Медицинская энзимология. 
Регуляция активности ферментов, медицинская энзимология

Включает энзимодиагностику, энзимопатологию, энзимотерапию.

Энзимодиагностика — исследование ферментов в биологических средах организма с диагностической целью. Условно выделяют 4 группы ферментов:

• 1. Ферменты, широко представленные в различных органах и тканях. Это ферменты основных метаболических процессов, без которых жизнь клетки невозможна (обмен белков, жиров, углеводов). При повреждении мембран клеток эти ферменты появляются в крови. Определение повышенного количества этих ферментов в крови не позволяет локализовать патологический процесс.
• 2. Органоспецифические ферменты преимущественно локализованы в определенных органах. Эти ферменты катализируют обычно реакции, обеспечивающие специфическую функцию данного органа. В клетках других органов этих ферментов нет или очень мало. Выход органоспецифических ферментов в кровь сигнализирует о поражении определенного органа, т. е. позволяет диагностировать место поражения. Например, АлАТ — появляется в крови преимущественно при поражениях печени, АсАТ — сердца. Изоферменты.
• 3. Ферменты, локализованные в органеллах клеток (окислительновосстановительные в митохондриях, кислые гидролазы в лизосомах и др.). Выходя в кровь, сигнализируют о глубоком поражении клетки.

Изоферменты — это молекулярные формы фермента, которые катализируют одну и ту же реакцию, но различаются по некоторым свойствам: аминокислотнойпоследовательности, молекулярной массе, аминокислотному составу, субстратной специфичности, элетрофоретической подвижности и др.

Изоферменты являются продуктами экспрессии разных генов: гены могут быть в разных хромосомах (например, для амилазы слюны и амилазы панкреатической) или в одной хромосоме (например, для цитоплазматической и митохондриальной малатдегидрогеназы).

Существуют различия в распределении изоферментов в разных тканях, в разных внутриклеточных компартментах, что отражает различия в метаболизме, например, изоферменты могут иметь разное сродство к субстрату (глюкокиназа печени имеет более низкое сродство к глюкозе, чем гексокиназа — изофермент, ускоряющий фофорилирование глюкозы в других тканях).

Один из основных механизмов образования изоферментов включает объединение разных субъединиц в разной комбинации при образовании активного олигомерного фермента.

Пример. Креатинкиназа (КК) катализирует обратимую реакцию образования и распада креатинфосфата — вещества, которое участвует в яяттяг. ятгаи янелгии.

Фермент креатинкиназа (КК) является димером, состоящим из 2 субъединиц. Субъединицы В (мозговая) и М (мышечная) закодированы в разных генах.

Фермент КК представлен 3 изоферментами, которые различаются по электрофоретической подвижности:

• — ВВ (КК-1) — мозговой, максимальное продвижение к аноду.
• — МВ (ЮС-2) — сердечный, средняя подвижность.
• — ММ (КК-3) — мышечный, самый медленный.

Изоформы креатинкиназы.

Набор изоформ КК в разных тканях неодинаков:

• — КК-1 присутствует в значительных количествах в мозге, простате, желудке, легких, плаценте, щитовидной железе.
• — КК-2 находится в основном в сердечной мышце (25−46% от общей активности фермента), в скелетной мышце (5%).

КК-3 присутствует в основном в клетках скелетных и сердечной мышц.

Наследственные энзимопатии — заболевания, связанные с наследственными дефектами ферментов. Изменения при этом могут быть двух типов:

• 1) Связанные с образованием избытка субстрата реакции или его предшественников. Например, накопление и выделение галактозы при дефекте фермента, превращающего галактозу в фруктозу — галактоземия.
• 2) Связанные с недостаточностью образования продуктов измененной химической реакции. Этот тип сопровождается клиническими проявлениями. В этой фазе обычно уже бывает поздно применять действенные терапевтические меры.

Энзимотерапия

— это использование ферментов и регуляторов их активности в качестве лекарственных средств.

Иммобилизованные ферменты — это ферменты, связанные с твердым носителем или спрятанные в полимерную капсулу. Чаще используют капсулу из липидов — липосомы — они легко проходят через мембрану и оказывают действие внутри клетки.

Иммобилизованные ферменты часто используются в технологических процессах. Преимущества иммобилизованных ферментов:

• 1. Легко отделяются от реакционной среды, можно использовать повторно, продукт не загрязнен ферментом.
• 2. Ферментативный процесс можно вести непрерывно.
• 3. Повышается стабильность фермента, инактивация фермента замедляется в сотни, тысячи и даже млн. раз.

Использование ферментов в качестве аналитических реагентов