Классификация ферментов. Применение ферментов в медицине

Номенклатура ферментов

название субстрата,
реакция, катализируемая ферментом,
аза – окончание.

В основе классификации лежит тип катализируемой реакции.

Оксидоредуктазы катализируют окислительно-восстановительные реакции.
Трансферазы

Оксидоредуктазы

Окисление идёт путём
дегидрирования,
отщепления электрона,
присоединения атома

Шифр фермента ЛДГ- 1.1.1.27

Подкласс определяется строением группы донора протонов и

Дегидрогеназы отщепляют 2Н

+

Оксидазы

отщепляют водород от субстрата и передают на кислород воздуха,
содержат ионы

Аэробные дегидрогеназы -флавопротеины

удаляют водород от субстрата,
акцептором водорода может быть

Анаэробные дегидрогеназы

удаляют водород из субстрата и передают акцептору (но не кислороду).

Оксигеназы

катализируют введение кислорода в молекулу субстрата.
Монооксигеназы (гидроксилазы).
Кофермент – донор водорода (НАДФН2,

Трансферазы

Коферменты трансфераз:
ФП,
ТГФК,
АТФ,
ФАФС,

Подкласс определяется типом переносимой группы

2.1. – одноуглеродные остатки,
2.6. –

Трансферазы

фосфотрансферазы,
аминотрансферазы,
гликозилтрансферазы,
ацилтрансферазы,
переносчики одноуглеродных частиц,
переносчики кетонных и

Гидролазы

– простые белки.

Подкласс определяется типом расщепляемой связи

3.1. – сложноэфирные,
3.2. –

В класс гидролаз входят

пептидогидролазы,
эстеразы,
гликозидазы.

Пептидогидролазы

аминопептидазы,
карбоксипептидазы,
дипептидазы,
протеиназы (пепсин, трипсин, папаин).

Эстеразы расщепляют эфиры.

карбоксиэстеразы (липаза),
фосфоэстеразы (КФ, ЩФ),
сульфоэстеразы.
Гликозидазы
катализируют

Лиазы

могут быть простыми и сложными белками.
Коферменты: ТПФ, ФП.

Подкласс определяется типом расщепляемой связи

4.1. расщепляют связь C-C,
4.2.

Примеры лиаз

фумараза,
альдолаза,
дегидратаза,
цитратсинтаза.

Изомеразы катализируют взаимопревращения изомеров

цис-транс-изомеразы,
мутазы,
триозофосфатизомераза катализирует взаимопревращение альдоз и

Лигазы

Лигазы катализируют соединение двух молекул, сопряжённое с разрывом пирофосфатной связи

Классификация ферментов

Классификация ферментов

Широкое использование определения активности ферментов во всём мире представляет собой

Энзимодиагностика

применение ферментов как аналитических реактивов:
- методы определения глюкозы,

Определение глюкозы

Определение активности ферментов

Гиперферментемия

повышение синтеза ЩФ при рахите,
повышение проницаемости мембран для АЛТ

Гипоферментемия

уменьшение числа клеток, секретирующих фермент (ХЭ при циррозе печени, пепсиноген

Факторы, влияющие на активность ферментов в сыворотке крови

Активность ферментов
в сыворотке

Диагностическое значение исследования ферментов можно повысить двумя путями

определение изоферментов,
определение

При инфаркте миокарда исследуют

ЛДГ1,
МВ-КФК,
АСТ,
миоглобин,
тропонины

При заболеваниях печени исследуют

АЛТ,
АСТ,
ЩФ,
γ-ГТП,
органоспецифические ферменты печени

Ферменты плазмы крови

секреторные,
индикаторные,
экскреторные.

Секреторные ферменты

синтезируются в печени,
выделяются в плазму крови, где

Секреторные ферменты

Ренин участвует в регуляции кровяного давления.
Лизоцим обеспечивает бактерицидные свойства крови.
Холестеролэстераза

Индикаторные ферменты

клеточные,
попадают в кровь из тканей, где они выполняют

Локализация внутриклеточных ферментов

в цитоплазме клетки (ЛДГ, альдолаза),
в митохондриях (ГЛДГ),

Цитозоль содержит ферменты

гликолиза,
пентозного цикла,
активации аминокислот,
глюконеогенеза,
мультиферментный комплекс

Ферменты митохондрий

пируватдегидрогеназный комплекс,
цитратсинтаза,
изоцитратДГ (НАД-зависимая),
МДГ и другие ферменты

Ферменты лизосом

кислая фосфатаза,
β-глюкуронидаза,
α-глюкозидаза,
β-глюкозидаза,
катепсины,
кислая рибонуклеаза,
кислая

Ферменты микросомальной фракции

глюкозо-6-фосфатаза,
рибосомальные ферменты белкового синтеза,
ферменты, участвующие в

Ферменты плазматической мембраны

аденилатциклаза,
щелочная фосфатаза,
Na, К-зависимая АТФ-аза.

Ферменты ядра

ферменты репликации, транскрипции,
РНК-полимераза,
НАД-синтетаза.

В норме активность индикаторных ферментов в крови низкая.

При поражении органа

Индикаторные ферменты

неспецифические (общие для всех тканей),
органоспецифические (маркёрные).
Для печени: аргиназа,

Распределение диагностически важных ферментов в организме

ЛДГ

последний фермент гликолиза,
цитоплазматический.

ЛДГ

+

Наибольшая активность ЛДГ в

миокарде,
печени,
почках,
скелетных мышцах.

Изоферменты ЛДГ – органоспецифические ферменты.

В тканях, в которых преобладает аэробный распад

Показатели ЛДГ при патологии

При инфаркте миокарда ЛДГ1= ЛДГ2 в сыворотке,

В норме активность ЛДГ 0,8 – 4,0 ммоль/ч*л.

Повышается ЛДГ при

повреждении миокарда,
лейкозах,
заболеваниях почек,
гемолитической анемии,
гепатитах,

Возможность повышения ЛДГ1 при тестикулярных опухолях следует учитывать при диагностике

Креатинкиназа

АТФ + креатин ⮀ АДФ + креатинфосфат
Активность фермента высока в:
мышцах,

Изоферменты КФК

ММ – в скелетных мышцах,
МВ – в миокарде

При инфаркте миокарда

через 2-4 часа возрастает активность КФК,
через 3

При операциях аортокоронарного шунтирования повышаются

КФК,
миоглобин,
тропонин.

ММ-КФК повышается при

мышечной дистрофии,
дерматомиозите.

ВВ-КФК повышается при

гипоксии мозга,
метастазах рака простаты.

КФК повышается при

травмах,
операциях,
инфаркте миокарда,
полимиозите,
дерматомиозите,
миокардите,

Причины повышения КФК в сыворотке крови

Артефактные:
- гемолиз эритроцитов in vitro,
Физиологические:
у новорожденных

Значительное повышение КФК при

шоке и циркуляторной недостаточности,
инфаркте миокарда,
мышечной

Умеренное повышение КФК при

механических повреждениях мышц,
воспалении мышечной ткани,
после

КФК снижается при

тиреотоксикозе,
атрофии мышц.

АСТ наиболее активна в

миокарде,
печени,
головном мозге,
почках.
Активность АСТ

АЛТ наиболее активна в

печени,
поджелудочной железе,
сердце,
скелетных

При инфаркте миокарда в крови увеличивается АСТ.

АСТ начинает нарастать через 6-8

При болезнях печени в крови увеличивается АЛТ.

Особенно резко АЛТ повышается при

Коэффициент де Ритиса (1,33±0,4) АСТ/АЛТ

снижается при
инфекционном гепатите,
повышается

Причины повышения АСТ в сыворотке крови

Артефактные:
- гемолиз эритроцитов in vitro,
-

Значительное повышение АСТ при

недостаточности кровообращения при шоке и гипоксии,
инфаркте

Умеренное повышение АСТ при

циррозе печени,
механической желтухе,
метастазах опухоли в

Активность АЛТ и АСТ повышается при использовании гепатотоксических препаратов

анаболические стероиды,

Значение определения активности АСТ и АЛТ

Повышение активности АСТ в сыворотке крови

γ-Глутамилтранспептидаза (γ-ГТП)

катализирует перенос γ-глутамильного остатка с γ-глутамилпептидов на аминокислоты

Активность γ-ГТП в органах

в почках - 100%,
в поджелудочной железе

Фермент обнаруживается в

сыворотке крови,
моче,
желчи.
γ-ГТП сыворотки крови

Резко повышается γ-ГТП в 10 раз при

алкогольном поражении печени,

Умеренно повышается γ-ГТП в 5-10 раз при

гепатитах,
циррозе (без холестаза),

Превышение нормы γ-ГТП менее чем в 5 раз при

алкоголизме,
ятрогенных

Диагностическое значение

При отсутствии желтухи определение γ-ГТП – чувствительный тест для

γ-ГТП – фермент «репарации»

Активность фермента возрастает в конце третьей

Альдолаза

Концентрация в норме в сыворотке крови: 0,09-0,57ммоль/час*л.
Повышается при:
остром и хроническом

α-Амилаза

расщепляет крахмал и гликоген до мальтозы,
в плазму поступает

α-Амилаза содержится в

панкреатическом соке,
слюне,
печени,
мышцах,
фаллопиевых

Значительное повышение α-амилазы в 10 раз при

остром панкреатите,
тяжёлой дисфункции

При остром панкреатите

α-Амилаза повышается через 3-12 часов после появления болей, достигает

Умеренное повышение α-амилазы в 5 раз при

острых абдоминальных заболеваниях,
заболеваниях

Снижение α-амилазы в сыворотке и моче при

некрозе поджелудочной железы,
тиреотоксикозе,

Диагностика панкреатита

Наиболее чувствительным и специфичным тестом для диагностики панкреатита служит

Причины гиперамилаземии и гиперамилазурии

Патология поджелудочной железы (повышается Р-изоамилаза).
Панкреатит: острый, хронический.
Осложнения: ложная

Патология, несвязанная с поджелудочной железой

почечная недостаточность (повышается Р- и

Заболевания брюшной полости комплексные

патология билиарного тракта,
перфорация пептической язвы (повышается

Экскреторные ферменты

синтезируются в печени (ЛАП, ЩФ) и поджелудочной железе (амилаза,

оптимум рН 8,6-10,1,
гидролизует разные субстраты при рН 10,

Изоферменты ЩФ

костный,
плацентарный,
кишечный.
Изофермент 1 содержится в костях,
Изоферменты 2 и

Диагностическое значение определения ЩФ

Определение активности ЩФ в крови имеет диагностическое

Активность ЩФ возрастает при

рахите,
остеомаляции,
остеопорозах,
остеосаркомах,
туберкулёзе костей,
механической

Причины гиперферментемии ЩФ при холестазе

повышенный синтез фермента,
экстракция фермента с

Кислая фосфатаза

сосредоточена в простате, эритроцитах, печени, селезёнке,
нормальная концентрация в

Кислая фосфатаза повышается при

гемолитических анемиях,
тромбоцитопении,
тромбозах,
миеломной болезни,
раке

Значение определения КФ при раке простаты

в 25% при раке простаты

Г-6-ФДГ повышается при

инфекционном гепатите,
диабетическом кетоацидозе,
отравлениях.
Дефицит Г-6-ФДГ приводит к

Холинэстераза расщепляет ацетилхолин на холин и уксусную кислоту.

Формы холинэстеразы:

1. холинэстераза
в эритроцитах,
нервной ткани,
мозге,
мышцах,
2. в плазме крови

Холинэстераза повышается в плазме при

выздоровлении после поражений печени,
нефрозе,
гиперлипопротеинемии

Холинэстераза понижается в плазме при

заболеваниях паренхимы печени,
действии антихолинэстераз (ФОС),

Диагностическое значение определения изоферментов холинэстеразы

Исследование изоферментов холинэстеразы в сыворотке

Липаза повышается в сыворотке при

панкреатите,
желчнокаменной болезни,
перфорации полого органа,

Фосфолипазы А и С

Активность фосфолипаз А и С – критерий активности

Увеличение активности протеиназ в сыворотке крови сопутствует

ревматизму,
коллагенозам,
острым воспалениям,

Трипсин повышается при

остром панкреатите,
язвенной болезни.

Трипсин снижается при

эмфиземе лёгких,
циррозе печени.

цирроз

циррозе печени,
хронических инфекционных заболеваниях,
шизофрении,
после инфаркта миокарда.

Уровень церулоплазмина

Уровень церулоплазмина снижается при

нефротическом синдроме,
гепатоцеребральной дистрофии.

Основные ферменты печени, используемые в диагностике

Соотношение ферментов печени

Соотношение АСТ+АЛТ/ГлДГ

Метастазы в печень 10
Обструктивная желтуха
Билиарный цирроз 5-20
Острое начало:
А.

Соотношение γ-ГТ /АСТ

Активный вирусный гепатит
Токсический гепатит
Хронический персистирующий гепатит ≤ 1
Хронический гепатит
Острый

При остром вирусном гепатите

Повышается в сыворотке крови активность:
АЛТ,
АСТ,

При некрозе гепатоцитов в крови

Повышается активность:
АСТ,
ГЛДГ,
IgM,
IgG,
Снижаются:
альбумины,
протромбин,

Энзимы в пище

салат из моркови, орехов,
лука порея, сельдерея,

Использование ферментов для лечения болезней

Заместительная терапия при дефицитах, недостатке ферментов

пепсин,
фестал,
панзинорм.

Патогенетическая терапия

Трипсин применяется для обработки гнойных ран, разжижения и удаления вязких

Лечение тромбозов ферментами ПССК

фибринолизином,
стрептокиназой,
урокиназой.
Эндоваскулярная терапия тромбином способствует

Ингибиторы протеолитических ферментов:

контрикал,
гордокс,
трансилол,
ингитрил

Ингибиторы протеолитических ферментов применяются при

панкреатитах,
активации фибринолиза,
инфаркте миокарда,

Лечение острого панкреатита

В лечении острого панкреатита применяется селективная сорбция протеиназ.
Созданный

Ингибитор МАО - ниаламид представляет одну из основных групп антидепрессантов.
Ингибиторангиотензин-конвертирующего

Применение микроконтейнеров (ферменты в липосоме)

Разработки по увеличению степени тропности липосом

Условия успешной энзимотерапии

получение фермента в чистом виде,
введение фермента, чтобы

Иммобилизация ферментов

Ковалентная иммобилизация ферментов – фермент ковалентно присоединён к полимерному

Преимущества

устойчивость к протеолитическим ферментам,
термостабильность,
длительное действие,
снижение антигенности.

Примеры применения иммобилизации ферментов

тампоны и бинты с иммобилизованными на

Использование ферментов в качестве аналитических реактивов