Иммунология и биохимия

Диагностические ферменты

Диагностические ферменты - это ферменты, которые используются для диагностики или прогнозирования. Ферменты, как и другие белки, синтезируются тканями тела для удовлетворения их метаболических потребностей. Они не всегда являются специфическими для той или иной ткани. Более одной ткани / органа может синтезировать один или больше ферментов.

Ферменты являются предпочтительными в диагностике из-за их субстратной специфичности и возможности количественного определения их активности в присутствии других белков.

Почему ферменты используются в медицинской диагностике?

Болезнь, как правило, приводит к умеренному или обширному повреждению ткани в зависимости от времени его начала и тяжести поражения. Такие состояния связаны с освобождением в кровь специфичных для пораженного органа или ткани ферментов, что сопровождается увеличением таких ферменты в биологических жидкостях. О количестве ферментов судят по их активности. В диагностике используют измерение ферментативной активности в сыворотке / плазме крови и других жидкостях тела.

Ферменты в диагностике заболеваний

1. Костные, аутоиммунные и воспалительные расстройства
Щелочная фосфатаза (ЩФ) как диагностический фермент

ЩФ катализирует гидролиз фосфатных групп у белков и нуклеотидов при щелочном рН.

У детей сывороточные уровни щелочной фосфатазы значительно выше, чем у взрослых и коррелирует с темпом роста костей. После 60 лет значения ЩФ немного выше у мужчин, чем у женщин. Содержание фермента увеличиваются в период полового созревания, беременности и в постменопаузе. Увеличение уровня сывороточной ЩФ указывает на повышение активности остеобластов как при наличии активного образования костной ткани, так как и в случае болезни Педжета или ревматоидного артрита. Другие патологические состояния, которые приводят к высокому уровню ЩФ, включают рахит, остеомаляцию, гипертиреоз и гиперпаратиреоз.

Низкая ЩФ встречается редко и вероятно, связана с генетическим пороком или дефицитом питания. Гипофосфатазия - редкое расстройство, характеризуется низким уровнем активности ЩФ сыворотки, что приводит к аномальному фосфорилированию метаболитов и изменению скелета.

Катепсин D как диагностический фермент

Повышенная концентрация лизосомального катепсина D ассоциируется с прогрессированием ревматоидного артрита.

Желатиназа В

Желатиназа В (матричная металлопротеиназа-9, 1MMP-9) представляет собой секретируемый фермент, который регулирует состав клеточного матрикса. Ее основной субстрат желатин (денатурированный коллаген). ММР-9 продуцируется некоторыми типами клеток, в том числе кератиноцитами, моноцитами, тканевыми макрофагами, полиморфно-ядерными лейкоцитами и различными злокачественными клетками. ММР-9, по-видимому, участвует в разнообразных патологических процессах, происходящих при аутоиммунных недугов. ММР-9 человека представляет собой фермент-маркер ревматоидного артрита. ММР-9 играет определенную роль в патогенезе системной волчанки и определение уровня активности ММР-9 в плазме / сыворотке крови пациентов может обеспечить важной информацией при мониторинге болезни.

Лейкоцитарная эстераза - диагностический фермент

Обнаружение лейкоцитарной эстеразы в синовиальной жидкости - чрезвычайно ценная информация для врача при диагностике инфекции околосуставной ткани. Тест-полоски для определения лейкоцитарной эстеразы дают возможность получить результат в режиме реального времени, они простые и недорогие, позволяют исключить или подтвердить инфекцию суставов.

Лизоцим - диагностический фермент

Лизоцим гидролизует гликозидные связи в клеточной стенке пептидогликанов. Сывороточные уровни лизоцима повышены у пациентов с ревматоидным артритом и отражают состояние системы моноциты - макрофаги.

Тартрат устойчивая кислая фосфатаза (TУКФ) - диагностический фермент

TУКФ - гликозилированный мономерный металлофермент млекопитающих с молекулярной массой приблизительно 35 кДа. Она отличается от других кислых фосфатаз устойчивостью к ингибированию тартратами (соли виноградной кислоты), молекулярной массой и фиолетовым цветом. TУКФ находится в остеокластах и освобождается в циркуляцию при резорбции кости. Значение TУКФ увеличивается при ревматоидном артрите, остеопорозе и нарушении метаболизма костей, что позволяет отнести его к группе диагностических ферментов поражения костной ткани. 

2. Рак и диагностические ферменты

Кислая фосфатаза (КФ)

У человека охарактеризованы пять важных КФ: лизосомальная, простатическая, эритроцитарная, макрофагальная и остеокластическая, которые отличаются тканевым и хромосомным происхождением, молекулярным весом, аминокислотным составом, последовательностью аминокислот и устойчивостью к тартрату и фториду. Показатель КФ в предстательной железе мужчин в 100 раз выше, чем в любой другой ткани тела. При раке простаты определение активности ЩФ проводят с целью выяснения его метастазирование, мониторинга и прогноза. Анализ на КФ дополняют определением простатспецифического антигена (ПСА) При раке простаты значительно повышается простатическая ЩФ, особенно при его метастазировании в кости.

 Щелочная фосфатаза (ЩФ)

Щелочная фосфатаза печени и кости по-разному гликозилированные формы одного генного продукта. Специфическая оценка этих форм отражает пораженный орган. Аномальная экспрессия генетически различных изоферментов ЩФ является ценным в мониторинге рака, особенно герминативных опухолей. Изофермент Ригана. Изофермент выделен из сыворотки больных с неоплазмой. Из-за сходства с плацентарным изоферментом, он упоминается как карциноплацентарный изофермента. Изофермент Ригана был выделен от больных раком легкого, раком молочной железы, раком яичников и раком толстой кишки. Нагао изофермента: вариант изофермента Ригана, который мигрирует на ацетатцеллюлозе в том же положении, что Риган. Он был выделен из метастатической карциномы плевральных поверхностей и аденокарциномы поджелудочной железы и желчных протоков. Изофермент Касахара, по-видимому, являются результатом повторного выражения гена эмбриональной кишечной щелочной фосфатазы.

Определение ЩФ костной ткани в сыворотке является полезным параметром для мониторинга изменений в образовании костной ткани, а также у пациентов с метастазами в кости - повышение этого изофермента.

Аланинтрансаминаза (АЛТ)

Повышенные уровни АЛТ связаны с высоким риском гепатоцеллюлярной карциномы

Катепсин D (КД) 

Катепсина D (КD) представляет собой растворимую лизосомальную аспарагиновую эндопептидазу, синтезируемую в шероховатой эндоплазматической сети, как препрокатепсин D. После удаления сигнального пептида, 52 кДа, образуется прокатепсин D, который направляется во внутриклеточные везикулярные структуры (лизосомы, эндосомы, фагосомы). В перспективе полезно определение катепсина D в ткани молочной железы при прогнозировании риска раннего рецидива у женщин с раком молочной железы.

Цистеиновые катепсины (ЦК) как диагностические ферменты нео

ЦК известны как катепсины B, L и H. Распространяются повсеместно. Они катализируют гидролиз белков внутри лизосом. Усиленный синтез ЦК наблюдается при многих опухолях человека, включая рак молочной железы, яичников, шейки матки, легких, головного мозга, желудочно-кишечного тракта, головы, шеи и меланому. Концентрация катепсина В повышен при предраковых поражениях толстой кишки, щитовидной железы, мозга, печени, молочной железы, простаты. ЦК повышены при воспалительных процессах, таких миопатия, ревматоидный артрит и воспаления ЖКТ. Следовательно, ЦК играют потенциальную роль в качестве диагностических и прогностических маркеров рака, а также некоторых воспалительных состояниях. 

Циклооксигеназа-2 (ЦОГ-2) диагностический фермент рака

 ЦОГ-2 как диагностический фермент отсутствует в нормальных тканях.

Экспрессия ЦОГ-2 является ранним сигналом канцерогенеза и играет определенную роль в прогрессировании опухоли. Таким образом, СОХ-2 представляет собой молекулярную мишень для раннего выявления и профилактики различных раковых форм рака.

Глюкоза-6-фосфат-дегидрогеназы (Г6ФД)

Г6ФД является важным ферментом для поддержания целостности мембран. Избыточная экспрессия Г6ФД тесно связана с прогрессированием рака желудка и может рассматриваться как независимый предиктор прогноза при раке желудка.

Лейкоцитарная Г6ФД может служить диагностическим и прогностическим инструментом при остром нелимфоцитарном лейкозе и хроническом миелоидном лейкозе (ХМЛ). При этом при нелимфоцитарном лейкозе. Содержание Г6ФД значительно снижается, в то время как у всех пациентов с ХМЛ - повышается. 

Лактатдегидрогеназа (ЛДГ)

При ведении онкологических больных важно раннее выявление развития рецидива после первичной терапии. ЛДГ является, пожалуй, наиболее распространенным диагностическим ферментом, используемым для прогнозирования. ЛДГ - ценный прогностический маркер рака яичка, лимфомы, лейкемии и рака толстой кишки. Уровень ЛДГ в опухолевой ткани при раке молочной железы наряду с маммографической характеристикой отражают агрессивность рака.

Тартрат устойчивая кислая фосфатаза (ТУКФ) - диагностический фермент метастазирования в кости

Метастазы рака в кости рассматриваются онкологами как его терминальная фаза. Биохимические маркеры костного метаболизма потенциально полезны для диагностики метастазов в кости и для мониторинга результатов лечения у онкологических больных. Тартратустойчивая кислая фосфатаза, изоформа 5b (ТУКФ 5b) является биохимическим маркером количества остеокластов и их активности. Мониторинг активности фермента - полезный маркер резорбции костной ткани, используемый в диагностике и лечении костной патологии, прогнозе различных онкологических патологиях с высоким уровнем метастазирования в кости, включая рак молочной железы, простаты, легких и множественную миелому.

Тимидинкиназы как диагностические ферменты при онкопатологии

Тимидинкиназы (TK) играют ключевую роль в синтезе ДНК. Известны два изофермента ТК: ТК1 и ТК2. ТК1 появляется в цитоплазме клеток во время деления, ТК2 содержится в митохондриях и не имеет отношения к делению клеток. Уровни ТК1 в сыворотке и опухолевых тканях полезны для скрининга и мониторинга злокачественных опухолей человека. концентрация ТК1 повышается в опухолевых тканях – карцинома пищевода, легких, молочной железы. Содержание ТК1 отражает эффективность противоопухолевой терапии, ремиссию и рецидив рака. Значеие ТК1 предсказывает риск развития неоплазии на ранней стадии. ТК1 - потенциальный маркер для мониторинга состояния пациента после операции по поводу рака или других видов рака.

3.Диабет тип 2 и диагностические ферменты

Щелочная фосфатаза (ЩФ)

Помимо обычных факторов риска, таких как возраст, и женский пол, повышенное содержание ЩФ может рассматриваться как фактор риска фиброза печени у пациентов с сахарным диабетом, неалкогольным стеатогепатитом (жировое перерождение и воспалительный процесс в печени).

4. Болезнь Гоше и диагностические ферменты

Кислая фосфатаза (КФ) 

Повышенная КФ наблюдается в сыворотке крови и тканях пациента с болезнью Гоше, врожденными ошибками метаболизма цереброзидов.

Хитиназы

Иммунная система человека способна распознавать и разрушать хитин - важную составляющую клеточной стенки патогенных грибов. В плазме пациентов с болезнью Гоше хитиназа повышена в несколько сотен раз, кислая хитиназа используется в качестве биомаркера для диагностики болезни Гоше. Кроме того, хитиназа - перспективный маркер при лечении астмы и других аллергий.

Болезни печени и их диагностические ферменты

Аланинтрансаминаза (АЛТ)

Увеличение уровня АЛТ в сыворотке отражает тяжесть поражени печени, как правило, вирусный гепатит и токсический некроз печени. АЛТ - сывороточный маркер патологического состояния печени. 

Щелочная фосфатаза (ЩФ)

Повышение уровня ЩФ в сыворотке указывает на повышение активности гепатоцитов при гепатобилиарной болезни. Более высокие уровни ЩФ в сыворотке наблюдаются как при блокаде желчных протоков, так и в случае обтурационной желтухи.

Аспартаттрансаминаза (АСТ) 

АСТ значительно увеличивается в сыворотке (в 10-100 раз) при вирусном гепатите или токсическом некрозе гепатоцитов или клеток сердечной мышцы - кардиомиоцитов.

Гамма-глутамилтрансфераза (ГГТ)

Катализирует перенос аминокислот из одного пептида на другой. Этот фермент иногда называют "транспептидаза". Гепатобилиарная болезнь является преобладающим источником повышенной активности ГГТ в сыворотке крови. Увеличение фермента связано со всеми формами первичных и вторичных гепатобилиарных расстройств. Умеренное (от 2 до 5 раз) повышение при диффузном повреждении клеток печени при токсическом или инфекционном гепатите. При холестазе вследствие внутрипеченочной или внепеченочной обструкции желчных протоков повышение ГГТ в сыворотке от 5 до 30 раз выше нормы. При холестазе повышение ГГТ происходит раньше и сохраняется дольше, чем ЩФ. 

Лактатдегидрогеназа (ЛДГ)

Изоферменты ЛДГ помогают диагностировать многие болезни При поражении печени повышается ЛДГ-5.

6.Инфаркт миокарда и диагностические ферменты

Креатинкиназа

КК-MB Боль в груди может быть следствием острой ЖК болезни или серьезной проблемы с сердцем. Поражение сердечной мышцы при инфаркте миокарда сопровождается освобождением в кровоток многих молекул, одни из которых креатинкиназа (КK). Сывороточные уровни КК значительно выше контроля у пациентов с острым инфарктом миокарда (ИМ). Известно три изофермента КК: MM, MB и ВВ. В то время как общая активность фермента рассматривается как неспецифическая, наличие КК-MB является наиболее специфическим, точным и экономически эффективным тестом обнаружения ИМ. По сравнению с другими тестами для диагностики ИМ, КК-МВ характеризуют раннее повышение в циркуляции, высокая чувствительность и специфичность. КК-МВ неизменно показывает быстрое увеличение в сыворотке крови в первые часы после приступа боли в грудной клетке. Использование КK-MB как маркера помогает диагностировать ИМ в течение 6 часов после появления симптомов и > 60% инфарктов обнаруживаемые в течение первого часа госпитализации в отделении интенсивной терапии сердца. Изофермент КК-MB значительно повышен в сыворотке уже в первый день после инфаркта. При определении КК-МВ предпочтение отдают ИФА анализу. 

Гликогенфосфорилаза BB (ГФBB)

Гликоген фосфорилаза - фермент гликолиза, ответственный за мобилизацию гликогена. Среди трех изоферментов, а именно, гликогенфосфорилаза LL (ГФП) [печень], гликогенфосфорилаза ММ (ГФMM) [мышцы] и гликогенфосфорилазы BB (ГФBB) [мозг], изофермент ВВ является преобладающим изоферментом в миокарде. Быстрое повышение уровня в крови ГФ BB можно увидеть при ИМ и нестабильной стенокардии. ГФBB повышается в крови больного ИМ через 1- 4 часа после появления боли в грудной клетке.

Лактатдегидрогеназа (ЛДГ)

Увеличение общей активности ЛДГ в сыворотке крови может в результате повреждения сердечной мышцы, скелетных мышц, поджелудочной железы или печени. Для того чтобы дифференцировать поврежденные ткани, определяют уровни отдельных изоферментов ЛДГ. Значительное увеличение уровня ЛДГ-1 в сыворотке характерно для ИМ.

Желатиназы как диагностические ферменты

В качестве биомаркеров ранней стадии острого инфаркта миокарда предложены желатиназы А и В, значние которых отражает степень повреждения клеточной мембраны кардиомиоцитов.

Альфа-амилаза

Высокая амилаза слюны является независимым предиктором острого ИМ у пациентов отделения неотложной помощи с болью в грудной клетке.

7. Панкреатит и диагностические ферменты

Амилаза

В течение 24 часов с момента появления симптомов повышение уровня общей амилазы является чувствительным маркером острого панкреатита. В последующие дни госпитализации амилаза является наименее чувствительным из ферментативных тестов.

Липаза

Содержание липазы сыворотки может быть использовано в качестве диагностического инструмента для выявления таких состояний как острый панкреатит и травмы поджелудочной железы. Острый панкреатит обычно возникает в результате злоупотребления алкоголем или обструкции желчных протоков. Хотя в сыворотке крови повышен трипсин, сывороточные уровни липазы и амилазы до сих пор используются для подтверждения диагноза острого панкреатита

8. Стоматология и диагностические ферменты

Аспартаттрансаминаза (АСТ)

Периодонтит - одно из самых распространенных воспалительных поражений полости рта, характеризующееся прогрессирующей деструкцией альвеолярной кости и мягких тканей, окружающих зубы. В жидкости десневых бороздок наблюдается высокое содержание АСТ. Значение АСТ в жидкости десневой борозды значительно выше, чем в сыворотке крови. Предлагается использовать АСТ жидкости слюнных бороздок как маркер прогрессирования периодонтита.

9. Почечные расстройства и диагностические ферменты 

Лизосомальные гликозидазы

Лизосомальные гликозидазы мочи, а именно N-ацетил-p-D-глюкозаминидаза [NAG] (p-гексозамин, инидаза), p-глюкуронидаза и p-галактозидаза имеют значение в ранней диагностике диабетической нефропатии, NAG самый полезный маркер. Повышение NAG в моче больных диабетом - биомаркер скрининга диабетической почечной дисфункции.

Лизоцим

Фермент осуществляет гидролиз гликозидных связей в пептидогликанах клеточной стенки некоторых микроорганизмов и поддерживает, таким образом, защиту хозяина. Концентрация лизоцима в моче - чувствительный индикатор повреждения почек. Она значительно выше у пациентов с хронической почечной недостаточностью, для количественного определения фермента используют высокоэффективную жидкостную хроматографию.

10. Шизофрения

Бутирилхолинэстераза (БХЭ) как диагностический фермент 

Пациенты с шизофренией имеют более высокую БХЭ в плазме по сравнению с контролем. У пациентов с шизофренией БХЭ не связана с возрастом, алкогольным статусом и клиническими подтипами, не коррелирует с длительностью болезненного состояния. Увеличение активности БХЭ может быть связано с патофизиологией шизофрении.

 

Поиск по сайту