Ферменты в медицине и фармации

В медицинской энзимологии выделяют 3 раздела: энзимопатологию, энзимодиагностику и энзимотерапию.

Энзимопатология изучает заболевания, в основе которых лежат нарушения функционирования ферментов в клетке. Различают первичные энзимопатии (наследственные, например,фенилкетонурия) и вторичные (приобретенные – гастрит, панкреатит). При этом клинические проявления болезни могут быть связаны с нарушением образования конечных продуктов и с накоплением субстратов-предшественников.

Энзимодиагностика заключается в постановке диагноза на основе определения активности ферментов в биологических жидкостях(плазме крови, моче). Ферменты плазмы крови можно раз­делить на 2 группы: функциональные и нефункциональные. Первые активно секретируются в плазму определенными органами и выполняют там определенные функции (например, ферменты свертывающей системы), патология этих ферментов приводит к развитию заболеваний. Ко второй группе относят большое количество ферментов, высвобождающихся из клеток при некрозе (в связи с нарушением целостности клеток) и воспалении (в связи с нарушением проницаемости мембраны). Обычно эти ферменты выполняют свои функции внутри клетки, у здорового человека активность их в плазме низкая и достаточно постоянная. Повышение активности в крови нефункциональных ферментов используют для диагностики заболеваний сердца, печени, поджелудочной железы и др. При этом более информативными для диагностики являются тканеспецифические ферменты. Для печени это ЛДГ₅, для сердечной мышцы – креатинкиназа, ЛДГ₁; для поджелудочной железы – амилаза и липаза. При этом уровень активности ферментов в крови коррелирует со степенью повреждения клеток.

Энзимотерапия. Ферменты как лекарства применяют для заместительной терапии в случае их недостаточности, например при недостаточности ферментов желудочно-кишечного тракта используют пищеварительные ферменты: фестал, мезим, креон и др. Ферменты также используют в комплексной терапии в сочетании с другими препаратами. Например, протеолитические ферменты (трипсин и др.) используют для очистки гнойных ран, для удаления вязких секретов при заболеваниях дыхательных путей.

Перспективны иммобилизованные ферменты, которые более стабильны, обладают более длительным действием, меньшей аллергенностью. Чаще всего растворимые иммобилизованные ферменты получают путем ассоциации с декстраном. Другой подход – микрокапсулирование и включение в липосомы. В этом случае ферменты защищены от действия протеаз. Кроме ферментов в терапии применяют коферменты. Например: коэнзим А–при мышечной дистрофии, пиридоксальфосфат – при судорожных состояниях из-за недостатка тормозных медиаторов, тиаминпирофосфат (кокарбоксилаза) – при недостаточности коронарного кровообращения.

Очень широко в медицинской практике в качестве лекарств применяют ингибиторы ферментов. Ингибиторы синтеза холестерина – для лечения атеросклероза, ингибиторы пептидаз – для лечения панкреатита, эмфиземы легких; аллопуринол – ингибитор ксантиноксидазы для лечения подагры.

Стандартизация и контроль качества ферментов как лекарств оценивают по их каталитической активности. Это связано с тем, что фармакологический эффект обусловлен именно биологической активностью препарата, а не обязательно его концентрацией. Для аналитических целей применяют ферментные электроды. Это комбинация электрохимических датчиков и иммобилизованных ферментов. Для контроля содержания пенициллина в средах применяют электрод с ферментом пенициллазой. Аналогичные ферментные электроды применяют для определения мочевины, аминокислот.

 

ВИТАМИНЫ

Витамины – это низкомолекулярные биологически активные вещества экзогенного происхождения, необходимые для нормального протекания метаболических процессов и поддержания состояния здоровья. При этом витамины не входят в состав клеточных структур и не используются как источник энергии. Их участие в обменных процессах в основном сводится к образованию коферментных форм. При дефиците витаминов развиваются гиповитаминозы, которые помимо общих признаков имеют специфические проявления.

Общими признаками гиповитаминозов являются:

1. Снижение массы тела

2. Снижение физической и интеллектуальной работоспособности

3. Снижение устойчивости к стрессу, травмам, инфекциям, интоксикациям

4. Анемии, снижение репродукции, иммунитета, патология кожи и слизистых (при некоторых гиповитаминозах).

Гиповитаминозы делятся на экзогенные (связаны с дефицитом витаминов в рационе) и эндогенные (связаны с нарушением усвоения, например, причиной В₁₂-авитаминоза является отсутствие фактора Касла, вырабатывающегося в обкладочных клетках желудка).

В настоящее время известно 13 витаминов, которые являются незаменимыми факторами питания, ибо не синтезируются в организме (исключение составляет витамин Д, синтезирующийся в коже из холестерина, и витамин РР»15% его суточной потребности синтезируется из триптофана).

Витамины делят на 2 группы: водо- и жирорастворимые. Водорастворимые витамины поступают с продуктами животного (молоко, мясо)и растительного происхождения(овощи, фрукты, травы). Основное количество витаминов этой группы (кроме пантотеновой кислоты и витамина С) поступают с животной диетой. Всасываются они свободно, для них в плазме не нужны транспортеры (кроме В₁₂), эти витамины запасаются мало (кроме В₁₂), большинство из них действует путем образования коферментов (исключение –витамины С и Н). В коферменты витамины переводятся четырьмя путями:

1. Фосфорилирование: В₁, В₂, В₆,пантотенат

2. Присоединение нуклеотидов: РР, В₂, пантотенат

3. Присоединение нуклеозида или метила: В₁₂

4. Восстановление: К, фолиевая кислота

Жирорастворимые витамины (А,Д,Е,К) поступают только с жирами, способны к значительному запасанию, в плазме транспортируются либо в комплексе со специфическими транспортерами, либо в составе липопротеидов. Действуют жирорастворимые витамины либо путем перевода в коферменты(К), либо через ядерные рецепторы(активные формы витаминов А иД).

ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ

Витамин В₁, (тиамин, антиневритный витамин)

Пищевые источники: наружная оболочка семян хлебных злаков и риса, горох, фасоль, дрожжи, печень, почки.Биологическая роль: образует путем фосфорилирования кофермент ТПФ (тиаминпирофосфат), который входит в состав трех ферментов: в составе пируват- и a-кетоглутаратдегидрогеназных комплексов он участвует в окислительном декарбок­силировании пирувата и a-кетоглутарата; а также входит в состав транскетолазы пентозофосфатного путипревращения углеводов.

При недостаточности витамина развивается тяжелое заболевание бери-бери, основным проявлением которого являются полиневриты, в их основе лежат дегенеративные изменения нервов. Вначале развивается болезненность вдоль нервных стволов, а затем потеря кожной чувствительности и наступает паралич. Второй важнейший признак – нарушение сердечной деятельности. Характерными признаками авитаминоза являются также нарушение функций ЖКТ: потеря аппетита, атония кишечника. Как правило, дефицитен при алкоголизме.

Витамин В₂(рибофлавин)

Пищевые источники: печень, почки, молоко, яйца, дрожжи.

Биологическая роль: необходим для образования двух коферментов: ФМН – путем фосфорилирования и ФАД – путем присоединения нуклеотида. Оба кофермента переносят атомы водорода и входят в состав флавиновых ферментов, принимающих участие в окислительно-восстановительных реакциях: дегидрогеназ (например, сукцинатдегидрогеназа цикла Кребса), редуктаз и оксидаз.

Клинические проявления недостаточности: остановка роста, воспалительные процессы слизистой оболочки языка (глоссит), трещины в углах рта (ангулярный стоматит), дерматит носогубной складки. Характерным является также васкуляризация роговицы, катаракта.