Ферменти як функціональні проби печінки

Домінуюче значення в лабораторній діагностиці захворювань печінки має визначення активності ферментів, синтез яких здійснюється гепатоцитами та клітинами епітелію жовчних протоків. У клінічній практиці ферменти можуть бути умовно розділені на секреторні, екскреторні та індикаторні.

Секреторні – синтезуються гепатоцитами та в здорових людей виділяються в плазму, виконуючи в ній певні функції. До секреторних ферментів відносять ХЕ, церулоплазмін, про- та частково антикоагулянти. Активність ХЕ у крові при захворюваннях печінки знижується внаслідок порушення її синтезу.

Екскреторні – утворюються в печінці та частково в інших тканинах, у тому числі у жовчовивідних протоках, і за звичайних умов виділяються із жовчю. До екскреторних ферментів належать ЛФ, ГГТП, ЛАП, 5’-НТ.

Найбільшу групу діагностично важливих ферментів становлять індикаторні ферменти, до яких належать АлАТ, АсАТ, ЛДГ та ГлДГ.

У свою чергу ці біологічно активні речовини можна умовно розділити за локалізацією на такі групи:

1) універсально-поширені ферменти, активність яких виявляється не лише в печінці, а й в інших органах – амінотрансферази, ФДФА;

2) печінково-специфічні (органоспецифічні) – ферменти, активність яких виключно або максимально реєструється в печінці. До них належать уроканіназа, орнітинкарбамоїлтрансфераза, аргіназа, Ф-1-ФА, СДГ та інші;

3) клітинно-специфічні біокаталізатори – переважно локалізуються в гепатоцитах, у купферівських клітинах або холангіоцитах (5’-НТ, ЛФ, ГГТП);

4) органело-специфічні – є маркерами певних компартментів гепатоциту: цитоплазматичні, мітохондріальні, мітохондріально-цитоплазматичні, лізосомальні, мікросомальні та інші. Цим ферментам притаманні внутрішньоклітинні каталітичні ефекти, і вони є найбільш діагностично важливими. За фізіологічних умов активність деяких із них (ЛДГ, ФДФА, АсАТ, АлАТ) в плазмі крові низька, а при глибоких ушкодженнях печінки – збільшується. Очевидно, що спектр ферментів плазми за нормальних умов залежить від їх клітинного набору в гепатоциті та здатності до проникнення через клітинну мембрану та мембрани органел.

У таблиці 2 наведені ферменти печінки та їх внутрішньоклітинний розподіл.

 

Таблиця 2 - Ферменти печінки та їх компартменталізація

	Типи ферментів	Приклади
І	Секреторні	ХЕ, церулоплазмін, прокоагулянти та частково антикоагулянти
ІІ	Екскреторні	ЛФ, ЛАП, ГГТП, 5’-НТ
ІІІ	Індикаторні:	АсАТ, АлАТ, ЛДГ, ГлДГ
	Універсально- поширені	АсАТ, АлАТ, ФДФА
	Печінково-специфічні (органоспецифічні)	Уроканіназа, СДГ, Ф-1-ФА, орнітинкарбамоїлтрансфераза, аргіназа.
	Клітинно-специфічні	ЛФ, ГГТП, 5’-НТ
	Органело-специфічні:
-	а) цитоплазматичні	АлАТ, ГГТП, ЛДГ, СДГ, ФДФА, ЛАП
-	б) мітохондріальні	ГлДГ, карбамоїлфосфатсинтетаза
-	в) мітохондріально-цитоплазматичні	АсАТ

 

Для розв’язання різних діагностичних задач у гепатології застосовується більше двох десятків ферментів. Зупинимося на характеристиці лише деяких ферментів, які найбільш часто використовуються для діагностики захворювань гепатобіліарної системи.

1 Амінотрансферази. Каталізують реакції перенесення α-аміногрупи від амінокислоти на α-вуглецевий атом α-кетокислоти, в результаті чого утворюється α-кетоаналог вихідної амінокислоти та нова амінокислота. Коферментом у реакціях трансамінування є піридоксальфосфат – похідне від вітаміну В₆. Найбільш важливе діагностичне значення серед амінотрансфераз має аланінамінотрансфераза – АлАТ (2.6.1.2) та аспартатамінотрансфераза – АсАТ (2.6.1.1). АсАТ каталізує оборотну реакцію перенесення аміногрупи від аспарагінової кислоти на α-кетоглутарат із утворенням оксалоацетату та глутамінової кислоти. АлАТ – фермент, що каталізує перенесення аміногрупи від аланіну на α-кетоглутарат із утворенням пірувату та глутамінової кислоти. Реакції трансамінування універсальні для всіх тканин, але найбільш інтенсивно здійснюються в печінці, тому вони широко використовуються для діагностики захворювань цього органа. АлАТ та АсАТ є найчутливішими індикаторами ушкодження паренхіми печінки і застосовуються для ранньої діагностики. Особливо надійною в цьому відношенні є АлАТ, яка з високою частотою виявляє дифузне ураження паренхіми печінки (майже у 100% хворих, у тому числі й при безжовтяничних і безсимптомних варіантах).

Активність АлАТ, що перевищує в 10 і більше разів верхню границю норми, спостерігається переважно при гострих гепатитах (вірусному й токсичному), підвищення активності фермента в 5-10 разів характерно для гострих гепатитів (вірусного, алкогольного, лікарського), загострення хронічного активного гепатиту та пухлин печінки. Показники, що перевищують норму в 1,5-5 разів, спостерігаються при всіх перелічених вище захворюваннях, а також у перший тиждень обтурації загальної жовчної протоки.

Активність АсАТ змінюється так само, але з меншою частотою виявлення та більш низьким рівнем зміни активності.

2 Лужна фосфатаза. Каталізує гідроліз ефірів фосфорної кислоти. ЛФ (3.1.3.1) – рутинний ферментний тест, що часто використовується з диференціально-діагностичною метою. Для механічної жовтяниці характерне значне зростання активності ферменту, у той час як при гепатитах підвищення її менш виражене. За контрастністю змін поступається сорбітолдегідрогеназі, тому часто при розмежуванні вказаних жовтяниць перевагу віддають останньому ферменту.

Помітне збільшення активності ЛФ спостерігається при біліарних цирозах печінки, особливо злоякісних новоутвореннях (метастатичні та первинні карциноми печінки). Оскільки ЛФ виводиться з печінки із жовчю, то збільшення активності цього ферменту завжди свідчить про обтурацію жовчовивідних шляхів незалежно від місця її виникнення.

3 Холінестераза (псевдохолінестераза, ХЕ)– гідролітичний фермент, який розщеплює як холінові, так і нехолінові ефіри. ХЕ (3.1.1.8), як і ЛФ – рутинний тест, що давно апробований при захворюваннях печінки. Цей тест використовується для лабораторної діагностики синдрому гепатодепресії. На відміну від інших ферментів активність ХЕ знижується при ураженнях паренхіми печінки. Найбільш значне зниження ХЕ характерне для тяжких паренхіматозних ушкоджень і цирозів печінки.

4 Сорбітолдегідрогеназа. СДГ (1.1.1.14) – специфічний для печінки фермент, що каталізує оборотне перетворення сорбітолу на фруктозу. У нормі в сироватці крові активність СДГ дуже низька, при паренхіматозних ушкодженнях печінки збільшується в 5-20 разів. За чутливістю фермент поступається амінотрансферазам, тому для ранньої діагностики є малоінформативним. Однак СДГ має велике діагностичне значення при розмежуванні паренхіматозної та механічної жовтяниць. Так, при неускладненій запальним процесом механічній жовтяниці активність СДГ у сироватці крові залишається в межах норми і різко збільшується при гострому гепатиті. Це забезпечує цьому ферментному показнику високу надійність та інформативність порівняно з іншими ферментами, які використовуються з цією метою (ЛФ, 5’-НТ та ін.).

5 Лактатдегідрогеназа. ЛДГ (1.1.1.27) - гліколітичний цитозольний цинковмісний фермент, що каталізує оборотну реакцію перетворення лактату до піровиноградної кислоти. За чутливістю при захворюваннях печінки ЛДГ подібно до СДГ поступається амінотрансферазам. Оскільки ЛДГ міститься практично в усіх тканинних структурах, то вона має низькі диференціально-діагностичні можливості. Самостійного значення не має. На цей час у гепатології частіше використовуються ізоферменти ЛДГ.

Велику діагностичну цінність має термолабільний ізофермент ЛДГ₅. Його розглядають як гепатоспецифічний показник, оскільки за допомогою ЛДГ₅ виявляють навіть незначні зміни в гепатоцитах. Визначення ізоферментного спектра ЛДГ має значення при хронічних захворюваннях печінки як критерій активності процесу. Так, вимірювання вмісту ЛДГ₄ і ЛДГ₅ виявилося надійнішим й інформативнішим показником у цих випадках, ніж визначення активності амінотрансфераз та інших ферментів.

Заслуговує на увагу також дослідження ізоферментів ЛДГ для оцінки вираженості структурних ушкоджень серцевого м’яза і печінки у групі захворювань з ураженням цих органів. Так, підвищення ЛДГ₄ і ЛДГ₅ у сироватці крові хворих на інфаркт міокарда, хронічну коронарну недостатність, міокардит свідчить про ступінь ураження печінки («шокова», або «застійна» печінка), а збільшення ЛДГ₁ і ЛДГ₂ при гепатитах - про вираженість дистрофічних змін у міокарді.

6 Альдолаза, або фруктозо-1,6-дифосфатальдолаза. ФДФА (4.1.2.13) – гліколітичний фермент, що каталізує розщеплення фруктозо-1,6-дифосфату на дві молекули фосфотріоз (діоксиацетонфосфат і гліцеральдегід-3 фосфат). Діагностична значущість цього ферменту подібна до ЛДГ. За чутливістю поступається амінотрансферазам. Має значення як один з індикаторних показників для лабораторної діагностики синдрому цитолізу.

7 Малатдегідрогеназа. МДГ (1.1.1.37) каталізує реакцію окислення малату до оксалоацетату. Діагностична інформативність і використання в гепатології аналогічні ЛДГ та альдолазі. Є дані про використання ізоферментів МДГ при хронічних захворюваннях печінки, механічній жовтяниці пухлинного генезу, масивних некрозах печінки, комі.

8 Ізоцитратдегідрогеназа. ІДГ (1.1.1.42) каталізує реакцію дегідрування та декарбоксилювання ізоцитрату з утворенням α-кетоглутарату. Діагностичне значення рівноцінне ЛДГ, МДГ, альдолазі. За чутливістю поступається амінотрансферазам. Диференціально-діагностичного значення в гепатології цей фермент не має, тому клінічне використання ІДГ при захворюваннях печінки обмежене.

9 Алкогольдегідрогеназа. АДГ (1.1.1.1) каталізує окиснення етанолу до ацетальдегіду. Є синергістом ацетальдегіддегідрогенази, що розщеплює токсичний ацетальдегід до нейтральних продуктів. Якщо активність АДГ значно перевищує активність ацетальдегіддегідрогенази, то відбувається накопичення ацетальдегіду, який виявляє різку цитотоксичну дію.

У І та ІІ стадіях алкоголізму активність АДГ, як правило, підвищена, в ІІІ – починає знижуватися, внаслідок чого переносимість алкоголю значно зменшується. При гострому та активному хронічному гепатитах, цирозі печінки рівень ферменту значно збільшується. При прогресуючому алкогольному цирозі активність АДГ знижується до дуже низьких значень.

10 Глутаматдегідрогеназа. ГДГ (1.4.1.2) – індикаторний фермент цитолізу при гострому гепатиті, загостреннях хронічного гепатиту та особливо цирозу печінки. Разом із тим чітко підвищується при гострій жовчній гіпертензії обтураційного характеру. Підвищення активності ГДГ спостерігається при пухлинах печінки, гострому отруєнні алкоголем. Диференціально-діагностичну цінність ГДГ набуває в поєднанні з СДГ. Із цією метою розраховують коефіцієнт СДГ/ГДГ, який при механічній жовтяниці становить нижче, а при гепатиті – вище 0,5.

11 5’-нуклеотидаза. 5’-НТ (3.1.3.5) – каталізує гідроліз нуклеотидів, сконцентрована переважно в жовчних капілярах і синусоїдних мембранах. Є індикатором холестазу. Змінюється аналогічно ЛФ, але є більш специфічною, оскільки її активність не підвищується при захворюваннях кісток та інших патологічних процесах, що супроводжуються гіперфосфатаземією.

12 γ-глутамілтранспептидаза. ГГТП (2.3.2.2) – каталізує реакцію перенесення γ-глутамілового залишку глутамінової кислоти на акцепторний пептид або на α-амінокислоту. Активність ГГТП підвищується поряд з ЛАП, 5’-НТ, ЛФ при захворюваннях печінки та жовчовивідних шляхів з явищами холестазу. При гострому вірусному гепатиті підвищення активності ГГТП настає пізніше й не досягає такого рівня, як АлАТ, але зате пізніше й нормалізується, що дає можливість використовувати цей фермент як більш надійний критерій одужання хворого.

13 Фруктозо-1-фосфатальдолаза. Ф-1-ФА (4.1.2.7) – специфічний для печінки фермент. Діагностичне значення аналогічне СДГ, є ферментом вибору в диференційно-діагностичній ситуації.

14 Орнітинкарбамоїлтрансфераза. ОКТ (2.1.3.3) – специфічний для печінки фермент, що бере участь у циклі синтезу сечовини, забезпечуючи перетворення орнітину в цитрулін. Зміни активності ОКТ при захворюваннях печінки подібні до змін амінотрансфераз. Більш низька чутливість (особливо при активних хронічних гепатитах) і технічні труднощі у виконанні перешкоджають широкому впровадженню цього тесту в лабораторну практику.

Великого поширення в диференційній діагностиці захворювань печінки також набув спосіб зіставлення ступеня підвищення активності ферментів, що мають різну локалізацію в гепатоциті та відображають різні сторони функціональної активності ушкоджень клітини. Найбільш використовувані співвідношення активностей ферментів подані в таблиці.

 

Таблиця 3 - Співвідношення ферментів печінки

Назва співвідношення чи коефіцієнта	Показник
АсАТ/АлАТ (коефіцієнт де Рітіса)
Запальний тип: АсАТ<АлАТ	<1
Некротичний тип: АсАТ>АлАТ - при алкогольному ураженні чи злоякісних захворюваннях печінки	>1 >2
(АсАТ+АлАТ)/ГлДГ (коефіцієнт Шмідта)
Метастази в печінку	<10
Обтураційна жовтяниця	5-20
Біліарний цироз	20-30
У випадку загострення хронічного гепатиту або цирозу печінки	30-40
Холестатичний гепатоз	40-50
Гострий вірусний гепатит.   Гострий алкогольний гепатит	>50
ЛДГ/АсАТ
Гемолітична жовтяниця	>12
Гепатоцелюлярна жовтяниця	<12
АлАТ/ГлДГ
Обтураційна жовтяниця	<10
Гепатоцелюлярна жовтяниця	>10
ГГТП/АсАТ
Гострий вірусний гепатит	<1
Токсичний гепатит. Хронічний персистувальний гепатит	<2
Хронічний гепатит. Гострий алкогольний гепатит. Цироз печінки	2-3

Продовження табл. 3

Назва співвідношення чи коефіцієнта	Показник
Алкогольний цироз.   Гостра обтураційна жовтяниця	3-6
Біліарний цироз.   Хронічна обтураційна жовтяниця	>6
Рак печінки/ метастази в печінку	>12

 

При захворюваннях печінки використовують коефіцієнт де Рітіса (співвідношення активності АсАТ/АлАТ). Співвідношення АсАТ/АлАТ більше 2 характерне для алкогольного ураження, а менше 1 – для вірусного гепатиту, холестатичного синдрому. У більшості випадків вірусного гепатиту співвідношення АсАТ/АлАТ залишається нижче 1. При вірусному гепатиті в десятки разів зростає активність АлАТ. При гострому алкогольному гепатиті активність АсАТ вище АлАТ, при цьому активність обох ферментів не перевищує 500-600 МО/л. У пацієнтів із токсичним гепатитом, інфекційним мононуклеозом, внутрішньопечінковим холестазом, при цирозі, метастазах у печінку, інфаркті міокарда активність АсАТ вища, ніж активність АлАТ. Активність АлАТ і АсАТ збільшується при прийманні еритроміцину, парааміносаліцилової кислоти, діабетичному кетоацидозі, псоріазі, її також використовують для ранньої діагностики безжовтяничного гепатиту.

У диференційній діагностиці патології печінки важливо досліджувати співвідношення активності ізоферментів ЛДГ. Збільшення відносної активності ізоферменту ЛДГ₅ характерно для ураження гепатоцитів. Гіперферментемію ЛДГ спостерігають при гострому вірусному, лікарському та гіпоксичному гепатиті, серцевій недостатності, цирозі печінки та позапечінковому холестазі, а також при зниженні осмотичної резистентності еритроцитів і гемолізі. Тривале підвищення активності ізоферментів ЛДГ₅ та ЛДГ₄ дає підстави передбачити наявність метастазів у печінку.