Клинико-диагностическое значение

определения активности креатинкиназы

Поскольку ферменты креатинкиназы находятся в скелетной мускулатуре, миокарде и центральной нервной системе, определение общей активности креатинкиназы требуется в основном для диагностики миопатий, инфаркта миокарда, заболеваний центральной нервной системы.

Данный тест получил наиболее широкое применение для диагностики инфаркта миокарда. Поскольку у больных с острой коронарной недостаточностью скелетная мускулатура и ЦНС, как правило, не вовлекаются в патологический процесс, повышение активности КК в этих случаях обычно свидетельствует о поражении миокарда. При неосложнённой стенокардии активность КК остаётся нормальной. При мелкоочаговом инфаркте миокарда чувствительность теста составляет 92%. Возрастание активности фермента начинается уже через 2-3 ч от начала приступа, повлёкшего острое нарушение коронарного кровообращения. Максимум её, в 5-10 раз превышающий норму, наблюдается через 13-30 ч. Нормализуется активность КК на 2-3-е сут. При крупноочаговом инфаркте миокарда чувствительность теста соответствует 98%. Активность фермента, в 15-20 раз превышающая норму, приходит к исходной величине на 5-8-е сут. от начала заболевания. Следует отметить, что у больных с выраженным нарушением коронарного кровообращения, сопровождающимся длительным ангинозным приступом, пароксизмальной тахикардией и коллапсом, повышенная активность КК сохраняется до 10-12-х сут. острого периода инфаркта миокарда. Длительная гиперферментемия (до 2-3 нед.) наблюдается у больных с затяжным течением инфаркта миокарда. Кстати, при инфаркте лёгкого активность КК не выходит за пределы нормы (что имеет известное дифференциально-диагностическое значение).

Высокая активность КК выявляется и при других мышечных заболеваниях – миокардите, воспалительных и дистрофических поражениях скелетной мускулатуры (полимиозит, дерматомиозит, мышечная дистрофия Дюшенна и др.), столбняке, генерализованных судорогах, пароксизмальной тахикардии, катетеризации сердца, внутримышечных инъекциях лекарственных средств (особенно наркотических и анальгезирующих препаратов), гипертермии.

Повышенные значения активности фермента выявляются и у практически здоровых людей после энергичных физических упражнений, при тяжёлой физической работе, спортивных нагрузках, проведении хирургических вмешательств.

Активность энзима значительно возрастает у больных с острым течением ревматизма (ревмокардита). При ревматоидном артрите отмечено 5-6-кратное увеличение активности КК в сыворотке крови, не зависящее от степени активности воспалительного процесса в целом. В некоторых случаях при высокой активности заболевания наблюдалось увеличение уровня фермента в 3-4 раза, а при III степени активности процесса определялась минимальная или нормальная его активность. Следует отметить, что имеется зависимость степени повышения активности КК от продолжительности патологического процесса, причём максимальные значения получены у больных с длительностью заболевания от 5 до 10 лет. У пациентов, болеющих более 10 лет, выявлено некоторое снижение активности КК, что, по-видимому, связано с преобладанием в клинике атрофических изменений в скелетных мышцах. Наиболее высокая активность фермента отмечалась при поражении большого количества суставов и патологических изменениях в состоянии скелетных мышц.

Активность фермента возрастает при алкогольной интоксикации (приём алкоголя может вызвать «острый мышечный синдром»), уменьшении кровоснабжения мышц, застойной сердечной недостаточности, длительной гипотермии, эмболии лёгочной артерии, сахарном диабете.

Повышенная активность КК выявляется при гипотиреозе (вследствие генерализованного увеличения мембранной проницаемости), пониженная – при тиреотоксикозе (даже у больных с резко выраженной атрофией мышц).

Возрастание активности КК происходит и при заболеваниях ЦНС.

Увеличение общей активности КК наблюдается при патологии простаты. После удаления предстательной железы концентрация в плазме крови КК-ВВ повышалась. Этот изофермент был обнаружен в крови пациентов с различными заболеваниями и повреждениями прямой кишки.

 

Исследование активности γ - глутамилтранспептидазы

Гамма-глутамилтранспептидаза – преимущественно мембраносвязанный гликопротеин, катализирующий перенос аминокислот через клеточную мембрану, регулирующий разрушение и конъюгацию глутатиона, а также метаболизм эйкозаноидов. ГГТП представляет собой белок, состоящий из одной полипептидной цепи с молекулярной массой 90 кД. Этот энзим катализует перенос γ-глутамилового остатка с γ-глутамилового пептида на аминокислоту или пептид (экстернальная транспептидация), а также на иную субстратную молекулу (интернальная транспептидация) – либо реакцию гидролиза γ-глутамилового пептида с образованием свободной γ-глутамиловой кислоты. По-видимому, этот энзим участвует в «глутатионовом» цикле. Суть биохимической реакции выражается следующей схемой:

ГГТП γ-глутамил-L-цистеинглицин + аминокислота γ-глутамил-аминокислота + цистеинглицин.

Донором может быть любой γ-глутамиловый пептид, акцептором – пептид, аминокислота или даже вода. Наиболее действенным акцептором считается глицилглицин. Плазменная активность фермента обусловлена выходом ГГТП из печени, а также, вероятно, из поджелудочной железы; в норме она очень низка (от 0 до 20 ед.). Увеличение активности ГГТП отражает индукцию микросомальной окислительной системы. Наибольшая активность этого энзима обнаружена в почках, печени и поджелудочной железе. В кишечнике, селезёнке, мозге, сердце, скелетных мышцах и других органах она сравнительно невелика (см. табл.). Фермент содержится в лизосомах, мембранах и цитоплазме клетки. Среди биологических жидкостей наиболее высокая активность ГГТП наблюдается в желчи, моче. В сыворотке крови активность фермента в 4-6 раз ниже, чем в моче. В эритроцитах энзим отсутствует. ГГТП представлена различными изоферментами (методом диск-электрофореза в полиакриламидном геле выявлено пять фракций изоэнзимов ГГТП). В зависимости от вида патологии количество изоферментов у больного может быть различным.

В таблице приведены сравнительные данные об активности

γ-глутамилтранспептидазы в различных тканях.

Таблица.

Особенности распределения γ-глутамилтранспептидазы в тканях и плазме крови

Ткань	Е/г ткани	Отношение к активности в плазме (сыворотке) крови
Почки Поджелудочная железа Печень Селезёнка Сердце Скелетная мускулатура Лёгкие Мозг головной Кишечник Сыворотка	184,5 86,5 1,5 0,3

В сыворотке крови выявлены ферменты ГГТП, имеющие одинаковую молекулярную массу и каталитические свойства, но различающиеся по электрофоретической подвижности. Так, три изоформы выделены при электрофорезе на хроматографической бумаге, 4 – в геле агара, 4 – на мембране ацетатцеллюлозы, 5 – методом диск-электрофореза в полиакриламидном геле.

Электрофоретическое разделение зависит от способа осуществления фракционирования: незначительные изменения методики могут изменить количество и расположение полос изоформ ГГТП. Отсутствие единой классификации изоформ затрудняет сопоставление результатов, полученных в разных лабораториях. Разделение изоформ ГГТП методом электрофореза на пластинках агарозы позволило выявить у здоровых 4 изоформы. Изоформа ГГТП с наибольшей подвижностью (располагающаяся в области преальбумина) названа ГГТП-1, полосы с меньшей подвижностью, по распределению соответствующие альбумину α₁-, α₂- и γ-глобулинам, названы соответственно ГГТП-2, ГГТП-3 и ГГТП-4. При исследовании спектра изоформ гомогенатов тканей установлено, что ГГТП-2 (56-67% общей активности ГГТП в сыворотке крови) имеет главным образом печёночное происхождение, основным источником ГГТП-3 (12-16%) является поджелудочная железа, ГГТП-4 (12-18%) имеет почечное происхождение, а источником наименее активной изоформы ГГТП-1 (0,4-3,0%), которая не визуализируется при использовании менее чувствительных методов, является кишечник. Изоформы ГГТП из печени, почек и поджелудочной железы различаются также по лектинсвязывающим свойствам.

На количество изоформ ГГТП оказывает влияние и форма патологии.

 

Клинико-диагностическое значение определения активности

γ-глутамилтранспептидазы в сыворотке крови

Определение активности γ-глутамилтранспептидазы в сыворотке (плазме) крови приобрело большое значение для диагностики заболеваний печени и гепатобиллиарного тракта. При эпидемическом гепатите повышение активности фермента отмечается примерно в 90% случаев наряду с аналогичным возрастанием активности щелочной фосфатазы (ЩФ) и лейцинаминопептидазы (ЛАП). Активность ГГТП превосходит показатели нормы обычно в 5-6 раз, в то время как АсТ – в 27, а АлТ – иногда в 100-120 раз. Возрастание активности ГГТП (так же, как ЩФ и ЛАП) обычно начинается с момента падения активности трансаминаз. У практически выздоровевших от эпидемического гепатита активность ГГТП сыворотки крови находится в пределах нормы. У больных хроническим гепатитом активность фермента увеличена в 75% случаев. При хроническом холангиогепатите активность энзима обычно превышает верхнюю границу нормы практически во всех случаях. При компенсированных циррозах печени активность ГГТП почти всегда повышена, с наступлением декомпенсации она снижается (на фоне увеличения активности трансаминаз и содержания билирубина). Понижение активности фермента служит наиболее надёжным прогностическим признаком декомпенсации.

У больных злокачественными опухолями без метастазов в печень лишь в редких случаях было найдено относительно малое возрастание активности ГГТП, в основном связанное с имеющимися заболеваниями печени или желчных путей (неопухолевого происхождения). У 100% онкологических больных с метастазами в печень (без желтухи и с желтухой) установлено весьма значительное повышение активности фермента (в 12 и более раз превышающее норму). У всех больных с обтурационной (механической) желтухой найдена увеличенная (в 15-40 раз выше верхней границы нормы) активность ГГТП.

Желтуха всегда сопровождается увеличением активности ГГТП, однако тест не обладает большой специфичностью и избирательностью. Дифференциально-диагностическая значимость его невелика. Высокая активность ГГТП связана с нарушением проходимости желчных протоков, менее высокая – с острым поражением паренхимы печени. При остром вирусном гепатите многократное исследование активности ГГТП позволяет оценить течение болезни; однако, постоянное увеличение активности ГГТП указывает на развитие хронической формы заболевания. При увеличении активности ЩФ для уточнения возможного источника гиперферментемии полезно определять активность ГГТП, которая остаётся в пределах нормы, если увеличение активности ЩФ вызвано костным изоферментом, и увеличена, если источником фермента является печень.

У больных, страдающих острым панкреатитом, активность ГГТП увеличена в 100% случаев; она, как правило, в 25 раз превосходит норму. У больных злокачественными опухолями без метастазов в печень лишь в редких случаях обнаруживается относительно небольшое возрастание активности ГГТП, в основном связанное с имеющимися заболеваниями печени или желчных путей (неопухолевого происхождения).

При инфаркте миокарда в течение первых 3 сут. после начала его развития активность ГГТП остаётся нормальной (кроме случаев, осложнённых другими заболеваниями). Начиная с 4-х сут. активность фермента слегка повышается (83%) и достигает максимума через 2-3 нед., а затем в большинстве случаев постепенно приходит в норму.

Высокая активность ГГТП отмечена в крови страдающих алкоголизмом. У 74% больных алкоголизмом с гистологически подтверждённым поражением печени увеличение активности ГГТП оказывается постоянным даже в период абстиненции. Существуют определённые различия между активностью ГГТП в крови больных алкоголизмом и людей, принявших значительную дозу алкоголя. У первых активность ГГТП увеличивается до 140% нормальных значений с пиком активности через 18 ч, у вторых, даже после тяжёлого опьянения, увеличение активности ГГТП не превышает 15% в течение 12 ч. При алкогольном гепатите отмечено увеличение выраженности фракций изоформы ГГТП, мигрирующей к аноду в области α₁-глобулинов. Высказано предположение о возможности дифференцировать алкогольную жировую печень и цирроз на основании учёта распределения изоформ ГГТП; отмечено значительное увеличение активности печёночной изоформы ГГТП при алкогольном повреждении печени. Аналогичное распределение изоформ характерно для алкогольного гепатита и внутрипечёночного холестаза.

Большое клинико-диагностическое значение приобрело исследование активности ГГТП при поражениях головного мозга. При закрытой травме головного мозга в

разной степени повреждается вещество мозга, что сопровождается выходом фермента в ликвор и увеличением активности ГГТП в спинномозговой жидкости.

Лечение ферментами проводится преимущественно в 2-х главных направлениях: введение ферментов в тех случаях, когда их недостает в организме – заместительная энзимотерапия. Например, недостаточность ферментов в пищевом канале, связанная с уменьшением секреции пищеварительных соков, может быть компенсирована назначением больному пепсина с соляной кислотой. Дефицит панкреатических ферментов также в значительной степени может быть компенсирован приемом внутрь препаратов, содержащих трипсин, амилазу и др. ферменты. Во избежание инактивации панкреатических ферментов кислым желудочным соком их принимают в капсулах. В качестве дополнительных терапевтических средств ферменты используют при очень многих заболеваниях: трипсин и химотрипсин для обработки ран при некротических ожогах, гангрене;

трипсин при лечении тромбофлебита, для разжижения и удаления липких секретов из дыхательных путей при ОРВи; фибринолизин применяют для разрушения тромбов.

С лечебной целью применяют коферменты, например ТПФ (кокарбоксилазу), АТФ и др. ФМН при кожных заболеваниях, конъюктивитах, неврастении.

Одной из трудных, но очень важных проблем медицинской энзимологии является разработка методов борьбы с генетически обусловленными формами энзимопатологии, особенно у детей. Первыйподход – диетотерапия. Например, при врожденном отсутствии фермента фенилгидроксилазы, превращающего фенилаланин в тирозин, развивается болезнь – фенилпировиноградная кетонурия. В этом случае больным детям назначают продукты, богатые тирозином, например творог. Второйпуть – ферментотерапия. Назначение ферментных препаратов – мезим, амилазу и др.

 

Иммобилизованные ферменты

Иммобилизация ферментов – фиксация их на каких-то нерастворимых материалах, которые предохраняют фермент от разрушения и увеличивают срок его действия. Например, при протезировании сосудов на поверхность искусственного заменителя типа капрона или лавсана с помощью различных плохо растворимых веществ (агарозы, декстрана) фиксируют протеолитические ферменты. Такие иммобилизованные ферменты более устойчивы по отношению к протеиназам крови, и у них менее выражены антигенные свойства. Иммобилизованные ферменты расщепляют образующиеся фрагменты фибрина и других белков – коагулянтов на поверхности протеза сосуда, чем предупреждают образование тромба и тромбоэмболию. В этих условиях предупреждается и гемолиз крови. Иммобилизация ферментов используется для протезирования стенки желудка и кишок, при замене искусственными материалами поврежденных мышц (живота, матки), в аппаратах «искусственная печень», «искусственная почка» и в ряде других случаев. Иммобилизованные ферменты используются с лечебной и диагностической целью, их вводят в организм парентерально (в том числе в кровь) в полупроницаемых микрокапсулах размером около 200 ммк. В таких капсулах ферменты относительно долго сохраняются и оказывают соответствующее действие на определенные органы, куда заносится капсула током крови. Так для лечения лейкозов и лимфосаркомы применяется инкапсулированный фермент аспарагиназа, который расщепляет аспарагин на NН₃ и аспарагиновую кислоту, поэтому биосинтез опухолевого белка, зависящий от наличия аспарагина, затормаживается; рост опухоли прекращается, и происходит ее деградация. В практике здравоохранения широко применяют ингибиторы некоторых ферментов как специфические препараты для лечения при многих заболеваниях.

Так, препарат антабус – сильный ингибитор дегидрогеназы ацетальдегида, который образуется в печени при окислении этанола. Торможение окисления ацетальдегида антабусом после употребления алкогольных напитков вызывает головную боль, расстройство дыхания и ряд других болезненных явлений, поэтому антабус применяют для борьбы с алкоголизмом. Угнетение активности протеолитических ферментов в поджелудочной железе при панкреатитах вызывается применением ингибиторов протеаз контрикала, тразилола и др.

Лекция № 10.

ТЕМА «ОБМЕН УГЛЕВОДОВ».

 

Содержание темы:

1. Химическое строение углеводов. Классификация.

2. Моносахариды и полисахариды. Физико-химические свойства. Представители. Роль в организме.

3. Сиаловые кислоты. Клинико-диагностическое значение определения уровня сиаловых кислот в биологических жидкостях.

Углеводы – полиоксикарбонильные соединения и их производные – являются органическими соединениями, которые входят в состав клеток тканей всех живых организмов. Считают, что в биосфере больше углеводов, чем всех других органических соединений, вместе взятых. Это объясняется повсеместным распространением в больших количествах двух полимеров глюкозы – целлюлозы и крахмала.

В организме человека и животных содержание углеводов около 2% от сухой массы тела. Содержится гликоген в мышцах, печени. Углеводсодержащие белки (гликопротеины и мукопротеины) – составная часть слизей организма, транспортных белков плазмы и иммунологически активных соединений (группоспецифические вещества крови).

Суточная потребность до 600 г, колеблется с учетом возраста, пола, рода трудовой деятельности и других факторов.

Биологические функции углеводов разнообразны и важны.

1. Источник энергии, покрывают 60% потребности организма. При окислении 1 г углеводов освобождаются 16,9 кДж.

2. Запасной питательный материал – гликоген (в печени, мышцах).

3. В комплексе с белками входит в состав хрящевых тканей (хондроитинсульфаты) и др. соединительнотканных образований. Как было сказано выше, входят в состав слизей организма, таким образом выполняют защитную и опорную функции в организме.

4. В состав многих тканей и органов входят комплексы углеводов с липидами – гликолипиды. Особенно богат этими соединениями головной мозг. Гликолипидов также много в селезенке, форменных элементах крови, костном мозге.

5. Пластическую функцию - углеводы используются на синтез нуклеиновых и жирных кислот, а из них – аминокислот, белков, липидов и т.д.

6. Регуляторную функцию – так клетчатка, вызывая механическое раздражение кишечника, способствует его перистальтике и улучшает пищеварение; моносахариды играют существенную роль в регуляции осмотических процессов.

7. Специфические функции:

- роль антикоагулянтов;

- основа некоторых слизей;

- входят в группоспецифичные вещества крови и др.

8. Углеводы необходимы для нормального окисления жиров и белков.

9. Обезвреживающая. Активное производное глюкозы – УДФ-глюкуроновая кислота способна в печени связывать токсические соединения, в частности билирубин. Образующийся при этом диглюкуронид билирубина является достаточно гидрофильным соединением, легко выводится с желчью из организма.

10. Рецепторная. Углеводы – составная часть многочисленных антител, обеспечивающих функцию узнавания ими своих антигенов; входя в состав внешней поверхности клеток, они распознают «своего» и «чужого»; будучи составной частью рецепторов гормонов и нейромедиаторов, участвуют в регуляции жизнедеятельности клеток.

Углеводы широко используют в практике здравоохранения. Раствор глюкозы вводят в организм для улучшения сердечной деятельности, поддержания тонуса нервной системы. Глюконат кальция дают больным как успокаивающее средство. Высокомолекулярные углеводы, например, полиглюкин используют как кровезаменитель при кровопотерях, шоковом состоянии. Группа лекарственных веществ, в частности, сердечные средства (дигиталис и др.) представляют собой большое количество производных углеводов, так называемые гликозиды.

В клинических лабораториях для диагностики нарушений функции поджелудочной железы определяют содержание глюкозы в крови и моче. Врожденные нарушения обмена гликозаминогликанов вызывают тяжелые осложнения, чаще всего несовместимые с жизнью. Определение активности ферментов, участвующих в их обмене, и продуктов обмена гликозаминогликанов используются для диагностики заболеваний соединительной ткани.

Общая формула С_n(Н₂О)_m. однако среди углеводов встречаются вещества, не соответствующие этой формуле. Термин «углеводы» достаточно условный и не всегда соответствует химической структуре этих веществ, но он прочно вошел в жизнь и им продолжают пользоваться.

УГЛЕВОДЫ Классификация:   Полисахариды Олигосахариды Моносахариды Триозы тетрозы Глицериновый эритроза сахароза крахмал гиалуроновая альдегид, лактоза гликоген кислота диоксиацетон мальтоза целлюлоза хондроитин- серные к-ты гепарин

Пентозы гексозы

рибоза глюкоза

дезоксирибоза фруктоза

галактоза

Моносахариды – многоатомные алифатические спирты, которые содержат в своем составе альдегидную группу или кетогруппу. Тип моносахарида зависит от длины углеводородной цепи и от содержания альдегидной или кетоновой группы. В зависимости от строения молекулы моносахаридов разделяют на:

О - альдозы (альдегидоспирты), например, глюкоза – СН2ОН-(СНОН)4-С Н - кетозы (кетоноспирты), например, фруктоза – СН2ОН-(СНОН)3-С-СН2ОН О О - пентозы (пятиатомные спирты) – СН2ОН-(СНОН)3-С (С5Н10О5) Н О - гексозы (шестиатомные спирты) – СН2-ОН-(СНОН)4-С Н

Установлено, что в растворе глюкозы находится не только ее альдегидная форма, но и молекулы циклического строения.

Циклическая формула показывает не только порядок связи атомов, но и их пространственное расположение. Одни атомы или группы атомов находятся над плоскостью кольца, другие – под плоскостью, т.е. возможны 2 циклические формы:

СН2ОН Н О Н Н ОН Н α-форма глюкозы ОН НО Н ОН   ОН СН2ОН Н О Н ОН Н β-форма глюкозы ОН НО Н Н ОН