Энзимодиагностика и энзимотерапия

В нормальных условиях активность ферментов в сыворотке крови относительно невелика по сравнению с их активностью в тканях. При поражении ряда органов и тканей, что связано с нарушением проницаемости мемб­ран клеток и выходом из них ферментов в кровяное рус­ло, происходит увеличение их активности.

Количественно определяя нефункциональные фермен­ты плазмы (индикаторные ферменты), можно диагности­ровать заболевание. Например, при инфаркте миокарда по­вышается активность ферментов: аспартатаминотрансферазы, креатинфосфаткиназы; при заболеваниях костей — щелочной фосфатазы; при заболеваниях печени — аланинаминотрансферазы.

Наследственные нарушения (энзимопатии)

Энзимопатии — заболевания, характеризующиеся на­рушением содержания того или иного фермента в орга­низме. Они классифицируются:

1.Наследственные, связанные с полным нарушением биосинтеза какого-либо фермента;

2.Токсические, связанные с избирательным угнетени­ем активности отдельных ферментов;

3.Алиментарные, вызванные дефицитом витаминов, белка, микроэлементов, разбалансированностью пи­тания;

4.Энзимопатии, вызванные – нарушением нейрогуморальной регуляции, связанные с нарушением внутрикле­точной организации ферментативных процессов.

В основе фенилкетонурии лежит врожденный дефект фермента фенилаланингидроксилазы: нарушено образо­вание тирозина из фенилаланина. Превращение фенилаланина идет по другому пути — с образованием фенилпировиноградной, фенилмолочной и фенилуксусной кис­лот, которые в большом количестве выделяются с мочой. Дефицит тирозина тормозит биосинтез его производных — норадреналина — медиатора в нервной системе, что приводит к дальнейшему поражению головного мозга и слабоумию.

При недостатке витаминов могут возникать наруше­ния, так как если тот или другой витамин не поступает с пищей, кофермент не образуется и фермент остается не­активным.

Энзимотерапия

Использование ферментов с терапевтической целью применяется давно. Еще в прошлом веке, после открытия пепсина, его стали применять при лечении диспепсии (на­рушение пищеварения) и труднозаживающих язв.

Фибринолизин применяют при лечении незаживаю­щих ран, пролежней, для рассасывания тромбов у боль­ных тромбозами.

Фермент лидаза используется после операций для предотвращения образования грубых рубцов. Кроме того, данный фермент вызывает деполимеризацию мукополисахаридов, что приводит к увеличению проницаемости тканей и сосудистых стенок. Его используют для облегчения проникновения лекарств через межклеточную суб­станцию при лечении процессов, связанных с разраста­нием соединительной ткани.

Среди ингибиторов ферментов используется трасилол — препарат, получаемый из околоушной железы круп­ного рогатого скота. Так, при остром панкреатите непосредственно в протоках поджелудочной железы наблюда­ется преждевременное превращение трипсиногена в трип­син, который воздействует на ткань и в большом количе­стве поступает в кровь. Трасилол, будучи ингибитором протеолитических ферментов, эффективен при лечении острых панкреатитов. В настоящее время все большее рас­пространение получает препарат вобэнзим, который ре­комендуют при воспалительных процессах. Он представ­ляет собой комплекс гидролитических ферментов живот­ного и растительного происхождения: трипсин, химотрипсин, амилазу, урокиназу. Природные энзимы, содержа­щиеся в этом препарате, действуют в широком спектре заболеваний. Они способствуют устранению функциональ­ных нарушений кровоснабжения, предупреждают появ­ление атеросклероза. Полагают, что при перегрузках, заболеваниях организму недостаточно того количества фер­ментов, которые он вырабатывает. Принимая вобэнзим, больной компенсирует этот недостаток ферментов, помо­гает организму.

ЛИПИДЫ

Классификация липидов

К липидам относят большую группу веществ растительного и животного происхождения. Эти вещества весьма разнородны по составу. Общей характеристикой липидов является их отношение к растворителям – они не растворимы в воде и растворяются в органических растворителях (бензол, диэтиловый эфир). С помощью этих растворителей их выделяют из растительного и животного материала.

Липиды делят на 2 группы по их отношению к гидролизу: омыляемые липиды и неомыляемые липиды. Омыляемые липиды гидролизуются в кислой и щелочной средах. При гидролизе в щелочной среде образуются соли высших карбоновых кислот (мыла), глицерин и другие компоненты.

В живых организмах омыляемые липиды выполняют несколько важных функций. В них запасается энергия, высвобождаемая при окислительном расщеплении. Другой функцией омыляемых липидов является защитная функция. Вместе с белками являются основными структурными элементами клеточных мембран.

Омыляемые липиды можно разделить на простые и сложные. Простые состоят только из спиртов и высших жирных кислот: воски, жиры, масла, церамиды.

Воски - сложные эфиры высших жирных кислот и высших одноатомных или двухатомных спиртов с числом углеродных атомов от 16 до 22. Общие формулы можно представить так:

 

В этих формулах R, R' и R"-возможные радикалы.

Воски могут входить в состав жира, покрывающего кожу, шерсть, перья. У растений 80% от всех липидов, образующих пленку на поверхности листьев и плодов, составляют воски. Известно также, что воски являются нормальными метаболитами некоторых микроорганизмов. Природные воски (например, пчелиный воск, спермацет, ланолин) обычно содержат, кроме указанных сложных эфиров, некоторое количество свободных жирных кислот, спиртов и углеводородов с числом углеродных атомов 21-35.Используется в качестве основы кремов и мазей.

Так пчелиный воск состоит в основном из цетилового эфира пальмитиновой кислоты и высших жирных кислот.

Например:

 

 

Жиры и масла (растительные жиры) представляют собой эфиры глицерина и высших жирных кислот, то есть это триацилглицерины. Простые липиды триацилглицерины. Простые: триацилглицирины содержат остатки одинаковых кислот, а смешанные – остатки различных кислот. Твердые триацилглицерины содержат остатки насыщенных кислот, а жидкие – ненасыщенные карбоновые кислоты.

Простые липиды состоят из карбоновых кислот, глицерина или высших спиртов.

При гидролизе сложных липидов образуются глицерин, сфингозин, карбоновые кислоты и другие вещества

В состав омыляемых липидов входят различные карбоновые кислоты от С₄ до С₂₈, в основном монокарбоновые кислоты с неразветвленной цепью и чётным числом атомов углерода, что определяется особенностями биосинтеза. Наиболее распространены кислоты С₁₆ и С₁₈.

Например:

Насыщенные карбоновые кислоты твёрдые, воскообразные вещества, ненасыщенные – жидкие. Ненасыщенные кислоты существуют только в цис-форме.

Из насыщенных кислот в омыляемых липидах наиболее распространены пальмитиновая и стеариновая. В некоторых жирах содержание пальмитиновой кислоты достигает 10 – 15 % от общего содержания кислот. Олеиновая кислота является самой распространённой в природных липидах – в некоторых жирах она составляет около половины от общей массы кислот. Человеческий организм способен синтезировать насыщенные, а также ненасыщенные карбоновые кислоты. Однако линолевую, линоленовую и арахидоновую кислоты организм должен получать с пищей, в основном с растительными маслами. Эти кислоты называются незаменимыми. Они выполняют ряд важных функций, в частности являются предшественниками синтеза простагландинов, важнейших гормональных биорегуляторов.

Важной характеристикой липидов является йодное число- количества J₂ в г. которое способно присоединять 100 г жира.

2. Сложныелипиды: сложные эфиры жирных кислот со спиртами, дополнительно содержащие и другие группы.

-Фосфолипиды: липиды, содержащие, помимо жирных кислот и спирта, остаток фосфорной кислоты. В их состав часто входят азотистые основания и другие компоненты: глицерофосфолипиды (в роли спирта выступает глицерол); сфинголипиды (в роли спирта - сфингозин).

-Гликолипиды (гликосфинголипиды).

-Стероиды.

-Другие сложные липиды: сульфолипиды, аминолипиды. К этому классу можно отнести и липопротеины.

Предшественники и производные липидов: жирные кислоты, глицерол,стеролы и прочие спирты (помимо глицерола и стеролов), альдегиды жирных кислот, углеводороды, жирорастворимые витамины и гормоны.

Фосфолипидыпредставляют собой сложные эфиры многоатомных спиртов: глицерина или сфингозина с высшими жирными кислотами и фосфорной кислотой. В состав фосфолипидов входят также азотсодержащие соединения: холин, этаноламин или серин. В зависимости от того, какой многоатомный спирт участвует в образовании фосфолипида (глицерин или сфингозин), последние делят на 2 группы: глицерофосфолипиды и сфингофосфолипиды. Необходимо отметить, что в глицерофосфолипидах либо холин, либо этаноламин или серин соединены эфирной связью с остатком фосфорной кислоты; в составе сфинголипидов обнаружен только холин. Наиболее распространенными в тканях животных являются глицерофосфолипиды.

Фосфолипиды (глицерофосфолипиды). Глицерофосфолипиды являются производными фосфатидной кислоты. В их состав входят глицерин, жирные кислоты, фосфорная кислота и обычно азотсодержащие соединения. Общая формула глицерофосфолипидов:

 

В этих формулах R₁ и R₂- радикалы высших жирных кислот, а R₃- чаще радикал азотистого соединения. Для всех глицерофосфолипидов характерно, что одна часть их молекул (радикалы R₁ и R₂) обнаруживает резко сраженную гидрофобность, тогда как другая часть гидрофильна благодаря отрицательному заряду фосфорной кислоты и положительному заряду радикала R₃.

Из всех липидов глицерофосфолипиды обладают наиболее выраженными полярными свойствами. Существует несколько групп (подклассов) глицерофосфолипидов. В зависимости от характера азотистого основания, присоединенного к фосфорной кислоте, глицерофосфо-гликолипиды подразделяют на фосфатидилхолины (лецитины), фосфатидилэтаноламины (кефалины) и фосфатидилсерины. В состав некоторых глицерофосфолипидов вместо азотсодержащих соединений входит не содержащий азота шестиуглеродный циклический спирт инозит, называемый также инозитолом. Эти липиды называются фосфатидилинозитолами.

Фосфатидилхолины (лецитины).В отличие от триглицеридов в молекуле фосфатидилхолина одна из трех гидроксильных групп глицерина связана не с жирной, а с фосфорной кислотой. Кроме того, фосфорная кислота в свою очередь соединена эфирной связью с азотистым основанием - холином [НО — СН₂ — СН₂ — Na⁺(СН₃)₃]. Таким образом, в молекуле фосфатидилхолина соединены глицерин, высшие жирные кислоты, фосфорная кислота и холин:

 

Фосфатидилэтаноламины.Основное различие между фосфатидилхолинами и фосфатидилэтаноламинами - наличие в составе последних азотистого основания этаноламина (НО — СН₂ — СН₂ — N ⁺Н₃).

Гликолипиды включают углеводные остатки, чаще всего D-галактозу, и не содержат остатков фосфорной кислоты и связанных с ней азотистых оснований. Типичные представители гликолипидов – цереброзиды и ганглиозиды. Оба этих соединения являются сфингозинсодержащими липидами, вследствие чего их можно отнести и к сфингозинам. В цереброзидах, содержащихся в миелиновых оболочках нервных волокон остаток церамида связан с D-галактозой или D-глюкозой β-гликозидной связью:

 

Характерной особенностью сложных липидов является их бифильность, обусловленная присутствием в составе их молекул неполярных гидрофобных и высокополярных ионизированных гидрофильных группировок:
Находясь на поверхности раздела полярной и неполярной фаз такие липиды проявляют свойства эмульгаторов. В составе биомембран они также обусловливают высокое электрическое сопротивление и селективную проницаемость бислоя. Поэтому большая часть анестетиков хорошо растворимы в липидной фазе, что облегчает их проникновение через мембраны нервных клеток.

Реакция гидролиза – гидролиз представляет собой первую стадию процесса утилизации жиров в организме. Кроме того, с помощью этой реакции можно устанавливать структуру липидов, а также получать мыла (Ca- и Mg-соли высших карбоновых кислот). Реакцию гидролиза осуществляют либо под воздействием перегретого пара (промышленный метод), либо при нагревании в присутствии водных растворов минеральных кислот и щелочей (омыление). Все эти реакции проходят по схеме бимолекулярного нуклеофильного замещения S_N2. В организме гидролиз осуществляется под действием ферментов – липаз.
В плазмалогенах, как и в других виниловых эфирах простая эфирная связь расщепляется в присутствии кислоты, но не щелочи:

 

Если R отс. мужские половые гормоны (андрогены),если R и С-19 отс. женские половые гормоны(эстрогены), R -1-метилбутан, то желчные кислоты(холан).

Все циклогексановые кольца находятся в форме кресла.

Сфинголипиды представляют собой структурные аналоги

глицерофосфолипидов, где вместо глицерина используется сфингозин – ненасыщенный длинноцепочечный двухатомный аминоспирт. Примерами сфинголипидов служат церамиды – N-ацильные производные сфингозина, аминогруппа которых

ацилированаЖК