ENZYMOLOGIA

KLINICZNA

Tadeusz Pawełczyk

Agnieszka Kitowska

Zakład Medycyny Molekularnej

Akademia Medyczna w Gdańsku

NAZEWNICTWO ENZYMÓW WG

IUB

EC
n.n.n.n

klasa1-6

podklasa

numer

porządkowy

w podklasie

pod-podklasa

KLASY ENZYMÓW

1.

Oksydoreduk
tazy

2. Transferazy

3. Hydrolazy

A-B

C

A

B-C

+

+

A-B

H

2

O

A-H B-

OH

+

+

+

+

A

red

B

ox

A

ox

B

red

dehydrogenaza
peroksydaza

glikozylotransferaz
a

aminotransferaza

esteraza

peptydaza

KLASY ENZYMÓW

4. Liazy

5. Izomerazy

6. Ligazy

+

A B

A-B

A

Iso-A

+

+

A B ATP, GTP

A-B

ADP, GDP

UTP, CTP

UDP,

CDP

C-C- liaza

C-N-liaza

epimeraza

cis trans
izomeraza

C-C-ligaza

C-N-ligaza

Enzymy osocza

 Enzymy sekrecyjne

wydzielane do przestrzeni pozakomórkowej, gdzie
pełnią swoje funkcje (np. trombina, białko C)

 Enzymy ekskrecyjne

syntetyzowane przez komórki narządów
wydzielniczych, wydzielane do światła przewodu
pokarmowego, śliny i innych płynów ustrojowych (np.
amylaza, lipaza)

 Enzymy komórkowe (wskaźnikowe)

uwalniane w niewielkich ilościach wskutek
aktywności komórkowej

INNE, POMNIEJSZE

ŹRÓDŁA ENZYMÓW

OSOCZOWYCH

- wzrost obrotu komórkowego

- proliferacja komórkowa
- wzrost syntezy enzymu
- obniżona eliminacja

AKTYWNOŚĆ ENZYMÓW



optymalizacja pomiaru



standaryzacja

warunków



wartości referencyjne

- warunki oznaczania

(reakcji)

np. temperatura, substrat

- czynniki fizjologiczne

np. wiek, płeć

AKTYWNOŚĆ FOSFATAZY

ALKALICZNEJ W ZALEŻNOŚCI OD

WIEKU I PŁCI

JEDNOSTKI AKTYWNOŚCI

ENZYMATYCZNEJ

• Pomiar aktywności enzymów - szybkość

katalizowanej reakcji w standaryzowanych
warunkach
jednostki:

U

-

μmol/min

kat

- mol/sek

U/L, kat/L

• Pomiar masy białka enzymatycznego
jednostki:

mg/L

ZMIANY POZIOMU ENZYMÓW

A STOPIEŃ USZKODZENIA

KOMÓREK

ALP, GGT, 5’-
NT

ALT, LDH, CK,
AST

CK, LDH,
AST

NIEWIELKIE

USZKODZENI

E

ROZLEGŁE

USZKODZENI

E

A

k

ty

w

n

o

ść

e

n

zy

m

ó

w

w

o

so

c

zu

WADY TESTÓW

ENZYMATYCZNYCH

• brak specyficzności dla poszczególnych tkanek

PRZYKŁAD DYSTRYBUCJI

TKANKOWEJ WYBRANYCH

ENZYMÓW

AS
T

AL
T

C
K

Mięsień
sercowy

Mięśnie
szkieletowe

Mózg

Nerka Wątroba

WADY TESTÓW

ENZYMATYCZNYCH

• tymczasowość zmian aktywności

enzymatycznych

PRZYKŁAD ODMIENNEJ KINETYKI

ZMIAN POZIOMU ENZYMÓW W

OSOCZU

CZAS

A

K

T

Y

W

N

O

Ś

Ć

uraz

Enzym A

Enzym B

IZOENZYMY - IZOFORMY

• IZOENZYMY

genetycznie różne białka, ale katalizujące
tę samą reakcję chemiczną

• IZOFORMY

genetycznie identyczne białka, ale
wykazujące różne właściwości fizyczne i
regulatorowe

ALKALICZNA FOSFATAZA

(ALP)

EC 3.1.3.1



ALPL

(tkankowo niespecyficzna alkaliczna

fosfataza; ALP,
wątroba/kości/nerki)

- gen zlokalizowany na chromosomie 1 w pozycji 1p36.1-p34
- enzym wrażliwy na inhibicję przez winian



ALPP

(alkaliczna fosfataza, łożyskowa; izoenzym

Regan'a)

- gen zlokalizowany na chromosomie 2 w pozycji 2q37
- odporny na wysoką temperaturę (60 -70

0

C)

ALKALICZNA FOSFATAZA c.d.



ALPPL2

(alkaliczna fosfataza, podobna do ALPP;

izoenzym Nagao)

- gen zlokalizowany na chromosomie 2 w pozycji 2q37
- ulega ekspresji w jądrach i zarodkowych komórkach

nowotworowych



ALPI

(alkaliczna fosfataza, jelitowa; izoenzym

Kasahara)

- gen zlokalizowany na chromosomie 2 w pozycji 2q37.1
- enzym wrażliwy na inhibicję przez fenyloalaninę

SKŁAD IZOFORM

ALPL W OSOCZU

IZOFORM

Y

ALPL

wątrobowa kostna nerkowa

50%

~48
%

PRZYCZYNY WZROSTU

AKTYWNOŚCI

ALP W OSOCZU

• FIZJOLOGICZNE

- ciąża

(ostatni trymestr)

- rozwój osobniczy
- spożywanie pokarmów

• PATOLOGICZNE
często > 5xWN

- choroba kości Paget’a

- demineralizacja kości, krzywica

- zastój żółci (wewnątrz- i
zewnątrzwątrobowy)
- marskość wątroby

zazwyczaj < 5xWN

- nowotwory kości
- nerkozależna resorpcja kości
- nadczynność przytarczyc
- gojenie się złamań
- zapalenie szpiku
- wewnątrzwątrobowe zmiany rozrostowe
- nowotwór naciekający wątrobę

- żółtaczka
- zapalenie jelit

Fosfataza kwaśna (ACP)

EC 3.1.3.2

 Liczne izoenzymy i izoformy występują w gruczole

krokowym, erytrocytach, płytkach krwi, szpiku, kościach,
śledzionie, nerkach, wątrobie, jelicie

 W osoczu 30% wszystkich izoenzymów stanowi izoenzym

sterczowy -

PAP

(ang. prostatic acid phosphatase)

 PAP można odróżnić od pozostałych izoenzymów przez

pomiar aktywności w obecności winianu

 Podwyższenie aktywności ACP obserwuje się w chorobie

Pageta, chorobach kości, szpiczaku, u chorych z
przerzutami nowotworowymi do kości oraz u mężczyzn
z rakiem stercza

AMINOTRANFERAZY

Aminotransferaza asparaginianowa

(AST)

EC 2.6.1.1

Aminotransferaza alaninowa (ALT)

EC

2.6.1.2

AST

AST, ALT

IZOENZYMY

AMINOTRANFERAZY

ALANINOWEJ (ALT)

ALT1

ALT2

chromosom 8

pozycja 8q24.3

chromosom 16

pozycja 16q12.1

nerka, wątroba, serce

mięśnie, tk. tłuszczowa, nerka

IZOENZYMY

AMINOTRANFERAZY

ASPARAGINIANOWEJ (AST)

AST

mitochondrialn
y

AST

cytoplazmatyczn

y

chromosom 16

pozycja 16q21

chromosom 10

pozycja 10q24.1-

q25.1

DYSTRYBUCJA NARZĄDOWA

AMINOTRANSFERAZ

AS
T

ALT

Mięsień
sercowy

Mięśnie
szkieletowe

Mózg NerkaWątroba

PRZYCZYNY WZROSTU POZIOMU AST

W OSOCZU

często >10 x WN

- zapalenie wątroby z ogniskami martwiczymi
- rozległe uszkodzenia mięśni
- rozległe niedotlenienie tkanek (czasami > 100

x WN)
5-10 x WN

- zawał mięśnia sercowego
- zabiegi chirurgiczne lub urazy
- stany zapalne mięśni szkieletowych
- zastój żółci
- przewlekłe zapalenie wątroby

zazwyczaj <5 x WN

- fizjologiczne (noworodki)
- inne choroby wątroby
- zapalenie trzustki
- hemoliza

-

GLUTAMYLOTRANSFERAZA

(GGT)

CE 2.3.2.2

Obecna w wysokich stężeniach w:

• wątrobie

• nerce

• trzustce

PRZYCZYNY WZROSTU

POZIOMU

GGT W OSOCZU

często >10 x WN

- cholestaza
- poalkoholowe zapalenie wątroby

5-10 x WN

- zapalenie wątroby (ostre i

przewlekłe)

- marskość wątroby (bez cholestazy)
- inne choroby wątroby
- zapalenie trzustki

zazwyczaj <5 x WN

- nadmierne spożycie alkoholu
- leki (fenytoina, fenobarbital,

ryfampicyna

)

- zastoinowa niewydolność serca

DEHYDROGENAZA

MLECZANOWA (LDH)

EC 1.1.1.27

• tetramer, dwa monomery

H

i

M

• gen dla podjednostki H zlokalizowany na
chromosomie
12 w pozycji p12.2-p12.1

• gen dla podjednostki M zlokalizowany na
chromosomie
11 w pozycji p15.4

H

M

LDH
1

LDH2

LDH3

LDH4

LDH5

DYSTRYBUCJA TKANKOWA

IZOENZYMÓW LDH

WĄTROBA

MIĘSIEŃ
SERCOW
Y

KRWINKI
CZERWONE

MIĘŚNIE
SZKIELETOWE

NERKA

TRZUSTKA

PŁUCA

100

50

50

50

50

50

50

50

1

2

3

4

5

NORMALNA

SUROWICA

SUROWICA

POBRANA

3 DNI

PO ZAWALE

1

2

4

3

5

1 2

4

3

5

DEHYDROGENAZA

MLECZANOWA (LDH-

C

4

)

• gen kodujący podjednostkę C zlokalizowany jest na

chromosomie 11 w pozycji 11p15.5-p15.3 i ulega
ekspresji po osiągnięciu dojrzałości płciowej

• izoenzym

LDH-C

4

(LDH-X) występuje wyłącznie w

jądrze, plemnikach i płynie nasiennym

• w plemnikach LDH-

C

4

zlokalizowany jest w:

- błonie plazmatycznej 10%
- cytoplazmie 80%
- mitochondrium 10%

KINAZA KREATYNOWA (CK)

EC 2.7.3.2

• dimer, dwa monomery

M

i

B

• gen dla podjednostki M
zlokalizowany na
chromosomie 19 w pozycji q13.2-
q13.3

• gen dla podjednostki B
zlokalizowany na
chromosomie 14 w pozycji q32

M

B

CK-

MM

CK-

M

B

CK-

BB

DYSTRYBUCJA TKANKOWA CK

CK

Mięsień
sercowy

Mięśnie
szkieletowe

Mózg

Nerka Wątroba

PROFIL TKANKOWY IZOENZYMÓW

CK

Mięsień
sercowy

Mięśnie
szkieleto
we

Mózg

CK-

MM

CK-

MB

CK-

BB

PRZYCZYNY WZROSTU

POZIOMU CK W OSOCZU

często >10 x WN

- zapalenie wielomięśniowe
- rozpad mięśni prążkowanych

(np. uraz, złośliwa hiperpireksja)
- dystrofia mięśniowa Duchenne'a
- zawał mięśnia sercowego

5-10 x WN

- zabiegi chirurgiczne
- uraz mięśni szkieletowych
- ciężki wysiłek fizyczny
- napady padaczkowe
- zapalenie mięśni
- nosiciel dystrofii mięśniowej

Duchenne'a

zazwyczaj <5 x WN

- fizjologiczne (rasa czarna)
- niedoczynność tarczycy
- przyjmowanie leków (statyny)

AMYLAZY

(AMY)

EC 3.2.1.1

Ludzki genom ma grupę kilku genów

kodujących amylazy zlokalizowanych na

chromosomie

1 w pozycji 1p21

AMY1A (amylaza a1A; śliniankowy)

AMY1B (amylaza a1B; śliniankowy)

AMY1C (amylaza a1C; śliniankowy)

AMY2A (amylaza a2A; trzustkowy)

AMY2B (amylaza a2B; trzustkowy)

TYPY AMYLAZ

S-AMY

P-AMY

AMY1A

AMY1B

AMY1C

AMY2A

AMY2B

PRZYCZYNY WZROSTU

POZIOMU AMY W OSOCZU

często >10 x WN
- ostre zapalenie trzustki

> 5 x WN
- perforacja wrzodów dwunastnicy
- niedrożność jelit
- inne ostre zaburzenia brzuszne
- ostra niewydolność nerek
- cukrzycowa kwasica ketonowa
- uszkodzenie jajowodu

zazwyczaj <5 x WN
- choroby ślinianek (zatkanie
przewodu,
zapalenie)
- przewlekła niewydolność nerek
- makroamylazemia
- przyjmowanie morfiny

LIPAZA (LPS)

EC 3.1.1.3

• gen zlokalizowany na chromosomie 10 w

pozycji 10q26.1

• pojedynczy łańcuch aminokwasowy o masie

48 kDa

• największe stężenie w trzustce

ostre zapalenie trzustki

• obecna także w żołądku, jelitach,

śliniankach
i płucach

CHOLINESTERAZY

 Acetylocholinesteraza (EC 3.1.1.7)

(prawdziwa cholinesteraza, esteraza cholinowa, AChE)

- gen zlokalizowany na chromosomie 7 w pozycji 7q22

- występuje w erytrocytach, płucach, śledzionie,
zakończeniach
nerwów, istocie szarej mózgu

 Acylhydrolaza acylcholinowa (EC 3.1.1.8)

(pseudocholinesteraza, cholinesteraza osoczowa, ChE)

- występuje w wątrobie, trzustce, sercu, istocie białej mózgu

- gen zlokalizowany na chromosomie 3 w pozycji 3q26.1-q26.2

PSEUDOCHOLINESTERAZA

Wydzielana przez wątrobę

Zmiany poziomu w osoczu:

- zatrucie związkami fosfoorganicznymi

- inne przewlekłe zaburzenia wątroby

- ciąża

NADWRAŻLIWOŚĆ NA

SUKCYNYLOCHOLINĘ

Cholinesteraza hydrolizuje sukcynylocholinę - lek zwiotczający

mięśnie

Izoformy ChE

- normalna

(u)

- oporna na hamowanie

przez dibukainę

(a)

- oporna na hamowanie

fluorkiem

(f)

- pozbawiona aktywności

enzymatycznej

(s)

• Normalna reakcja

na skolinę

E

u1

E

u1

E

u1

E

a1

• Ryzyko bezdechu po
podaniu skoliny

E

a1

E

a1

E

s1

E

s1

CHOROBY WĄTROBY

MARKERY BIOCHEMICZNE

PO SPOŻYCIU Amanita

phalloides

12

24

36

48

0

Czas po spożyciu (godz)

x 20

x 15

x 10

x 5

W

IE

L

O

K

R

O

T

N

O

Ś

Ć

W

N

ALT

Bilirubin
a

Wielkość zmian

zależy od ilości

spożytych

grzybów

POZIOM ENZYMÓW OSOCZA

W CHOROBACH WĄTROBY

WN

> 50 x
WN

WN

WN

> 10 x
WN

Ostre
zapalenie

Przewlekłe

zapalenie

AL

T

AS

T

AL

P

G

G

T

Zapalenie
polekowe

AL

T

AS

T

AL

P

G

G

T

AL

T

AS

T

AL

P

G

G

T

POZIOM ENZYMÓW W

OSOCZU

W CHOROBACH WĄTROBY

WN

AL

T

AS

T

AL

P

G

G

T

WN

AL

T

AS

T

AL

P

G

G

T

WN

AL

T

AS

T

AL

P

G

G

T

Marskoś
ć

Cholestaza

Nowotwór
złośliwy

> 10 x
WN

5- 10 x WN

LD

H

AS

T

> 10 x WN

LP

S

WN

Am

yl

az

a

> 50 x WN

POZIOMY ENZYMÓW W OSOCZU

W OSTRYM ZAPALENIU

TRZUSTKI

DYNAMIKA ZMIAN POZIOMÓW LPS,

AMY W OSTRYM ZAPALENIU

TRZUSTKI

LPS

WN

1

2

3

4

5

6

(dni)

1

10

20

30

40

W

IE

L

O

K

R

O

T

N

O

Ś

Ć

W

N

AMY

7

8

9

10 11

50

ZAWAŁ MIĘŚNIA

SERCOWEGO

(ZMS)

ROZWÓJ PŁYTKI

MIAŻDŻYCOWEJ

1 - lokalne ognisko
zapalne

2 - gojenie

3 - płytka
miażdżycowa

4 - przekrój
histopatologiczny

POZIOMY ENZYMÓW PO

ZAWALE MIĘŚNIA

SERCOWEGO

• CK - kinaza

kreatynowa

• AST -

aminotransferaza
asparaginianowa

• HBD - dehydrogenaza

hydroksymaślanu

•

Pomiar masy

kinazy kreatynowej jest
bardziej wrażliwy od
oznaczania aktywności

WCZESNE MARKERY ZAWAŁU

MIĘŚNIA SERCOWEGO

CK
(całkowita)

CK-MB

Mioglobi
na

WN

ZMS

3 6

12

24

48

72

96 (godz

)

x1

x3

x6

x9

x1
2

x1
5

W

IE

L

O

K

R

O

T

N

O

Ś

Ć

W

N

Mioglobina

jest obecna
także w
mięśniach
szkieletowyc
h

STRUKTURA WŁÓKNA MIĘŚNIA

SERCOWEGO



Filamenty grube

- miozyna

 Filamenty cienkie

- aktyna

- tropomiozyna

- kompleksy troponinowe

TROPONINY MIĘŚNIA

SERCOWEGO

 Troponina T (TnT) 37 kDa

- 95% w formie związanej z aparatem kurczliwym

- 5% w cytoplazmie

- okres półtrwania w osoczu 2h

 Troponina C (TnC) 18 kDa

 Troponina I (TnI) 24 kDa

DYNAMIKA ZMIAN POZIOMÓW

Tn W PRZBIEGU ZMS

cTnI

cTnT

CK-MB

WN

2
4

48

72

96

12
0

14
4

(godz
)

1

10

20

30

40

W

IE

L

O

K

R

O

T

N

O

Ś

Ć

W

N

Mioglobina

TERAPIA

TROMBOLITYCZNA

x 100

x 80

x 60

x 40

x 20

W

IE

L

O

K

R

O

T

N

O

Ś

Ć

W

N

2

1

4

6

8 1

0

12 16 20

WN

ZMS

(dni)

Troponina
T

• Perfuzja

przywrócon
a

• Perfuzja

upośledzon
a

UŻYTECZNOŚĆ

OZNACZANIA POZIOMU TnI

 u osób po zawale

•

ocena ryzyka zgonu

• dobór sposobu opieki
• dobór terapii
• optymalizacja kosztów leczenia

RYZYKO ZGONU W

ZALEŻNOŚCI OD POZIOMU TnI

0

9
8

1

6

7

2

5

3

4

0<0.4

2.0<5
.0

1.0<2
.0

0.4<1
.0

≥9

5.0<9
.0

TnI μg/L

Ś

m

ie

rt

e

ln

o

ś

ć

w

4

2

d

n

iu

p

o

Z

M

S

(%

p

a

c

je

n

tó

w

)

UŻYTECZNOŚĆ OZNACZANIA

POZIOMU TnT

 u osób z niestabilną chorobą wieńcową

wyodrębnienie grupy zagrożonej zawałem
wymagającej interwencji chirurgicznej
(TnT≥0.03 μg/L)

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ !