UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE FARMACEUTICKÁ FAKULTA V HRADCI KRÁLOVÉ

Transkript

1 UNIVERZITA KARLOVA V PRAZE FARMACEUTICKÁ FAKULTA V HRADCI KRÁLOVÉ KATEDRA BIOCHEMICKÝCH VĚD B AK AL Á Ř S K Á P R Á C E STANOVENÍ ENZYMŮ V KLINICKOBIOCHEMICKÉ LABORATOŘI Vedoucí bakalářské práce: Prof. MUDr. Jaroslav Dršata, CSc HRADEC KRÁLOVÉ, 2014 Eva Macounová

2 Poděkování: Tímto bych ráda poděkovala panu Prof. MUDr. Jaroslavu Dršatovi, CSc za odborné vedení práce, cenné rady a připomínky poskytované při jejím sestavování.

3 Prohlašuji, že tato práce je mým původním autorských dílem. Veškerá literatura a další zdroje, z nichž jsem při zpracování čerpala, jsou uvedeny v seznamu použité literatury a v práci jsou řádně citovány. Práce nebyla použita k získání jiného nebo stejného titulu. V Hradci Králové..

4 OBSAH OBSAH ABSTRAKT ABSTRACT ÚVOD CÍL PRÁCE ENZYMY OBECNĚ Enzymy podle struktury a funkce Rozdělení enzymů dle typu katalyzované reakce Faktory ovlivňující enzymovou reakci Enzymy v laboratorní diagnostice Biologické tekutiny pro stanovení enzymů Lokalizace enzymů v organismu Příčiny zvýšené aktivity enzymů Průběh nárůstu a poklesu enzymové aktivity Subcelulární lokalizace enzymů Orgánová specifičnost enzymů Izoenzymy Využití enzymů v klinické diagnostice ENZYMY STANOVOVANÉ V LABORATOŘI KLINICKÉ BIOCHEMIE Oxidoreduktázy Laktátdehydrogenáza- LD (LDH) Patologické změny LD Metody stanovení LD Transferázy Aminotransferázy Alaninaminotransferáza - ALT Aspartátaminotransferáza - AST Patologické změny ALT a AST Metody stanovení ALT a AST Gama-glutamyltransferáza - GMT Patologické změny GMT Metody stanovení GMT Kreatinkináza - CK Patologické změny CK Metody stanovení celkové CK Kreatinkináza - srdeční izoenzym MB (CK-MB) Patologické změny CK-MB Metody stanovení CK-MB Hydrolázy

5 6.3.1 Alkalická fosfatáza ALP Patologické změny ALP Metody stanovení ALP Alfa - amyláza - AMS Patologické změny AMS Metody stanovení AMS Lipáza LPS Patologické změny LPS Metody stanovení LPS VÝZNAM A POSTAVENÍ ENZYMOVÝCH STANOVENÍ V LABORATORNÍ DIAGNOSTICE INFARKTU MYOKARDU Osmdesátá léta Devadesátá léta Aktivita celkové CK CK-MB a CK-MB mass Izoformy izoenzymů CK-MB a CK-MM GPBB Proteiny Troponiny Kardiomarkery na prahu třetího tisíciletí Markery nekrózy myokardu Markery ischemie myokardu Nové další metody k průkazu strukturálního poškození myokardu Natriuretické peptidy ( NP) Současnost Vývoj kardiomarkerů - výsledky DISKUZE ZÁVĚR POUŽITÉ ZKRATKY SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM TABULEK POUŽITÉ ZDROJE INFORMACÍ

6 1. ABSTRAKT Smyslem této práce je vypracování přehledu nejpoužívanějších enzymů v laboratoři klinické biochemie. Začátek práce je věnován významu enzymů jako klinickobiochemických analytů. V druhé části jsem si vybrala osm enzymů a jeden izoenzym, které se nejčastěji stanovují v klinických laboratořích, konkrétně na mém pracovišti v soukromé laboratoři Prevedig v Praze. Jedná se o enzymy láktátdehydrogenáza (LD), alaninaminotransferáza (ALT), asparátaminotransferáza (AST), glutamyltransferáza(gmt), kreatinkináza (CK) myokardiální izoenzym kreatinkinázy (CK-MB), alkalická fosfatáza (ALP), amyláza (AMS) a lipáza (LPS). Zaměřuji se zde na jejich funkci v organismu, výskyt v jednotlivých tkáních a význam v diagnostice chorob. Dále zde uvádím fyziologické meze používané na mém pracovišti a různé používané metody stanovení s přesnějším důrazem na metodu používanou v laboratoři Prevedig. V poslední kapitole se přesněji zaměřuji na význam enzymů ve vztahu ke stanovení akutního infarktu myokardu. Popisuji zde podrobný vývoj biochemických markerů používaných k jeho stanovení od 50. let minulého století, kdy se začaly v laboratoři stanovovat enzymy, přes postupný objev přesnějších izoenzymů až po nejcitlivější markery využívané v současnosti. V závěru práce je porovnání všech popisovaných kardiomarkerů a určení výhod a nevýhod jednotlivých metod. 6

7 2. ABSTRACT The purpose of this work is to develop a list of commonly used enzymes in clinical biochemistry laboratory. Start of work is dedicated to the importance of enzymes as clinical biochemical analytes. In the second part, I chose eight enzymes and one of isoenzymes, which are mostly determined in clinical laboratories, specifically on my workplace in the private laboratory Prevedig in Prague: lactate dehydrogenase (LD), alanine aminotransferase (ALT), asparátaminotransferase (AST), -glutamyltransferase (GGT), kreatine kinase (CK), creatine kinase, myocardial isoenzyme (CK - MB), alkaline phosphatase (ALP), amylase (AMS) and lipase (LPS). I focus here on their function in the organism, presence in various tissues and thein importance in the diagnosis of diseases. Then I present the physiological limits in my workplace and the different enzymes assays with the precise emphasis on the methods used in the laboratory Prevedig. In the last chapter is specifically focuses on the importance of enzymes in relation to the setting of acute myocardial infarction. I describe the development of biochemical markers od AIM from the 50s of last century, up to the present day, that is from enzymes, through the gradual discovery of more accurate isoenzymes to the most sensitive markers used at the present. The comparison of all described cardiac markers and determination of advatages and disadvantages of each method is in the conclusion. 7

8 3. ÚVOD Ke správné funkci biochemických přeměn probíhajících ve všech živých organismech, je zapotřebí látek bílkovinné povahy enzymů. Tyto látky fungují jako takzvané biokatalyzátory, které urychlují biochemické reakce. První zmínky o existenci enzymů pochází již z 18. století. V roce 1883 byl popsán první enzym alfa-amyláza, kterou Payen a Persoz purifikovali z ječmene. Zjistili, že je termolabilní a vyslovili předpoklad o důležitosti enzymů. Roku 1877 byl navržen termín enzym. Roku 1893 bylo dokázáno, že enzymy jsou biokatalyzátory (Václavíková 2006). Velký význam v historii enzymů byla 50. léta 20. století, kdy byla identifikována souvislost mezi poškozením tkání a aktivitou některých enzymů. Pro klinickobiochemickou laboratorní diagnostiku to byl obrovský pokrok. Postupně byly objevovány další enzymy přínosné v laboratorní diagnostice a zavádělo se do praxe stanovení jejich katalytických koncentrací. Sedmdesátá léta se označují jako zlatá éra enzymologie. Téměř každý týden vycházely odborné články o nových enzymech, jak z oblasti živočišné, tak i rostlinné říše. Postupem času bylo objeveno, že enzymy se skládají z izoenzymů a tím docházelo k přesnějšímu laboratornímu stanovení a následnému určení diagnózy a léčby. Na přelomu milénia šel vývoj v laboratorní diagnostice neustále rychle kupředu a postupně se zjišťovalo, že některé enzymy nejsou úplně specifické pro danou tkáň. Nové a stále probíhající výzkumy ukazují existenci citlivějších a specifičtějších analytů, které postupně začínají enzymy v laboratorní diagnostice nahrazovat. Nejlepším příkladem je vývoj analytů v diagnostice infarktu myokardu. 4. CÍL PRÁCE Jako cíl práce jsem si vybrala rešeršní formou popsat 1. Význam enzymů jako klinicko-biochemických analytů. 2. Podrobnou charakteristiku vybraných enzymů nejčastěji stanovovaných v laboratoři klinické biochemie včetně diagnostiky chorob a metod stanovení. 3. Vývoj biochemických analytů v diagnostice akutního infarktu myokardu od doby počátků stanovení enzymů v klinických laboratořích, přes postupné zdokonalování metod až po postupné nahrazovaní enzymových stanovení metodami citlivějšími a specifičtějšími. 8

9 5. ENZYMY OBECNĚ V živých organizmech probíhá řada chemických reakcí a většina z nich potřebuje ke svému fungování působení katalytického efektu biologických katalyzátorů - enzymů. Enzymy mají několik důležitých vlastností. Jsou vysoce účinné - reakční rychlost reakce katalyzované enzymem bývá až o několik řádů vyšší než u reakce nekatalyzované. Reakce s enzymem mohou probíhat i za poměrně nízkých teplot, normálního atmosférického tlaku a při neutrálním ph. Dále jsou tyto reakce snadno regulovatelné, což je v živém organismu nezbytně nutné. 5.1 Enzymy podle struktury a funkce Enzym je bílkovinná makromolekula různé velikosti. Mohou být enzymy tvořené pouze bílkovinnou složkou a enzymy se složkou bílkovinnou i nebílkovinnou. Bílkovinná část se nazývá apoenzym a druhá nebílkovinná kofaktor. Kofaktorem mohou být malé částice často ionty kovů i nekovů (Cu 2+, Zn 2+, Cl -, )kovalentně navázané na bílkovinnou část nazývající se prostetická skupina. Druhou skupinou kofaktorů jsou koenzymy, což jsou malé organické molekuly (např. pyridoxal-5 -fosfát, nikotinamidadenindinukleotid (NAD + ) ). Koenzymy jsou vázané volně a přechodně, mohou se od enzymů odpojit a poté zase připojit. Aby byl enzym účinný, musí vytvořit se substrátem komplex enzym - substrát (ES). Místo enzymu, kde dochází k navázání substrátu, se nazývá aktivní místo. Je to pouze malé místo na povrchu enzymu a většinou bývá na každém enzymu pouze jedno. Jedná se o trojrozměrný útvar tvořený zbytky aminokyselin, který tvarově odpovídá jakési prohlubni neboli zářezu, kam zapadne molekula substrátu a poté se zde naváže. Aktivní místo obsahuje dva druhy funkčních skupin. První skupinou jsou vazebné skupiny zodpovědné za spojení se substrátem a druhou skupinu tvoří katalytické skupiny zajišťující vlastní katalytickou reakci. Dále se na povrchu enzymů nachází determinantní skupiny (epitopy) zajišťující imunitní charakter molekuly a místa vázající jedy a farmaka (Ledvina a kol. 2003). Hlavní funkcí enzymu je snížení aktivační energie reakce. Aby mohlo dojít ke snížení energie, musí se substrát (stanovovaná látka) navázat na aktivní místo enzymu (E) a vytvořit komplex enzym - substrát (ES). Enzym-substrát se přeměňuje na komplex enzym-produkt (EP). Při jeho rozštěpení dojde k uvolnění enzymu do původního stavu. Základní jednotkou katalytické aktivity enzymu je katal (kat). Aktivitě jednoho katalu odpovídá takové množství enzymu, které katalyzuje přeměnu 1 molu substrátu za 1 sekundu za definovaných reakčních podmínek. Dříve se používala mezinárodní jednotka (U). Katalytickou aktivitu 1 U má takové množství enzymu, které katalyzuje přeměnu 1 molu substrátu za 1 minutu za definovaných reakčních podmínek. Katalytická koncentrace aktivity enzymu se vyjadřuje v katalech na litr (kat/l). V praxi se spíše používají kat/l a nkat/l. 9

10 Názvy enzymů se tvoří podle pravidel stanovených Mezinárodní biochemickou unií (IUB). Názvosloví se rozděluje do dvou kategorií, systematické a triviální. Systematický název přesně popisující reakci se skládá z označení substrátů reakce koncovka asa. Příklad: L- alanin 2-oxoglutarát - amino- transfer asa Triviální název je kratší a obsahuje označení substrátu a typu reakce např: alaninaminotransferáza Rozdělení enzymů dle typu katalyzované reakce Enzymy můžeme rozdělit do šesti tříd podle reakce, kterou katalyzují. První třídou jsou enzymy katalyzující oxidačně - redukční procesy oxidoreduktázy. Patří sem například laktátdehydrogenáza (LD). Druhou skupinou jsou transferázy katalyzující přenos funkčních skupin z jedné molekuly na druhou. Do transferáz zařazujeme AST, ALT, GMT, CK. Další třídou enzymů jsou hydrolázy např. AMS, ALP, LPS, které katalyzují hydrolýzu určité vazby. Čtvrtou třídou jsou lyázy. Tyto enzymy katalyzují nehydrolytické odštěpování malých molekul, odstranění určité skupiny, nebo jejich vnášení za vzniku vazeb. K páté skupině enzymů patří ligázy, enzymy katalyzující reakce, při kterých se spojí dvě molekuly za vzniku energeticky bohatých sloučenin. Poslední skupinou jsou izomerázy, které katalyzují vzájemné přeměny izomerů vnitřním přeskupením substrátové molekuly Faktory ovlivňující enzymovou reakci První důležitou podmínkou pro průběh enzymové reakce je správná teplota. Pro většinu enzymů je teplotní stabilita v rozmezí C. Jako optimální teplota se považuje 37 C. Po dosažení této teploty začne rychlost reakce klesat, což je způsobeno denaturací bílkovinných molekul enzymu. Druhým důležitým faktorem je ph. Ionizace funkčních skupin aktivního centra enzymu závisí na ph prostředí a tím ph ovlivňuje enzymovou aktivitu. Při optimálním ph probíhá reakce nejrychleji a se vzdalováním od tohoto místa rychlost klesá. Většina enzymů má optimální ph mezi 7-8. Některé enzymy tvoří výjimku, například trávicí enzym pepsin, jehož ph optimum je Naproti tomu enzymy argináza, glycerolkináza a sukcinátdehydrogenáza, jsou nejaktivnější v mírně alkalickém až alkalickém prostředí. Dalším aspektem je koncentrace substrátu. Pokud je koncentrace substrátu vysoká, probíhá reakce podle reakce nultého řádu, což znamená, že závislost rychlosti na čase je lineární. Pokud je koncentrace substrátu nízká, závislost rychlosti na čase má tvar paraboly a probíhá podle reakce prvního řádu. Rychlost reakce se snižuje a s tím klesá pravděpodobnost, že se molekula substrátu setká s enzymem. 10

11 K faktorům působícím na enzymovou reakci patří také látky, které reakci urychlují - aktivátory, nebo látky které ji naopak zpomalují či úplně zastavují - inhibitory. Jako aktivátory mohou působit ionty dvojmocných kovů, jako např. Ca 2+, Mg 2+, Zn 2+, Mn 2+, ale i Na +, K +, nebo ionty Fe 2+, Fe 3+ a Co 3+. Inhibitory rozdělujeme do dvou skupin kompetitivní a nekompetitivní. Inhibitor kompetitivní má podobnou strukturu jako substrát a soutěží s ním o navázání na aktivní místo enzymu. Pokud se inhibitor naváže, nemůže dojít k přeměně. Účinek inhibitoru je závislý na poměru koncentrací inhibitor/substrát, a proto je možné inhibici potlačit nadbytkem substrátu. V tomto případě se jedná o inhibici reverzibilní. Nekompetitivní inhibitor je látka chemicky odlišná od substrátu, která se naváže na jiné než aktivní místo. V současné chvíli se naváže i substrát na aktivní místo, nedochází tedy k soutěžení mezi substrátem a inhibitorem. Navázáním tohoto inhibitoru dojde ke změně konformace molekuly enzymu a to způsobí zpomalení až zástavu reakce. Tuhle inhibici nelze potlačit nadbytkem substrátu a v případě že dojde ke kovalentní vazbě inhibitoru je inhibice nevratná, inhibitor nelze odpoutat. V případě nekovalentní vazby, lze snížit koncentraci inhibitoru a tím pádem může být inhibice vratná. Dále může existovat smíšená inhibice vykazující jak prvky kompetitivní, tak prvky nekompetitivní inhibice. Pokud se inhibitor neváže na volný enzym, ale na komplex enzym - substrát mluvíme o inhibici akompetitivní (Dastych, Breinek a kol. 2011, Ledvina a kol. 2003, Racek a kol. 2006). 5.2 Enzymy v laboratorní diagnostice Vzhledem k tomu, že cílem mé práce je stanovení enzymů v laboratoři klinické biochemie, není zde podstatné, jakou mají enzymy strukturu a jak probíhá reakce katalyzovaná enzymem. Mnohem důležitější je, kde se stanovované enzymy v těle nacházejí, jaká je zde jejich úloha a kdy jsou uvolňovány do krevního oběhu, kde je můžeme následně stanovit Biologické tekutiny pro stanovení enzymů V klinické laboratoři stanovujeme enzymy nejčastěji z krevního séra, protože krev je biologická tekutina protékající všemi orgány a tkáněmi, takže nejlépe odráží jejich stav a složení. Také odběr krevního vzorku je velmi snadný. Dále můžeme stanovovat enzymovou aktivitu v moči. Glomerulární membrány zdravých ledvin představují pevnou bariéru pro bílkoviny a tedy i pro enzymy. Z běžně vyšetřovaných enzymů se za běžných podmínek dostává moče pouze -amyláza díky své malé molekule. V některých případech se mohou enzymové aktivity stanovovat i z žaludeční a duodenální šťávy, mozkomíšního moku, exsudátů a transudátů. V případě vyšetření enzymových defektů se odebírají bioptické vzorky tkání, které se nadále zpracovávají. Tyhle metody se však v běžné rutinní praxi nepoužívají, podstatné je 11

12 vyšetřovaní enzymové aktivity z krevního séra, případně plazmy a vyšetření aktivity - amylázy z moče ( Dršata 1983) Lokalizace enzymů v organismu Enzymy nalézané v plazmě můžeme rozdělit do dvou typů. První skupinou jsou enzymy, které jsou v plazmě přítomny za normálních okolností a hrají zde svoji úlohu. Jedná se například o enzymy krevního srážení. Dále se zde nacházejí enzymy uvolněné z buněk různých tkání neplnící zde žádnou funkci a za fyziologických podmínek je jejich koncentrace minimální. Enzymy nespecifické pro plazmu rozdělujeme na enzymy buněčné a sekreční. Buněčné jsou enzymy buněčných metabolických dějů a v buňce jsou buď rozpuštěné v cytoplazmě, nebo vázané na buněčné struktury například na mitochondrie. Mezi intracelulární enzymy patří z nejznámějších ALT, AST, LD a CK. Pokud dojde k poškození buněk, vyplavují se tyto enzymy do krve, kde se projeví vzestupem jejich koncentrace. Příkladem je AST, jejíž hladina se zvyšuje při nekróze hepatocytu. Při mírnějším poškození se uvolňuje cytoplazmatická AST, následně při vyšším poškození AST z mitochondrií. Enzymy secernovány buňkami žláz do extracelulárního prostoru, nikoliv však do plazmy, se nazývají sekreční. Typickým příkladem sekrečních enzymů jsou enzymy trávící (Táborská 2008) Příčiny zvýšené aktivity enzymů Při patologickém poškození buněk například chemickými látkami, anoxií, hypoxií, zánětem nebo viry dochází ke zvýšení permeability buněčné membrány, což může vést až k buněčné degradaci. Při odumírání buňky dochází k aktivaci fosfolipáz, a tím k odbourávání fosfolipidů membrány, což vede k jejímu proděravění. V důsledku pronikají makromolekuly z cytoplazmy do extracelulárního prostoru a následně odtud do krve. Jedná se o nejčastější způsob patologického uvolňování enzymů z buněk. Další příčinou zvýšené aktivity enzymů v krvi je jejich zvýšená syntéza. Dobrým příkladem je zvýšená hodnota alkalické fosfatázy v séru u dětí díky zvýšené aktivitě osteoblastů při růstu kostí. Zvýšené uvolňování enzymů z buněk může nastat i bez souvislosti s buněčnou smrtí nebo zvýšenou syntézou. Například vlivem etanolu může dojít k expresi mitochondriální AST na povrch hepatocytu a následnému uvolnění do krve. Některé jaterní enzymy (ALP, GMT) jsou vázány na povrch hepatocytů, které jsou v kontaktu se žlučovými kanálky. Při zadržení odtoku žluče dojde ke zvýšení koncentrace žlučových kyselin, což může vyvolat uvolnění membránových fragmentů s navázanými enzymy do cirkulace. V některých případech může 12

13 být zvýšená hladina enzymů způsobená nedostatečným odstraňováním z cirkulace. Malé enzymy, amyláza a lipáza, jsou z oběhu odstraňovány glomerulární filtrací. V případě renálního selhání se zvyšuje jejich hladina v krvi. Proti některým enzymům se vytváří v krvi protilátky. Dochází k tvorbě komplexů enzym - protilátka tzv. makroenzymy (Táborská 2008). Z praktického hlediska můžeme buněčné enzymy rozdělit na tři druhy. Prvním jsou lyoenzymy, které můžeme snadno extrahovat z buněk i bez porušení buněčné membrány. Druhým jsou endoenzymy, které lze extrahovat při porušení buněčné membrány. Posledním jsou desmoenzymy, enzymy vázané na organely, které můžeme extrahovat až po rozrušení organel (Dršata 1983) Průběh nárůstu a poklesu enzymové aktivity Časový průběh nárůstu a poklesu enzymové aktivity je ovlivněn řadou faktorů. V případě buněčné smrti se membránové defekty prohlubují s časem, tudíž se z buňky nejprve uvolňují menší molekuly a následně potom velké. Například při infarktu se jako první uvolňují AST a CK, protože jsou menší než LD, která se uvolňuje až později. Enzymy vázány k membránám nebo lokalizovány v mitochondriích se uvolňují až při nekróze buněk na rozdíl od enzymů cytoplazmatických. Dobrým příkladem je cytoplazmatická a mitochondriální AST. Množství enzymu v krvi odpovídá úměrně počtu poškození buněk. Například aktivita celkové CK u infarktu myokardu (IM) odpovídá velikosti ložiska infarktu. V případě vymizení příčiny poškození buněk, zvýšená hladina enzymové aktivity po určitou dobu přetrvává a následně poté klesá. Například při akutní hepatitidě je možné na základě sledování enzymových aktivit rozlišit virovou hepatitidu od ischemického nebo toxického poškození. Při toxickém nebo ischemickém poškození dochází k rychlejšímu návratu k normálu na rozdíl od virových hepatitid, kdy imunologické poškození buněk prodlužuje buněčné odumírání provázené uvolňováním enzymů. Dalším faktorem je gradient koncentrace enzymu mezi buňkou a plazmou. Například v cytoplazmě hepatocytu má nejvyšší hladinu AST následně ALT a mnohokrát méně LD. Při poruše jaterní buňky je proto v séru zaznamenán nejrychlejší nárůst AST. Podobně u myokardu má CK mnohem vyšší gradient než LD. Hladina enzymu je také ovlivněna rychlostí jeho odstraňování. Nízkomolekulární enzymy jsou z krve odstraněny pomocí glomerulární filtrace do moče. Většina ostatních enzymů je v plazmě inaktivována, a poté odstraňována buňkami retikuloendotelového systému receptorově zprostředkovanou endocytózou. Doba, po kterou je enzymová aktivita v krvi zvýšená se nazývá biologický poločas. To je čas, za který by množství enzymu kleslo na polovinu za předpokladu, že by enzym nebyl do plazmy doplňován ze tkání. Hodnota biologického poločasu je u různých enzymů velice odlišná, s čímž je třeba počítat při 13

14 interpretaci výsledků. V následující tabulce jsou uvedeny biologické poločasy nejznámějším enzymů (Táborská 2008). Tabulka 1 Biologické poločasy běžně stanovovaných enzymů Enzym ALP AMS ALT AST CHS CK-MB GMT LD-1 LD-5 LPS Biologický poločas 3-7 dní 9-18 hodin 2 hodin hodin 10 dní 10 hodin 3-4 dny 4-5 hodin 10 hodin 7-14 hodin Subcelulární lokalizace enzymů Buněčné enzymy mohou být v rámci jedné buňky lokalizovány na různých místech. Nejlepším příkladem je buňka hepatocytu. ALT, cytoplazmatický izoenzym AST (30 % AST) a LD jsou umístěny v cytoplazmě. Při poškození membrány se tyto enzymy uvolní a dostávají se do sinusoidů. Důsledkem je zvýšená hladina v plazmě a v séru. 70 % AST se nachází v mitochondriích a primárně se uvolňuje při jejich poškození například alkoholem. ALP a GMT jsou na povrchu hepatocytů a uvolňují se převážně při cholestáze v důsledku působení žlučových kyselin na membránu. GMT se nachází také v mikrosomech, kde je indukována některými léky. V Golgiho komplexu a endoplazmatickém retikulu jsou obsažené GMT, AMS a cholinesteráza (CHS). V lyzosomu se naopak nachází kyselá fosfatáza (Táborská 2008) Orgánová specifičnost enzymů Různé tkáně a orgány obsahují různé enzymy podle toho, jaké jsou jejich funkce a jaké v nich probíhají biochemické přeměny. Rozlišujeme enzymy orgánově specifické a enzymy přítomné ve všech buňkách v organismu. Jestliže chceme stanovit, který orgán je poškozen pomocí enzymů, musíme hledat enzymy specifické pro určitý orgán. Například lipáza se nachází pouze v pankreatu. Amyláza v pankreatu a příušní slinné žláze. Alkalická fosfatáza se 14

15 nachází v játrech, žlučovodech, ledvinách a v kostech, přičemž větší koncentraci nalézáme v kostech a žlučovodech. Celková kreatinkináza je obsažena přibližně stejně v myokardu a příčně pruhovaném svalu. ALT nalezneme v játrech, myokardu a příčně pruhovaném svalu, ale nejvíce v játrech, proto se jedná o specifický jaterní enzym. Velký význam má stanovení izoenzymů, umožňuje nám identifikaci poškozené tkáně, ze které pocházejí dané enzymy. Jak enzymy orgánově specifické, tak nespecifické jsou v orgánech zastoupeny v různých koncentracích. V případě, kdy je v orgánu zastoupeno více enzymů, nazývá se jejich relativní zastoupení enzymový rejstřík. Různé orgány mají různé enzymové rejstříky. V případě takového poškození buněk, kdy jsou poškozeny všechny struktury, vyplaví se všechny enzymy do krve. Enzymový rejstřík séra je v podstatě stejný jako enzymový rejstřík poškozeného orgánu. V případě mírnějšího poškození buněk daného orgánu se vyplavují jen enzymy volně obsažené v cytosolu, tudíž se enzymový rejstřík séra liší od enzymového rejstříku orgánu. Rejstříky orgánů a séra (plazmy) se nemusí také shodovat z dalších důvodů. Tím může být fakt, že různé enzymy mají různé biologické poločasy a také často bývá poškozeno více orgánů najednou. Přesto však porovnání enzymových rejstříků může přispět ke stanovení diagnózy a následně také k určení rozsahu buněčného poškození (Dršata 1983) Izoenzymy Izoenzymy jsou molekuly enzymů se stejnou funkcí - katalyzují stejnou reakci, ale liší se svou primární strukturou a tedy i fyzikálně chemickými vlastnostmi. Různé tkáně obsahují různé izoenzymy, které se mohou lišit afinitou k různým substrátům a také možností regulace jejich aktivity. Jednotlivé izoenzymy můžeme dále rozlišovat na izoformy lišící se obsahem cukerné složky. Typickým příkladem je alkalická fosfatáza. V organismu se vyskytuje ve formě tří izoenzymů placentárním, kostním a střevním. Kostní izoenzym má tři izoformy vyskytující se v kostech, játrech a ledvinách (Racek a kol. 2006). Nejčastější metodou pro průkaz izoenzymů je jejich rozdělení pomocí elektroforézy, to znamená pomocí jejich různé pohyblivosti v elektrickém poli. K dalším metodám pro rozlišení izoenzymů se využívá inhibice teplem, chemická inaktivace a dále rozdílné imunologické vlastnosti. Stanovení izoenzymů nám umožňuje přesnější určení poškození tkáně než při stanovení celkové hladiny enzymu. Stanovení izoenzymů nám může pomoci v diagnostice choroby i v případě, kdy je aktivita celkového enzymu ve fyziologických rozmezích. 15

16 5.2.8 Využití enzymů v klinické diagnostice Hlavními důvody proč je požadováno stanovení enzymů v klinické diagnostice, je detekce poškození dané tkáně, identifikace počátku jejího poškození a stanovení rozsahu poškození. Pokud potřebujeme odhadnout, k jak závažnému poškození buněk došlo. Dále ke stanovení diagnózy základního onemocnění a následně dalších diagnóz v rámci poškozeného orgánu. K upřesnění diagnózy nám může pomoci stanovení katalytické koncentrace, která je přímo úměrná ke stupni poškození orgánu. Pokud chceme specifičtější výsledek, můžeme stanovit jednotlivé izoenzymy. Při těžkém poškození orgánu nám může pomoci stanovení přítomného spektra enzymů v krvi. Například u jaterního poškození LD > AST > ALT. Výpočet poměru enzymových aktivit je též dobrý k upřesnění diagnózy. Monitorování enzymové aktivity nám může pomoci k určení fáze onemocnění. 16

17 6. ENZYMY STANOVOVANÉ V LABORATOŘI KLINICKÉ BIOCHEMIE 6.1 Oxidoreduktázy Laktátdehydrogenáza- LD (LDH) (L- laktát NAD + oxidoreduktáza EC ) Laktáthedydrogenáza je enzym patřící do skupiny oxidoreduktáz a katalyzující poslední reakci anaerobní glykolýzy redukci pyruvátu na laktát. Je obsažen ve většině tkání lidského těla, především v játrech, ledvinách, srdečních a kosterních svalech, nádorových buňkách a krevních elementech. Strukturu LD tvoří čtyři podjednotky (tetramer) typu H ( heart = srdce ) a M (muscle = sval). Kombinací těchto podjednotek vzniká 5 izoenzymů, které můžeme stanovit z krevního séra. Obr. 1 Pyruvát je redukován na laktát za spotřeby NADH (nikotinamidadenindinukleotid redukovaná forma) ( YIKRAZUUL 2009) Tabulka 2 Izoenzymy LD izoenzym podjednotky výskyt LD 1 H 4 myokard+ erytrocyty LD 2 H 3 M myokard+erytrocyty LD 3 H 2 M 2 kosterní svaly LD 4 HM 3 játra+kosterní svaly LD 5 M 4 játra+ kosterní svaly 17

18 Izoenzymy obsahující podjednotky H mají schopnost katalyzovat i oxidaci homologického substrátu hydroxybutyrátdehyrogenázy (HBD). Aerobně pracující tkáně (srdce) obsahující více podjednotek H preferují jako substrát laktát. Tkáně obsahující M podjednotky mající anaerobní metabolismus preferují substrát pyruvát. Laktátdehydrogenázu můžeme vyšetřovat ze séra a z plazmy. Nesmí se stanovovat hemolytické vzorky, je zde riziko falešně pozitivního výsledku. Stabilita LD je 3 dny při teplotě 2-8 C (Dastych,Breinek a kol. 2011, Racek a kol. 2006). Referenční meze 0D 2R kat/l 2R 15R kat/l 15R 99R kat/l (D dny, R - roky) Hodnota LD je ovlivněna sezónními vlivy, v létě hodnoty rostou až o 20%. Aktivita LD klesá bezprostředně po jídle, při sníženém příjmu tuků a při poloze vleže. Naopak roste s rostoucí tělesnou hmotností. Dále je vyšší u černé populace a v pupečníkové krvi. Během těhotenství se aktivita nemění. ( Prevedig 2008) Patologické změny LD 1. Onemocnění myokardu Pro onemocnění myokardu je typické zvýšení izoenzymů LD 1 a LD 2. Ve srovnání s ostatními enzymy stanovanými při IM, stoupá nejpomaleji. Ke zvyšování dochází za 6-12 hodin po atace, k maximálním hodnotám dochází za hodin a k návratu k normálním hodnotám za 7-15 dní. Nejvhodnější doba stanovení LD pro správné rozpoznání IM je po 5 dnech, kdy se hodnoty ostatních enzymů (CK, AST) vrátily do normálních hodnot. V případě reinfarktu a náhlé srdeční nedostatečnosti dochází též k vzestupu LD. Při IM může být hodnota LD zvýšená až 8x a převažuje izoenzym LD 1 nad LD 2. Poměr LD 1 /LD 2 je větší než 1, normálně tomu bývá naopak. Při infarktu plic stoupá hodnota LD 2-4x a na rozdíl od IM už během prvních 24 hodin. 2. Onemocnění jater Při poškození jater se zvyšují převážně izoenzymy LD 4 a LD 5. U poškození jater organickými rozpouštědly dochází ke zvýšení všech enzymů v buňce, hodnota LD se může zvýšit až 100x a převyšuje zvýšené hodnoty AST a ALT. Při akutním selhání jater se aktivita LD 18

19 zvyšuje 10-20x. V porovnání s ostatními enzymy v pořadí LD > AST > ALT > GMT. U maligních nádorů, kdy dochází k metastáze do jater, pozorujeme zvýšení LD přibližně 5x. V tomto případě se zvyšuje i LD 3. U hepatitidy a při infekční mononukleóze se zvyšuje LD pocházející z monocytů, jedná se o izoenzym 3 a hodnota se zvyšuje přibližně 5x. U akutní virové hepatitidy se LD zvýší 2-3krát, u jaterní cirhózy a obstrukčního ikteru maximálně 2krát. 3. Krevní choroby U hemolytických a megaloblastových anemií se hodnoty zvyšují 10krát i více. U hematologických malignit výše LD koreluje s velikostí nádoru 1. Ostatní nemoci Při progresivní svalové dystrofii roste hladina LD 4 a LD 5 2-5krát. U onemocnění ledvin dochází k přibližně dvojnásobnému zvýšení LD 1 a LD 2 při tubulární nekróze, pyelonefritidě a infarktu ledviny (Masopust 1998) Metody stanovení LD Metoda doporučená Mezinárodní federací klinické chemie (International Federation of Clinical chemistry; IFCC). Jedná se o metodu referenční. Substrátem je zde L- laktát, který je oxidován laktátdehydogenázou na pyruvát za současně probíhající redukce (NAD + ) na redukovaný (NADH). L-laktát + NAD + <----LD----> Pyruvát + NADH + H + Metoda používaná laboratoří Prevedig Laktátdehydrogenáza je zde stanovaná na automatickém analyzátoru firmy Beckman Coulter - Unicel DxC 800 Systém ve spojení se Sychron systémem a reagencií LD. Jedná se o měření aktivity enzymatickou rychlostní (rate) metodou na výše uvedeném principu doporučeném IFCC. Systém Synchron automaticky dávkuje příslušné objemy vzorků a reagencie do kyvety. Používá se zde poměr 1 díl vzorku ku 20 dílům reagencie. Měří se zde změna absorbance při 340 nm, která je přímo úměrná aktivitě LD ve vzorku ( Beckman Coulter 2005). Jiné metody Druhou metodou používanou dříve než byla popsaná referenční metoda je metoda opačná, kde je substrátem pyruvát. Ten je v přítomnosti NADH redukován na laktát za současné oxidace NADH na NAD +. Pyruvát + NADH + H + <----LD----> L-laktát + NAD + 19

20 Metody založené na redukci tetrazoliových solí Tato metodika se používá jak pro stanovení celkové aktivity LD, tak pro vizualizaci aktivity izoenzymů LD po rozdělení elektroforézou. Laktát je účinkem LD v přítomnosti NAD + oxidován na pyruvát za současné redukce NAD + na NADH. NADH redukuje pomocí fenazinmetosulfátu tetrazoliovou sůl na barevný formazan, který je velmi stabilní a ve vodě nerozpustný (Dastych,Breinek a kol. 2011). Stanovení izoenzymů LD Nejčastěji se používá rozdělení pomocí elektroforézy, kdy LD 1 se pohybuje k anodě a LD 5 ke katodě. Klasickou metodou je elektroforéza na agarozovém gelu, důležité je zde chlazení při elektroforetickém dělení, protože LD 4 a LD 5 jsou termolabilní. K detekci se používají tetrazoliové soli nebo fluorescenční vizualizace. Stanovení izoenzymů laktátdehydrogenázy lze i pomocí ionexové chromatografie a pomocí metod eliminujících jednotlivé enzymy na základě inaktivace či inhibice. 6.2 Transferázy Aminotransferázy Enzymy s dřívějším názvem transaminázy katalyzují přenos aminoskupiny z aminokyseliny na ketokyselinu a obráceně. Stanovení aminotransferáz se považuje za nejcitlivější a nejrychlejší v oblasti vypovídající o funkčním stavu a integritě celé jaterní buňky. V běžné laboratorní diagnostice se stanovuje aktivita dvou aminotrasferáz - alaninaminotrasferázy (ALT) a aspartátaminotransferázy (AST). Obě dvě jsou citlivými indikátory hepatobiliárních poruch. V séru jsou přítomny jako holoenzymy nebo apoenzymy závislé na asociaci s kofaktorem pyridoxal-5-fosfátem. ALT je ve srovnání s AST specifičtější pro jaterní poškození. Pro určení vážnosti poškození hepatocytu se počítá poměr AST/ALT de Ritisův index. Poměr vyšší než 0,7-1,0 svědčí o závažnějším jaterním poškození Alaninaminotransferáza - ALT (L-alanin: 2-oxoglutarátaminotransferáza, EC ) Funkcí ALT je přenos aminoskupiny z alaninu na oxoglutarát za vzniku glutamátu a pyruvátu. Vyskytuje se převážně v cytoplazmě hepatocytů a v buňkách ledvin. V menším 20

21 množství jí najdeme ve všech tkáních kde je AST tj. v srdečním a kosterním svalu, pankreatu, slezině, plicích a erytrocytech, proto hemolytické vzorky mohou způsobit falešnou pozitivitu. ALT se vyskytuje pouze v cytoplazmě buněk, ze které se uvolňuje do krevní cirkulace, kde má poločas asi 48 hodin. Diagnostická senzitivita ALT se uvádí kolem 83 %. ALT je stabilní v séru 2 dny při teplotě 2-8 C. Obr. 2. Funkce ALT (Vejražka 2010) Aspartátaminotransferáza - AST (L-aspartát: 2-oxoglutarátaminotransferáza, EC ) Enzym AST přenáší aminoskupinu z aspartátu na oxoglutarát za vzniku glutamátu a oxalacetátu. Nachází se v srdečním a kosterním svalu, játrech, ledvinách, pankreatu, slezině, plicích a erytrocytech. Stejně jako u ALT je problém se stanovením hemolytických vzorků. AST se nachází asi 35% v cytoplazmě a zbytek v mitochondriích. Cytoplazmatická AST se uvolňuje do krve při mírném poškození hepatocytu, mitochondriální až při nekróze jaterní buňky. Poločas cirkulace v krvi je u AST jen 18 hodin. Diagnostická specifita i senzitivita je pod 70 %. Stabilita AST v séru je 7 dní při teplotě 2-8 C (Racek 2006 a kol, Masopust 1998, Schneiderka a kol. 2004, Dastych,Breinek a kol. 2011, Zima a kol. 2007). 21

22 Obr. 3 Funkce AST ( Vejražka2010) Referenční meze ALT 0D 6T 0,05 0,73 kat/l 6T 1R 0,05-0,85 kat/l 1R 15R 0,05-0,71 kat/l 15R 99R 0,05 0,75 kat/l AST 0D 6T 0,38 1,21 kat/l 6T 1R 0,27 0,97 kat/l 1R 15R 0,10 0,63 kat/l 15R 99R 0,05 0,65 kat/l Snížená aktivita ALT i AST je v těhotenství a v poloze vleže. Aktivita je přímo úměrná tělesné hmotnosti, proto bývá u mužů vyšší než u žen. Zvýšené hodnoty můžeme naměřit po fyzické zátěži. Vyšší hodnoty nalézáme fyziologicky u dětí, s přibývajícím věkem dochází k jejich poklesu. Hodnota ALT může kolísat ze dne na den o % jak u zdravých osob tak i osob s jaterním poškozením. U AST je to přibližně o % ( Prevedig 2008). 22

23 Patologické změny ALT a AST 1. Akutní virová hepatitida Při akutním virovém poškození jater dosahují ALT i AST nejvyšších hodnot. V prodromálním stádiu onemocnění dosahují přibližně dvojnásobných hodnot, na vrcholu onemocnění den po nástupu ikteru mohou hodnoty dosahovat zvýšení 20x - 100x u ALT a 10x - 100x u AST. Průměrně hodnoty dosahují hodnot odpovídajícím přibližně 50-ti násobnému zvýšení. Po druhém týdnu dochází k sestupu hodnot a k normalizaci kolem 8. týdne. U hepatitidy B a cholestatické formy je normalizace hodnot pomalejší přibližně 12. týden. U nekomplikovaného průběhu virové hepatitidy je poměr AST/ALT < 0.7, u nekrotizujícího typu je však vyšší než 0,7. U chronických hepatitid dochází pouze k ti násobnému zvýšení hodnot ALT a AST. 2. Cirhóza U posthepatické, primární biliární a alkoholové toxické cirhózy dochází ke zvýšení přibližně 2-3x. Při alkoholickém poškození jater bývá vyšší hodnota AST než ALT. Dokazuje to de Ritisův index, kde poměr AST/ALT je vyšší než Akutní toxické poškození U toxického poškození jater chlorovanými uhlovodíky a faloidinem může být vzestup hodnot až 30 ti násobný. U poškození chlorpromazinem je pouze mírné zvýšení přibližně 1,5x. 4. Infekční mononukleóza U infekční mononukleózy dochází též k výraznému zvýšení hodnot obou aminotransferáz až 20x. 5. Ostatní nemoci Při nástupu obstrukčního ikteru může dojít až k 10- ti násobnému zvýšení, jde však pouze o přechodné zvýšení a po několika dnech se hodnoty vrací k normálu. Při karcinomu jater se hodnoty ALT a AST zvyšují 5x - 10x. Dále můžeme najít zvýšené hodnoty při steatóze, metastázách do jater a při srdečním selhání, kdy dochází k městnání krve v játrech. Při městnání krve v játrech se jedná o zvýšení až 50x. Převážně AST stoupá při onemocnění kosterních svalů - v časném stadiu svalové dystrofie, po zhmoždění svalů, při otravě oxidem uhelnatým a v šoku. Snížení aktivity aminotransferáz v séru je známkou nedostatku vitamínu B 6 ( pyridoxinu). Derivát pyridoxidu pyridoxalfosfát je koenzymem aminotransferáz (Masopust 1998, Schneiderka a kol. 2004, Zima a kol. 2007, Racek a kol. 2006). 23

24 Metody stanovení ALT a AST Metody používané laboratoří Prevedig V naší laboratoři používáme metody doporučené IFCC. Vyšetřujeme je na automatickém analyzátoru Unicel DxC 880i Systém ve spojení se Synchron Systémem, s reagenciemi ALT nebo AST a kalibrátorem Synchron Systems Enzyme Validator Set. Jedná se o kvantitativní stanovení aktivity pyridoxal-5-fosfát asparátaminotransferázy (AST) a alaninaminotransferázapyridoxal-5-fosfátu (ALT). ALT - Při reakci zde ALT katalyzuje reverzibilní transaminaci L-alaninu a alfa-ketoglutarátu na pyruvát a L-glutamin. Pyruvát je dále redukován na laktát v přitomnosti LD za současné oxidace NADH na NAD +. Pyridoxal-5-fosfát zde funguje jako kofaktor nezbytný pro aktivitu transaminázy aktivovaný pomocí Schiffovy báze. Systém Synchron zde dávkuje poměr jednoho dílu vzorku k 11 dílům reagencie. Systém monitoruje rychlost změny absorbance při 340 nm po pevně daný časový interval. Rychlost změny absorbance je přímo úměrná aktivitě ALT ve vzorku. AST- Při reakci zde AST katalyzuje reverzibilní transaminaci L-asparátu a alfa-ketoglutarátu na oxalacetát a L-glutamát. Oxalacetát je dále redukován na malát v přítomnosti malátdehydrogenázy (MDH) za současné oxidace NADH na NAD +. Funkce pyridoxal-5-fosfátu, poměr vzorku s reagencií a vlnová délka, kde se měří rychlost změny absorbance, jsou stejné jako u ALT ( Beckman Coulter 2005). Ve většině laboratoří se dnes používají kvantitativní optické metody stanovení založené na výše uvedeném principu. Jedinou výjimkou jsou metody bez přidání pyridoxal-5- fosfátu, ale ty se dnes již skoro nepoužívají. Ostatní metody stanovení (dříve používané) ALT Druhou metodou dnes již pro rutinní vyšetření nepoužívanou je barevný test end point dle Reitman-Frankel, kde vzniklý pyruvát reaguje s dinitrofenylhydrazinem na dinitrofenylhydrazon, jehož vybarvení se alkalizuje přidáním NaOH. AST Opět se zde dříve používal barevný test Reintman-Frankel. Vzniklý oxalacetát podléhá spontánní dekarboxylaci na pyruvát, který reaguje dinitrofenylhydrazinem stejně jako u ALT za vzniku hnědočerveného zbarvení. Dalším byl kvalitivní barevný test používaný na transfuzních odděleních k vyloučení nevhodných dárců krve. Byl založen na reakci barviva Fast fioleť B s kyselinou oxaloctovou za vzniku žlutohnědé barvy (Nezbeda 2014). 24

25 6.2.2 Gama-glutamyltransferáza - GMT (gama-glutamyl-peptid: aminokyselina gama-glutamyl transferáza, EC ) Tento enzym katalyzuje hydrolýzu antioxidantu glutationu, nebo přenos gamaglutamylového zbytku z gamaglutamylových peptidů na jiné peptidy nebo aminokyseliny. GMT se účastní transportu aminokyselin z extracelulární tekutiny do buňky. Štěpení glutationu je nezbytné pro to, aby mohl být absorbován. Funkcí GMT je tedy schopnost udržení intracelulární koncentrace glutationu a zabránění jeho ztrátám vylučováním. GMT je přítomna v membránách mnoha tkání, především v ledvinách, pankreatu, játrech, žlučovodech, střevě ale i v srdci, slezině, mozku, prostatě a seminálních váčcích, což vysvětluje, proč mají muži vyšší aktivitu. GMT je rovněž přítomná v placentě, což je příčinou zvýšené aktivity u novorozenců. Díky subcelulární lokalizaci se uvolňuje do příslušných sekretů převážně do žluče a v malém množství také do krve. U stanovení GMT nevadí kontakt s erytrocyty, tudíž můžeme změřit hemolytický vzorek. Stabilita vzorku v séru je 7 dní při teplotě 2-8 C (Racek a kol. 2006, Zima a kol. 2007, Schneiderka a kol. 2004). Obr. 4 Gama-glutamylový cyklus (Vejražka 2010) 25

26 Referenční meze Muži 0-0,92 kat/l Ženy 0-0,63 kat/l Fyziologické zvýšení GMT nalezneme, jak bylo již uvedeno u mužů a novorozenců. Vyšší aktivita je též u obézních osob díky steatóze jater. V těhotenství není hladina GMT ovlivněna (Prevedig 2008) Patologické změny GMT Zvýšené hodnoty GMT provází především onemocnění jater. 1. Virové hepatitidy Při akutní virové hepatitidě dochází ke zvýšení přibližně 2x - 5x. Pokud má onemocnění normální průběh je zvýšení mírnější, než pokud průběh provází cholestáza. U chronické formy se GMT zvyšuje až 6x a bývá vyšší než aminotransferázy. Poměr GMT/AST dosahuje v tomto případě hodnot 1-3. Při posthepatické cirhóze dochází ke zvýšení GMT jen mírně asi 1,5x. 2. Alkoholové poškození jater Při chronické alkoholové toxické hepatitidě se aktivita GMT zvyšuje až 10x. Poměr GMT/AST je 6, což nám umožňuje odlišení od ostatních chronických hepatitid. U alkoholtoxické cirhózy je hodnota GMT zvýšená průměrně 7násobně. 3. Ostatní jaterní poruchy U primární biliární cirhózy a obstrukčního ikteru je aktivita GMT vyšší přibližně 10x. K mírnému zvýšení dochází u steatózy jater, u anikterické formy cholelitiázy, akutní cholecystitidy a také u infekční mononukleózy. K významným diagnózám patří také akutní toxické poškození jater léky nebo jedy, kdy se GMT může zvýšit až 10x. 4. Jiné poruchy K mírnému zvýšení aktivity GMT dochází při metastázách do jater a při městnání krve v játrech při poškození srdce. Gama-glutamyl transferáza se též mírně zvyšuje při infarktu myokardu. Významný je také karcinom hlavy pankreatu, kde se GMT zvyšuje 5x - 15x. Zvýšenou hodnotu můžeme stanovit i při zvýšené činnosti štítné žlázy. Naopak při snížené činnosti je aktivita GMT snížená. Významnou skutečností je, že hladina GMT je vyšší u kuřáků. Vyšší hodnoty GMT byly naměřeny i u pacientů s diabetem, revmatoidní artritidou a obstrukční plicní nemocí (Masopust 1998, Schneiderka a kol. 2004, Zima a kol. 2007). 26

27 Metody stanovení GMT Metoda používaná laboratoří Prevedig Opět se jedná o metodu doporučenou IFCC. Metoda se provádí na analyzátoru Unicel DxC 880i Systém ve spojení se Sychron systémem, reagencií - glutamyl transferase reagent (GGT) a sadou kalibrátorů Synchron systems Enyzyme Validator Set. Jedná se o kvantitativní stanovení aktivity -glutamyltrasferázy v séru, nebo v plazmě enzymatickou rate metodou. Gama-glutamyltransferáza katalyzuje přechod gamma-glutamylové skupiny z bezbarvého substrátu, -glutamyl-p-nitroanilinu, na akceptor, glycylglycin za vzniku barevného produktu, p- nitroanilinu. Systém Synchron automaticky dávkuje do kyvet jeden díl vzorku na 20 dílů reagencie. Optický systém monitoruje změnu absorbance při 410 nm, která je přímo úměrná aktivitě GGT ve vzorku (Beckman Coulter 2005). -Glutamyl-p-nitroanilin + glycylglycin ---GGT---> p-nitroanilin + -Glutamylo-glycylglycin Obr. 5 Reakce katalyzovaná GGT ( Nezbeda 2014) Ostatní metody stanovení Druhým typem fotometrických metod jsou metody s karboxylovaným substrátem. -glutamyl- 3- karboxy-p-nitroanilin + glycylglycin ---GGT---> -glutamylglycilglycin + kyselina- 2-nitro-5-amino-benzoová Vzniká zde barevný produkt kyselina-2-nitro-5-amino-benzoová, kde měříme změnu absorbance při nm. Výhoda metody s karboxylovaným substrátem je snadná rozpustnost ve vodě při laboratorní teplotě na rozdíl od nekarboxylovaného substrátu, který se musí rozpouštět za tepla a během reakce udržovat při 37 C, jinak krystalizuje (Nezbeda 2014). 27

28 6.2.3 Kreatinkináza - CK ( ATP-kreatin N-fosfotransferáza, EC ) Kreatinkináza katalyzuje fosforylaci kreatininu na kreatinfosfát, nebo zpětnou defosforylaci kreatinfosfátu na kreatin. Při fosforylaci se přenáší fosfát z adenosintrifosfát (ATP) na kreatin za vzniku kreatinfosfátu a adenosindifosfátu (ADP). Tento enzym je obsažen v cytoplazmě a v mitochondriích svalu srdečního, kosterního a mozku. CK má tři izoformy skládající se ze dvou podjednotek M (muscle) a B (brain). První izoenzym CK MM najdeme převážně v příčně pruhovaném svalu srdečním a kosterním. Druhý CK-MB se nachází především v myokardu, ale v kosterním svalu ho nalezneme také. Poslední CK-BB najdeme ve vyšších koncentracích v mozku, placentě, prostatě a uteru, může být též produkován tkání některých nádorů. Největší zastoupení v krevním séru tvoří CK-MM, CK-MB tvoří pouze malou část a CK-BB není u zdravých osob díky hematoencefalické bariéře prakticky přítomna. Aktivita CK-MB v myokardu stoupá při jeho ischemickém poškození a přetížení, jako je například hypertenze. Koncentrace celkové CK v séru je nespecifickým ukazatelem poškození myokardu. Čím větší je podíl CK-MB na celkové aktivitě CK v séru, tím je větší pravděpodobnost, že se jedná CK-MB kardiálního původu. Stanovení celkové CK bylo po dlouhá léta nejvyšetřovanějším enzymem při podezření na poškození myokardu. Význam vyšetření v současnosti poukazuje především na onemocnění kosterního svalstva. Při stanovení celkové kreatinkinázy vadí hemolytické vzorky. Kreatinkináza je v séru stabilní 7 dní při teplotě 2-8 C (Dastych,Breinek a kol. 2011, Zima a kol. 2007, Racek a kol. 2006). Obr. 6 Reakce katalyzovaná kreatinkinázou (Nezbeda 2014) Referenční hodnoty 0D - 6T 1,26-6,66 µkat/l 6T - 15R 0,2-2,27 µkat/l Ženy 15R - 99R 0-2,42 µkat/l 28

29 Muži 15R - 99R 0-2,85 µkat/l Hladina celkové CK odpovídá množství svalové hmoty, proto je u mužů větší než u žen. Rovněž se zvyšuje při zvýšené svalové zátěži obzvlášť u netrénovaných jedinců. Zvýšená hladina je též u novorozenců. V pupečníkovém séru je přítomen izoenzym CK-BB, který pochází z placenty. V prvních dnech života dochází k vzestupu hladiny díky jeho uvolnění z mozkové tkáně. Ke snížené aktivitě CK dochází v těhotenství a u ležících pacientů. Před stanovením je nutné vynechat svalovou zátěž a intramuskulární aplikaci léků, též by se nemělo vyšetřovat po chirurgických výkonech, kde dochází k zásahu do svalové tkáně (Masopust 1998, Racek a kol. 2006, Prevedig 2008) Patologické změny CK 1. Poškození kosterního svalstva Při progresivní svalové dystrofii a toxickém poškození kosterního svalstva může dojít ke zvýšení CK až 1000x. Jak už bylo výše uvedeno hladina CK se zvyšuje po chirurgických výkonech, intramuskulárních injekcích, při zvýšené svalové zátěži, kdy se u netrénovaných osob může zvýšit až 20- ti násobně. Při šoku a svalových křečích dochází ke zvýšení až 40x, po porodu po dobu dvou týdnů je CK zvýšená asi 4x-8x. 2. Srdeční choroby U nemocí srdce nebývá vzestup tak dramatický. U akutního infarktu myokardu začíná CK stoupat 4-8 hodin po atace, maximálních hodnot dosahuje po hodinách, kdy může být zvýšená až 25x, avšak běžně bývají hodnoty přibližně 7násobné. K návratu k normální hladině dochází za 3-6 dní. Pacienti s prokázaným IM na elektrokardiogramu (EKG), nemusí mít vždy zvýšenou hladinu CK. U dalších srdečních chorob jako je angina pectoris, tachykardie, vrozené a získané srdečních vady je zvýšení CK jen mírné, maximálně 2 násobek normální hodnoty. Při myokarditidě je zvýšení pouze malé, avšak pokud se jedná o akutní virovou myokarditidu, může dojít až k 10násobnému zvýšení. Kardiochirurgické operace mohou také způsobit zvýšení CK, ale zde se jedná spíše o trauma hrudních svalů. 3. Ostatní nemoci Hladina celkové CK se zvyšuje i při intoxikaci alkoholem, plicní embolii, hypotyreóze, kolagenózách a maligní hypertermii. Také vzrůstá při některých nádorových onemocněních například u hepatocelulárního karcinomu. Při zvýšení CK u onemocnění prostaty, gastrointestinálního traktu (GIT), cerebrálního traumatu, mozkové mrtvice a meningitidy se jedná o uvolnění izoenzymu CK-BB do krevního oběhu. U mozkových poruch je to způsobené rozsáhlejším poškozením mozkové tkáně s poškozením hematoencefalické bariéry (Masopust 1998, Schneiderka a kol. 2004, Zima a kol. 2007). 29

30 Metody stanovení celkové CK Fotometrické metody Metoda využívaná laboratoří Prevedig V naší laboratoři stanovujeme CK pomocí fotometrické metody doporučené IFCC. Metodu provádíme na analyzátoru Unicel DxC 800 ve spojení se Synchron systémem, reagencií CK a kalibrátorem Enzyme Validator Set. Reakce je založena na principu defosforylace kreatinfosfátu za vzniku kreatinu a ATP, katalyzovaná kreatinkinázou. Následuje druhá reakce, kdy vzniklý kreatin reaguje s glukózou za katalýzy hexokinázou ( hexokinázová reakce) a vzniká glukóza-6- fosfát a ADP. V poslední reakci se glukóza-6-fosfát oxiduje na 6- fosfoglukonát za současné redukce nikotinamiduadenindenukleotidu fosfátu (NADP + ) na NADPH. Reakce je katalyzovaná glukóza -6-fosfátdehydrogenázou. Následně se měří rychlost nárůstu koncentrace NADPH při 340 nm, což odpovídá katalytické koncentraci CK ve vzorku (Beckman Coulter 2014). Obr. 7 Princip fotometrických metod stanovení celkové aktivity CK (Nezbeda 2014) Ostatní metody Dříve se používal barevný test vycházející z reakce: kreatin+ ATP ---CK---> kreatinfosfát + ADP 30