В клинической биохимии для адекватной оценки состояния организма не обойтись без определения активности ряда ферментов. Ферменты представляют собой особые белки, обладающие каталитической функцией и способные ускорять те или иные биохимические реакции в клетке. В организме насчитывается несколько тысяч различных ферментов. Каждая мало-мальски важная для организма химическая реакция находится под контролем того или иного фермента.
В научной и врачебной практике давно сложилось мнение, согласно которому появление клеточных ферментов в крови является признаком цитолиза, разрушения клеток. Выход ферментов из разрушенных клеток и появление их в крови используется для прогноза течения заболевания, а также его исхода.

К важнейшим индикаторным ферментам относятся КК (креатинкиназа), АСТ (аспартатаминотрансфераза), АЛТ (аланинаминотрансфераза), ГГТ (гаммаглутамилтрансфераза), ЩФ (щелочная фосфатаза), ЛДГ (лактатдегидрогеназа).

КК влияет на уровень глюкозы в крови, снижает количество АДФ – одного из основных индукторов агрегации тромбоцитов и тромбообразования, участвует в адаптации миокарда, мозга, мышц к различному уровню кровоснабжения. Важнейшая роль КК связана с ее работой в ключевых точках метаболизма. Она регулирует процессы биологического окисления, обеспечивает транспорт макроэргов, в том числе АТФ, из митохондрий в цитоплазму, обеспечивает внутриклеточный баланс фосфора.

Помимо креатинкиназы, важнейшим ферментом является АСТ (аспартатаминотрансфераза). Это ключевой фермент обмена веществ, участвующий в обеспечении бесперебойной работы цикла трикарбоновых кислот, в котором вещества окисляются с выделением большого количества энергии. Субстраты этого фермента относятся к эволюционно наиболее древним органическим кислотам и присутствуют у всех живых существ.

АЛТ (аланинаминотрансфераза) обеспечивает работу глюкозо-аланинового шунта, благодаря которому глюкоза может превращаться в аланин, и наоборот. АЛТ контролирует уровень углеводов и белков в крови. Аланин, кроме того, является одной из транспортных форм аммиака, в обезвреживании которого участвует АЛТ. В целом, АЛТ занимает периферическую зону обмена веществ по сравнению с АСТ.
Повышение АСТ часто совпадает со снижением АЛТ и наоборот. С точки зрения одного лишь цитолиза это не очень непонятно, ведь эти ферменты родственны. Возможно, это указывает на активацию одних биохимических путей при одновременном торможении других. АСТ является индикатором центральных путей катаболизма, близких к циклу трикарбоновых кислот, а АЛТ – более периферических, с многочисленными пересечениями, путей обмена веществ.

ГГТ (гаммаглутамилтрансфераза) – фермент, отвечающий за транспорт аминокислот в клетки. Он составляет одну из детоксицирующих систем организма. Основная локализация – печень. Участвует в разрушении серотонина, гистамина, протеолизе денатурированных белков, поддержании постоянного уровня общего белка в крови. Является маркером интоксикации, аллергизации, выполняет роль аминокислотного насоса в клетки.

ЩФ участвует в процессах трансмембранного фосфорилирования, обеспечивая наряду с гормональной системой вход и выход глюкозы в клетки, что напрямую влияет на уровень глюкозы в крови. Также играет роль в поддержании уровня фосфатов, необходимых для биоэнергетики. Является маркером онтогенетической зрелости организма, компонентом фосфатно-буферной системы, одним из регуляторов трансмембранных потоков.

ЛДГ – фермент конечной реакции гликолиза. Катализирует обратимую реакцию перехода лактата в пируват и наоборот. В реакциях используется окисление-восстановление НАД, следовательно, реакция влияет на мембранный потенциал клетки, в частности, на связывание гемоглобина с кислородом в эритроцитах. Является маркером эритроцитарного пула. Также обеспечивает работу глюкозо-аланинового шунта. Реакция зависит от рН среды. В кислой среде она протекает в направлении гликолиза, в щелочной — в направлении глюконеогенеза. Фермент способен к образованию комплексов с фрагментами эритроцитарных мембран. Компонент буферной системы, маркер анаэробного токсикоза.

Большая часть описанных ферментов задействованы в одних и тех же метаболических путях, причем на ключевых позициях. Они активно участвуют в процессах адаптации к нагрузкам, новым условиям среды и т.д.
Ферменты, катализирующие важнейшие биологические процессы, имеют, как правило, период полужизни менее 20 ч, что является своего рода контролирующим механизмом.

Достаточно высокая интенсивность окислительного фосфорилирования невозможна без выполнения двух условий: высокой обеспеченности кислородом и значительной активности АСТ. Первое условие реализуется через увеличение количества эритроцитов, скорости кровотока и частоты дыхания. В тканях возникает потребность в механизме быстрой отдачи кислорода гемоглобином эритроцитов. Облегчение диссоциации кислорода от гемоглобина обеспечивается высокой активностью ЛДГ. Интенсивное кровообращение, высокая оксигенация тканей интенсифицируют обмен веществ. В результате субстраты быстрее проходят по метаболическим путям, что требует высокой активности всех ферментов. Значительная активность АСТ обеспечивает интенсификацию как поступления метаболитов в ЦТК, так и ускоряет работу последнего, что ведет и усилению окислительного фосфорилирования.

АСТ также может являться маркером продолжительности жизни. Более интенсивный обмен веществ приводит к увеличению тепловых потерь энергии и как следствие к возрастанию температуры тела, что в свою очередь вновь повышает активность ферментов. Вариабельность температуры тела объясняется высокой интенсивностью обмена веществ и значительными колебаниями активности ключевых ферментов.

Белки контролируют все этапы липидного обмена в силу нерастворимости липидов в воде, в первую очередь в крови. Аферментемию по АСТ при сочетании с гигантской КФК можно рассматривать как терминальный цитолиз.
При снижении альбумина организм старается компенсировать общий вал за счет глобулинов, а физиологическое перераспределение белков в основе своей невозможно без использования различных ключевых ферментов метаболизма, в том числе и в крови. Белки контролируют все этапы липидного обмена в силу нерастворимости липидов в воде.

Для более подробной оценки метаболизма хорошо подходит коэффициент Де Ритиса (отношение АСТ/АЛТ). Соотношение активности этих аминотрансфераз в клинической биохимии может указывать на сердечную или печеночную патологию. Высокие значение коэффициента Де Ритиса говорят о том, что субстраты активно поступают в ЦТК, и о преобладании центрального звена метаболизма, необходимого для адекватного обеспечения

физиологических потребностей данного биологического объекта. Детерминирующим ферментом центрального звена метаболизма является АСТ, обеспечивающая ступенчатый рост коэффициента Де Ритиса. Преобладание активности АСТ может иметь и неблагоприятные последствия: высокая активность его указывает на меньшую продолжительность жизни. Степень интенсификации метаболических путей должна жестко контролироваться нейроэндокринной регуляцией.

АСТ и АЛТ представляют важнейшие ферменты обмена веществ, поэтому величина их соотношения при обязательном учете других показателей может дать максимальную информацию о состоянии метаболизма. Изменение коэффициента Де Ритиса на единицу может сопровождаться изменением активности других ферментов в два и более раз. Трансаминазы АСТ и АЛТ играют ведущую роль в метаболизме и оказывают интегрирующее влияние на активность других ферментов и многих метаболических путей. Энергетический метаболизм эукариотической клетки замыкается на цикле трикарбоновых кислот.

Рассмотрим возможные варианты.

1. Если большинство ферментативных показателей, в том числе коэффициент Де Ритиса, а также интегральные показатели обмена — концентрации общего белка и глюкозы — укладываются в референтные значения, метаболизм можно считать сбалансированным, биохимическую адаптацию — хорошей.

2. Низкий коэффициент Де Ритиса за счет высокой активности АЛТ при высокой концентрации общего белка и повышенной ГГТ, КФК, ЛДГ, ЩФ. Парадоксальная ситуация, т.к. противоречит мнению о том, что ферментемия по АЛТ является признаком поражения печени и должна сочетаться не с гипер-, а с гипопротеинемией, т.к. печень — основной белоксинтезирующий орган. Повышение ГГТ усиливает поступление аминокислот через мембрану. ГГТ, являясь трансмембранным ферментом, участвует в протеолизе белков и таким образом поддерживает пул общего белка плазмы. Гипоферментемия по КФК и ЛДГ означает общее торможение энергетических систем, а в сочетании с гиперферментемией по АЛТ указывает на преобладание анаболического звена метаболизма. Кроме того, на фоне диспротеинемии повышение активности АЛТ можно рассматривать еще и как усиление роли аланинглюкозного пути с выбросом из клеток глюкозы за счет ее дефосфорилирования при высокой активности ЩФ. Наблюдается торможение конечных путей обмена глюкозы со снижением интенсивности поступления субстратов в ЦТК, о чем говорит низкая активность АСТ, участвующая в понижении коэффициент Де Ритиса. Ферментемия в этом случае контролируется высоким уровнем общего белка, который и является ведущим биохимическим параметром. В этом примере прослеживается стимуляция периферических зон обмена, особенно белкового, при торможении центральных зон метаболизма. Развивается метаболический блок по отношению к глюкозе с активацией компенсаторных путей синтеза белков.

3. Высокий коэффициент де Ритиса за счет гиперферментемии по АСТ и гипоферментемии по АЛТ, низкие общий белок, ГГТ, высокая КФК. Высокая активность АСТ при низкой АЛТ указывает на торможение периферических путей обмена и стимуляцию центральных. Белковый обмен находится на низком уровне. Высокая КФК выполняет мембрано-протекторную функцию по отношению к лизирующимся клеткам за счет наработки креатинфосфата. Высокая активность КФК сопряжена также с интенсификацией углеводного обмена и через него с частичным восстановлением энергетического статуса организма. Этот вариант можно рассматривать как имеющий весьма глубокие метаболические расстройства. Повышенный коэффициент де Ритиса на фоне высокой активности КФК говорит о стимуляции ЦТК, при этом АСТ, стимулируя окислительное фосфорилированме, «подзаряжает» КФК-систему. Можно говорить о выраженном торможением белкового обмена при слабой интеграции его с углеводным. Основное значение приобретает углеводный и липидный обмен.

4. Высокий коэффициент де Ритиса за счет гиперферментемии по АСТ при очень высокой ЛДГ. Увеличение доли белкового обмена.
5. Очень высокий коэффициент де Ритиса, ЛДГ, КФК, ГГТ. Обмен замкнут на центральные зоны метаболизма. Максимальна интеграция липидного и углеводного обмена. КФК-система обеспечивает поддержание энергетического гомеостаза.

6. Очень высокий коэффициент де Ритиса за счет гиперферментемии по АСТ и гипоферментемии по АЛТ, низкая ЩФ, очень низкие КФК, ГГТ, общий белок, высокая ЛДГ. Метаболизм поддерживается только за счет липидного обмена, на фоне полного блокирования трансмембранных процессов.
Анализ биохимического статуса организма необходимо проводить с учетом функциональной роли каждого фермента. Даже в группах животных одного пола, веса, возраста можно выявить различные метаболические типы.
Диссоциация активности АСТ и КФК является крайне неблагоприятным прогностическим признаком. Аферментемию по АСТ в сочетании с гиперферментемией по КФК можно рассматривать как признак терминального цитолиза.
Повышение активности одной КФК или КФК в сочетании с другими ферментами, но без понижения коэффициента Де Ритиса, является благоприятным прогностическим признаком.

Таким образом, адаптация при патологических и физиологических условиях имеет схожие механизмы. Это основано на том, что катализируемые ферментами реакции те же, но при патологии меняется их направление и интенсивность. Пик активности данного фермента совпадает с максимальным напряжением той физиологической системы, для которой он имеет наибольшее значение. Сопряженность ферментативных систем обеспечивает интеграцию метаболизма.

© Малинин Михаил.
При использовании данного материала гиперссылка на сайт обязательна.