Поняття про ізоферменти. Їх значення для діагностики захворювань

Ізоферменти (ізозоми) – це множинні генетично детерміновані форми одного ферменту, які каталізують одну й ту саму хімічну реакцію, але відрізняються за будовою, фізико-хімічними, імунологічними та каталітичними властивостями.

Лише ферменти з четвертинною структурою можуть мати ізоферментні форми, які формуються в результаті комбінацій різних субодиниць.

Наявність та вміст ізоферментів у тканинах залежать від особливостей метаболізму в ній. Тому визначення активності ізоферментів в крові успішно використовується для діагностики захворювань внутрішніх органів.

Класичним прикладом ізоферментів є ізоферменти лактатдегідрогенази (ЛДГ або LDH).

Цей фермент каталізує реакцію зворотного перетворення лактату в піруват:

Піруват Лактат

 

Молекула ЛДГ містить чотири субодиниці двох видів: М (від англ. muscle – м’яз) та Н (від англ. heart – серце). Комбінація цих ланцюгів дає п’ять ізоферментів:

Назва ізоферменту	Структура	Переважна локалізація
ЛДГ1	НННН (Н4)	Серце, нирки, еритроцити
ЛДГ2	НННМ (Н3М)	Серце, нирки, еритроцити
ЛДГ3	ННММ (Н2М2)	Легені
ЛДГ4	НМММ (НМ3)	М’язи, печінка
ЛДГ5	ММММ (М4)	М’язи, печінка

 

Залежно від типу обміну в різних тканинах спостеріга-ється різна активність ізоферментів ЛДГ. Відомо, що в тканинах з аеробним типом обміну переважає активність ЛДГ₁ та ЛДГ₂, які зміщують хімічну рівновагу в напрямку перетворення лактату в піруват (наприклад, у серці). При анаеробному типі метаболізму в тканині зростає активність ЛДГ4 та ЛДГ5, які каталізують перетворення пірувату в лактат (наприклад, скелетні м’язи, мозкова частина нирок). Але не завжди можливо зв’язати тип обміну та ізоферментний спектр ЛДГ. Так, наприклад, в еритроцитах, тромбоцитах, кришталику ока основним є анаеробний тип обміну, але найбільш активні - ЛДГ₁ і ЛДГ₂. Це може бути пов’язано з тим, що субодиниці ЛДГ беруть участь не лише в реакціях на тип обміну.

Для визначення активності ізоферментів ЛДГ використовують метод електрофорезу (ізоферменти мають різну електрофоретичну рухливість). На рис. 19 наведені приклади електрофореграм ізоферментів ЛДГ для різних органів і станів.

 

 

Розподіл ізоферментів ЛДГ на електрофореграмі:

А) для різних органів;

В) у плазмі крові при різних станах.

 

Характер змін активності ізоферментів ДЛГ при різних захворюваннях

ЛДГ – це поширений фермент, активність якого найбільша в серці, печінці, нирках, м’язах. При руйнації клітин фермент потрапляє в кров, і його активність у сироватці крові може значно зростати, що використовується для діагностики патологічних процесів різної локалізації. У таблиці 7 наведений характер змін ізоферментів ЛДГ при різних захворюваннях.

 

Характер змін активності ізоферментів ЛДГ у сироватці крові при різних патологіях

	Захворювання	Характер змін ізоферментів ЛДГ у сироватці крові
	Інфаркт міокарда	↑ЛДГ1 в 2 і більше разів; ЛДГ1/ЛДГ2>1 (при нормі 0,45-0,75)
	Захворювання печінки	↑ЛДГ4, ЛДГ5
	Злоякісні захворювання	↑ЛДГ5
	Захворювання м’язів	↑ЛДГ5
	Захворювання нирок	↑ЛДГ3
	Захворювання легень (емболія, тромбоз легеневої артерії)	↑ЛДГ3

 

Ізоферментні форми існують також для креатинфосфокінази (КФК) (друга назва - креатинкіназа (КК), яка у своєму складі має дві субодиниці різних типів М (від англ., muscle - м’яз) і В (від англ. brain - мозок).

 

Комбінація цих протомерів дає три ізоферменти:

	Назва ізоформи відповідно до будови	Переважна локалізація	Норма від загальної активності КФК у крові
	ММ-КФК	Скелетні м’язи	97-100 %
	МВ-КФК	Міокард	0-3%
	ВВ-КФК	Мозок	0 %

 

Активність ізоферментів КФК визначають також за допомогою електрофорезу. На рис.20 наведена схема, яка ілюструє електрофоретичну рухливість ізоферментів КФК (найбільшу електрофоретичну рухливість має ВВ-КФК).

Електрофоретична рухливість ізоферментів КФК

 

Визначення ізоферментного спектру КФК має діагностичне значення при патологіях різної локалізації. У таблиці 8 наведений перелік захворювань та станів, при яких спостерігається підвищення активності в сироватці крові кожного із названих ізоферментів КФК.

Підвищення активності ізоферментів КФК в сироватці крові

	Ізофермент	Захворювання та стани
	ММ	Травми скелетних м’язів, м’язова дистрофія, дерматоміозит, полі міозит, гіпотиреоз, тяжка фізична праця
	МВ	Інфаркт міокарда (через 2-4 години від початку), ушкодження м’язів, синдром Рея
	ВВ	Важкий шок, злоякісні захворюван-ня (карцинома яєчників, молочної залози, простати)

 

Для діагностики захворювань внутрішніх органів найчастіше визначають активність таких ферментів сироватки крові, як амінотрансфераз (АСАТ та АЛАТ), лактатдегідрогенази, креатинфосфокінази (КФК, креатинкіназа), альдолази, лужної фосфатази, амілази та деяких інших, а також ізоферментів (ЛДГ, КФК, лужної фосфатази, амілази та ін.).

Існують різноманітні методи визначення активності ферментів, у яких використовуються спектрофотометричні, флюорометричні, фотометричні методи. Для визначення актив-ності ізоферментів, наприклад, ЛДГ та КФК, використовують імунологічні, хроматографічні та електрофоретичні методи.

Інтерпретація результатів досліджень активності ферментів має певні труднощі, тому лікар повинен мати чітке уявлення про участь ферменту в метаболічних перетвореннях, можливих причинах змін активності, бути інформованим про методи, які були використані для аналізу активності ферменту та вміти використовувати отримані результати в комплексі з аналізом ін-ших показників крові та сечі і клінічної картини захворювання.