Лекции: ЭНЗИМОЛОГИЯ

Дина Валерьевна

Лекции: ЭНЗИМОЛОГИЯ

терапии, - диктует необходимость изучения клинических аспектов энзимологии

качестве лекарственных препаратов (энзимотерапия)
Исследование активности ферментов для диагностики заболеваний (энзимодиагностика)
Дополнительные

вопросы клинической энзимологии:
Использование ингибиторов ферментов в качестве лекарственных препаратов
Энзимопатии

в энзимодиагностике, и сущность катализируемых ими химических реакций
На основе полученных

знаний формируется умение трактовать данные энзимологических исследований сыворотки крови детей и подростков(биохимический анализ крови)

фермент для определения глюкозы в моче и крови
Используется в глюкозооксидазных

биосенсорах

β-D-глюкоза + O2 → глюконолактон + Н2О2

Н2О2 в присутствии ионов меди окисляет фенолфталин до фенолфталеина (красный цвет при рН>7, интенсивность окраски пропорциональна концентрации перекиси и глюкозы)

гипоксических состояний, сахарного диабета с помощью
лактатоксидазы и пероксидазы

Лактат + O2

→ пируват + Н2О2

Н2О2 + 4-аминоантипирин + фенол → окрашенный комплекс
(интенсивность окраски пропорциональна содержанию лактата)

например, в пренатальном скрининге наследственных заболеваний
Taq-полимераза термофилов (Thermus aquaticus)

необходима для проведения ПЦР-анализа в диагностике наследственных и инфекционных заболеваний, определении родства, судебной медицине

ферментов в случае их недостаточности
ПРИМЕРЫ:
лечение желудочно-кишечных заболеваний, связанных с недостаточностью

секреции пищеварительных соков
Препараты панкреатических ферментов трипсина, амилазы, липазы: энзистал, мезим форте, фестал, панкреатин, пензитал

бромелаин, папаин (широкая субстратная специфичность, широкий диапазон рН)– пищеварение, косметология,

рассасывание тромбов, активация иммунитета, удаление «сшивок» между биополимерами

ожогов и операций
гиалуронидаза (преп. лидаза)- лечение фиброзных процессов, увеличение проницаемости

тканей для анестетиков

разрушение тромба при тромбозах
РНК-аза и ДНК-аза – противовирусное и антибактериальное

действие (аденовирусный конъюктивит, герпетический кератит)

и глн – аминокислоты, содержащие амидные группы, поэтому получают их

из крови. Гидролитическое дезаминирвание данных аминокислот с образованием аспартата и глутамата ограничивает опухолевые клетки в незаменимых для них аминокислотах, что и приводит к нарушению роста опухоли

не является строго специфичным (только для белка фибрина – основы

тромба), он может повреждать факторы свертывания крови, вызывая геморрагический диатез

Пути решения проблем
Направленный транспорт ферментов
Использование иммобилизованных ферментов

с носителем
Преимущества: устойчивость, нерастворимость в воде, пролонгированное действие, возможность многократного

использования
Носитель: полимер (целлюлоза, сефароза, агароза, полиакриламид)
Способы иммобилизации:
образование ковалентных и нековалентных связей с носителем
полимеризация носителя в присутствии фермента
инкапсулирование (например, включение в липосому)

для обработки и лечения ран (см. слайд 12, повязка с

трипсином на диальдегидцеллюлозе)
Иммобилизация ферментов на колонках для экстракорпоральной перфузии крови типа «искусственная почка», «искусственная печень»

человека

Используются ферменты, которые по месту «работы» делят на 3 группы:
СЕКРЕТОРНЫЕ
ЭКСКРЕТОРНЫЕ
ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЕ

крови)
активность в крови выше, чем в ткани
Характеризуют белок-синтезирующую функцию печени:

снижение активности свидетельствует о патологии печени, на фоне которой нарушается синтез белков
ПРИМЕРЫ:
псевдохолинэстераза (ПХЭ)
проферменты свертывающей системы крови (факторы свертывания крови)

незначительная и обусловлена диффузией фермента
Активность в крови повышается при

остром воспалении железы и, как следствие, затруднении оттока секрета в полость органа

ПРИМЕРЫ:
щелочная фосфатаза печени (маркер синдрома холестаза, например, при желчнокаменной болезни)
амилаза и липаза поджелудочной железы (маркеры острого панкреатита)

креатинкиназа (КК)
митохондриальные: АСТ
лизосомные: кислая фосфатаза
Активность в ткани высокая

Активность в крови

незначительная и является следствием нормально идущих процессов разрушения клеток (например, эритроцитов), повышенной проницаемости мембран в детском возрасте, выполнения тяжелой физической работы (повышение активности креатинкиназы)

Значительное повышение активности в крови – признак патологии (воспаление, цитолиз, некроз)
Незначительное повышение в крови цитозольных ферментов свидетельствует о воспалительном процессе, их резкое повышение – о цитолизе
Повышение в крови митохондриальных или ядерных ферментов – результат некроза

преимущественная или абсолютная локализация в определенных органах
ПРИМЕРЫ:
панкреатическая липаза
печеночная гистидаза и

аргиназа
ЛДГ1 и ЛДГ2 кардиомиоцитов
неспецифические ферменты АЛТ и АСТ присутствуют во многих органах, но основным источником повышения их активности в крови являются патологии печени и сердца

Количество высвобождаемого в кровь фермента должно быть пропорционально степени повреждения ткани и достаточно для определения его активности
Стабильная активность ферментов в течение достаточно длительного времени (сутки)

комбинациями разных по структуре субъединиц
катализируют одну и ту же реакцию
Различия

изоформ
физико-химические свойства (так как разная I структура, М.м., заряд)
органоспецифичность
субстратная специфичность
активность
способы регуляции, чувствительность к ингибиторам и активаторам

гексозы

NAD+
Охарактеризуйте положение фермента в классификаторе!

Внутриклеточный фермент
Диагностика патологии сердца, печени, мышц
Олигомерный

белок: 4 субъединицы двух типов
М (англ. muscle – мышца)
Н (англ. heart – сердце)
Назовите возможные комбинации субъединиц, образующие 5 изоформ, и предположите органы их преимущественной локализации!

2 выше к лактату, чем к пирувату, т.е. данные изоформы

катализируют реакцию «лактат → пируват» при поступлении лактата из крови, где его постоянным источником являются эритроциты. Таким образом лактат используется кардиомиоцитами как источник энергии (АТФ образуется при дальнейшем катаболизме пирувата).
Реакция «пируват → лактат» протекает при анаэробном гликолизе. Так как в кардиомиоцитах гликолиз преимущественно аэробный, активность ЛДГ других изоформ невысокая.
Определение активности ЛДГ 1 и 2 используют в диагностике инфаркта миокарда на более поздних сроках после болевого приступа (через 2-3 суток), а также в динамике восстановления: чем быстрее нормализуется активность фермента, тем лучше.

АДФ
Охарактеризуйте положение фермента в классификаторе!
Креатинфосфат – энергетический субстрат в мышечной

и нервной тканях
Внутриклеточный фермент
Олигомерный белок: димер из субъединиц 2-х типов
М (англ. muscle – мышца)
В (англ. brain – мозг)
Назовите возможные комбинации субъединиц, образующие 3 изоформы и предположите орган их преимущественной локализации!

– диагностика инфаркта миокарда
КК-ВВ (головной мозг) – не проникает через

гематоэнцефалический барьер, поэтому в крови практически не определяется даже при инсультах (не имеет диагностического значения)

фермента?
Суммарная активность фермента не предоставляет информации о локализации патологического процесса.

Так, например, суммарная активность ЛДГ может быть повышена при патологиях различных органов. А в некоторых случаях суммарная активность фермента не предоставляет информации даже о наличии патологического процесса.
ПРИМЕР: болезнь Тея-Сакса (ганглиозидоз)
Причина: нарушение синтеза α-субъединиц гексозоаминидазы → снижение активности изоформы А
Изоформа А (2α2β)
Изоформа В (4β)
Суммарная активность фермента при данной патологии оказывается нормальной (за счет компенсаторного повышения синтеза субъединицы β и, как следствие, повышенной концентрации изоформы В)

миокарда)
Повышается активность внутриклеточных ферментов в крови:
КК-МВ (креатинкиназа, изоформа МВ)
АСТ (аспартатаминотрансфераза)
АЛТ

(аланинаминотрансфераза)
АСТ / АЛТ – коэффициент де Ритиса
(в норме 1,33±0,42)
Коэффициент де Ритиса повышен за счет преимущественного повышения активности АСТ (митохондриальной формы)
ЛДГ 1 и ЛДГ2 (лактатдегидрогеназа, изоформы 1 и 2)

внутриклеточных ферментов в крови:
АЛТ, АСТ
Коэффициент де Ритиса при вирусном гепатите

< 1 за счет преимущественного повышения цитозольного АЛТ вследствие цитолиза при сохранении целостности внутриклеточных органоидов
Коэффициент де Ритиса при циррозе ≈ 1 на фоне высокой активности обоих ферментов за счет «выхода» АСТ из разрушенных митохондрий
ЛДГ 4, ЛДГ 5

в крови – ЩФ (печеночной изоформы щелочной фофатазы – гидролазы

фосфоэфирных связей)
Повышается активность ГГТ, или ГГТП (гамма-глутамил трансферазы, или транспептидазы) – фермента цитоплазматической мембраны клеток различных органов, участвующего в транспорте аминокислот в клетку. Причина повышения активности ГГТ при холестазе – отщепление фермента от ЦПМ под действием желчных кислот.
ГГТ является также маркёром алкогольной болезни печени.

(диастаза мочи)
Липаза

пантрипин и др.)

класс препаратов для лечения гепатита С
Действие препаратов направлено непосредственно на

вирус гепатита: они подавляют или блокируют ключевые внутриклеточные этапы размножения вируса
В настоящее время одобрено использование препаратов: симепревир (Россия), телапревир (Incivek) и боцепревир (Victrelis) (США, страны ЕС). Их применение в составе комбинированной терапии существенно повышает эффективность лечения пациентов.

и др.)
Ингибиторы ксантиноксидазы – лечение падагры (аллопуринол)
Ингибиторы ферментов синтеза нуклеотидов

и нуклеиновых кислот – лечение бактериальных, вирусных инфекций, онкологических заболеваний, например
ингибиторы обратной транскриптазы – лечение ВИЧ-инфекции

генов ферментов или нарушения экспрессии (синтеза фермента)
первичные (наследственные)
нарушается образование конечного

продукта
ПРИМЕР: Альбинизм
нарушение синтеза меланина из-за дефекта тирозиназы
накапливаются токсические метаболиты
ПРИМЕР: Фенилкетонурия
снижение образование тирозина из фенилаланина из-за недостатка фенилаланингидроксилазы приводит к накоплению фенилпирувата и фенилацетата → токсическое действие на мозг
нарушение транспорта тир в мозг → снижение синтеза дофамина, норадреналина
вторичные (приобретенные)

широко используется метод иммуноферментного анализа (ИФА). Используя интернет-ресурсы, изучите информацию

о данном методе и составьте конспект по вопросам:
1. Принцип метода ИФА.
2. Роль ферментов как реагентов в ИФА-диагностике.
3. Значение ИФА в диагностике заболеваний.

энзимодиагностики» и определите класс фермента

чем у взрослых?
Почему активность псевдохолинэстеразы у детей раннего возраста ниже,

чем у взрослых?
Почему активность щелочной фосфатазы костной ткани у детей, выше чем у взрослых?

в заместительной и комплексной терапии
Определение активности ферментов – важный

этап диагностики заболеваний, а также контроля эффективности проводимой терапии
В основе многих наследственных заболеваний лежит нарушение ферментативного катализа

М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014. -768 с.
Биологическая химия с упражнениями и

задачами: учебник / ред. С.Е. Северин. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013. -624 с. (С. 99-103)
Биологическая химия: учебник для студентов медицинских вузов / А.Я. Николаев. – М.: Мед. информ. агенство, 2007. – 568 с.
Клиническая биохимия: электронное учебное издание / Новосиб. гос.мед.ун-т; сост. И. В. Пикалов [и др.]. - Новосибирск: Центр очно-заочного образования ГОУ ВПО НГМУ Росздрава, 2008