酶學(xué)檢查
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酶學(xué)檢查(measurement of enzyme),測定體液中的酶活性以判斷病理過程的實(shí)驗(yàn)室診斷方法。酶是由生物體產(chǎn)生的具有高度特異性的生物催化劑。在化學(xué)結(jié)構(gòu)上屬于蛋白質(zhì)。生物體內(nèi)有成千種以上的酶,存在于細(xì)胞膜、細(xì)胞核、胞質(zhì)、線粒體以及溶酶體中。酶參與生物體的多種化學(xué)變化。為正常生命活動所必須。多數(shù)的酶都在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用,只有極少數(shù)的酶分泌出來作為體液的組成成分或甚至在體外行使其功能。組織發(fā)生病變而使細(xì)胞通透性增加或細(xì)胞破裂時,細(xì)胞內(nèi)的酶也可以進(jìn)入體液中。體液(血液、腦脊液、腸液、唾液及尿液等)中,尤其是血液中酶活性的變化,往往能反映器官的病理過程。因此體液中酶活性的檢查有助于診斷疾病、判斷預(yù)后和觀察療效。
19世紀(jì),淀粉酶及脂酶已用于臨床診斷。到20世紀(jì)中期,磷酸酶、轉(zhuǎn)氨酶和乳酸脫氫酸也開始應(yīng)用。其后,用于臨床的新酶不斷增加,但經(jīng)常應(yīng)用的只是其中的一小部分。
酶可依其功能分為六大類,即氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、水解酶、裂解酶、異構(gòu)酶和連接酶。至于具體的酶則多依其底物命名。例如淀粉酶屬于水解酶類,因其可催化淀粉水解,故名淀粉酶。
有一些酶能催化相同的反應(yīng),但在不同的組織中以不同的形式存在,它們的結(jié)構(gòu)不同,或者亞單位的搭配不同,或者多肽鏈上的氨基酸稍有差異,從而表現(xiàn)為電泳速度、對不同基質(zhì)的反應(yīng)、激活劑及抑制劑以及熱穩(wěn)定性等的不同,這類酶稱為同工酶。不同臟器患病時的同工酶譜不同,所以可借此診斷受損臟器。例如肌酸激酶(CK)由兩種不同的亞單位(M和B)組成,有三種同工酶,即MM型(主要分布于骨骼肌,心肌中也有)、MB型(分布于心肌)、及BB型(分布于大腦、腎、肺及胃)。電泳時BB型泳動最快,MB型次之,MM型最慢,可借此區(qū)別。心肌梗死發(fā)病后4小時內(nèi)血清中MB型增多,16~24小時達(dá)高峰,48小時后消失。肌酸激酶檢查是最常用的心肌梗塞的酶學(xué)檢查方法。
測定酶的技術(shù)
分為兩大類。一稱“終點(diǎn)”法,即將樣品與緩沖的基質(zhì)共同溫育一定時間,然后終止反應(yīng),測定基質(zhì)的消耗量或產(chǎn)物的生成量。另一類稱“動態(tài)”或“反應(yīng)速率”法,即連續(xù)監(jiān)測或每隔一定時間測定酶反應(yīng)的變化一次。這兩類分析法,多利用酶反應(yīng)產(chǎn)生有色物質(zhì),酶量多則有色產(chǎn)物多,顏色深,酶量少則反之,測定顏色深淺即可知酶量多少,此即比色法;或憑借某一波長(例如 340nm)吸光度的變化而用分光光度法測定。動態(tài)分析法較終點(diǎn)法準(zhǔn)確,因此常作為終點(diǎn)法校準(zhǔn)的依據(jù);但終點(diǎn)法簡單易行,是常用的方法。酶測定有兩個主要的誤差源,一是血清中的固有成分可作為基質(zhì)而在溫育前發(fā)生作用;二是在達(dá)到反應(yīng)最高速度之前有一個延滯期,從而引入誤差。最好在采血后4小時之內(nèi)測定。多數(shù)酶可在0~4℃過夜而不影響測定結(jié)果。若抗凝劑干擾測定,可用血清作檢查??鼓齽┲幸?a href="/w/%E8%82%9D%E7%B4%A0" title="肝素">肝素較好。
以谷氨酸丙酮酸轉(zhuǎn)氨酶(谷丙轉(zhuǎn)氨酶)為例說明兩種類型的測定方法。谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化下列反應(yīng):
用動態(tài)法測定時,在反應(yīng)體系中加入乳酸脫氨酶和還原型輔酶Ⅰ。轉(zhuǎn)氨反應(yīng)的產(chǎn)物丙酮酸可續(xù)發(fā)下列反應(yīng):
由于還原型輔酶Ⅰ在340nm處有一吸收峰,測定反應(yīng)液在340nm處吸光度的變化即可間接測知轉(zhuǎn)氨酶的活力。此法可連續(xù)監(jiān)測,結(jié)果較準(zhǔn)確。
比色法是利用丙酮酸與2,4-二硝基苯肼反應(yīng)生成2,4-二硝基苯腙,在堿性條件下呈紅棕色的反應(yīng)測定酶活性。
酶的單位
有多種表示法。不同的方法有不同的單位,參考范圍也各不相同,所以酶單位常冠以作者的名字。例如堿性磷酸酶有多達(dá)20多種單位。1964年國際生物化學(xué)協(xié)會酶學(xué)委員會提出一種標(biāo)準(zhǔn)單位,定義是在規(guī)定的條件下每分鐘使一微摩爾基質(zhì)發(fā)生變化的活性,稱為Lu,也可用毫單位mu表示。故酶濃度可表示為u/ml或mu/ml 。這種單位的缺點(diǎn)是所用時間單位“分鐘”并不是國際計(jì)量單位制的基本單位(時間的基本單位是秒),而標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)也很難明確規(guī)定。酶單位的概念不是某一定重量的酶而是酶活性的表示法。只有在某種酶已經(jīng)分離純化,結(jié)構(gòu)確定并可以稱重的情況下,才能建立酶活性與酶重量之間的關(guān)系。
1975年國際臨床生物化學(xué)協(xié)會建議使用另一種酶單位“開特”(或譯卡托,Katal,簡稱Kat),它是每秒轉(zhuǎn)化一摩爾基質(zhì)或產(chǎn)物的酶活性。國際單位 u與開特之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系為 1KAatal=6×107u。開特的應(yīng)用尚不普遍。
酶學(xué)檢查的理論基礎(chǔ)
組織細(xì)胞中酶濃度的變化反映組織的生理或病理狀態(tài),但完整細(xì)胞中的酶濃度是無法測定的。由于細(xì)胞破損或死亡后,胞質(zhì)中的酶可釋放入血液中,因此測定血液中的酶可以間接了解器官的病理變化。迄今為止,只檢查一種酶即可診斷某一特異器官或特異疾病的方法還不太多,但同時檢查幾種酶或?qū)νっ缸V進(jìn)行分析,也不難了解某一特殊器官的病變。
除前述的分類方法外,酶還可分為血漿酶及非血漿酶兩類。前者是在血漿中發(fā)揮其特殊功能的酶,血漿就是它們發(fā)揮作用的正常處所。這類酶在血漿中的濃度高于在組織中的濃度。例如有關(guān)血液凝固的酶、偽膽堿酯酶及脂蛋白酶等。這些酶在肝中生成并不斷釋放入血而維持血漿中的一定濃度。肝臟疾病時它們的濃度下降。歷史上曾作為肝功能的指標(biāo)。
非血漿酶是在細(xì)胞中發(fā)揮正常作用的酶,它們不是血漿的固有組成成分。它們雖在血漿中存在但濃度遠(yuǎn)低于細(xì)胞中。這類酶還可再分為分泌酶及中間代謝酶兩類。前一類是胰腺、前列腺、胃粘膜及骨骼產(chǎn)生的酶,其濃度的升高或降低都有重要意義。酶的排出通道阻塞或生產(chǎn)過多時,其血漿中的濃度升高;產(chǎn)生它們的組織損傷或壞死時則血漿中的濃度下降。淀粉酶、脂酶、酸性和堿性磷酸酶都屬此類。
中間代謝酶在細(xì)胞中的濃度很高,有時可高達(dá)血漿中濃度的千倍。組織損傷或壞死時這一類酶漏入血中,使血漿中的濃度急速上升。肌酸激酶、乳酸脫氫酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶及谷草轉(zhuǎn)氨酶都屬此類。
從合成速度是否受環(huán)境影響來看,酶又可分為組成酶及誘導(dǎo)酶。肌酸激酶的合成不受其他代謝過程的影響,是一種組成酶。肌肉損傷時,此酶在血漿中的濃度上升,但它在肌肉中的量不變,且與肌細(xì)胞的總量成正比。誘導(dǎo)酶則可根據(jù)環(huán)境的變化而增加或減少。肝臟中的一些酶屬于此類。例如,在肝臟中,葡萄糖被一種組成酶(磷酸化酶)所磷酸化,同時也需要一種誘導(dǎo)酶(葡萄糖激酶)共同起作用。當(dāng)進(jìn)食碳水化合物過多時,葡萄糖激酶在肝中有量就會上升以協(xié)助過多的葡萄糖進(jìn)行代謝。服食某些藥物可以誘導(dǎo)細(xì)胞色素P-450氧化酶的增加,以加強(qiáng)解毒作用。另外,L-丙氨酸過多又可抑制肝中丙酮酸激酶的產(chǎn)生。
酶學(xué)檢查用于臨床已有幾十年的歷史。目前存在的問題是測定方法難于統(tǒng)一,所以各實(shí)驗(yàn)室之間的測定數(shù)據(jù)缺乏可比性;沒有統(tǒng)一的參考范圍,而且參考范圍也受年齡、性別、種族、運(yùn)動量及測定方法的影響而差別很大,若不加注意容易造成誤診;在測定方法上,簡單的方法往往重復(fù)性及準(zhǔn)確性較差,而準(zhǔn)確的方法又操作復(fù)雜或需要貴重的儀器。
目前仍很少有對某一器官或某種疾病十分特異的酶??磥?,發(fā)展的方向仍在于尋找特異酶類,以及改進(jìn)測定方法。免疫學(xué)方法已應(yīng)用于酶的測定,并且已制出幾種酶的單克隆抗體,前景十分樂觀。
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