Изменение активности в онтогенезе
Онтогенез человека - развитие по определённой генетической программе.
1) ВНУТРИУТРОБНЫЙ ПЕРИОД.
Характеризуется высокой активностью ферментов синтеза белка, липидов, происходит увеличение массы организма. Плод находится в анаэробнх условиях и для метаболизма характерна анаэробная направленность. Основной источник энергии – жирные кислоты, которые поступают из организма матери; жирные кислоты тоже выполняют строительную функцию. Глюкоза утилизируется анаэробным путём (анаэробный гликолиз) и идёт на развитие ЦНС.
2)ПРЕНАТАЛЬНЫЙ ПЕРИОД.
Характеризуется изменением активности ферментов, происходит подготовка организма к пребыванию в аэробной среде. Изменяется центр гемоглобина и активность митохондриальных ферментов.
3) ГРУДНОЙ ПЕРИОД.
Потребность в глюкозе резко возрастает, она начинает утилизироваться аэробно, но примерно до двух лет основным источником энергии явлется всё же липиды, причиной чего является соматотропин.
4) РАННИЙ ДОШКОЛЬНЫЙ ПЕРИОД.
В этот период ткани начинают питаться углеводами. Происходит стабилизация обмена и интенсивная миелизация нервных волокон.
5) ШКОЛЬНЫЙ И ПУБЕРТАТНЫЙ ПЕРИОД.
Обмен веществ модулируется под действием половых гормонов.
6) ЗРЕЛЫЙ ПЕРИОД.
Происходит стабилизация массы тела, репродуктивного генератора. После 35-40 лет основным иточником энергии являются опять липиды, что связано с ослаблением чувствительности к глюкозе и изменением гормонального фона; гиперстресс (повышенный уровень гормонов) заставляет клетку работать на пределе, то есть использовать в качестве энергии жиры.
ЭНЗИМОПАТИЯ.
Медицинская энзимология - раздел клинической биохимии, которая занимается изучением роли ферментов в заболеваниях, использования ферментов как лечебных препаратов и для диагностики. Энзимология имеет пять направлений:
1) Энзимопатология (изучение роли ферментов в развитии патологических процессов); объект изучения - энзимопатии.
2) Энзимодиагностика (изучение способов диагностики заболевания путём определеия активности ферментов) – в биологических жидкостях, тканях.
3) Энзимотерапия (исследование ферментов в качестве лекарственных препаратов).
4) Инженерная энзимология (исследование ферментов в качестве технических и фармацевтических средств, в качестве реагентов) – в пищевой, кожевенной, табачной промышленности.
5) Лабораторная диагностика (выделение ферментов в малых количествах).
Энзимопатия –заболевание, в основе которого лежат генетические и другие изменения активности ферментов.
По классификации академика Покровской энзимологии делятся на:
1) Наследственные (генетически детерминирована); причины: точечные мутации, хромосомные
абберации (серповидноклеточная анемия).
2) Алиментарные (связаны с пищевыми факторами); причины: гипо- и авитаминозы, несбалансированное питание, употребление недоброкачественной пищи (красители, консерванты).
3) Токсические (связана с ингибированием ферментов пестицидами, гербицидами, лекарствами).
По современной классификации энзимопатии делятся на:
1) первичные (временные, наследственные)
2) вторичные (приобретённые, алиментарные, токсические)
Причины первичных энзимопатий:
1) Точечные мутации гена, кодирующего фермент.
2) Наличие ингибитора или отсутствие активатора при синтезе фермента.
3) Генетические дефекты синтеза кофермента.
4) Нарушение процессинга белка.
5) Патология или отсутствие матрицы ДНК и РНК.
Причины вторичных энзимопатий:
1) Нарушение энергообеспечения;
2) Недостаток аминокислот (белковое голодание);
3) Отсутствие или недостатки витаминов, нарушение ресорбции витаминов в ЖКТ;
4) Все причины гиповитаминозов;
5) Клеточная диструкция разного генеза.
Все инфекционные болезни (вирусные, бактериальные) протекают с растройством ферментных систем, что связано с выделением экзо- и эндотоксинов, блокирующих ряд ферментов. Другой причиной является гипо- и гиперфункция эндокринных желез. Также причиной может быть резкое изменение условий среды, в которой работает фермент (ацидоз или алкалоз).
Примеры энзимопатий:
Гиперурикемия – повышение содержания мочевой кислоты в крови, вызванное недостаточностью аденозинфосфорибозил- и изанозинфосфорибозилтрансфераз.
Доброкачественная желтуха новорождённых связана с понижением активности глюкурон – N – трансферазы. Злокачественная желтуха новорождённых обусловлена резким дефектом данного фермента.
Гемофилия А – дефицит 8-го фактора свёртываемости крови, В – 9-го и С – 10-го фактора свёртываемости.
В основе всех ферментопатий лежит увеличение концентрации субстрата для фермента, активация путей метаболизма, приводящих к образованию токсических веществ, вызывающих вторичные патологические блоки:
E
1S-----X-----p1
А дефицит продукта выражается снижением интенсивности последующих реакций.
Степень проявления энзимопатий:
1) Бессимптомно, неимеющие ни каких проявлений (фруктоземия).
2) Слабо выраженные – проявления средней тяжести, лёгкие формы (сахарный диабет, генетические дефекты в-структур гемоглобина, гипоксия).
3) Ярко выраженные – не совместимые с жизнью (заболевание проявляется с первых дней жизни – болезнь “кленового сиропа”).
Энзимодиагностика.
Энзимодиагностика базируется на идее органоспецифичности и компартментализации ферментов в клетке. При заболевании увеличивается проницаемость мембран и вследствие нарушения градиента концентраций ферментов между внутриклеточной и мышечной средами, ферменты выходят из клетки и попадают в кровь, мочу.
Наилучшим источником диагностических ферментов является сыворотка крови. Активность ферментов в сыворотке прямопропорциональна поражению органа. Нужно отметить, что все антикоагулянты являются ингибиторами плазменых ферментов. Энзимодиагностика имеет 2 направления:
1) Ранняя диагностика. Так при гепатитах активность трансаминаз (АсАТ, АлАТ) повышается гораздо раньше, чем билирубин проникнет в ткани и вызовет желтуху.
2) Дифференциальная диагностика. Так например, заболевания печени делятся на 3 группы. Кроме этого нужно отметить, что АлАТ и АсАТ одинаково представлены в печени и миокарде, поэтому при повреждении и того и другого активность их повышается в два раза. Но при заболевании сердца (инфаркт) преобладает активность АСаТ, а при остром гепатите - активность АЛаТ. В клинике для дифдиагностики используется коэффициент Даритаса:
АсАТ
---------- = 1,5-2 ммоль/л
АлАТ
Для оценки степени тяжести заболевания также определяется активность ферментов. Так, при лёгких формах гепатита сначала повышается активность фермента цитоплазмы гепатоцита дегидрогеназы. При тяжёлых формах - повышается активность митохондриального фермента глуаматдегидрогеназы.
Этим же путём можно дифференцировать гепатит и некроз печени. При гепатите наблюдается высокая активность билирубина и АлАТ, а при некрозе – высокая активность билирубина и низкая АлАТ.
Следует отметить, что при заболеваниях может наблюдаться 3 состояния ферментов:
1) Гипоферментемия (снижение активности в плазме) наблюдается при поражении того органа, в котором синтезируется данный фермент (при гепатите снижается активность холинестераз, синтезируемых в гепатоцитах).
2) Нормоферментемия может сопровождаться дисфункцией ферментов, что характерно для текущих процессов (цирроз печени).
3) Гиперферметемия встречается чаще всего.
Ферменты, которые обнаруживаются в норме в плазме крови, делятся на три группы:
1) Секреторные (они синтезируются в печени и выделяются в плазму крови: ферменты гемостаза, холинэстераза).
2) Индикаторные (клеточные). Одни из них локализованы в цитоплазме (лактатдегидрогеназа), другие – в митохондриях (гуанозиндегидрогеназа), третьи – в лизосомах (кислая фосфатаза). Большая часть индикаторных ферментов в плазме определяется лишь в следовых количествах, и только при поражении каких-либо тканей их активность резко повышается в три раза.
3) Экскреторные (щелочная фосфатаза) синтезируются, главным образом, в печени и выделяются с желчью. При патологических процессах их выделение с желчью нарушается и активность в плазме увеличивается в два раза.
ПРИНЦИПЫ ДИАГНОСТИКИ ЭНЗИМОПАТИЙ.
1) Определение концентрации в биологических жидкостях, тканях субстрата и продуктов тех ферментов, активность которых снижена.
2) Определение активности фермента, который вызывает энзимопатию.
3) Определение концентрации метаболитов.
4) Клиническая диагностика: симптоматика, внешний вид.
ЭНЗИМОТЕРАПИЯ.
Энзимотерапия – это способ лечения с помощью ферментов. Применяется заместительная терапия при недостаточности ферментов ЖКТ (желудочный сок, продукты поджелудочной железы, стимулирующие выделение соляной кислоты, аллахол - стимулятор липазной активности).
Ферменты применяются для местных аппликаций, ингаляций при гнойных заболеваниях лёгких.
Ферменты РНК-азы, ДНК-азы, гиалуронидазы, эластазы используются для обработки ран, воспалительных очагов, для устранения ожогов, гематом.
Для лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы применяется стрептоделаза (ведёт к уменьшению зоны инфаркта миокарда).
В последнее время широко используются иммобилизованные ферменты, то есть фиксированные на чём либо. Такие ферменты обладают повышенной стабильностью, сниженной антигенностью и более длительным действием в организме. В настоящее время открыт новый способ введения иммобилизованных ферментов, при помощи липосом. Липосомы – мелкие частицы эмульгированного жира, содержащие ферменты и окружённые фосфолипидными оболочками. Липосомы – хорошие носители лекарств, не вызывают иммунологических реакций, с их помощью можно вводить ферменты внутрь клетки. С помощью липосом были введены ферменты, растворяющие мельчайшие шарики, необходимые для трансферации эндотелия в месте образования тромба. Предпринимались попытки применения ферментов для лечения злокачественных опухолей (например, для лечения лимфогранулематоза).
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ.