Биохимическая природа
ферментов
Ферменты представляют собой высокоспецифичные белковые молекулы,
катализирующие химические реакции в живых организмах с высокой скоростью
и избирательностью. Основные характеристики ферментов, важные для
диагностики заболеваний, включают субстратную
специфичность, активный центр,
чувствительность к ингибиторам и коферментам, а также зависимость
активности от pH и температуры. Эти свойства определяют возможность
использования ферментов в клинической биохимии для выявления
патологических изменений.
Ферменты как маркёры
повреждения тканей
Повреждение клеток и тканей приводит к высвобождению внутриклеточных
ферментов в кровь и другие биологические жидкости. Концентрация этих
ферментов в сыворотке крови коррелирует с тяжестью и локализацией
повреждения, что делает их важными биохимическими
маркёрами заболеваний. Например:
- Аспартатаминотрансфераза (AST) и
аланинаминотрансфераза (ALT) – индикаторы повреждения
печени. Повышение их активности свидетельствует о гепатоцеллюлярном
повреждении.
- Креатинфосфокиназа (CK) и её изоформы – маркёры
повреждения сердечной и скелетной мускулатуры.
- Лактатдегидрогеназа (LDH) – индикатор массивной
некротизации тканей, включая сердечную мышцу, печень и лёгкие.
Изоферменты и
повышение диагностической специфичности
Изоферменты — это ферменты с одинаковой каталитической функцией, но
различной аминокислотной последовательностью и тканевой локализацией. Их
определение позволяет повысить специфичность
диагностики:
- CK-MB (сердечная изоформа креатинфосфокиназы) —
чувствительный маркер инфаркта миокарда.
- LDH1 и LDH2 — доминируют в сердце, их соотношение
используется для подтверждения сердечной патологии.
- Глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа (G6PD) — оценка
дефицита фермента в эритроцитах для диагностики наследственной
гемолитической анемии.
Методики определения
ферментной активности
Диагностическая ценность ферментов зависит от точности методов
измерения. Наиболее распространённые подходы:
- Спектрофотометрические методы — основаны на
измерении изменения оптической плотности при превращении субстрата в
продукт реакции.
- Флуориметрические и хемилюминесцентные методы —
обладают высокой чувствительностью, позволяют выявлять ферменты при
низких концентрациях.
- Электрофорез и иммуноферментные методы (ELISA) —
используются для разделения и количественного определения изоферментов,
а также для оценки специфических антигенных форм ферментов.
Клинико-диагностическое
значение
Ферменты применяются не только для подтверждения повреждения тканей,
но и для оценки динамики заболевания, эффективности лечения и прогноза.
Примеры:
- Повышение активности аминотрансфераз используется
для мониторинга течения вирусного гепатита и токсических поражений
печени.
- Изменение ферментов панкреатической секреции
(амилаза, липаза) отражает состояние поджелудочной железы при
панкреатите.
- Определение трансаминаз и γ-глутамилтранспептидазы
(GGT) помогает дифференцировать холестатические и
гепатоцеллюлярные поражения печени.
Факторы,
влияющие на точность ферментной диагностики
Активность ферментов в крови может зависеть от ряда физиологических и
методологических факторов:
- Возраст и пол пациента — базовые уровни ферментов
различаются.
- Лекарственные препараты и пищевой фактор —
некоторые вещества индуцируют или ингибируют ферменты.
- Время забора материала и условия хранения —
ферменты чувствительны к температуре, pH и хранению, что требует
строгого соблюдения протоколов.
Перспективы использования
ферментов
Современные направления включают разработку чувствительных
биосенсоров, автоматизированных анализаторов и мультиплексных
систем для одновременного определения нескольких ферментов. Особое
внимание уделяется генетическим и посттрансляционным
модификациям ферментов, что открывает возможности для ранней
диагностики наследственных и метаболических заболеваний.
Ферментная диагностика остаётся ключевым инструментом современной
клинической биохимии, обеспечивая высокую чувствительность,
раннее выявление патологий и дифференциальную диагностику
заболеваний различных органов и систем.