терапия (при заболеваниях ЖКТ используют пепсин, панкреатин, фестал, панзинорм, мезим-форте — это гидролитические ферменты; при панкреатите могут использоваться ингибиторы ферментов); б) для лечения заболеваний и устранения патологических процессов используют ферменты с целью: разрушения омертвевшей ткани (при лечении ожогов, язв, абсцессов — трипсин, химотрипсин, нуклеаза); разжижения вязких секретов при лечении бронхитов (трипсин, химотрипсин, бронхолитин); для сглаживания послеоперационных рубцов (протеазы, лидаза, нуклеазы); для разрушения тромбов (стрептокиназа, фибринолизин). Использование ферментов в стоматологии: для лечения кариеса, пульпита, перидонтита, гингивита, афтозного стоматита, язв полости рта.

Применение ферментов в народном хозяйсиве

Ферменты, выделенные из клеток микроорганизмов (плесневых грибов, бактерий, дрожжей, актиномицетов), сохраняют свои специфические свойства и вызывают вне живой клетки те же превращения, что и в живой клетке. На этом свойстве ферментов основано использование их в народном хозяйстве.Применение ферментов особенно эффективно в пищевой и легкой промышленности, а также в животноводстве. При добавлении небольшого количества ферментов к перерабатываемому сырью интенсифицируются многие технологические процессы, повышаются производительность аппаратуры и степень использования сырья, улучшается качество готовой продукции и уменьшается ее стоимость.Использование ферментов плесневых грибов в спиртовом производстве для замены солода повышает выход спирта из перерабатываемого сырья на 0,5—0,6% и уменьшает его стоимость.В пивоваренной промышленности применение ферментов позволяет увеличить использование несоложеного сырья в производстве на 30 - 40% При этом выход пива увеличивается на 15 дал. на 1 т зернового сырья.Применение протеолитических ферментов для стабилизации пива увеличивает срок его хранения и улучшает качество пива.В плодово-ягодном виноделии применение пектолитических препаратов ферментов повышает выход соков из сырья на 15—20%. При обработке пектолитическими ферментами виноградного сырья увеличивается выход виноматериалов на 5%, ускоряется и улучшается процесс фильтрования вина.Выход яблочного сока при обработке сырья пектолитическими ферментами увеличивается на 10%.

энзимодиагностика

Энзимодиагностика (энзим[ы] + греч. diagnostikos способный распознавать) методы диагностики болезней, патологических состояний и процессов, основанные на определении активности энзимов (ферментов) в биологических жидкостях. В особую группу выделяются иммуноферментные диагностические методы, состоящие в применении антител, химически связанных с каким-либо ферментом, для определения в жидкостях веществ, образующих с данными антителами комплексы антиген — антитело.

Использование энзимных тестов является важным критерием в распознавании врожденных энзимопатий, характеризующихся специфическими нарушениями обмена веществ и жизнедеятельности в связи с отсутствием или недостатком того или иного фермента.

Ферменты представляют собой специфические высокомолекулярные белковые молекулы, являющиеся биологическими катализаторами, т.е. ускоряющими химические реакции, протекающие в живых организмах. Проникновение ферментов из клеток во внеклеточную жидкость, а затем в кровь, в мочу или другие биологические жидкости служит чрезвычайно чувствительным показателем повреждения плазматических мембран или повышения их проницаемости (например, вследствие гипоксии, гипогликемии, воздействия некоторых фармакологических веществ, инфекционных агентов, токсинов). Это обстоятельство лежит в основе диагностики повреждения клеток органов и тканей по феномену сопровождающей его гиперферментемии, причем выявляемое повышение активности фермента или его изоформы может иметь разную степень специфичности для поврежденного органа. Распределение отдельных изоферментов в тканях более специфично для определенной ткани, чем суммарная ферментативная активность, поэтому исследование некоторых изоферментов приобрело важное значение для ранней диагностики поражения отдельных органов и тканей. Так, например широко используется определение активности в крови изоферментов креатинфосфокиназы для диагностики острого инфаркта миокарда,лактатдегидрогеназы — для диагностики поражений печени и сердца, кислой фосфатазы — и распознавании рака предстательной железы Диагностическая ценность энзимных тестов достаточно высока; она зависит как от специфичности данного вида гиперферментемии для определенных болезней, так и от степени чувствительности теста, т.е. кратности возрастания активности фермента при данном заболевании относительно нормальных значений. Однако большое значение имеет время постановки теста, т.к. появление и продолжительность гиперферментемии после повреждения органа различны и определяются соотношением скорости поступления фермента в кровоток и скорости его инактивации. При отдельных заболеваниях надежность их диагностики может быть повышена исследованием не одного, а нескольких изоферментов. Так, например, достоверность диагноза острого инфаркта миокарда возрастает, если в определенные сроки отмечено повышение активности креатинфосфокиназы, лактатдегидрогеназы и аспарагиновой аминотрансферазы. Степень выявляемой гиперферментемии объективно отражает тяжесть и распространенность повреждения органа, что позволяет прогнозировать течение заболевания.