Регуляция активности ферментов в живых системах

Интенсивность метаболизма не должна быть монотонной, она зависит от функционального состояния клеток, поскольку скорость химических реакций в к-ках в значительной мере определяется эффективностью работы ее каталитических систем, активность ферментов к-ки должна регулироваться и регулируется.

Принято выделять 2 типа регуляции суммарной ферментативной активности в живых системах

1. Механизмы быстрого (срочного) регулирования, которое срабатывает в течение нескольких секунд или минут, эти механизмы базируются на изменении активности уже имеющихся в к-ке ферментов («мы и медведь»)

2. Механизмы длительного (замедленного) регулирования, они срабатывают в течение нескольких часов, иногда в течение нескольких суток, базируются на изменении концентрации фермента в к-ках, за счет изменения скоростей синтеза или распада энзима в к-ке

Общая черта работы этих механизмов – обратимость, обеспечивающая возврат каталитических систем к исходному состоянию

В процессах срочного регулирования активности ферментов важнейшая роль принадлежит следующим основным механизмам:

3. образование ферментов из их предшественников (проферментов;

4.  аллостерическое ингибирование или активация (ретроингибирование или активация предшественников);

5.  ковалентная модификация ферментов, которая наиболее часто реализуется путем фосфорилирования;

6.  белок-белковые взаимодействия;

7.  обратимое конкурентное ингибирование.

Медицинская энзимология

Сведения, которые получили энзимологи, нашли широкое применение в медицинской практике, в настоящие время сформировалось 3 основных направления мед энзимологии

1. ЭНЗИМОПАТОЛОГИЯ – изменение активности ферментов при тех или иных заболеваниях

2. ЭНЗИМОДИАГНОСТИКА – изменение активности ферментов в плазме крови, эритроцитах и биоптатах

3. ЭНЗИМОТЕРАПИЯ – использование препаратов в лечебных целях

Энзимопатология

Выясняются варианты отклонения активности ферментов по сравнению с нормой, стремятся выяснить первопричину этих отклонений, а так же выяснить связь изменения активности ферментов с патогенезом, т.е. механизмов появления и развития тех или иных заболеваний

Нарушение активности ферментов, выявляемое при тех или иных патологических состояниях, получили собирательное название энзимопатии

Энзимопатии могут проявляться либо в виде:

1. Повышения активности ферментов

2. Снижения активности ферментов

3. Появление ферментов там, где они в норме не обнаруживаются или присутствуют в незначительных кол-вах (нарушение топологии)

По происхождению энзимопатии можно разделить на:

1. Первичные (врожденные)

2. Вторичные (приобретённые)

Первичные энзимопатии

Нарушение активности ферментов, обусловленные тем или иным генетическим дефектом

 

Варианты нарушения могут быть различными

1. Фермент может вообще не синтезироваться в к-ках (полный блок синтеза)

2. Фермент может синтезироваться или в недостаточном кол-ве, или с пониженной активностью

3. Фермент может быть лишен регуляторных св-в,

В любом из этих вариантов происходит нарушение обменных процессов, которые проявляются как заболевание

Н-р:

1. Альбинизм

2. Гликогенозы

3. Лизосомные болезни накопления

4. Фенилопировиноградная олигофрения (мы называем – фенилкетанурия)

Вторичные (приобретенные) энзимопатии – нарушение активности ферментов, развивающиеся вследствие того или иного патологического состояния

Н-р

1. Результат поступления в организм токсичных ксенобиотиков (чужеродные соединения)

Н-р, поступление цианида блокирует работу фермента цитохромоксидазы,

поступление в организм фосфоорганических соединений (то, что травили тараканов), блокируется активность фермента холиностеразы?????

поступление в организм диоксина (образуется при большом сжигании всякого г***) повышает активность фермента цитохром-(РилиВ)450 ?????????   

2. Нарушение компактиннтализации????? того или иного фермента, т.е. появление фермента или же повышение его активности в тех отделах организма, где в норме его нет или он обнаруживается в незначительных кол-вах

Н-р, в гепатоцитах (основная ф-я – детоксиказия) работает огромное кол-во ферментов,

При заболеваниях печени, резко увеличивает активность ферментов в плазме крови, поскольку при этом наблюдается гибель печеночных к-к.

3. К развитию третьих заболеваний в межклеточной жидкости всегда нарастает активность протеиназ, ферментов, расщепляющих белки, в норме протеиназы в к-ках находтся в лизосомах, где занимаются расщеплением денатурированных белков

Изменение активности фермента, т.е. тот или иной вариант энзимопатий, должно своевременно выявляться. Выявление энзимопатий является основной задачей энзимодиагностики

В основе энзимодиагностики лежит простой прием: определяя активность одного из ферментов в крови, а иногда и в других биологических жидкостях, включая слюну, иногда определяют в биоптатах, т.е. взятых в стерильных условиях кусочках ткани у большого количества здоровых людей 

И тем самым выясняет количественное значение нормальной активности ферментов, и активности ферментов в норме человеческой популяции, далее активность фермента определяют у больных теми или иными заболеваниями. В целом ряде случает удается установить, что активность фермента при патологии при некоторых заболеваниях меняется закономерно, т.е. активность некоторых ферментов повышается, других понижается. Поэтому определение активности ферментов можно и используют в качестве диагностического теста на ряду с другими методами диагностики

Н-р, повышение активности креатинкеназы используется очень широко в биодиагностике инфаркта миокарда

Активность каталазы в крови снижается при раке или туберкулезе

В клинической практике определяют активность более 100-ни ферментов в плазме крови, наиболее часто определяют активность аминотрансферраз, щелочных и кислых фосфотаз, креатикеназы, лактатдегидрогеназы, гистидазы, урокониназы и др

Используют энзимные диагностические тесты - о пределение активности нескольких ферментов в одной группе крови

Так же используются изоэнзимные диагностические тесты – определение изоферментов, н-р, ЛДГ, которая существует в виде 5 изоферментов, креатинкеназы которая существует в виде 3 изоферментов, щелочной фосфотазы, которая существует в виде 3 изоферментов

Энзимотерапия - использование препаратов ферментов, а так же ингибиторов и активаторов ферментов в лечебных целях 

Чаще всего в клинике используется заместительно-ферментная терапия – искусственное введение в организм препарата, содержащего фермент при его недостатке в организме

Н-р, при нарушении функций панкреатической поджелудочной железы, назначается панкреатин или другие комплексы ферментов препаратов, выпускаемых под различными названиями различными фирмами

При нарушении деятельности желудка, назначают препараты, содержащие пепсин

При ранениях, особенно обширных, часть тканей вокруг раны некротизируется, эти омертвевшие ткани мешают, препятствуют заживлению раны, как правило, всегда инфицируются, для удаления некротизированных участков, мешающих процессам заживления ран, используются ферменты, расщепляющие белки, причем используется трипсин, его пришивают с помощью ковалентных связей к перевязочному материалу, он расщепляет белки некротизированной зоны и способствует очищению раны.

Наиболее перспективным направлением использования ферментов для очистки ран является использование иммобилизованных ферментов(трипсин, пришитый к перевязке) получается олеиназы из присосок щупальцев кальмара

Вполне возможны другие варианты использования ферментов:

Фермент гиалуронидаза (ладаза) используется для увеличения проницаемости кожи или слизистых, что способствует лучшему всасыванию других лекарственных в-в с поверхности этих тканей

При вирусном конъюнктивите достаточно широко используется фермент дезоксирибонуклеаза

При лечении некоторых форм лейкозов, используют в последнее время фнмент – аспорагиназа

Для ускорения растворения тромбов при тромбофлибитах, при инфаркте миокарда используют фермнт урокеназа

Лечение врожденных энзимопатий – отсутствие фермента, работающего внутри к-к, или даже внутри органелл  к-к; введение фермента в кровь, мало что дает, поскольку фермент моментально выводится, в настоящее время разрабатываются способы введения фермента в к-ки с помощью рибосом, но это пока на стадии изучения

Энзимопатия относится к использованию ингибиторов и активаторов ферментов,

Н-р, при панкреатитах кровь поступает большое кол-во трипсина, и для устранения его неблагоприятного действия на белки плазмы крови назначают препарат просилол, фантрикал, фантрипин – мощные ингибиторы трипсина

При угнетении крови, данные ингибиторы протеиназ используется в стоматологии для лечения периодонтитов, дело в том что при пародонтитах резко повышается активность протеиназ, что явно формирует порочный круг, поэтому используют или электрофорез, или местное _____

Большинство лекарственных препаратов так или иначе вмешиваются в ход обменных процессов в организме, выступая в большинстве своем или как активаторы, или как ингибиторы ферментов

Еще одним направлением использования ферментов является их применение в качестве реагентов при проведении клинических лабораторных исследований: определение мочевины, лактата и ряда других констант, которые используются в лабораторной практике