Enzimele și activitatea lor în biochimie

Investigarea enzimelor și izoenzimelor cu relevanță diagnostică din sânge

• Acest curs (curs 8) se concentrează pe investigarea enzimelor și izoenzimelor din sânge cu relevanță clinică.

Ce sunt enzimele?

• Enzimele sunt biocatalizatori care accelerează reacțiile chimice prin scăderea energiei de activare necesară.
• Izoenzimele sunt enzime care au aceeași funcție catalitica, dar prezintă diferențe în ceea ce privește proprietăți precum afinitatea pentru substrat, termostabilitate și sarcina electrică.
• Enzimele, în general, sunt proteine cu rol biocatalitic.
• Au structuri primare, secundare, terțiare și cuaternare.

Activitatea enzimatica

• Testele enzimatice se bazează pe măsurarea activității catalitice a enzimelor.
• Activitatea enzimatică „specifică” reprezintă cantitatea de substrat (µmoli) transformată într-o unitate de timp (min) de un miligram de enzimă în condiții optime.
• Se exprimă ca µmol substrat * min⁻¹ * mg⁻¹ enzimă.

Exprimarea activității enzimatice

• Conform IUB (International Union of Biochemistry):
  • Unitatea internațională de activitate enzimatică (UI) reprezintă cantitatea de enzimă care transformă 1 µmol de substrat într-un minut, în condiții optime de pH și concentrație de substrat, la temperatura de 25°C.
  • Unitatea catalitică (1 "Katal", 1 Kat) este cantitatea de enzimă care transformă 1 mol de substrat într-o secundă, în condiții optime de pH și concentrație de substrat, la temperatura de 25°C.
  • Activitatea specifică reprezintă numărul de unități de activitate enzimatică per miligram de proteină și reflectă gradul de puritate a unei enzime. Se exprimă ca U/mg sau U/ml.

Dezavantajele metodelor enzimatice

• Lipsa specificității enzimelor pentru un anumit tip de țesut sau celulă.

Enzime-origine/localizare

• Enzimele plasmatice pot avea origine plasmatică (substrat în plasmă) sau celulară (provenind din celule, eliberate în urma distrugerii/turnover-ului celular).
• Exemple de enzime plasmatice: digestive (extracelulare) și metabolice (intracelulare).

Enzime plasmatice funcționale

• Doar câteva enzime din plasmă sunt funcționale (ex. cele implicate în cascada coagulării, ceruloplasmina).
• Au concentrații plasmatice mai mari comparativ cu cele intracelulare.
• Scăderea activității acestora are relevanță din punct de vedere clinic.

Enzime plasmatice nefuncționale

• Majoritatea enzimelor din plasmă nu sunt funcționale și provin din celule lizate.
• Au o concentrație ridicată intracelular.
• Exemple: AST, ALT, LDH, CK, ALP, amilază, lipază.
• Au activitate enzimatică scăzută în plasmă.
• Creșterea activității în plasmă este relevantă din punct de vedere clinic.

Enzime plasmatice cu origine intracelulară

• În condiții normale, activitatea enzimelor intracelulare în plasmă este constantă și scăzută.
• Rata eliberării și a înlăturării din plasmă sunt egale.
• Activitatea enzimelor reprezintă o referință pentru activitatea enzimatică.
• Fiecare laborator clinic are propriile valori de referință.
• Izoenzimele, forme diferite ale unei enzime (determinate electroforetic), contribuie la identificarea țesutului lezat.

Fosfataza alcalină (ALP)

• Hidrolizează esterii fosfatului la pH alcalin.
• Izoenzimele ALP diferează prin structura situsului catalitic, structura primară, mobilitate electroforetică și activitate enzimatică.
• Izoenzimele ALP includ cele hepatice, osoase, intestinale, neutrofile și renale.
• Valorile normale pentru ALP variază în funcție de sex și vârstă.

Fosfataza acidă (ACP)

• Secretată de celule (prostatice, eritrocite, trombocite, leucocite).
• Marker tumoral.
• Activitate crescută în lichidul seminal.
• Valori normale: 2.5-12 UI/L.
• Valori crescute indică cancer de prostată sau metastaze osoase ale cancerului de prostată.

Amino-transferazele (AST și ALT)

• AST (sau glutamat-oxaloacetat transaminaza /GOT): Există în ficat, miocard, mușchi, rinichi, pancreas, țesut cerebral, splină și eritrocite. Valorile normale sunt 8-40 UI/L.
• ALT (sau glutamat-piruvat transaminaza /GPT): Se găsește în ficat, miocard, mușchi scheletici,rinichi, pancreas.
  • Rol în diagnostic: Indicator al permeabilității celulare sau al citolizei hepatice, monitorizare evoluție și tratament al bolilor hepatice.
    • Diagnostic boli hepatice, monitorizare evoluție și tratament bolilor virale hepatice, diagnostic boli hepatobiliare și pancreatice, diagnostic între diferite forme de icter.
  • Valori normale: 5-40 UI/L.
• Valori crescute AST și ALT: necroză hepatică, infarct miocardic, boli hepatice.
• Valori scăzute ALT: infecții urinare, neoplazii, deficit de vitamina B6.

Raportul de Rittis (AST/ALT)

• Raport al activităților enzimatice AST/ALT; valori normale: 1.15-1.33
• Valori scazute: afectează permeabilitatea hepatocitelor, creșterii nivelului circulant de ALT
• Valori crescute: alcoolici, ciroză, metastaze hepatice.

Gama glutamyl transferaza (GGT)

• Transpeptidază găsită în ficat, rinichi, pancreas, celule intestinale și prostată.
• Legată de lipoproteine (HDL mai puțin decât LDL).
• Enzimă importantă în clivarea glutationului.
• Corelată cu nivelul fosfatazei alcaline.
• Excreată prin bilă și în mică parte în urină.
• Valori normale: 6-60 UI/L la bărbați, 5-35 UI/L la femei.

Antigenul specific prostatic (PSA)

• Produs de celulele epiteliale ale prostatei.
• Secretat în fluidul seminal.
• Activitate de serin protează.
• Se leagă în sânge de alfa 2-macroglobulină și alfa 1-antitripsină.
• Valori normale: 1-5 ug/L.
• 4-10 ug/L: afecțiuni benigne de prostată.

• 10 ug/L: cancer de prostată.

Lactat dehidrogenaza (LDH)

• Oxidoreductaza, catalizează ultima reacție din glicoliza anaerobă.
• Intracelular în rinichi, miocard, mușchi, creier, ficat, plămâni, infarct miocardic.
• Cinci izoenzime (LDH1-5).
• Valori normale: 100-250 UI/L.
• Valori crescute: anemie hemolitică, afecțiuni hepatice, distrofie musculară, carcinoame, leucemii, pancreatită acută, necroze celulare.
• Valori scăzute: terapie anticanceroasă.

Creatin kinaza (CK)

• Catalizează conversia creatinei în creatină fosfat.
• Se găsește în miocard, mușchi scheletici, creier.
• Valori normale: 30-200 UI/L bărbați, 26-165 UI/L femei.
• Izoenzime: BB (creier/plămâni), MM (mușchi), MB (miocard).
• Nivel ridicat MB: leziune necrotică miocardică.
• Valori crescute: rabdomioliză, distrofie musculară, infarct miocardic.
• Valori scăzute: asociate cu reducerea masei musculare (ex. artrită reumatoidă).

Colinesteraza (CHE)

• Enzima secretată de ficat; acționează asupra acetilcolinei.
• Inhibată ireversibil de insecticide organofosforice.
• Valori normale: copii/bărbați/femei >40 ani, 5320-12920 UI/L.
• Activitate scăzută: disfuncții hepatice cronice, sarcină.
• Pseudocolinesteraza: hidrogenează esterii aciilor.
• Importanța: hidrolizează succinilcolina (relaxant muscular folosit în anestezie).

Glucozo-6-fosfat dehidrogenază

• Enzimă importantă în metabolismul glucozei.
• Valori normale eritrocite: 125-250 UI/10¹² celule, 6-12 U/g Hb.
• Deficiența enzimei conduce la distrugerea membranei celulare eritrocitare și anemie hemolitică.

Amilaza

• Hidrolizează amidonul, glicogenul și alte oligo- și polizaharide.
• Activată de calciu și ioni de fluor.
• Produsă de pancreas și glande salivare.
• Valori normale: 50-120 UI/L.
• Creșteri semnificative (1000x): pancreatită acută, afecțiuni ale tractului biliar, consum de alcool.

Lipaza

• Hidrolizează trigliceridele la monogliceride și acizi grași.
• Prezentă în sucul pancreatic.
• Valori de referință: 60 UI/L.
• Valori crescute: pancreatită acută (persistă 7-14 zile), carcinom pancreatic, colecistită, peritonită, obstrucție intestinală, ciroză hepatică.

Aldolază (ALD)

• Enzima tetramerică, prezintă 5 izoenzime.
• Enzima glicolitică.
• Valori normale: 1.5-7 UI/L.
• Valori crescute: distrugeri musculare (poliomielită, distrofie musculară progresivă, miastenie gravis, scleroză multiplă).
• Infarct miocardic: activitatea aldolazei serice variază în timp, similar cu AST.

Enolază

• Enzimă glicolitică.
• Enolaza neuronală este o izoenzimă dimerică (3 subunități imunologic diferite: α, β, γ).
• Subunitatea α se găsește în diverse țesuturi.
• Subunitatea βîn principal în cord și musculatura scheletică.
• Izoformele ay și yy (enolază neuronală/y-enolază) sunt crescute în neuroni și celulele neuro-endocrine, tumori.
• Marcador tumoral pentru cancer (pulmonar, neuroblastom, etc.).
• Valoarea de referință: <16.3 ng/mL.

Acest quiz explorează conceptul activității enzimatice, avantajele și dezavantajele metodelor enzimatice, precum și rolul enzimelor în diagnosticul clinic. Întrebările acoperă aspecte precum enzimele plasmatice, izoenzimele și condițiile în care activitatea enzimatică este utilizată în referință. Evaluează-ți cunoștințele despre aceste subiecte esențiale din biochimie.