Клінічна ферментологія




Скачати 246.09 Kb.
Дата конвертації22.04.2016
Розмір246.09 Kb.


Клінічна ферментологія


Ферменти (ензими) (від лат. fermentum – закваска)– це високомолекулярні органічні сполуки білкової природи, які виконують в організмі роль біологічних каталізаторів. Ферменти беруть участь у травленні та засвоєнні поживних речовин, побудові структурних та функціональних компонентів тканин і рідин організму, рості та відтворенні, згортанні крові й багатьох інших біологічних процесах. Ензими розташовані переважно всередині клітин, за винятком травних і тих, які виконують специфічні функції у крові та інших біологічних рідинах.

Клінічна ферментологія – це розділ клінічної біохімії, що вивчає патогенез різних хвороб на молекулярному рівні (ферментопатії), ранню діагностику захворювань (ферментодіагностика), використання ферментів з лікувальною метою (ферментотерапія).



Ферментопатія


Ферментопатія – це дезорганізація ферментної системи, що виникає при різних патологіях організму. Ферментопатія поділяється на первинну і вторинну. Первинна (спадкова) є наслідком спадкової відсутності, дефіциту чи аномалії ферментів і проявляється різними хворобами обміну речовин. Спадкова ферментопатія виникає в результаті змін у генетичному коді при синтезі ферментів і є наслідком мутацій. При ферментопатії активність ензимів може бути відсутня, знижена або підвищена. Інколи виявляються патологічні ферменти, активність яких у здоровому організмі не спостерігається.

Залежно від величини порушень, первинна ферментопатія може проявлятися клінічними симптомами або бути безсимптомною. Безсимптомна не виявляється клінічно, а лише за допомогою лабораторних досліджень. Прикладом безсимптомної ферментопатії може бути доброякісна фруктозурія, ниркова глюкозурія, пентозурія, аміноацидурія, копропорфірія. Клінічна ферментопатія протікає із типовими симптомами (порфірія, глікогенова хвороба, галактоземія, доброякісна гіпербілірубінемія).



Вторинна (набута) ферментопатія розвивається внаслідок дії на організм різних патологічних факторів (бактерій, вірусів, грибів, отрут та ін.), які викликають розлад ферментативних систем, змінюють обмінні процеси і спричиняють захворювання. Отрути, що надходять в організм, або ендотоксини, що утворюються в ньому при різних патологічних станах, спричиняють ферментативну дезорганізацію. Так, аміак, який накопичується в організмі тварин при патології печінки, гальмує активність ферментів, що беруть участь у циклі трикарбонових кислот, разом з іншими ендотоксинами викликає деструкцію клітин життєво важливих систем і розвиток вторинної ферментопатії. Ціаніди блокують ферменти тканинного дихання, фосфорноорганічні сполуки пригнічують дію холінестерази та інших ферментів, які беруть участь в обмінних процесах. Набута ферментопатія виникає при ендокринних і алергічних хворобах, гіповітамінозах, дефіциті мінеральних речовин та незамінних амінокислот, порушенні кислотно-основного співвідношення в організмі. При цукровому діабеті виникає цілий ряд різновидів ферментопатії, що характеризуються блокуванням ферментів, які стимулюють окиснення глюкози, проте активуються ферменти, які беруть участь у глюконеогенезі, ліполізі, розпаді структурних білків.

Розвиток алергічної реакції в організмі спричиняє ферментопатію, що призводить до порушення обміну речовин та руйнування клітин.

Вітаміни, мінеральні речовини та амінокислоти беруть участь у синтезі і є структурною часткою ферментів, тому їх дефіцит часто призводить до розвитку набутої ферментопатії. Так, недостатнє надходження в організм вітамінів А, Е та селену веде до накопичення продуктів перекисного окиснення ліпідів, які інактивують ферменти, у тому числі дихальні. Виникає гіпоксія, порушується обмін речовин, а це сприяє відкладенню жирів у цитоплазмі та деструкції клітин. Вітаміни групи В є структурною одиницею багатьох ферментних систем. Наприклад, дефіцит вітаміну В2 негативно впливає на трофічні функції флавінових ферментів, що спричинює порушення обміну вуг-леводів, амінокислот, жирних кислот, призводить до розвитку шкірної патології, затримки росту і загибелі.

Магній входить до складу фосфотрансфераз. Він є незамінним для функціонування дихальних ферментів, а також ферментних систем, що забезпечують обмін нуклеїнових кислот. Дефіцит Mg++ зумов-лює порушення функції ферментів пентозного циклу, коферменту А і ряду ензимів циклу трикарбонових кислот.

Мідь виступає в якості активатора та складової частини активного центру ферментів (галактозоксидази, оксигеназ, гідроксилаз, оксидаз). При дефіциті мідевмісного ферменту тирозинази блокується утворення пігменту меланіну і розвивається альбінізм.

Цинк необхідний для функціонування більш ніж 70 ферментів, зокрема дипептидази, лужної фосфатази, карбоангідрази, лактатдегід-рогенази, глутаматдегідрогенази. Кобальт виступає в ролі як активатора, так і інгібітора ряду ферментів. Марганець бере участь у ферментативних процесах, входить до складу металозалежних ферментів, регулює деякі реакції у циклі трикарбонових кислот.



Різного характеру патологічні ураження життєво важливих органів та систем є основною причиною набутої ферментопатії. У печінці, серці, мозку та інших органах утворюються та беруть участь у різних обмінних процесах багато ферментів, тому їх ураження завжди спричиняє ферментопатію. Синтез і функціонування ферментів відбувається лише при достатньому надходженні їх складових (амінокислоти, мінеральні речовини, вітаміни), у збалансованому кислотно-лужному середовищі та нормальній температурі тіла.

Ферментодіагностика


Ферментодіагностика – це дослідження активності ферментів у біологічних субстратах (сироватка та плазма крові, сеча, слина, ліквор, шлунковий та кишковий сік, кал, тканини органів і систем та інші) з метою постановки діагнозу. Ензимодіагностика є одним із найважливіших і об’ємних розділів клінічної ферментології. Основні завдання ферментодіагностики – це дослідження активності ферментів для ранньої постановки діагнозу, контролю за перебігом лікувального процесу, визначення прогнозу хвороби. Найчастіше активність ферментів досліджують у сироватці або плазмі крові. У них виділяють три групи ферментів: клітинні, секреторні, екскреторні. Клітинні ензими потрапляють у кров внаслідок відмирання клітин, підвищення проникності клітинних мембран. Залежно від локалізації в органах і тканинах, клітинні ферменти діляться на дві групи: органоспецифічні та неспецифічні. Органоспецифічні (індикаторні) містяться лише в одному органі, а неспецифічні – у багатьох органах і системах. До індикаторних ензимів належать, зокрема, аргіназа, сорбітолдегідрогеназа (СДГ), які локалізуються у печінці, а до неспецифічних – лактатдегідрогеназа (ЛДГ), яка міститься у клітинах різних органів і систем організму. Інколи ферменти складаються із кількох ізоферментів. Це є різновиди ферменту, які мають одну й ту саму субстратну специфічність, але різняться між собою деякими фізичними, хімічними, каталітичними та імунологічними властивостями. Ізоферменти локалізуються в різних органах. Так, ЛДГ має п’ять ізоферментів, кожний з яких розміщений у клітинах лише одного органа чи системи і при їх ураженні збільшує свою активність у сироватці крові.

Екскреторні ферменти виділяються залозами (слизова оболонка кишок, підшлункова залоза, ендотелій жовчовивідних шляхів та ін.) для участі у травленні або засвоєнні поживних речовин із шлунково-кишкового каналу. Зростання їх активності в крові пояснюється фізіо-логічним (відмирання) або патологічним (руйнування) розпадом клітин, у яких синтезуються екскреторні ензими. Так, із підшлункової залози надходять амілаза, ліпаза та трипсин, із кишечнику – ентерокіназа, із жовчних протоків – лужна фосфатаза (ЛФ), гамма-глутамілтрансфераза (ГГТ).

Секреторні ферменти виділяються із клітин у кров для виконання специфічних функцій. До них належать ферменти згортаючої системи крові та фібринолізу, церулоплазмін, ліпопротеїнліпаза, холінес-
тераза, які синтезуються клітинами печінки і надходять у кров для участі у відповідних обмінних процесах. При ураженні клітин секреція ензимів зменшується і активність їх у крові знижується.

Зміни активності ферментів у біологічних субстратах, які виходять за межі фізіологічних коливань, є показовими для діагностики захворювань різних органів і систем організму. При патології спостерігають три види змін активності ензимів у крові: підвищення (гіперферментемія), зниження (гіпоферментемія) та дисферментемія.



Гіперферментемія – це зростання активності ензимів у сироватці (плазмі) крові. Вона характерна для ферментів клітинного та екскреторного походження. Механізм зростання активності ферментів у сироватці (плазмі) крові чи іншій біологічній рідині пояснюється виходом (елімінацією) ензиму із пошкоджених клітин, збільшенням проникності клітинних мембран, порушенням метаболічних процесів і посиленим синтезом ферментів у клітинах, підвищенням каталітичної активності ферментів. Ступінь та тривалість гіперферментемії залежать від активності ензиму в клітинах, його молекулярної маси, розташування (цитоплазма, ядро, органели), швидкості інактивації та виведення, характеру, ступеня та глибини пошкодження, величини (маси) органа.

Дисферментемія характеризується появою в сироватці (плазмі) крові ензимів, активність яких не виявляється у здоровому організмі. Механізм розвитку дисферментемії такий, як і гіперферментемії. Прикладом дисферментемії є гепатоспецифічні ензими – сорбітол-дегідрогеназа та фруктозомонофосфатальдолаза (ФМФА), які відсутні у сироватці (плазмі) крові більшості тварин, але зростають (виявляються) при захворюваннях печінки.

Гіпоферментемія – це зниження активності ензимів у сироватці (плазмі) крові. Вона характерна для секреторних ферментів, коли їх синтез у клітинах порушений і активність у крові знижується. Наприклад, зниження у крові ферментів згортаючої системи крові, фібринолізу, холінестерази спостерігається при ураженні клітин печінки, де вони утворюються.

Індикаторні ферменти та їх роль при
діагностиці захворювань окремих органів


Печінка – один із основних органів обміну речовин і травлення, тому найбільш насичена ферментами. У цитоплазмі та органелах печінкових клітин знаходиться більше тисячі різних ферментів. Розміщення їх у субклітинних утвореннях допомагає визначити ступінь деструкції органа без застосування морфологічних досліджень тканин. Так, у цитоплазмі паренхіматозних клітин (гепатоцитів) локалізуються АЛТ, СДГ, ізофермент АСТ, у рибосомах – холінестераза, церулоплазмін, у стінках жовчних протоків – ГГТ, ЛФ, лейцинамінопептидаза (ЛАП). Дослідження активності ферментів у сироватці (плазмі) крові набуває дедалі більшого значення при патології печінки ще й тому, що зміна їх активності настає швидше, ніж інших лабораторних показників. Тому передумовою своєчасного та успішного лікування і профілактики хвороб печінки є рання ензимодіагностика. Вихід (елімінація) ферментів із печінки у кров є ознакою цитолізу – руйнування клітин або порушення проникності їхніх мембран. При аналізі змін активності ензимів важливо визначити місце елімінації. Для цього необхідно знати їхню активність у сироватці крові та клітинах здорових тварин, внутрішньоклітинну локалізацію і метаболізм.

Із гепатоспецифічних (органоспецифічних) ферментів для діагнос-тики хвороб печінки у сироватці крові тварин визначають активність СДГ, аргінази, орнітинкарбамоїлтрансферази (ОКТ), ФМФА, печінковий ізофермент ЛДГ (ЛДГ5). Зростання активності органоспецифіч-них ензимів у сироватці крові є патогномонічним показником цитолітичного синдрому ураження печінки, оскільки вони розміщуються лише в гепатоцитах і при їхній деструкції елімінують у кров.

До відносно специфічних (для печінки) ферментів відносять ГЛДГ, ГГТ, малатдегідрогеназу (МДГ), ізоцитратдегідрогеназу (ІЦДГ), лейцин-амінопептидазу (ЛАП), 5-нуклеотидазу, уроканіназу та ін. Крім клітин печінки, вони можуть локалізуватися і в іншому органі.

У печінці знаходиться велика кількість неспецифічних ферментів (АСТ, АЛТ, альдолаза, ЛДГ, холінестераза, ЛФ та ін.), які розміщуються також у клітинах інших тканин організму. Тому використовувати їх у діагностиці хвороб печінки слід одночасно із гепатоспецифічними або відносно специфічними ферментами чи іншими показниками й обов’язково враховувати симптоми, які отримані при клініч-ному дослідженні хворої тварини.

Із неспецифічних ензимів найбільш важливе значення для лабораторної діагностики хвороб печінки відіграють АСТ і АЛТ, тому їх часто, як і специфічні та відносно специфічні, називають індикаторними (Влізло В.В., 1998; Левченко В.І., Сахнюк В.В., 2000). Наприклад, для діагностики дистрофії печінки у великої та дрібної рогатої худоби, коней та свиней у сироватці крові визначають активність АСТ, а у собак і котів – АСТ і АЛТ. Інші неспецифічні ферменти є малочутливими і не несуть додаткової інформації про стан патології, тому визначення їх активності одночасно з АСТ чи АЛТ не є пока-
зовим.

Для з’ясування характеру патологічного процесу в печінці та ступеня її ураження визначають кілька ферментів, які локалізуються в різних функціональних клітинах і органелах, а тому дають більш пов-ну інформацію про хворобу. При аналізі цитолізу враховують біологічні та хімічні особливості самих ензимів, ступінь їх активності у клітинах печінки. СДГ має відносно невелику активність у гепатоцитах. Тому в крові здорових тварин активність ферменту є низькою або відсутньою. Збільшення активності СДГ у крові реєструється лише при значному ураженні паренхіми. Активність АСТ, АЛТ, ЛДГ є досить високою у клітинах печінки, тому навіть незначне їх пошкодження спричиняє зростання активності згаданих ензимів у крові. Ферменти, які локалізуються у цитоплазмі, легко проникають через клітинну мембрану, а ті, що містяться в органелах, елімінуються у кров повільніше. При жировій дистрофії печінки в корів уже на ранній стадії хвороби зростає активність АСТ і ГЛДГ. Гіперферментемія настає швидше, ніж зміна інших біохімічних показників ( білірубіну, альбуміну, колоїдно-осадових проб), хоча АСТ локалізована частково, а ГЛДГ – повністю в мітохондріях. Висока чутливість мітохондріального ферменту ГЛДГ при жировій дистрофії печінки пояснюється тим, що мітохондрії гепатоцитів беруть основну участь в утилізації вільних жирних кислот, які накопичуються при даній патології. Таким чином виникає функціональне перевантаження та кількісне переповнення мітохондрій нейтральними жирами, які утворюються із жирних кислот і гліцеролу, порушується структура органів і настає елімінація ензиму в кров.

При гострих запальних процесах у печінці активність ферментів швидко і значно зростає, а при переході у хронічну стадію вона дещо зменшується, але не повертається до фізіологічних меж. Найбільш показовим при гепатитах є зростання активності АСТ, АЛТ, ізоферменту ЛДГ5, МДГ.

При розвитку холестазу, закупорці та ураженні жовчних протоків у сироватці крові тварин зростає активність ЛФ, 5-нуклеотидази, ГГТ, ЛАП. Якщо зростає активність ЛФ, то це свідчить про патологію позапечінкових (екстрагепатичних) жовчних протоків, а коли зростає ГГТ – внутрішньопечінкових (інтрагепатичних). Отже, якщо розвивається механічна жовтяниця, то згадані ензими можуть давати більшу інформацію про патологічний процес, ніж кон’югований білірубін, оскільки вказують на локалізацію ураження.



Незначне зростання активності індикаторних (для печінки) цитолітичних ензимів, і навіть відсутність гіперферментемії одночасно з глибокими порушеннями функцій печінки, є наслідком заміни па-
ренхіматозних клітин сполучною тканиною, що є ознакою цирозу і несприятливого прогнозу. Такі зміни показників встановлені при стахіботріотоксикозі та амілоїдозі печінки у коней (Головаха В.І., 2001) і можуть спостерігатися при значному некрозі печінки. Це пояснюється тим, що відмерлі клітини не продукують ферментів.

У клітинах серцевого та скелетних м’язів містяться креатинкіназа (КК), АСТ, АЛТ, ЛДГ, МДГ, ІЦДГ, альдолаза. Особливо чутливими при ураженні м’язових волокон серця та скелетних м’язів є КК, АСТ та ЛДГ1. Про тяжкі структурні зміни у серцевому м’язі свідчить висока та тривала активність у сироватці крові серцевих ізоферментів: АСТ, ЛДГ1, КК (Левченко В.І., Сахнюк В.В., 2000). Найбільш інформативним і специфічним є ЛДГ1. Її можна використовувати для диференційної діагностики органічних та функціональних порушень серця. Збільшення активності ЛДГ1 у сироватці крові спостерігається при інфаркті міокарда, дистрофічних процесах у серцевому м’язі, але гіперферментемія відсутня при стенокардії, перикардиті, застійних явищах. Для ранньої діагностики інфаркту міокарда показовою є висока активність у сироватці крові КК та АСТ.

Із органів виділення в сироватку крові надходять такі ферменти, як урокіназа, АСТ, АЛТ, альдолаза, ЛАП, ЛДГ, МДГ, ГГТ, ЛФ, КФ та ін. Дослідження активності цих ензимів у сироватці крові не має діагностичного значення при патології нирок, сечовивідних протоків та сечового міхура. Інформативним є визначення активності ферментів у сечі. При хворобах нирок і сечових шляхів у сечі зростає активність ГГТ, ЛАП, бета-глюкуронідази, гліцинамінотрансферази. Досліджуючи ферменти в сечі, слід пам’ятати, що їх активність відрізняється від визначеної у сироватці крові. Так, якщо активність ГГТ у сироватці крові складає від 7 до 15 од/л, то у сечі – від 0 до 5 од/л. Необхідно також враховувати і деякі особливості при проведенні аналізів сечі.

Центральна нервова система багата на ферменти. Із її клітин у кров надходять церулоплазмін, карбоангідраза, холінестераза, ацетилхолінестераза, КК, ЛДГ, МДГ, АСТ, АЛТ, альдолаза та ін. Однак дослідження їх активності у сироватці крові не є показовим для хвороб центральної нервової системи. Найбільш інформативним є визначення активності ферментів у лікворі. Є три джерела надходження ензимів у спинномозкову рідину: кров, клітини ліквору та мозкова тканина. Але основним джерелом є мозкова тканина, оскільки активність ферментів у її клітинах у 100 разів вища, ніж у лікворі. У нормальному стані ензими розміщені всередині нейронів і залишають їх лише у мінімальній кількості. У спинномозковій рідині здорових корів активність КК та ЛФ становить лише 1–4 од/л і 1–6 од/л відповідно. Деструкція клітин мозку спричиняє швидку елімінацію у спинномозкову рідину КК, ЛФ, ЛДГ, АСТ, церулоплазміну. У клітинах паренхіми мозку КК має дуже високу активність у цитоплазмі нейронів. Тому вже при незначному ураженні клітин мозку відбувається елімінація ензиму в ліквор. ЛФ міститься у клітинних мембранах нейронів, і підвищення її активності є наслідком значних пошкоджень мозку.

При діагностиці захворювань опорно-рухового апарату в сироват-ці крові досліджують лужну (ЛФ) і кислу (КФ) фосфатази, гіалуронідазу, арилсульфатазу, альфа- і бета-глюкозидазу, бета-глюкуронідазу. Інформативним тестом ураження кісткової тканини є дослідження в сироватці крові та синовіальній рідині кісткового ізоферменту (термолабільного) ЛФ. Визначення активності ЛФ у синовіальній рідині дає можливість виявляти розвиток рахіту в продромальний період (Левченко В.И., Тихонюк Л.А.,1982). При асептичних ураженнях суглобів активність ЛФ у синовії може зростати у 3–10 разів. У великої рогатої худоби, крім ЛФ, дослідження інших ферментів у синовіальній рідині не має діагностичного значення.

Клінічна інтерпретація змін активності
індикаторних ферментів


Аспарагінова трансфераза (аспартатамінотрансфераза, АСТ) та аланінова трансфераза (аланінамінотрансфераза, АЛТ) локалізуються у клітинах більшості органів і систем. Вони переносять аміногрупи від аспарагінової кислоти (АСТ) та аланіну (АЛТ) на альфа-кетоглутарову кислоту. Трансамінази не є специфічними для окремих органів, тому необхідно визначити точне місце елімінації ферменту в кров. При цьому враховують симптоми хвороби, а також визначають хоч би один органоспецифічний чи відносно специфічний ензим і типові показники, які застосовуються при діагностиці окремого органа або системи. Активність трансаміназ у сироватці крові здорових тварин показана у додатку В. Обидва ферменти локалізуються в цитоплазмі клітин (АСТ також у мітохондріях), тому навіть при незначному пошкодженні тканин збільшують свою активність у сироватці (плазмі) крові.

Отже, вони є досить чутливими при різних патологіях в організмі. Дослідження активності АСТ та АЛТ у сироватці крові використовують для діагностики хвороб печінки (гепатиту, гепатозу та ін.). Для великої та дрібної рогатої худоби і коней показовими є дослідження активності АСТ у сироватці крові, а для свиней, собак і котів – АЛТ і AСT. Це пояснюється ступенем активності вказаних ензимів у гепатоцитах тварин різних видів. АСТ має високу активність у клітинах великих тварин, а АЛТ – дрібних. Трансамінази є досить чутливими та інформативними показниками ураження печінки. Найвища активність трансаміназ у крові спостерігається при розвитку некрозу печін-ки і гострому паренхіматозному гепатиті, дещо нижча – при хронічному гепатиті та дистрофії. Зростання активності АСТ і АЛТ у сироватці крові починається за 3–8 днів до появи клінічних ознак захворювання і досягає максимуму в перші дні розвитку патологічного процесу. При розвитку жирової дистрофії печінки у корів зростання активності АСТ виникає вже при ультрамікроскопічних змінах органа, коли активність інших ферментів ще мало змінюється. Гіперферментемія залежить від кількості відкладеного жиру в паренхімі. Активність АСТ у крові корів, хворих на жировий гепатоз, збільшується у 5–10 разів. На високу діагностичну цінність ензиму при гепатодистрофії вказує високий корелятивний зв’язок її з ГЛДГ (Влізло В.В., 1997). Активність АСТ і АЛТ зростає у свиней, хворих на токсичну гепатодистрофію (Сенько А.В., 2000), та у собак при аліментарній і токсичній гепатодистрофії (Дикий О.А., 2000; Соловйова Л.М., 2002).

Причому, в усіх випадках більш інтенсивно зростає активність АЛТ, тому співвідношення АСТ до АЛТ зменшується. Для виключення або підтвердження наявності патології у м’язах скелета та серця, де трансамінази мають високу активність, одночасно досліджують КК, яка є специфічним показником ураження м’язових волокон. Зростання активності трансаміназ і КК вказує на ураження серця або м’язів скелета.

При діагностиці захворювань печінки в людей запропоновано визначати коефіцієнт Де Рітіса, що показує співвідношення активності АСТ до АЛТ (у нормі коефіцієнт Де Рітіса складає 1,33). У тварин із високою активністю АСТ він малоінформативний, а у собак і котів, подібно до людей, зростання коефіцієнта де Рітіса свідчить про тяжкі ураження гепатоцитів, оскільки це є ознакою збільшення активності мітохондріальної фракції АСТ.



Лактатдегідрогеназа (ЛДГ) каталізує реакцію перетворення піровиноградної кислоти у молочну за участі NAD+. ЛДГ розміщується в основному в цитоплазмі клітин різних тканин організму. Фермент складається з п’яти ізоформ (ЛДГ1–ЛДГ5). Окремі ізоферменти локалізуються у відповідних органах, що й визначає їхню специфічність. Аналіз активності загальної ЛДГ не має діагностичного значення, адже не відомо, за рахунок якої ізоформи вона зростає і де знаходиться патологічний процес. У сироватці крові тварин різних видів активність загальної ЛДГ є дуже високою (додаток В).

Визначення окремих ізоферментів ЛДГ є показовим для діагностики. ЛДГ1 та ЛДГ2 локалізуються в серцевому м’язі. Зростання активності цих ізоферментів у сироватці крові вказує на пошкодження клітин, де вони розміщуються. Висока активність ЛДГ4 та ЛДГ5 є ознакою ураження скелетних м’язів і печінки. У легенях і селезінці в однаковій кількості містяться всі ізоферменти, тому при їх захворюванні (пневмонії, лейкози) зростає активність загальної ЛДГ у крові.

Для лабораторної діагностики виготовляються набори тестів для визначення двох окремих ізоферментів: термостабільної ЛДГ, яка є міокардіоспецифічною, і термолабільної ЛДГ – гепатоспецифічної. Це спрощує та прискорює дослідження, оскільки визначення окремих фракцій проводять шляхом електрофорезу на гельових пластинках.

Лужна фосфатаза (ЛФ) активує розщеплення фосфорно-органічних сполук. Фермент розміщується в клітинах у зв’язаному з плазматичними мембранами стані, тому разом із ГГТ, ЛАП, 5-нуклеатидазою належить до мембранозв’язаних. ЛФ складається із різних ізоферментів, які локалізуються переважно в епітелії жовчовивідних шляхів, плазматичних мембранах гепатоцитів і нейронів, кістках, кишечнику, плаценті, нирках. Визначення активності різних фракцій можливе шляхом електрофорезу досліджуваного субстрату. Проте, ізоферменти ЛФ не мають чіткої органної специфічності, а електрофоретична методика є складною. Тому для спрощення досліджень використовують методику, яка грунтується на різній чутливості ізоферментів до тепла. Кишкова ЛФ складає термостабільну фракцію, а ізоферменти із печінки та кісткової тканини – термолабільну. Найбільш чутлива до нагрівання кісткова фосфатаза.

Надходження ферменту з різних тканин у кров залежить від віку та фізіологічного стану (тільність, роди, інтенсивність лактації). Висока активність ЛФ у крові молодняку пояснюється інтенсивним фун-кціонуванням остеобластів у кістковій тканині, що зумовлене процесами активного росту організму. У цей період активність ферменту в крові зростає за рахунок кісткового ізоферменту. У другій половині вагітності та під час родів активне зростання та руйнування плаценти спричиняють збільшення плацентарного ізоферменту.

Підвищення активності ЛФ у сироватці крові найчастіше реєструється при патології печінки та кісткової тканини. Ураження паренхіми печінки викликає незначне зростання активності ферменту в сироватці крові, оскільки ЛФ міцно зв’язана з клітинними мембранами. У клінічній гепатології печінковий ізофермент є показовим для діагностики холестазу. Це пов’язано з підвищеним синтезом ЛФ клітинами жовчних протоків і порушенням виділення ензиму в жовч. Особливо високою є гіперферментемія при розвитку патологічного процесу та стазу жовчі в позапечінкових жовчних протоках. Тоді активність ензиму в сироватці крові зростає у десятки разів. При пошкодженні внутрішньопечінкових жовчних шляхів та інтрагепатитному холестазі активність ЛФ у крові збільшується лише у 2–3 рази.

При патології кісткової тканини, коли має місце підвищена діяльність остеокластів, під час розвитку рахіту, остеодистрофії, гіперпаратиреоїдизмі у крові зростає активність кісткового ізоферменту ЛФ. У цих випадках активність загальної ЛФ у сироватці крові збільшується у 3–10 разів. Для ранньої діагностики рахіту та остеодистрофії специфічним є зростання активності фосфатази у синовіальній рідині. Збільшення активності ЛФ у лікворі є ознакою ураження мембран нейронів, де вона локалізується.



Гаммаглутамілтрансфераза (ГГТ, ГГТФ, γ-ГФ, гамма-глутаміл-транспептидаза – ГГТП) каталізує перенесення глутамілового залишку та гаммаглутамілпептиду на акцепторний пептид чи на альфа-амінокислоту. Фермент має найвищу активність у нирках, печінці, особливо в клітинах, які формують ниркові канальці та жовчні протоки, а також у підшлунковій залозі. Зростання активності ГГТ у сироватці крові свідчить про патологічні процеси в гепатобіліарній системі, а підвищення його активності в сечі – про ураження нирок. При панкреатитах активність ферменту в крові зростає незначно. Гіперферментемія є раннім і надійним тестом інтрагепатитного стазу жовчі, пошкодження канікулярних мембран гепатоцитів біля біліарного полюса та епітеліальних клітин, які вистилають просвіт жовчних протоків. Мікроскопічні дослідження біоптатів печінки показують, що локалізація патологічного процесу впливає на рівень активності ГГТ. Якщо ураження виявляють у клітинах паренхіми, то активність ензиму зростає незначною мірою (13,0–40,0 од/л). При холестазі та пошкодженні внутрішньопечінкових жовчних протоків спостерігається яскраво виражена гіперферментемія (50,0–110,0 од/л), а при значних патологічних процесах у біліарній системі (холангіт, перихолангіт, холестаз, фасціольоз, дикроцеліоз) активність ферменту досягає понад 500,0 од/л. Отже, ГГТ є найчутливішим тестом порушення жовчовиділення в печінці, який не лише діагностує, а й попереджає про початок ураження та прогнозує його глибину.

У новонароджених телят після двох–трьох напувань молозивом активність ГГТ у сироватці крові підвищувалася у 15–30 разів. Очевидно, у телят зменшується виділення жовчі, розвивається холестаз, який є фізіологічним. У лошат активність ферменту у 1,5–3 рази вища, ніж у дорослих коней, проте гіперферментемії після споживання молозива у них не спостерігається (Головаха В.І., 2002).

Підвищення активності ГГТ у крові настає при токсичному впливі лікарських препаратів (барбітурати, антикоагулянти, протиревматич-ні, глюкокортикоїди, анаболічні стероїди, наркотики, антибіотики
та ін.). У коней збільшення активності ГГТ у сироватці крові встанов-лено при асоційованому перебігу інфекційного енцефаломієліту і леп-тоспірозу, алкалоїдомікотоксикозі та стахіботріотоксикозі (Голова-
ха В.І., 2001).

Структурні зміни в нирковій тканині, особливо в ниркових каналь-цях, спричиняють елімінацію ГГТ у сечу. Активність ферменту в сечі здорових корів коливається від 0 до 5 од/л, при ураженні нирок вона зростає у кілька разів, а коли пошкоджується ниркові канальці, – у десятки разів.



Глутаматдегідрогеназа (ГЛДГ, ГДГ) перетворює альфа-кетоглу-тарову кислоту в глутамінову. ГЛДГ локалізована в основному в мітохондріях клітин печінки. Активність ферменту в сироватці крові є незначною. Зростання активності ГЛДГ у крові тварин свідчить про порушення структури і лізис мітохондрій гепатоцитів.

Ензим є досить чутливим тестом діагностики жирової дистрофії печінки у корів. Вже при слабкому ступені жирового гепатозу активність ГЛДГ у сироватці крові зростає у 5 разів, при середньому у 5–10, при важкому – у 10–20. Можливо, це пов’язано з тим, що мітохон-дрії беруть основну участь у метаболізмі вільних жирних кислот і швидко уражуються при функціональному перевантаженні та переповненні ліпідами.

У зоні, яка прилягає до центральної вени печінкової частки, під дією різних гідростатичних коливань чи гострої аноксії (гідростатичний та гіпоксичний цитоліз) настає швидке ураження мітохондрій гепатоцитів і активність ГЛДГ зростає. Гіперферментемія може спостерігатися також при гострому закупоренні загального жовчного протоку, коли виникає жовчна гіпертензія.

Креатинкіназа (КК) каталізує зворотну реакцію фосфорилування креатину. КК розміщується в м’язах скелета (90%) та серця (2%) і мозковій тканині (8%). Фермент є високоспецифічним тестом пошкодження м’язових волокон скелета та серця, коли його досліджувати у крові (сироватка, плазма), і мозку – при дослідженні у спинномозковій рідині (лікворі). Значна гіперферментемія (500–5500 од/л) спостерігається у хворих на м’язову дистрофію, при міозиті, ішемії, травматичному пошкодженні та метаболічному порушенні в м’язах, залежуванні, фізичному перевантаженні. При ураженні серцевого м’яза (інфаркт, міокардит, міокардіодистрофія, серцева недостатність) активність КК у сироватці крові зростає до 10 і більше разів. При виникненні інфаркту міокарда активність ензиму зростає через декілька годин і є високою протягом тижня.

Захворювання, які перебігають з ураженням головного та спинного мозку (крововилив, менінгоенцефаліт, менінгіт, енцефаліт, мієліт, некроз та ін.), спричиняють зростання КК у лікворі хворих органів. Локалізуючись у цитоплазмі нейронів, фермент елімінується у спинномозкову рідину навіть при незначному пошкодженні і різко зростає при деструкції клітин мозку. Наприклад, при печінковій енцефалопатії активність КК у лікворі збільшується удвічі, а при печінковій комі – у 14 разів.



Холінестераза та псевдохолінестераза. Холінестераза (правдива холінестераза, ацетилхолінестераза, АХЕ) та псевдохолінестераза (холінестераза, бутирилхолінестераза, ХЕ) – секреторні ферменти, які активують реакцію розщеплення ефірів холіну (ацетилхолін та бутирилхолін) до холіну та оцтової чи масляної кислот. В останні роки псевдохолінестеразу називають холінестеразою, а правдиву холінестеразу – ацетилхолінестеразою. Псевдохолінестераза синтезується в рибосомах ендоплазматичної сітки гепатоцитів і виділяється із печінки в плазму крові для участі в метаболічних реакціях. Вона зустрічається майже у всіх тканинах, але особливо висока її активність виявляється у плазмі крові, печінці та підшлунковій залозі.

Зниження активності псевдохолінестерази у сироватці крові відбувається при тяжких і запущених захворюваннях печінки (зокрема цирозі та некрозі), голодуванні, хронічній нирковій недостатності, отруєнні фосфороорганічними сполуками (інсектицидами). Гіперхолінестераземія може спостерігатися при патологічних станах, що характеризуються посиленим синтезом дрібнодисперсних глобулінів, при подразненні клітин печінки ендо- чи екзотоксинами.



Амілаза і ліпаза. Альфа-амілаза (α-амілаза) каталізує ендогідроліз 1,4-глюкозидних зв’язків крохмалю, глікогену та інших споріднених з ними полісахаридів до мальтози, декстринів чи інших полімерів. Альфа-амілаза секретується підшлунковою та слинними залозами; невисока її активність спостерігається в печінці та скелетних м’язах. Низька молекулярна маса амілази (≈48000) сприяє фільтрації ферменту через ниркові клубочки і виділенню із сечею. Ензим складається із двох фракцій – панкреатичної та слинної. У сироватці крові вищою є активність слинного ізоферменту, а в сечі – панкреатичного. Підвищення активності амілази в сироватці крові та сечі спостерігається при пошкодженні слинних та підшлункової залоз. Значна та швидка гіперамілаземія і гіперамілазурія розвиваються при гострому паротиті та гострому панкреатиті. Меншою мірою зростання активності альфа-амілази реєструється при виразках шлунка, хімостазі, дистрофії печінки, гепатиті, жовчнокам’яній хворобі. При патології нирок активність ферменту може зростати у крові, а в сечі – знижуватися. Гіперамілаземію викликають ряд лікарських препаратів (кортикостероїди, саліцилати, тетрациклін, фуросемід, гістамін).

Ліпаза (панкреатична ліпаза) гідролізує в жирах зовнішні ефірні зв’язки, звільняючи жирні кислоти. Фермент секретується підшлунковою залозою і у великій кількості виявляється в дуоденальному вмісті. У сироватці крові активність ферменту низька. При гострому панкреатиті активність ліпази зростає в сотні разів і тримається на цьому рівні довше, ніж амілаза. У сечі активність ліпази відсутня.

Ферментотерапія


Ферментотерапія – це використання ферментних препаратів з метою лікування ферментопатії або прискорення хімічних реакцій у клітинах і тканинній рідині організму. Виступаючи в ролі біологічних каталізаторів, ферменти утворюють тимчасові комплекси із своїм субстратом, завдяки чому стає можливим перетворення поживних речовин без суттєвих енергетичних затрат. Так, білки розщеплюються до амінокислот, вуглеводи – до моносахаридів, жири – до гліцеролу і жирних кислот. Кожний фермент має активний центр, що забезпечує його специфічну дію на субстрат. Таким чином, ензим каталізує розщеплення лише відповідного субстрату і не впливає на інші речовини, навіть близькі за хімічним складом. Наприклад, уреаза каталізує реакцію гідролітичного розщеплення сечовини і зовсім не діє на метилсечовину.

З лікувальною метою найчастіше застосовують екскреторні ферменти, які виділяються залозами травного каналу. Природні ферменти отримують від тварин-донорів шляхом накладання фістул та зондування або після забою тварин роблять екстракцію із слизової шлунка, кишечнику та підшлункової залози. Так виготовляють широковідомі препарати пепсин, ацидин-пепсин, абомін, натуральний шлунко-вий сік, екстракт дванадцятипалої кишки, панкреатин, трипсин, хімотрипсин, хімопсин, ентерофарм.

Пепсин і ацидин-пепсин ( із слизової оболонки шлунка свиней), абомін (із сичуга молочних телят і ягнят) та натуральний шлунковий сік застосовують для лікування тварин із розладами травлення та недостатньою секрецією залоз шлунка, хворих на анацидні та гіпоацидні гастрити, ферментодефіцитну диспепсію, гострі та хронічні гастроентерити, ентероколіти. Екстракт дванадцятипалої кишки та ентерофарм застосовують хворим із шлунково-кишковими розладами, для відновлення травлення в кишечнику. Панкреатин, трипсин, хімотрипсин і хімопсин виготовляють із підшлункової залози. Вони є ефектив-ними при лікуванні шлунково-кишкових захворювань, анацидного та гіпоацидного гастриту, панкреатиту, ентериту, коліту та хвороб печін-ки. Як засіб патогенетичної терапії, протеолітичні ферменти є ефективними при хворобах органів дихання, запальних процесах гнійно-фібринозного характеру. Введення в дихальні шляхи чи рани пепсину, трипсину, хімотрипсину, хімопсину та інших ферментів сприяє розрідженню ексудату та видаленню некротичних тканин.

Для лікування синтезовано цілий ряд ферментів, які є стійкішими та ефективнішими за природні і не викликають алергічних реакцій в організмі хворих тварин. Виготовляються лікарські препарати (таблет-ки, капсули), які в зовнішньому шарі містять ферменти шлунка, після якого розташована кислотостійка оболонка, що захищає внутрішній прошарок, де є ферменти підшлункової залози чи кишечнику. Таким чином, ферменти, які необхідні для травлення в тонкому кишечнику, надходять сюди у незміненому вигляді. Із комплексних ферментних препаратів найбільш відомими є пензинорм, трифермент, фестал, дигестал. Вони є ефективними при шлунково-кишкових захворюваннях, що характеризуються порушенням ферментної активності у шлунку, кишечнику, при ураженні підшлункової залози.

Ферменти бактеріального та грибкового походження одержують шляхом культивування мікроорганізмів і грибів. Вони є комплексними, оскільки, крім основного ферменту, містять також інші, проявляючи аміло-, целюлозо-, пектино-, протео-, ліполітичну та іншу дії. Їх застосовують з метою поліпшення перетравлювання корму, підвищення продуктивності, лікування хвороб, що супроводжуються ферментопатією. Із ферментів, які сприяють розщепленню вуглеводів, найбільш відомими є глюкозидаза Г3х, амілосубтилін Г3х та Г10х, амілоризин Пх та П10х, глюкаваморин П10х, пектаваморин Г3х, Г10х, П10х та Пх, пектафоетидин П10х та Г10х; білки – протосубтилін Г3х, реніномукорин Г10х, ренін, кисла протеаза Г10х.

При лікуванні інфекційних захворювань для знешкодження патогенної мікрофлори застосовують літичні ферменти, які розщеплюють клітинні оболонки бактерій. Ферментний лізис бактеріальної оболонки здійснюють три групи ензимів: літичні глікозидази (гідролізують полісахаридні ланцюги пентоглікану), амідази (каталізують розщеп-лення пептидних субодиниць від білка), літичні протеази (гідролізують пептидні містки між субодиницями білка). Як літичний фермент проти бактерій широко використовують відомий лізоцим, проти стафілококів – лізостатин, проти мікозних уражень – коприн, фізар, болбіт.

Використання ферментів
у лабораторній діагностиці


Одним із основних завдань клінічної лабораторної діагностики є уніфікація методик досліджень, з метою покращення точності та об’єктивності одержаних результатів. Сьогодні до складу високоспецифічних аналітичних тестів входять ферменти. Ферментативні методи є найбільш точними, специфічними, технічно простими та нешкідливими для дослідника при кількісному визначенні багатьох метаболітів у біологічних рідинах організму. Наприклад, глюкозооксидазний метод дослідження глюкози не потребує ні нагрівання до високих температур, ні роботи з концентрованими кислотами.

За допомогою біохімічних методів не завжди вдається виявити досліджуваний матеріал у чистому вигляді. Часто він фіксується одночас-но з іншими подібними субстратами. Так, редуктометричне визначення глюкози методом Хагедорна-Єнсена не є точним, оскільки він, крім глюкози, реагує на вміст глутатіону, сечової кислоти та інших метаболітів. Використання глюкозооксидазного ферментативного методу дає можливість виявити в крові лише глюкозу. Подібні приклади в лабораторній діагностиці можна застосувати й до таких ферментативних методів, як використання уреази при визначенні сечовини (уреазний метод), лактатдегідрогенази – молочної кислоти, аланінової трансферази – аланіну, креатинкінази – креатинфосфату та ін.



Імуноферментні методи досліджень – це новий напрямок у клініч-ній лабораторній діагностиці. Вони вважаються найбільш чутливими та високоспецифічними. Діагностика здійснюється за допомогою ензиму, зв’язаного з імуносорбентом. Одним із поширених варіантів імуноферментного аналізу є метод ЕЛІСА (ELISA) – великі літери від англійських слів Enzyme Linked Immunosorbent Assay. Для імуноферментних досліджень часто використовується пероксидаза, оскільки цей фермент має незначну молекулярну масу і легко виявляється.







База даних захищена авторським правом ©mediku.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка