Энзимодиагностика

Ферменты (или энзимы) - это белковые вещества, обладающие специфическими свойствами катализировать течение химических превращений в организме.

Каталитическое действие ферментов происходит в 3 стадии:

1. Присоединение молекул субстрата к ферменту.

2. Преобразование первичных промежуточных продуктов в один или несколько последовательных компонентов.

3. Отделение конечного продукта реакции от фермента.

При связывании фермента с субстратом одна молекула фермента выполняет свою функцию 10⁶ раз/сек, т. е. за 1 секунду связывание фермента с субстратом происходит 1 млн. раз.

Свойства ферментов:

1. Ферменты значительно снижают энергетический барьер химических реакций.

2. Как катализаторы, ферменты остаются относительно неизменными после реакции и, освобождаясь, могут реагировать с новыми молекулами субстрата.

3. Проявляют свое действие в очень низких концентрациях.

4. Термолабильность. Ферменты проявляют максимум активности при t⁰ от 20 до 37 ^оС.

5. рН - оптимальным для большинства ферментов является рН - 6,0-8,0, но есть исключения, например, пепсин активен при рН =2,0.

6. Специфичность действия ферментов. Каждый фермент катализирует только одну определенную реакцию.

7. Зависимость ферментативных реакций от концентрации фермента и концентрации субстрата.

8. Зависимость активности ферментов от присутствия в реакционной смеси активаторов и ингибиторов.

Классификация ферментов по локализации:

1. плазмаспецифические - функционирующие внутри кровеносных сосудов - плазменные факторы свертывающей и противосвертывающей системы;

2. секреторные - ферменты ЖКТ;

3. внутриклеточные ферменты; составляют большинство.

Внутриклеточные ферменты встраиваются в различные клеточные органеллы. В ядре клетки локализуются ферменты, участвующие в передаче наследственной информации; в рибосомах - ферменты, участвующие в реакциях биосинтеза белка (синтетазы); в лизосомах локализуются протеолитические ферменты, обеспечивающие переваривание инородных частиц, попадающих в клетку, а также самопереваривание клетки при ее старении (это кислые РНК- и ДНК-азы, кислая фосфатаза, катепсины, гиалуронидаза и др.)

В митохондриях локализуются окислительно-восстановительные ферменты цикла Кребса, цитохромоксидаза, ферменты окислительного фосфорилирования и распада жирных кислот. В цитоплазме концентрируются ферменты гликогенеза, ферменты биосинтеза жирных кислот, синтеза мочевины. В клеточной мембране находятся ферменты, катализирующие процессы транспорта различных веществ через мембраны.

В патологии, при повреждении клеточных структур (при воспалительном процессе, когда нарушается нормальная проницаемость клеточных мембран, либо за счет некроза клеток) происходит усиленный выход в кровь клеточных ферменов. За счет этого в крови определяется повышенная их активность. Исключением является только холинэстераза, активность которой при патологии снижается.

Внутриклеточную топографию ферментов важно знать для постановки правильного диагноза и определения прогноза заболевания. Например, высокая активность трансаминаз с преобладанием АЛАТ над АСАТ на фоне соответствующей клиники служит одним из достоверных лабораторных критериев в диагностике гепатитов. Если же над АЛАТ начинает преобладать АСАТ, то это является грозным сигналом осложнения гепатита, возможности его перехода в цирроз. АЛАТ концентрируется в цитоплазме, а АСАТ, большей частью, в митохондриях, т.е. значительно глубже упакована в клетке, чем АЛАТ. Поэтому при воспалении гепатоцита и нарушении проницаемости его мембраны, прежде всего повышается в крови АЛАТ. При циррозе печени, когда происходит более глубокое повреждение печеночной ткани с разрушением гепатоцитов, разрушаются митохондрии, выбрасывая в кровь всю имевшуюся в них АСАТ. В результате АСАТ преобладает над АЛАТ.

По диагностической ценности все ферменты подразделяются:

1. неспецифические - катализируют химические превращения в большинстве тканей. Их активность определяется практически на всех уровнях организма, например, амилаза, липаза, трансаминазы.

2. органоспецифические - повышение их активности в сыворотке крови с достоверностью говорит о повреждении паренхимы данного органа.

Так, для повреждения паренхимы печени специфичными является фруктозомонофосфатальдолаза, аргиназа, алкогольдегидрогеназа.

Для мышечной ткани, скелетной и сердечной мышцы - креатинкиназа и -гидроксибутиратдегидрогеназа.

К органоспецифическим относят и все известные в настоящее время изоферменты.

Фермент состоит из небелковой составной части (кофермент) и белковой (апофермент). Оказалось, что один и тот же фермент в различных органах может иметь различный апофермент.

Изоферменты - это субстратспецифические ферменты, катализирующие одну и ту же химическую реакцию, но отличающиеся друг от друга строением и рядом физико-химических свойств. Для каждой ткани организма характерно свое соотношение изоферментных форм фермента. Такая органоспецифичность делает изоферменты высокоэффективными в плане клинической лабораторной диагностики, например, ЛДГ (см. ниже).