Изофермент лдг-1 в сыворотке

Активность ЛДГ-1 в норме составляет 15—25 % общей активности ЛДГ.

Изоферменты ЛДГ содержатся в тканях в строго определенном процентном соотноше­нии, т.е. каждая ткань, в том числе и кровь, имеет характерный, только ей свойственный спектр изоферментов ЛДГ. При ряде патологических состояний, когда в том или ином орга­не увеличивается проницаемость клеточных мембран и происходит повреждение тканей, изоферменты ЛДГ в избыточном количестве поступают в кровь. Поскольку активность изо­ферментов в тканях в несколько сот раз превышает активность их в сыворотке крови, спектр изоферментов ЛДГ в ней становится похожим на спектр изоферментов ЛДГ в пораженном органе. В норме в сыворотке крови имеется следующее соотношение изоферментов: ЛДГ1 — 15-25 % общей активности ЛДГ, ЛДГ2 — 30-40 %, ЛДГЗ — 20-25 %, ЛДГ4 — 10-15 %, ЛДГ5 — 5-15 % [Комаров Ф.И. и др., 1981].

Определение активности ЛДП используется в клинической практике главным образом в диагностике инфаркта миокарда.

У больных с острым инфарктом миокарда в сыворотке крови резко повышается актив­ность ЛДП и отчасти ЛДГ2. Динамика начала подъема активности ЛДП совпадает с тако­вой для общей ЛДГ, однако продолжительность повышения активности ЛДП более длитель­ная — 10—12 сут.

При стенокардии активность ЛДП не изменяется. Поэтому при неясной клинической симптоматике и нормальной общей активности ЛДГ повышение активности ЛДП указывает на мелкие некротические очаги в миокарде.

При заболеваниях печени возрастает активность ЛДГ5 и ЛДГ4 и уменьшается актив­ность ЛДП и ЛДГ2.

У больных с прогрессирующей мышечной дистрофией (миопатией) в крови повышается уровень изоферментов ЛДП, ЛДГ2, ЛДГЗ и снижается — ЛДГ4, ЛДГ5. Степень снижения ЛДГ4 и ЛДГ5 при миопатии коррелирует с тяжестью заболевания.

У больных острыми лейкозами отмечается отчетливое повышение активности изофер­ментов ЛДГ2 и ЛДГЗ. При опухолевых заболеваниях соотношение ЛДГ5/ЛДП всегда выше 1. Опухолевые ткани отличаются значительной активностью изоферментов ЛДГЗ, ЛДГ4, ЛДГ5 [Комаров Ф.И. и др., 1981].

190

Маркеры повреждения мозговой ткани Белок s-100 в сыворотке

Содержание белка S-100 в сыворотке крови в норме менее 0,2 мкг/л; в СМЖ — менее 5 мкг/л.

S-100 является специфическим белком астроцитарной глии, способным связывать каль­ций, с мол. массой 21 000 Да. Белок впервые был идентифицирован в 1965 г. B.W. Moore и получил свое название благодаря растворимости в 100 % сульфате аммония. Он состоит из двух субъединиц — а и p. S-100 (Pβ) присутствует в высоких концентрациях в глиальных и шванновских клетках (леммоцитах), S-100 (оф) — в глиальных клетках, S-100 (аа) — в по­перечнополосатых мышцах, печени и почках. Белок метаболизируется почками, его время биологической полужизни составляет 2 ч. Астроглиальные клетки — это наиболее многочис­ленные клетки в мозговой ткани. Они образуют трехмерную сеть, которая является опорным каркасом для нейронов. Коммерчески доступные наборы позволяют определять формы белка S-100 (рр) и S-100 (оф), т.е. пригодны для диагностики поражения мозговой ткани. В последние годы определение этого белка все более активно используется в клинике в каче­стве маркера повреждения мозговой ткани при нарушениях мозгового кровообращения. У больных с кровоизлиянием в мозг пик концентрации S-100 в сыворотке крови и СМЖ на­блюдается уже в первые сутки заболевания, при ишемическом инсульте этот пик приходится на 3-й сутки [Kim J.S. et al., 1996]. Уровень повышения концентрации коррелирует с объ­емом поражения мозга. Так, К. Fassbender и соавт. (1997) отмечают, что уровень S-100 в сы­воротке крови у больных ишемическим инсультом при объеме поражения мозга более 5 см

3 был значительно выше, чем при объеме поражения менее 5 см

3, и концентрация белка кор­релировала с тяжестью неврологических нарушений. При ишемическом инсульте наиболь­шее повышение S-100 выявляется у больных с кортикальными поражениями мозга. Субкор­тикальные поражения сопровождаются менее значительными повышениями концентрации белка как в сыворотке крови, так и в СМЖ.

Белок S-100 высвобождается в кровь у пациентов, оперированных в условиях искусст­венного кровообращения. Пик концентрации приходится на окончание экстракорпоральной циркуляции и затем уменьшается в неосложненных случаях. У пациентов с мозговыми ос­ложнениями выход белка продолжается и в послеоперационном периоде. Уровень S-100 более 0,5 мкг/л через 2 дня после операции на сердце указывает на наличие у пациента нев­рологических осложнений [Johnsson P., 1996].

Повышение белка S-100 в сыворотке крови и СМЖ при нарушениях мозгового кровооб­ращения обусловлено активацией микроглии. Е. Postler и соавт. (1997) показали, что в ран­ней фазе церебрального инфаркта микроглиальные клетки в периинфарктной зоне экспрес-сируют белки семейства S-100 и активно пролиферируют, причем белки экспрессируются не более чем 3 дня после инфаркта. Это говорит о том, что активация постоянной популяции микроглии является ранним ответом мозговой ткани на ишемию и может быть использована как ранний маркер ее повреждения.

Изофермент лдг-1 в сыворотке

Активность ЛДГ-1 в норме составляет 15—25 % общей активности ЛДГ.

Изоферменты ЛДГ содержатся в тканях в строго определенном процентном соотноше­нии, т.е. каждая ткань, в том числе и кровь, имеет характерный, только ей свойственный спектр изоферментов ЛДГ. При ряде патологических состояний, когда в том или ином орга­не увеличивается проницаемость клеточных мембран и происходит повреждение тканей, изоферменты ЛДГ в избыточном количестве поступают в кровь. Поскольку активность изо­ферментов в тканях в несколько сот раз превышает активность их в сыворотке крови, спектр изоферментов ЛДГ в ней становится похожим на спектр изоферментов ЛДГ в пораженном органе. В норме в сыворотке крови имеется следующее соотношение изоферментов: ЛДГ1 — 15-25 % общей активности ЛДГ, ЛДГ2 — 30-40 %, ЛДГЗ — 20-25 %, ЛДГ4 — 10-15 %, ЛДГ5 — 5-15 % [Комаров Ф.И. и др., 1981].

Определение активности ЛДП используется в клинической практике главным образом в диагностике инфаркта миокарда.

У больных с острым инфарктом миокарда в сыворотке крови резко повышается актив­ность ЛДП и отчасти ЛДГ2. Динамика начала подъема активности ЛДП совпадает с тако­вой для общей ЛДГ, однако продолжительность повышения активности ЛДП более длитель­ная — 10—12 сут.

При стенокардии активность ЛДП не изменяется. Поэтому при неясной клинической симптоматике и нормальной общей активности ЛДГ повышение активности ЛДП указывает на мелкие некротические очаги в миокарде.

При заболеваниях печени возрастает активность ЛДГ5 и ЛДГ4 и уменьшается актив­ность ЛДП и ЛДГ2.

У больных с прогрессирующей мышечной дистрофией (миопатией) в крови повышается уровень изоферментов ЛДП, ЛДГ2, ЛДГЗ и снижается — ЛДГ4, ЛДГ5. Степень снижения ЛДГ4 и ЛДГ5 при миопатии коррелирует с тяжестью заболевания.

У больных острыми лейкозами отмечается отчетливое повышение активности изофер­ментов ЛДГ2 и ЛДГЗ. При опухолевых заболеваниях соотношение ЛДГ5/ЛДП всегда выше 1. Опухолевые ткани отличаются значительной активностью изоферментов ЛДГЗ, ЛДГ4, ЛДГ5 [Комаров Ф.И. и др., 1981].

190

Маркеры повреждения мозговой ткани Белок s-100 в сыворотке

Содержание белка S-100 в сыворотке крови в норме менее 0,2 мкг/л; в СМЖ — менее 5 мкг/л.

S-100 является специфическим белком астроцитарной глии, способным связывать каль­ций, с мол. массой 21 000 Да. Белок впервые был идентифицирован в 1965 г. B.W. Moore и получил свое название благодаря растворимости в 100 % сульфате аммония. Он состоит из двух субъединиц — а и p. S-100 (Pβ) присутствует в высоких концентрациях в глиальных и шванновских клетках (леммоцитах), S-100 (оф) — в глиальных клетках, S-100 (аа) — в по­перечнополосатых мышцах, печени и почках. Белок метаболизируется почками, его время биологической полужизни составляет 2 ч. Астроглиальные клетки — это наиболее многочис­ленные клетки в мозговой ткани. Они образуют трехмерную сеть, которая является опорным каркасом для нейронов. Коммерчески доступные наборы позволяют определять формы белка S-100 (рр) и S-100 (оф), т.е. пригодны для диагностики поражения мозговой ткани. В последние годы определение этого белка все более активно используется в клинике в каче­стве маркера повреждения мозговой ткани при нарушениях мозгового кровообращения. У больных с кровоизлиянием в мозг пик концентрации S-100 в сыворотке крови и СМЖ на­блюдается уже в первые сутки заболевания, при ишемическом инсульте этот пик приходится на 3-й сутки [Kim J.S. et al., 1996]. Уровень повышения концентрации коррелирует с объ­емом поражения мозга. Так, К. Fassbender и соавт. (1997) отмечают, что уровень S-100 в сы­воротке крови у больных ишемическим инсультом при объеме поражения мозга более 5 см

3 был значительно выше, чем при объеме поражения менее 5 см³, и концентрация белка кор­релировала с тяжестью неврологических нарушений. При ишемическом инсульте наиболь­шее повышение S-100 выявляется у больных с кортикальными поражениями мозга. Субкор­тикальные поражения сопровождаются менее значительными повышениями концентрации белка как в сыворотке крови, так и в СМЖ.

Белок S-100 высвобождается в кровь у пациентов, оперированных в условиях искусст­венного кровообращения. Пик концентрации приходится на окончание экстракорпоральной циркуляции и затем уменьшается в неосложненных случаях. У пациентов с мозговыми ос­ложнениями выход белка продолжается и в послеоперационном периоде. Уровень S-100 более 0,5 мкг/л через 2 дня после операции на сердце указывает на наличие у пациента нев­рологических осложнений [Johnsson P., 1996].

Повышение белка S-100 в сыворотке крови и СМЖ при нарушениях мозгового кровооб­ращения обусловлено активацией микроглии. Е. Postler и соавт. (1997) показали, что в ран­ней фазе церебрального инфаркта микроглиальные клетки в периинфарктной зоне экспрес-сируют белки семейства S-100 и активно пролиферируют, причем белки экспрессируются не более чем 3 дня после инфаркта. Это говорит о том, что активация постоянной популяции микроглии является ранним ответом мозговой ткани на ишемию и может быть использована как ранний маркер ее повреждения.

происхождение, биологическое значение, примеры. Определение ферментов и изоферментного спектра плазмы крови с целью диагностики заболеваний.

Ферменты, катализирующие одну и ту же химическую реакцию, но отличающиеся по первичной структуре белка, называют изоферментами, или изоэнзимами. Они катализируют один и тот же тип реакции с принципиально одинаковым механизмом, но отличаются друг от друга кинетическими параметрами, условиями активации, особенностями связи апофермента и кофермента.

Природа появления изоферментов разнообразна, но чаще всего обусловлена различиями в структуре генов, кодирующих эти изоферменты. Следовательно, изоферменты различаются по первичной структуре белковой молекулы и, соответственно, по физико-химическим свойствам. На различиях в физико-химических свойствах основаны методы определения изоферментов.

По своей структуре изоферменты в основном являются олигомерными белками. Причём та или иная ткань преимущественно синтезирует определённые виды протомеров. В результате определённой комбинации этих протомеров формируются ферменты с различной структурой — изомерные формы. Обнаружение определённых изоферментных форм ферментов позволяет использовать их для диагностики заболеваний. Изоформы лактатдегидрогеназы. Фермент лак-татдегидрогеназа (ЛДГ) катализирует обратимую реакцию окисления лактата (молочной кислоты) до пирувата (пировиноградной кислоты).

Лактатдегидрогеназа — олигомерный белок с молекулярной массой 134 000 Д, состоящий из 4 субъединиц 2 типов: М (от англ, muscle — мышца) и Н (от англ, heart — сердце). Комбинация этих субъединиц лежит в основе формирования 5 изоформ лактатдегидрогеназы (рис. 2-35, А). ЛДГ₁ и ЛДГ₂наиболее активны в сердечной мышце и почках, ЛДГ4 и ЛДГ5 — в скелетных мышцах и печени. В остальных тканях имеются различные формы этого фермента.

Изоформы ЛДГ отличаются электрофоретической подвижностью, что позволяет устанавливать тканевую принадлежность изоформ ЛДГ.

Появление в эволюции различных изоформ ЛДГ обусловлено особенностями окислительного метаболизма тканей. Изоферменты ЛДГ₄ и ЛДГ₅ (М-типы ЛДГ) работают эффективно в анаэробных условиях, ЛДГ, и ЛДГ₂ (Н-типы) — в аэробных, когда пируват быстро окисляется до СО₂ и Н₂О, а не восстанавливается до молочной кислоты.

При ряде заболеваний исследуют активность ЛДГ в плазме крови. В норме активность ЛДГ составляет 170-520 ЕД/л. Повышение активности наблюдают при острых поражениях сердца, печени, почек, а также при мегалобластных и гемолитических анемиях. Однако это указывает на повреждение лишь одной из перечисленных тканей.

Для постановки диагноза необходимо исследование изоформ ЛДГ в плазме крови методом электрофореза. На рис. 2-35, В представлены электрофореграммы плазмы крови здорового человека, больного инфарктом миокарда и больного гепатитом. Выявление в плазме крови тканеспецифичес-ких изоформ ЛДГ используют в качестве диагностического теста повреждения данной ткани.

Изоформы лактатдегидрогеназы. А — строение различных изоформ ЛДГ; Б — распределение на электрофореграмме и относительные количества изоформ ЛДГ в различных органах; В — содержание изоформ ЛДГ в плазме крови в норме и при патологии (электрофореграммы — слева и фотометрическое сканирование — справа).

2. Необратимые ингибиторы ферментов как

лекарственные препараты

Пример лекарственного препарата, действие которого основано на необратимом ингибировании ферментов, — широко используемый препарат аспирин. Противовоспалительный нестероидный препарат аспирин обеспечивает фармакологическое действие за счёт ингибирования фермента циклооксигеназы, катализирующего реакцию образования простагландинов из арахидоновой кислоты. В результате химической реакции ацетильный остаток аспирина присоединяется к свободной концевой Nh3-группе одной из субъединиц циклооксигеназы (см. схему ниже).

Это вызывает снижение образования продуктов реакции простагландинов (см. раздел 8), которые обладают широким спектром биологических функций, в том числе являются медиаторами воспаления.

13. Изоферменты. Особенности строения и функционирования (рассмотреть на примере лдг). Значение определения изоферментного спектра ферментов в диагностике заболеваний.

) Фермент лак-татдегидрогеназа (ЛДГ) катализирует обратимую реакцию окисления лактата (молочной кислоты) до пирувата (пировиноградной кислоты.

Лактатдегидрогеназа — олигомерный белок с молекулярной массой 134 000 Д, состоящий из 4 субъединиц 2 типов: М (от англ, muscle — мышца) и Н (от англ, heart — сердце). Комбинация этих субъединиц лежит в основе формирования 5 изоформ лактатдегидрогеназы (рис. 2-35, А). ЛДГ1 и ЛДГ2 наиболее активны в сердечной мышце и почках, ЛДГ4 и ЛДГ5 — в скелетных мышцах и печени. В остальных тканях имеются различные формы этого фермента.

Изоформы ЛДГ отличаются электрофоретической подвижностью, что позволяет устанавливать тканевую принадлежность изоформ ЛДГ

Появление в эволюции различных изоформ ЛДГ обусловлено особенностями окислительного метаболизма тканей. Изоферменты ЛДГ4 и ЛДГ5 (М-типы ЛДГ) работают эффективно в анаэробных условиях, ЛДГ, и ЛДГ2 (Н-типы) — в аэробных, когда пируват быстро окисляется до СО2 и Н2О, а не восстанавливается до молочной кислоты.

При ряде заболеваний исследуют активность ЛДГ в плазме крови. В норме активность ЛДГ составляет 170-520 ЕД/л. Повышение активности наблюдают при острых поражениях сердца, печени, почек, а также при мегалобластных и гемолитических анемиях. Однако это указывает на повреждение лишь одной из перечисленных тканей.

Для постановки диагноза необходимо исследование изоформ ЛДГ в плазме крови методом электрофореза. На рис. 2-35, В представлены электрофореграммы плазмы крови здорового человека, больного инфарктом миокарда и больного гепатитом. Выявление в плазме крови тканеспецифичес-ких изоформ ЛДГ используют в качестве диагностического теста повреждения данной ткани.

14. Аллостерическая регуляция. Ингибирование по принципу обратной связи.

АЛЛОСТЕРИЧЕСКАЯ РЕГУЛЯЦИЯ

(от алло и греч. stereos — пространственный), контроль за скоростью протекания отдельных метаболич. процессов в организме за счёт изменения активности регуляторных (аллостерических) ферментов. Направлена на наиболее экономичное использование материальных и энергетич. ресурсов клетки. Аллостерич. фер менты обладают четвертичной структурой (состоят из неск. полипептидных пеней) и помимо активного центра имеют обособленные «аллостерические» центры (один или неск.) на поверхности своих молекул. К этим центрам присоединяются специфич. регуляторы, т. н. эффекторы, изменяющие активность фермента, а следовательно, и всего метаболич. процесса в целом. В качестве эффекторов часто выступают нуклеотиды (напр., аденило-вая к-та, АТФ и т. п.), аминокислоты (в реакциях биосинтеза др. аминокислот) и др. А. р. анаболич. (биосинтетических) Путей осуществляется в осн. по принципу обратной связи, когда конечный продукт биосинтетич. цепи подавляет действие фермента, катализирующего начальную стадию всего процесса (т. н. ретроингибированне). В катаболич. путях, обеспечивающих клетку энергией, активность первого фермента контролируется соединениями, к-рые показывают уровень эпергетич. состояния клетки в каждый данный момент, напр. фосфатами и аде-ниловыми нуклеотидами. Для нек-рых метаболич. путей известна ситуация, когда первый метаболит в цепи после-доват. реакций активирует фермент, катализирующий последнюю стадию, обеспечивая т. н. активацию предшественником.

1)Мультиферментные комплексы и изоферменты. Кдз определения активности изоферментов. Энзимодиагностика. Ферментативные лекарственные препараты.

Билет 1.

Мультиферментный комплекс — это комплекс, в котором принимают участие несколько ферментов, при этом продукт предшествующей реакции является субстратом следующей реакции.

Пример:

— дыхательная цепь;

— гликолиз;

— пируватдегидрогеназы;

— синтетаза жирных кислот.

Изоферменты— множественные молекулярные формы данной особи, катализирующие одну и туже реакцию, но отличающиеся друг от друга по физическим и химическим свойствам и разделяющиеся с помощью физико-химических методов.

Примером фермента, имеющего изоферменты, является гексокиназа, имеющая четыре изотипа, обозначаемых римскими цифрами от I до IV. При этом гексокиназа IV, экспрессируется почти исключительно впечении обладает особыми физиологическими свойствами. Ещё одним примером фермента, имеющего изоферменты, являетсяамилаза— панкреатическая амилаза отличается по аминокислотной последовательности и свойствам от амилазы слюнных желёз, кишечника и других органов. Третий пример фермента,креатинфосфокиназа— изотип этого фермента, экспрессируемый всердце, отличается от креатинфосфокиназы скелетных мышц

Энзимодиагностика— определение активности фермента.

Изоферменты ЛДГ органоспецифичны

ЛДГ₅ —характерен для ткани, в которой анаэробные процессы.

ЛДГ₁— для ткани, в которой аэробные процессы.

В инфаркте миокарда кровь из сердца выходит с ЛДГ₁, при заболеваниях печени — ЛДГ₄ , ЛДГ₅, при патологиях лёгких ЛДГ₃.

АСТ — имеет двойную локализацию (митохондрии и цитоплазма)

АЛТ — локализуется только в цитоплазме.

Активность АЛТ увеличивается при заболеваниях печени. Активность АСТ увеличивается при инфаркте миокарда.

Коэфициент Де Ритиса <1 при патологиях печени – АСТ/АЛТ = 1,75

Активность щелочной фосфатазыувеличивается при рахите, механической желтухе и патологии костной ткани.

Активность кислой фосфатазыувеличивается при раке простаты.

Активность амилазыувеличивается при патологии слюнных желез и остром панкреатите.

Также при остом панкреатите Увеличена активность:амилаза крови и мочи, липаза, фосфолипаза, трипсин, химотрипсин.

А при гепатите Увеличена активность:АЛТ, АСТ, ЛДГ_4,5, сорбитолдегидрогеназа.

Коэффициент де Ритиса <1

Лечение ферментами

Заместительная терапия

Пепсин — при недостаточной активности пепсина в желудке, при нарушении переваривания белков, синтеза и секреции пепсина

Патогенетическая терапия

Трипсин, химотрипсин— при лечении гнойных ран (в хирургии и стоматологии), способен расщеплять пептидные связи в белках

ДНКаза — используется в лечении вирусных кератитов, гнойных бронхитов

Фибринолизин, стрептокиназа— способны растворять нити фибрина (ликвидация тромбов)

Липаза, гиалуронидаза-используются для лечения спаечной болезни, рубцов

Лизилоксидаза, аспарагиназа— лечение опухолей

2) Окисление жирных кислот. Внутриклеточная локализация и биоэнергетика процесса. Особенности обмена жк с нечетным количеством углеродных атомов и ненасыщенных жк.

Окисление жирных кислот (β-окисление)

Для преобразования энергии, заключенной в жирных кислотах, в энергию связей АТФ существует метаболический путь окисления жирных кислот до СО₂и воды. Этот путь называетсяβ-окисление.

Включает 4 этапа — первая стадия дегидрирования, стадия гидратации, вторая стадия дегидрирования, тиолазная реакция.

Элементарная схема β-окисления

Реакции β-окисления происходят в митохондриях большинства клеток организма (кроме нервных клеток). Для окисления используются жирные кислоты, поступающие изкрови или появляющиеся прилиполизе собственных внутриклеточных ТАГ.

Расчет энергетического баланса β-окисления линолиевой кислоты.

так как число атомов углерода равно 18, то количество молекул ацетил-S-КоАравно 9. Значит при его окислении в ЦТК образуется 9×12=108 молекул АТФ.

исходя из формулы (n/2 — 1) число циклов β-окисления равно 8. При расчете получаем 8×5=40 молекул АТФ.

в кислоте имеются 2 двойные связи. Следовательно, в двух циклах β-окисления не образуется 2 молекулы ФАДН₂, что равноценно потере 4 молекул АТФ.

на активацию жирной кислоты тратятся 2 макроэргические связи.

таким образом, энергетический выход 108 + 40 — 4 — 2 =142 молекулы АТФ.

Окисление жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов

Жирные кислоты с нечетным числом углеродов поступают в организм с растительной пищей и морепродуктами. Их окисление происходит по обычному пути до последней реакции, в которой образуется пропионил-SКоА. Суть превращений пропионил-SКоА сводится к его карбоксилированию, изомеризации и образованию сукцинил-SКоА. В этих реакциях участвуютбиотинивитамин В₁₂.

Последние реакции окисления жирных кислот с нечетным числом атомов углерода

Окисление ненасыщенных жирных кислот

При окислении ненасыщенных жирных кислот возникает потребность клетки в дополнительных ферментах изомеразах. Эти изомеразы перемещают двойные связи в жирнокислотных остатках из γ—в β—положение и переводят природные двойные связи изцис— втранс-положение.

Таким образом, уже имеющаяся двойная связь готовится к β-окислению и пропускается первая реакция цикла, в которой участвует ФАД.