Ферменты плазмы крови

Ферменты – это белки, которые в качестве катализаторов участвуют во всех биохимических реакциях организма.

Большинство ферментов находятся внутри клеток и выделяются в  кровь только при их повреждении и разрушении. Уменьшение концентрации белков-катализаторов происходит, как правило, при нарушении их образования. Некоторые из них находятся в том или ином органе в значительно большем количестве, чем в других — это органоспецифические ферменты. Увеличение их активности в крови  однозначно свидетельствует о поражении конкретного органа. Данное изменение возникает раньше, чем другие признаки заболевания, что делает анализы, связанные с ним, очень тонким и точным инструментом диагностики.

К ферментам относятся: α – амилаза, аланинаминотрансфераза (АлАТ), аспартатаминотрансфераза (АсАТ), гамма-глутамилтрансфераза (γ-ГТФ), глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (Г-6-ФДГ), креатинфосфокиназа (КФК), лактатдегидрогеназа (ЛДГ), липаза, пепсин, щелочная фосфатаза (ЩФ), кислая фосфотаза (КФ).

α-Амилаза участвует в расщеплении крахмала, гликогена и некоторых других углеводов до моно- и дисахаридов (мальтозы, глюкозы). Ею богаты слюнные и поджелудочная  железы. Активность α – амилазы  в крови изменяется под влиянием приема пищи: днем она выше, чем ночью.

Увеличивается активность при:

• остром панкреатите и обострении хронического;
• эпидемическом паротите;
• «хирургических» заболеваниях, вызванных поражением органов брюшной полости (аппендицит, перитонит и т. д.);
• диабетическом ацидозе;
• после приема алкоголя, введения адреналина, кортикостероидов, наркотических веществ, тетрациклина;
• отравлении метанолом.

Снижение отмечается при:

• атрофии и фиброзе поджелудочной железы;
• тиреотоксикозе;
• инфаркте миокарда.

Аминотрансферазы (АлАТ и АсАТ)

АлАТ содержится в основном в печени.

Увеличивается активность при:

• вирусном гепатите;
• токсическом повреждении печени;
• инфекционном мононуклеозе;
• холестазе;
• циррозе печени;
• осложненном инфаркте миокарда;
• лечении больных большими дозами салицилатов, фибратов.

АсАТ присутствует в миокарде и ткани скелетной мускулатуры.

Увеличивается его активность при:

• мышечных дистрофиях;
• инфаркте миокарда (через 4-6 часов после болевого приступа с максимальной концентрацией на 3-5 сутки);
• тяжелом приступе стенокардии, тахиаритмии;
• остром ревмокардите;
• тромбозе легочной артерии;
• токсическом поражении печени;
• инфекционном мононуклеозе;
• холангите;
• остром алкогольном отравлении;
• остром панкреатите;
• амебоидных инфекциях.

Уменьшение АсТ и АлТ в сыворотке крови встречается при тяжелых поражениях печени, когда уменьшается количество клеток, синтезирующих эти ферменты (обширный некроз, цирроз).

Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) –ускоряет превращение молочной кислоты в пировиноградную и наоборот. Является внутриклеточным энзимом, который содержится  в почках, печени, сердце, скелетных мышцах, эритроцитах. В тканях содержатся 5 изоферментов ЛДГ.

Увеличение активности ЛДГ-1 или отношения ЛДГ-1/ЛДГ-2 отмечается при:

инфаркте миокарда; мегабластной анемии; болезнях почек.

ЛДГ-5 повышается при многих заболеваниях печени; повреждении скелетных мышц; раке.

ЛДГ-3 при тромбозе, эмболии легочной артерии; почечных заболеваниях, сердечно-легочной недостаточности.

ЛДГ-4 и 5 повышается при нарушении кровообращения, которое связано с сердечной недостаточностью, поражениях паренхимы печени, повреждениях скелетных мышц.

Креатинфосфокиназа (КФК) – принимает участие в реакциях энергообразования и содержится в наибольшом количестве в сердечной и скелетной мускулатуре. Чаще всего анализ на этот белок проводят при инфаркте миокарда, т.к. он очень чувствителен и специфичен.

Увеличение активности креатинкиназы в крови отмечается при:

• инфаркте миокарда (важнейший диагностический признак);
• аритмии сердца, прогрессирующей мышечной дистрофии;
• после тяжелой физической нагрузки, при напряжении мышц (беге);
• внутримышечных инъекциях лекарственных средств (особенно наркотических и обезболивающих);
• снижении функции щитовидной железы (гипотиреозе);
• нарушении мозгового кровообращения, инсульте;
• острой алкогольной интоксикации;
• шизофрении, маниакально-депрессивном психозе, эпилепсии;
• травмах головы.

Снижается при тиреотоксикозе.

Липаза (панкреатическая) синтезируется поджелудочной железой и принимает участие в расщеплении нейтральных жиров. Ее изменение при заболеваниях поджелудочной железы аналогично изменению α-амилазы, однако одновременное определение этих ферментов позволяет диагностировать поражение поджелудочной железы с тонностью до 98%.

Щелочная фосфатаза (ЩФ) – участвует в минеральном (фосфорно-кальциевом) обмене, но проявляет максимальную активность в щелочной среде. Содержится в большом количестве в стенках желчных протоков печени, костях, слизистой оболочке кишечника, плаценте, почках.  Этот белок является биохимическим маркером кальциево-фосфорного обмена в костной ткани, скрининговым тестом остеопороза.

Увеличение ЩФ отмечается при:

• заболеваниях печени, сопровождающихся холестазом;
• механической желтухе;
• злокачественных заболеваниях костей, остеомаляции;
• рахите;
• инфекционном мононуклеозе;
• диффузном токсическом зобе, ограниченной склеродермии;
• раке гепатодуоденальной зоны, циррозе печени.

Уменьшение отмечается  при:

• снижении функции щитовидной железы (гипотиреозе);
• старческом остеопорозе;
• выраженной анемии;
• цинге, гиповитаминозе С и Д.

Кислая фосфотаза (КФ) – участвует в реакциях обмена ионов фосфорной кислоты. Наибольшее содержание обнаруживается в предстательной железе, что используется как очень чувствительный и специфичный показатель ее патологии. Также содержится в эритроцитах, тромбоцитах, почках, селезенке.

Увеличение активности КФ отмечается при раке предстательной железы, заболеваниях почек, гепатобилиарной системы, ревматизме, пневмонии, бронхите, мегалобластной анемии, остеопорозе и др. Ложноположительные результаты могут наблюдаться при катетеризации мочевого пузыря, обследовании и биопсии предстательной железы, поэтому анализы необходимо проводить через 2 дня после этих манипуляций.

Уменьшение КФ выявлено при тромбоцитопениях.

Гамма-глутамилтрансфераза (γ-ГТФ) задействована в превращениях аминокислот и пептидов, используется для диагностики заболеваний печени и желчных путей.

Увеличение ГГТ отмечается при остром гепатите и обострении хронического, печеночной коме, механической желтухе, острой интоксикации. При нормальной активности γ-ГТФ вероятность заболевания печени очень мала.

Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (Г-6-ФДГ) принимает участие в процессах окисления глюкозы. Используется в основном для выявления наследственных заболеваний, связанных с дефицитом этого белка-катализатора, отсутствие которого приводит к гемолизу.

Пепсин – основной фермент желудочного сока, секретируется в виде пепсиногена.

Повышение его уровня отмечается при усиленной секреции желудочного сока, утолщении стенок желудка, язве 12-перстной кишки, опухоли поджелудочной железы.

Снижение пепсиногена отмечается при атрофическом гастрите, опухолях желудка, болезни Аддисона.

Делятся на 3 группы:

Секреторные – синтезируются в печени и секретируются в кровь – холинэстераза, факторы свертывания крови. В норме их активность выше, чем при заболеваниях.

Экскреторные – синтезируются в печени, экскретируются в желчь – щелочная фосфатаза. При заболеваниях активность увеличивается.

Индикаторные – в норме почти отсутствует при заболеваниях их активность растет.

Изменение белкового состава крови при заболеваниях.

Гипо-протеин-эмия снижение общего содержания белков. Может встречаться при белковом голодании, заболеваниях ЖКТ, печени, почек.

Дис-протеин-эмия изменение соотношения отдельных фракций белков (в норме альбумин-глобулин 1,5:1,9). При острых стадиях воспалительных заболеваний в плазме увеличивается содержание глобулинов α и β фракций.

Белки острой стадии воспаления.Гаптоглобин, оромукоид – считается что белки ОСВ оказывают защитное действие на ткани, угнетает протеолитические ферменты тканей. При хронических заболеваниях в плазме увеличивается содержание Ig.

Пара-протеин-эмия появление в плазме патологических белков: креоглобулин (осаждается при t<37), пироглобулин (осаждается при 60-80), фетопротеин – эмбриональный белок.</p>

Небелковые азотсодержащие вещества.

Низкомолекулярные азотистые вещества — сумма веществ осаждающихся в крови после осаждения белков – остаточный азот (RN). В норме 15-25 ммоль/л. RN представлен мочевиной 3,3-8 ммоль/л (50%), аминокислотами (25%), пептидами, мочевой кислотой 0,2-0,4 ммоль/л, NH₃ 20-80 ммоль/л, билирубином 2-8,20 мКмоль/л, креатинином 60-130 мКмоль/л.

Большинство из этих веществ являются конечными продуктами азотистого обмена, которые выводятся через почки. Поэтому, при патологии почек содержание RN резко увеличивается и этот симптом называется азот-эмия, встречается при увеличенном распаде белков, онкологии.

В составе этой фракции RN присутствуют пептиды, многие из них биологически активны (кинин)

Кининовая система крови.

Кинины представлены брадикинином (9 остатков АК), калидином (10 АК), лизил-метионин-брадикинин (11 АК).

Биологическое действие разнообразное, регулируют гемодинамику, увеличивают работу сердца, расширяют сосуды, вызывают спазм гладкой мускулатуры бронхов, матки, являются медиатом воспаления, участвует в регуляции свертывающей и антисвертывающей системы крови. Обладают имуномодуляторным действием.

Синтезируются из неактивных белков предшественников кининогенов. В этом участвуют протеолитические ферменты (каликренины). Каликренины образуются из каликрииногенов, активация каликреиногенов осуществляется трипсином, плазмином. Распад кининов до аминокислот осуществляется ферментом киназой.

Безазотистые органические вещества крови.

Глюкоза 3,3-5,5 ммоль/л, метаболиты углеводного обмена,

Липиды:

Общие 4-8 грамм/л,

Сиаловые кислоты 2,2-2,6 ммоль/л,

ТАГ 1,5-2,5 ммоль/л,

Фосфолипиды 2,5-3,5 ммоль/л

Холестерин 3,5-5,2 ммоль/л

Свободные жирные к. 0,4-0,8 ммоль/л

У детей все кроме свободных кислот ниже.

Минеральные вещества крови.

Основным является Nа – 130 ммоль/л, К 4-5 ммоль/л, Fе-19 мКоль/л, Хлориды 98-107 ммоль/л.

Физико-химические свойства крови.

Плотность крови – 1,050-1,060 см³, зависит от суммы растворенных в крови веществ, определяется прибором ореометром.

Вязкость крови – 5-6 ЕД относительно вязкости дистиллированной воды, определяется вискозиметром (оценивает вязкость по скорости перемещения жидкости)

Осмотическое давление крови 7,8-8,1 атм определяют криоскопически, сравнивают температуру замерзания плазмы и воды. Осмотическое давление учитывается при внутривенном введении жидкости. Жидкости с Р_осм=Р_осм крови – изотоничны (0,9% NaCl, 5% глюкоза) их можно вводить в кровь в достаточно большим объемом. С более высоким Р – гипертонические растворы 40%-глюкоза – введение этих жидкостей приводит к сморщиванию эритроцитов→допустимы небольшие объемы. Растворы с более низким давлением – гипотонические это вода. При введении этих эритроцитов они набухают.

рН крови 7,36-7,44. рН определяет активность ферментов, поэтому отклонение рН инактивирует ферменты поэтому величина рН поддерживается на постоянном уровне физиологическими регуляторами рН – легкие, почки, ЖКТ, потовые железы, и физико-химическими регуляторами – буферными системами крови. Буферные системы включают акцептор протонов (чаще соль) и донор протонов (чаще кислота). рН который создает буферная система рассчитывается по формуле: рН= рК + lg ([акц]/[дон]). В крови человека 4 буферных системы:

Ø Бикарбонатная Н₂СО₃/NаНСО₃

Ø Гемоглобин-оксигемоглобиновая ННв/ННвО₂

Ø Белковая: белок-NН₂/белок-СООН

Ø Фосфатная NаН₂РО₄/NаНРО₄

Буферная емкость крови достаточно высока для сдвига рН на 0,1 ЕД необходимо добавить 4,5 мл 0,1Н NаНСО₃

Бикарбонатная буферная система.

Представлена Н₂СО₃, но т.к. угольная кислота слабая, то главнее концентрация СО₂ и НСО₃ доля этой буферной система дается в очень широком интервале 10-43%. Угольная кислота является донором протонов Н₂СО₃→Н⁺ + НСО₃^— — противодействует защелачиванию. Акцептором протонов является НСО₃— + Н⁺→ Н₂СО₃; рН=рК + lg ([НСО₃^—]/[0,03 Н₂СО₃]). Физиологическая система поддерживает НСО₃/ Н₂СО₃=20

Гемоглобин-оксигемоглобиновая система крови.

Донором является ННвО₂ в легких происходит уменьшение О2→ ниже концентрация угольной кислоты→защелачивание. Но ННвО₂ диссоциирует на протон Н⁺ и анион НвО₂, акцентром протоном является ННв образуется в тканях: выходит углекислый газ, увеличивается содержание углекислоты→закисление, но Н⁺ + НвО₂→ ННвО₂→ ННв+О₂→противодействие закислению. На долю этого буфера приходится до 70% всей буферной емкости.

В сумме на бикарбонатную и гемм-оксгемм приходится до 80% БЕ. Они функционируют вместе с легкими.

Белковая буферная система.

Акцепртом является белок-NН₂ + Н⁺ → белок NН₃→продиводействие закислению. Донором являются –СООН. СОО^—+Н⁺→продеводействие защелачиванию. На долю белкового буфера до 18% всей буферной емкости.

Фосфатная буферная система.

НРО₄^2-/Н₂РО₄^—. НРО₄^2—акцептор + Н⁺→ Н₂РО₄^—→противодействие закислению. Донором протонов является Н₂РО₄^—→ НРО₄^2- + Н⁺ — противодействие защелачиванию; : рН= рК + lg ([НРО₄^2-]/[ Н₂РО₄^—]). Физиологические значение рН система поддерживает при Nа₂НРО₄/ NаНРО₄ = 4:1. На долю системы 4-5%. Функционирует в основном с почками.

Структура соединений

В молекулярной характеристике ферменты плазмы крови делятся на сложные и простые. Первые ферменты состоят из белкового (апоэнзима или апофермента) и небелкового компонента (коэнзима или кофермента). В роли коэнзима выступают витамины и металлы. В сравнении с апоэнзимом, кофермент намного меньше по размерам. Активность его напрямую зависит от молекулы, которая обеспечивает нужное расположение аминоклислот. На это влияют:

• Видовые и концентрационные особенности объекта, на который нацелено действие фермента.
• Температурные показатели.
• рН среды.
• Присутствие или отсутствие веществ, которые препятствуют работе ферментов.

Особую важность несут два последних показателя, поскольку любая реакция требует своих специальных условий.

Характеристики ферментных соединений

Отличительная черта ферментов заключается в их способности сотрудничать с одним или группой субстратов, только если они имеют похожее строение. Они могут менять активность из-за присутствия в организме инфекций и вирусов, но эти показатели нельзя считать симптомами патологических процессов.

Благодаря этому определение уровня активности данного белка несет диагностическое значение только в том случае, если отмечены изменения в других показателях. Пока что биохимии известно о происхождении приблизительно 1000 энзимов, 65 из которых систематически используются в диагностических лабораториях.

Для каждого органа человеческого тела характерен оригинальный ферментный набор. Узнав их активность, можно получить общую картину о его работе. Такой диагностический метод применяется для проверки состояния сердца, печени и опорно-двигательного аппарата тела.

Классификация ферментов

В кровяной сыворотке присутствуют две большие ферментные группы – плазменные и органоспецифические.  Рассмотрим детально каждую группу.

Плазменные

Так называются соединения, которые поступают в плазму и выполняют в ней некоторые действия. Здесь уровень их активности в несколько раз больше, нежели в органах. К плазмоспецифическим соединениям относят:

• Липопротеинлипазу.
• Кининогеназу.
• Церулоплазмин.
• Ренин.
• Фибриназу.
• Псевдохолинэстеразу.
• Белковые элементы системы, обеспечивающей свертываемость крови.

Органоспецифические соединения

Эти ферменты делятся на две категории:

1. Поддерживающие клеточный метаболизм. Их еще называют индикаторными ферментами плазмы крови. Индикаторные соединения появляются в плазме, если в организме нарушена проницаемость мембран клеток или произошли другие изменения в их структуре. Диагностировать эти процессы можно по показателям креатин-фосфокиназы, аминотранферазы и лактатдегидрогеназы.
2. Экскреторные ферменты плазмы крови. Нормальные показатели активности этих соединений в крови, по сравнению с тканями органов ЖКТ, в которых они синтезируются, , значительно ниже, но отличаются постоянством показателей. К секретируемым ферментам относят α‑амилазу и липазу поджелудочной железы. Если анализ пациента показал повышенную концентрацию вышеописанных веществ, это можно расценивать как проявление патологии соответствующих органов.
3. Секреторные. Синтезируются печенью, кишечником, сосудами, потом поступаю в плазму крови. Сюда относятся ферменты. обеспечивающие работу свертывающей и противосвертывающей системы крови.

Почему изменяется активность кровяных ферментов

Уровень изменения концентрации ферментов клеточного обмена веществ в плазме напрямую связан с размером пораженной ткани или органа, тканевоспецефического деления этих белков и их накопления в клетках. Если в теле развивается воспаление, клетка, прежде всего, выводит цитоплазматический фермент. При усилении воспаления начинается клеточный некроз. Из-за этого в сыворотку попадают ферменты лизосом и митохондрий. К примеру, аланинаминотрансфераза (АлАТ или АЛТ) локализуется в цитоплазме, аспартатаминотрансфераза (АлАТ или АЛТ) одновременно локализуется в цитоплазме и митохондриях.

Чрезмерная деятельность ферментов крови нередко сигнализирует о скорости:

• Синтеза щелочной фосфотазы при гепатитах и рахите.
• Отмирания клеток КК, АсАТ, ЛДГ и АлАТ в случае инфаркта миокарда, кислой фосфотазы при аденоме простаты, амилазы и липазы при панкреатите.
• Проницаемости клеток АлАТ, ЛДГ и АсАТ при гепатитах.

Сниженная активность ферментов спровоцирована:

• Снижением количества клеток, которые секретируют фермент (холинэстераза при циррозе печени).
• Недостаточным синтезом или ускоренным выводом ферментов.
• Замедленной активностью из-за влияния протеиназ.

В некоторых случаях для диагностики важную роль играет выяснение взаимосвязи между сменой индикатора активности некоторых ферментных групп и данными о своеобразных ферментных спектрах крови. На основе этого конститутивного анализа специалист может распознать точные ферментативные признаки ряда болезней. К таким относится:

• Острый гепатит. Это заболевание стимулирует активность аланин- и аспартатаминотрансферазы, альдопазы.
• Инфаркт миокарда. Из-за этого недуга лактатдегидрогеназа, аспартатаминотрансфераза и креатинкиназа стремительно увеличивают свою активность.
• Механическая желтуха. Провоцирует увеличение концентрации щелочной фосфотазы на фоне незначительной активности альдолазы и аминотрансферазы.

Важность показателя АсАТ

Повышение концентрации в плазме крови этого фермента может расцениваться как предвестник:

• Инфаркта миокарда.
• Гепатита.
• Начальных стадий стенокардии.
• Панкреатита.
• Раковых патологий печени.
• Ревмокардита.
• Чрезмерных силовых нагрузок.
• Сердечной недостаточности.

Учитывая происхождение ферментов плазмы крови, АСТ может повышаться из-за травмированной мышечной ткани, мощного теплового удара или как побочный эффект после кардиохирургического оперативного вмешательства.

Пониженный показатель АСТ может сигнализировать о:

• Дефиците в организме витаминов.
• Осложнениях после тяжелых инфекционных и вирусных заболеваниях.
• Разрыве печени.

Обратите внимание! У женщин допустимый показатель АСТ – до 32 Ед/л, у мужчин – до 43 Ед/л.

Важность показателя альдолазы

Это соединение обеспечивает в человеческом организме правильное протекание энергетического обмена. Альдолаза считается тканевоспецифическим ферментом, поскольку присутствует во всех тканях нашего тела. Допустимые показатели для взрослого человека – не более 3,3 U/1.

Если в таблице анализа зафиксирована усиленная активность альдолазы, спровоцировать это может:

1. Инфаркт.
2. Травмированная мышечная ткань.
3. Инфекционные, вирусные и механические заболевания печени.
4. Панкреатит.
5. Новообразование злокачественного характера.
6. Воспаление и распад мышечных волокон.
7. Гемолитическая анемия.
8. Инфекционный мононуклеоз.
9. Запущенная стадия воспаления легких.
10. Шизофрения.
11. Чрезмерная силовая нагрузка.

Почему важен показатель СДГ

Сорбитолдегидрогеназами называются индикационные ферменты плазмы крови, главным центром локации которой является печень. Если показатели СДГ завышены, специалист может сразу расценить это как клинический симптом печеночных патологий. По мировым стандартам биохимия плазмы крови на ферменты СДГ должна показать активность 1-3 ЕД/л.

На повышенную активность СДГ влияет:

1. Острая стадия вирусного гепатита.
2. Резкое обострение гепатита хронического характера.
3. Печеночная кома.
4. Обтурационная желтуха.

Влияние простатической кислой фосфатазы

Местом происхождения и локализации КФ считается предстательная железа (ПЖ). Если на результате анализа крови зафиксирована активная деятельность этого фермента, пациенту могут диагностировать:

• Раковую опухоль предстательной железы, которая уже запустила метастазы.
• Доброкачественную гипертрофию простаты.
• Простатит.
• Инфарктное поражение ПЖ.
• Осложнение от лечения простаты.

На многих примерах доказано, этот индикационный фермент не проявляет большую активность на ранних стадиях любых заболеваний ПЖ. Именно поэтому специалисты предпочитают проводить анализ на работу КФ уже после определения диагноза. Цель этого действия – контролировать результат терапевтических мероприятий.