29455437_lektsiya_3._klinicheskaya_enzimologii

Содержание

Слайд 2

ЛЕКЦИЯ № 3 КЛИНИЧЕСКАЯ ЭНЗИМОЛОГИЯ, или ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФЕРМЕНТОВ В МЕДИЦИНЕ

ЛЕКЦИЯ № 3

КЛИНИЧЕСКАЯ ЭНЗИМОЛОГИЯ, или ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФЕРМЕНТОВ В МЕДИЦИНЕ

Слайд 3

Актуальность темы Широкое использование ферментов в медицинской практике – диагностике и

Актуальность темы
Широкое использование ферментов в медицинской практике – диагностике и терапии,

- диктует необходимость изучения клинических аспектов энзимологии
Слайд 4

План лекции Применение ферментов как реагентов в диагностике заболеваний Применение ферментов

План лекции

Применение ферментов как реагентов в диагностике заболеваний
Применение ферментов в качестве

лекарственных препаратов (энзимотерапия)
Исследование активности ферментов для диагностики заболеваний (энзимодиагностика)
Дополнительные вопросы клинической энзимологии:
Использование ингибиторов ферментов в качестве лекарственных препаратов
Энзимопатии
Слайд 5

Цель лекции Знать: пути использования ферментов в медицинской практике (примеры) ферменты,

Цель лекции

Знать:
пути использования ферментов в медицинской практике (примеры)
ферменты, используемые 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)
Слайд 6

Ферменты как реагенты ПРИМЕРЫ: Глюкозооксидаза грибов (аэробная дегидрогеназа ) – FAD-содержащий

Ферменты как реагенты

ПРИМЕРЫ:
Глюкозооксидаза грибов (аэробная дегидрогеназа ) – FAD-содержащий специфический 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)

Слайд 7

Ферменты как реагенты Определение лактата в крови для оценки тяжести шока,

Ферменты как реагенты

Определение лактата в крови для оценки тяжести шока, гипоксических

состояний, сахарного диабета с помощью
лактатоксидазы и пероксидазы
Лактат + O2 → пируват + Н2О2
Н2О2 + 4-аминоантипирин + фенол → окрашенный комплекс
(интенсивность окраски пропорциональна содержанию лактата)
Слайд 8

Ферменты как реагенты Рестриктазы бактерий (специфические эндонуклеазы) используются для исследования генома,

Ферменты как реагенты

Рестриктазы бактерий (специфические эндонуклеазы) используются для исследования генома, 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
Слайд 9

Энзимотерапия Применение ферментов (гидролазы) в качестве лекарственных препаратов Заместительная терапия –

Энзимотерапия

Применение ферментов (гидролазы)
в качестве лекарственных препаратов Заместительная терапия – использование 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
Слайд 10

Энзимотерапия Комплексная терапия – применение ферментов в качестве дополнительного терапевтического средства

Энзимотерапия

Комплексная терапия – применение ферментов в качестве дополнительного терапевтического средства
ПРИМЕРЫ:
фитогидролазы: бромелаин,

папаин (широкая субстратная специфичность, широкий диапазон рН)– пищеварение, косметология, рассасывание тромбов, активация иммунитета, удаление «сшивок» между биополимерами
Слайд 11

Энзимотерапия коллагеназа (преп. коллализин)- рассасывание спаек и рубцов (фиброзных процессов) после

Энзимотерапия

коллагеназа (преп. коллализин)- рассасывание спаек и рубцов (фиброзных процессов) после ожогов

и операций
гиалуронидаза (преп. лидаза)- лечение фиброзных процессов, увеличение проницаемости тканей для анестетиков
Слайд 12

Энзимотерапия трипсин, химотрипсин – лечение гнойно-некротических ран, эмфиземы легких, бронхита фибринолизин

Энзимотерапия

трипсин, химотрипсин – лечение гнойно-некротических ран, эмфиземы легких, бронхита
фибринолизин (плазмин)– разрушение

тромба при тромбозах
РНК-аза и ДНК-аза – противовирусное и антибактериальное действие (аденовирусный конъюктивит, герпетический кератит)
Слайд 13

Энзимотерапия аспарагиназа, глутаминаза – лечение лейкозов Лейкозные клетки не способны синтезировать

Энзимотерапия

аспарагиназа, глутаминаза – лечение лейкозов
Лейкозные клетки не способны синтезировать асн 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
Слайд 14

Трудности энзимотерапии нестабильность ферментов антигенные свойства трудности доставки к пораженным органам

Трудности энзимотерапии

нестабильность ферментов
антигенные свойства
трудности доставки к пораженным органам
ПРИМЕР: действие фибринолизина 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
Слайд 15

Иммобилизованные ферменты Иммобилизация (лат. immobilis – неподвижный) – связывание молекул ферментов

Иммобилизованные ферменты

Иммобилизация (лат. immobilis – неподвижный) – связывание молекул 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)
Слайд 16

Использование иммобилизованных ферментов: примеры Иммобилизация протеолитических ферментов на целлюлозе: повязки, тампоны

Использование иммобилизованных ферментов: примеры

Иммобилизация протеолитических ферментов на целлюлозе: повязки, тампоны 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»
Слайд 17

Энзимодиагностика Постановка диагноза на основе определения активности ферментов в биологических жидкостях

Энзимодиагностика

Постановка диагноза на основе определения активности ферментов в биологических жидкостях человека
Используются

ферменты, которые по месту «работы» делят на 3 группы:
СЕКРЕТОРНЫЕ
ЭКСКРЕТОРНЫЕ
ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЕ
Слайд 18

Секреторные ферменты синтезируются в печени «работают» в крови (субстрат фермента находится

Секреторные ферменты
синтезируются в печени
«работают» в крови (субстрат фермента находится в 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)
Слайд 19

Экскреторные ферменты синтезируются в экзокринных железах «работают» в полости органов активность

Экскреторные ферменты
синтезируются в экзокринных железах
«работают» в полости органов
активность в 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)
Слайд 20

Внутриклеточные ферменты: цитоплазматические: лактатдегидрогеназа (ЛДГ), аланин (аспартат) аминотрансфераза (АЛТ, АСТ), креатинкиназа

Внутриклеточные ферменты:
цитоплазматические: лактатдегидрогеназа (ЛДГ), аланин (аспартат) аминотрансфераза (АЛТ, АСТ), 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
Слайд 21

«Требования» к ферментам энзимодиагностики Органоспецифичность (тканеспецифичность) фермента или его изоформ: преимущественная

«Требования» к ферментам энзимодиагностики

Органоспецифичность (тканеспецифичность) фермента или его изоформ: 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)
Слайд 22

Изоферменты Множественные формы одного олигомерного фермента (имеющего IV структуру), обусловленные различными

Изоферменты

Множественные формы одного олигомерного фермента (имеющего IV структуру), обусловленные различными 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
Слайд 23

Пример изоферментов Тип катализируемой реакции: перенос фосфатной группы с АТФ на гексозы

Пример изоферментов

Тип катализируемой реакции:
перенос фосфатной группы с АТФ на гексозы

Слайд 24

Изоформы в диагностике заболеваний Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) пируват + NADH+Н+ ↔ лактат

Изоформы в диагностике заболеваний

Лактатдегидрогеназа (ЛДГ)
пируват + NADH+Н+ ↔ лактат + 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!
Слайд 25

Слайд 26

Лактатдегидрогеназа 1 и 2 – сердечные изоформы Специфичность ЛДГ 1 и

Лактатдегидрогеназа 1 и 2 – сердечные изоформы
Специфичность ЛДГ 1 и 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.
Слайд 27

Изоформы в диагностике заболеваний Креатинкиназа (КК) креатин + АТФ ↔ креатинфосфат

Изоформы в диагностике заболеваний

Креатинкиназа (КК)
креатин + АТФ ↔ креатинфосфат + 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!
Слайд 28

КК-ММ (скелетная мышца) – диагностика повреждений скелетных мышц КК-МВ (сердечная мышца)

КК-ММ (скелетная мышца) – диагностика повреждений скелетных мышц
КК-МВ (сердечная мышца) –

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)
Слайд 29

Почему важно определять изоферментный состав, а не просто суммарную активность фермента?

Почему важно определять изоферментный состав, а не просто суммарную активность 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)
Слайд 30

Основные ферменты энзимодиагностики патологии сердца, сопровождающейся цитолизом и некрозом (инфаркт миокарда)

Основные ферменты энзимодиагностики патологии сердца, сопровождающейся цитолизом и некрозом (инфаркт 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)
Слайд 31

Динамика изменения активности ферментов энзимодиагностики инфаркта миокарда

Динамика изменения активности ферментов энзимодиагностики инфаркта миокарда

Слайд 32

Динамика изменения активности АСТ и АЛТ при инфаркте миокарда

Динамика изменения активности АСТ и АЛТ при инфаркте миокарда

Слайд 33

Основные ферменты энзимодиагностики патологии печени Воспаление, цитолиз, некроз (гепатит, цирроз) Повышается

Основные ферменты энзимодиагностики патологии печени

Воспаление, цитолиз, некроз (гепатит, цирроз)
Повышается активность 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
Слайд 34

Динамика изменения активности АЛТ и АСТ при вирусном гепатите

Динамика изменения активности АЛТ и АСТ при вирусном гепатите

Слайд 35

Основные ферменты энзимодиагностики патологии печени Синдром холестаза Повышается активность экскреторного фермента

Основные ферменты энзимодиагностики патологии печени

Синдром холестаза
Повышается активность экскреторного фермента печени 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.
Слайд 36

Основные ферменты энзимодиагностики острого панкреатита Повышается активность экскреторных ферментов в крови: Амилаза (диастаза мочи) Липаза

Основные ферменты энзимодиагностики острого панкреатита

Повышается активность экскреторных ферментов в крови:
Амилаза (диастаза

мочи)
Липаза
Слайд 37

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

Дополнительные вопросы клинической энзимологии

Использование ингибиторов ферментов в качестве лекарственных препаратов
Энзимопатии

Слайд 38

Использование ингибиторов ферментов Ингибиторы протеаз в терапии острых панкреатитов (контрикал, трасилол, пантрипин и др.)

Использование ингибиторов ферментов

Ингибиторы протеаз в терапии острых панкреатитов (контрикал, трасилол, пантрипин

и др.)
Слайд 39

Использование ингибиторов ферментов Ингибиторы протеаз в терапии HCV инфекции - новый

Использование ингибиторов ферментов

Ингибиторы протеаз в терапии HCV инфекции - новый 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.
Слайд 40

Использование ингибиторов ферментов Ингибиторы ангиотензин-превращающего фермента – лечение гипертонии (берлиприл, вазолонг

Использование ингибиторов ферментов

Ингибиторы ангиотензин-превращающего фермента – лечение гипертонии (берлиприл, вазолонг 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
Слайд 41

Энзимопатии Патологические процессы, основанные на нарушении ферментативного катализа по причине мутации

Энзимопатии

Патологические процессы, основанные на нарушении ферментативного катализа по причине мутации 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)
Слайд 42

Задание № 1 для самостоятельной работы В современной клинической лабораторной диагностике

Задание № 1 для самостоятельной работы

В современной клинической лабораторной диагностике 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.
Слайд 43

Задание № 2 для самостоятельной работы Используя интернет-ресурсы, заполните таблицу «Ферменты энзимодиагностики» и определите класс фермента

Задание № 2 для самостоятельной работы Используя интернет-ресурсы, заполните таблицу «Ферменты энзимодиагностики»

и определите класс фермента
Слайд 44

ВОПРОСЫ ДЛЯ РАЗМЫШЛЕНИЯ Почему активность аминотрансфераз у детей раннего возраста выше,

ВОПРОСЫ ДЛЯ РАЗМЫШЛЕНИЯ
Почему активность аминотрансфераз у детей раннего возраста выше, 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?
Слайд 45

Заключение Ферменты используются в диагностике заболеваний как специфические реагенты Препараты ферментов

Заключение

Ферменты используются в диагностике заболеваний как специфические реагенты
Препараты ферментов используются 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