Значение микросомальных ферментов печени в биотрансформации лекарств. Химические превращения лекарств в организме, роль микросомальных ферментов печени. Значение возможного образования метаболитов различной активности и токсичности. I. механизмы обезврежи

Большинство лекарственных веществ в организме подвергается превращениям (биотрансформация, метаболизм). Биотрансформация большинства веществ происходит в печени, где обычно создаются высокие концентрации веществ. Кроме того, биотрансформация может происходить в лёгких, почках, стенке кишечника, коже и других тканях.

Различают метаболическую трансформацию (окисление, восстановление, гидролиз) и конъюгацию (ацетилирование, метилирование, образование соединений с глюкуроновой кислотой и др.). Соответственно продукты превращений называют метаболитами и конъюгатами. Обычно вещество подвергается сначала метаболической трансформации (первая фаза биотрансформации), а затем – конъюгации (вторая фаза биотрансформации).

Метаболиты, как правило, менее активны, чем исходные соединения, но иногда оказываются активнее исходных веществ. На этом основано создание так называемых пролекарств (prodrugs). Синтезирует неактивное (малоактивное) соединение, которое хорошо всасывается в желудочно-кишечном тракте, и при биотрансформации превращается в активный метаболит.

Например, пролекарство эналаприл хорошо всасывается в желудочно-кишечном тракте. Активный метаболит эналанрила – эналаприлат – оказывает выраженное гипотензивное действие. Эналаприлат применяют также в виде самостоятельного лекарственного препарата, но эналаприлат плохо всасывается в желудочно-кишечном тракте, поэтому его вводят внутривенно (например, при гипертензивном кризе).

Пролекарство леводопа после назначения внутрь всасывается в кишечнике, проникает через гематоэнцефалический барьер и в ткани мозга превращается в активный дофамин, который оказывает противопаркинсоническое действие (назначение дофамина в качестве противопаркинсонического средства неэффективно, так как дофамин не проникает через гематоэнцефалический барьер).

Метаболиты могут быть токсичнее исходных веществ. Так, один из метаболитов парацетамола (обезболивающее средство) – Ν-ацетил-парабензохинонимин – при передозировке парацетамола может вызывать некроз печени (при терапевтических дозах быстро инактивируется путём конъюгации с глутатионом).

Конъюгаты обычно малоактивны и малотоксичны.

В результате биотрансформации липофильные неполярные вещества обычно превращаются в гидрофильные полярные соединения, которые легче выводятся из организма.

Различают специфическую и неспецифическую биотрансформацию. При специфической биотрансформации отдельный фермент воздействует на одно или несколько соединений, проявляя при этом высокую субстратную специфичность.

Например, метанол (метиловый спирт) окисляется алкогольдегидрогеназой. При этом образуются высокотоксичные соединения – формальдегид и муравьиная кислота. Этанол (этиловый спирт) также окисляется алкогольдегидрогеназой. Аффинитет этанола к алкогольдегидрогеназе значительно выше, чем аффинитет метанола. Поэтому этанол может замедлять биотрансформацию метанола и таким образом уменьшать токсичность метанола.

Суксаметоний (деполяризующий миорелаксант) и прокаин (местный анестетик) гидролизуются холинэстеразой плазмы крови. Прокаин может замедлять гидролиз суксаметония и пролонгировать его действие.

Большинство лекарственных веществ подвергается неспецифической биотрансформации под влиянием ферментов печени, локализованных в гладкоповерхностных участках эндоплазматического ретикулума клеток печени. При выделении этих фрагментов эндоплазматического ретикулума их назвали микросомами. Поэтому и ферменты, локализованные в этих участках, называют микросомальными ферментами (в основном оксидазы смешанных функций – изоферменты цитохрома Р450).

Микросомальные ферменты не обладают высокой субстратной специфичностью, но действуют в основном на липофильные неполярные вещества, которые легко проникают в гепатоциты. Микросомальные ферменты превращают липофильные неполярные вещества в гидрофильные полярные соединения, которые легче выводятся из организма. Микросомальные ферменты окисляют и некоторые эндогенные вещества (например, стероидные гормоны).

В том случае когда ферменты, обеспечивающие биотрансформацию, насыщены, в единицу времени метаболизируется постоянное количество вещества (биотрансформация нулевого порядка). Если ферменты, обеспечивающие биотрансформацию, не насыщены (биотрансформация большинства веществ), в единицу времени метаболизируется постоянная доля вещества (биотрансформация первого порядка).

Активность микросомальных ферментов зависит от пола, возраста, заболеваний печени, действия некоторых лекарственных средств.

Так, у мужчин активность микросомальных ферментов несколько выше, чем у женщин (синтез этих ферментов стимулируется мужскими половыми гормонами). Поэтому мужчины более устойчивы к действию многих лекарственных веществ.

У новорожденных система микросомальных ферментов несовершенна, поэтому ряд лекарственных веществ (например, хлорамфеникол) в первые недели жизни назначать не рекомендуют в связи с их выраженным токсическим действием.

Активность микросомальных ферментов печени снижается в пожилом возрасте, поэтому многие лекарственные препараты лицам старше 60 лет назначают в меньших дозах по сравнению с лицами среднего возраста.

При заболеваниях печени активность микросомальных ферментов может снижаться, замедляется биотрансформация лекарственных средств, усиливается и удлиняется их действие.

Известны лекарственные вещества, индуцирующие синтез микросомальных ферментов печени, например фенобарбитал, гризеофульвин, рифампицин (табл. 2). Индукция синтеза микросомальных ферментов при применении указанных лекарственных веществ развивается постепенно (примерно в течение двух недель). При одновременном назначении с ними других препаратов (например, глюкокортикоидов, противозачаточных средств для назначения внутрь) действие последних может ослабляться.

Таблица 2. Лекарственные средства, влияющие на синтез микросомальных ферментов печени

Гепатолог → О печени → Изменения печеночных ферментов при различных патологиях, их диагностическое значение

Группа белковых веществ, которые увеличивают активность различных обменных процессов, называется ферментами.

Успешное протекание биологических реакций требует специальных условий – повышенной температуры, определенного давления или присутствия некоторых металлов.

Ферменты помогают ускорить химические реакции без соблюдения этих условий.

Что такое ферменты печени

Исходя из своих функции, энзимы располагаются внутри клетки, на клеточной мембране, входят в состав различных клеточных структур и участвуют в реакциях внутри нее. По выполняемой функции выделяют следующие группы:

гидролазы – расщепляют молекулы веществ;синтетазы – участвуют в молекулярном синтезе;трансферазы – транспортируют участки молекул;оксиредуктазы – влияют на окислительно-восстановительные реакции в клетке;изомеразы – меняют конфигурацию молекул;лиазы – образуют дополнительные молекулярные связи.

Работа многих энзимов требует присутствия дополнительных ко-факторов. Их роль выполняют все витамины, микроэлементы.

Какие есть ферменты печени

Каждая клеточная органелла обладает своим набором веществ, которые определяют ее функцию в жизни клетки. На митохондриях расположены энзимы энергетического обмена, гранулярный эндоплазматический ретикулум завязан на синтезе белков, гладкий ретикулум участвует в липидном, углеводном обмене, лизосомы содержат ферменты гидролиза.

Ферменты, которые возможно обнаружить в плазме крови, условно делят на три группы:

Секреторные. Они синтезируются в печени и выделяются в кровь. Примером являются энзимы свертывания крови, холинэстераза.Индикаторные, или клеточные (ЛДГ, глутоматдегидрогеназа, кислая фосфотаза, АЛТ,АСТ). В норме обнаруживаются в сыворотке только их следы, т.к. расположение их внутриклеточное. Повреждение тканей вызывает выброс этих ферментов в кровь, по их количеству можно судить о глубине поражения.Экскреторные энзимы синтезируются и выделяются вместе с желчью (щелочная фосфотаза). Нарушение этих процессов ведет к увеличению их показателей в крови.

Какие ферменты используют в диагностике

Патологические процессы сопровождаются появлением синдромов холестаза и цитолиза. Для каждого из них характерны свои изменения в биохимических показателях сывороточных ферментов.

Холестатический синдром – это нарушение желчевыделения. Определяется по изменению активности следующих показателей:

увеличение экскреторных ферментов (щелочная фосфотаза, ГГТП, 5-нуклеотидаза, глюкуронидаза);повышение билирубина, фосфолипидов, желчных кислот, холестерина.

Цитолитический синдром говорит о разрушении гепатоцитов, повышении проницаемости клеточных мембран. Состояние развивается при вирусных, токсических повреждениях. Характерно изменение индикаторных ферментов – АЛТ, АСТ, альдолазы, ЛДГ.

Щелочная фосфотаза может быть как печеночного, так и костного происхождения. О холестазе говорит параллельный подъем ГГТП. Активность увеличивается при опухолях печени (желтушность может не проявиться). Если параллельно не происходит увеличение билирубина, можно предположить развитие амилоидоза, абсцесса печени, лейкоза или гранулёмы.

ГГТП повышается одновременно с увеличением щелочной фосфотазы и указывает на развитие холестаза. Изолированное увеличение ГГТП может быть при злоупотреблении алкоголем, когда еще нет грубых изменений печеночной ткани. Если развился фиброз, цирроз или алкогольный гепатит, одновременно повышается уровень других печеночных энзимов.

Трансаминазы представлены фракциями АЛТ и АСТ. Аспартатаминотрансфераза находится в митохондриях печени, сердца, почек и скелетной мускулатуры. Повреждение их клеток сопровождается выходом большого количества фермента в кровь. Аланинаминотрансфераза является ферментом цитоплазмы. Его абсолютное количество небольшое, но содержание в гепатоцитах наибольшее, по сравнению с миокардом и мышцами. Поэтому повышение АЛТ более специфично для повреждения клеток печени.

Имеет значение изменение соотношения АСТ/АЛТ. Если оно 2 и более, то это говорит о гепатите или циррозе. Особенно высокие ферменты наблюдаются при гепатитах с активным воспалением.

Лактатдегидрогеназа – фермент цитолиза, но не является специфичным для печени. Может увеличиваться у беременных, новорожденных, после тяжелых физических нагрузок. Значительно увеличивается ЛДГ после инфаркта миокарда, эмболии легких, обширных травм с разможжением мышц, при гемолитической и мегалобластной анемии. На уровень ЛДГ опираются при дифференциальной диагностике болезни Жильбера – синдром холестаза сопровождается нормальным показателем ЛДГ. При других желтухах в начале ЛДГ остается неизменным, а затем повышается.

Анализ на ферменты печени

Подготовку к анализу начинают за сутки. Нужно полностью исключить алкоголь, вечером не употреблять жирных и жареных блюд. За час до анализа не курить.

Выполняют забор венозной крови натощак утром.

Печеночный профиль включает в себя определение следующих показателей:

АЛТ;АСТ;щелочная фосфотаза;ГГТП;билирубин и его фракции.

Также обращают внимание на общий белок, отдельно уровень альбумина, фибриногена, показатели глюкозы, 5-нуклеотидаза, церулоплазмин, альфа-1-антитрипсин.

Диагностика и нормы

Нормальные биохимические показатели, характеризующие работу печени, отражены в таблице

Печеночные энзимы при беременности

Большая часть лабораторных показателей во время беременности остаются в пределах нормы. Если возникают незначительные колебания ферментов, то они проходят вскоре после родов. В третьем триместре возможен значительный подъем щелочной фосфотазы, но не более 4 норм. Это связано с выделением фермента плацентой.

Повышение других печеночных энзимов, особенно в первой половине гестации, следует связывать с развитием патологии печени. Это может быть поражение печени, вызванное беременностью – внутрипеченочный холестаз, жировой гепатоз. Также изменение в анализах появится при тяжелом гестозе.

Цирроз и изменения в биохимии

Патология печени, связанная с перестройкой ткани, вызывает изменения во всех функциях органа. Отмечается повышение неспецифических и специфических ферментов. Высокий уровень последних характерен для цирроза. Это такие энзимы:

аргиназа;фруктозо-1-фосфатальдолаза;нуклеотидаза.

В биохимическом анализе можно заметить изменения и других показателей. Альбумин снижается менее 40 г/л, глобулины могут увеличиваться. Холестерин становится менее 2 ммоль/л, мочевина ниже 2,5 ммоль/л. Возможно увеличение гаптоглобина.

Значительно увеличивается билирубин за счет роста прямой и связанной формы.

Микросомальные ферменты

Эндоплазматический ретикулум гепатоцитов производит полостные образования – микросомы, содержащие на своих мембранах группу микросомальных ферментов. Их предназначение – обезвреживание ксенобиотиков и эндогенных соединений путем окисления. Система включает в себя несколько ферментов, среди них цитохром Р450, цитохром b5 и другие. Эти энзимы обезвреживают лекарственные препараты, алкоголь, токсины.

Окисляя лечебные вещества, микросомальная система ускоряет их выведение и снижает время действия на организм. Некоторые вещества способны повышать активность цитохрома, тогда говорят об индукции микросомальных энзимов. Это проявляется ускорением распада лекарства. Индукторами могут выступать алкоголь, рифампицин, фенитоин, карбамазепин.

Другие лекарственные препараты ингибируют миросомальные ферменты, что проявляется удлинением жизни лекарства и увеличением его концентрации. В роли ингибиторов могут выступать флюконазол, циклоспорин, дилтиазем, верапамил, эритромицин.

Внимание! Учитывая возможность ингибирования или индукции микросомальных реакций, только врач может правильно назначить несколько препаратов одновременно без вреда для больного.

Роль микросомального окисления в жизни организма сложно переоценить или не заметить. Инактивация ксенобиотиков (ядовитых веществ), распад и образование гормонов надпочечников, участие в обмене белков и сохранении генетической информации – это лишь малая известная толика проблем, которые решаются благодаря микросомальному окислению. Это автономный процесс в организме, который запускается после попадания триггерного вещества и заканчивающийся с его эллиминацией.

Определение

Микросомальное окисление – это каскад реакций, входящих в первую фазу преобразования ксенобиотиков. Суть процесса заключается в гидроксилировании веществ с использованием атомов кислорода и образованием воды. Благодаря этому меняется структура первоначального вещества, а его свойства могут как подавляться, так и усиливаться.

Микросомальное окисление позволяет перейти к реакции конъюгации. Это вторая фаза преобразования ксенобиотиков, в конце которой к уже существующей функциональной группе присоединятся молекулы, вырабатываемые внутри организма. Иногда образуются промежуточные вещества, вызывающие повреждение клеток печени, некроз и онкологическое перерождение тканей.

Окисление оксидазного типа

Реакции микросомального окисления происходят вне митохондрий, поэтому на них расходуется около десяти процентов всего кислорода, попадающего в организм. Основные ферменты в этом процессе – оксидазы. В их структуре присутствуют атомы металлов с переменной валентностью, такие как железо, молибден, медь и другие, а значит, они способны принимать электроны. В клетке оксидазы расположены в особых пузырьках (пероксисомах), которые находятся на внешних мембранах митохондрий и в ЭПР (зернистый эндоплазматический ретикулюм). Субстрат, попадая на пероксисомы, теряет молекулы водорода, которые присоединяются к молекуле воды и образуют перекись.

Существует всего пять оксидаз:

Моноаминооксигеназа (МАО) – помогает окислять адреналин и другие биогенные амины, образующиеся в надпочечниках;

Диаминооксигеназа (ДАО) – участвует в окислении гистамина (медиатор воспаления и аллергии), полиаминов и диаминов;

Оксидаза L-аминокислот (то есть левовращающихся молекул);

Оксидаза D-аминокислот (правовращающихся молекул);

Ксантиноксидаза – окислят аденин и гуанин (азотистые основания, входящие в молекулу ДНК).

Значение микросомального окисления по оксидазному типу состоит в устранении ксенобиотиков и инактивации биологически активных веществ. Образование перекиси, оказывающей бактерицидное действие и механическое очищение в месте повреждения, является побочным явлением, которое занимает важное место среди прочих эффектов.

Окисление оксигеназного типа

Реакции оксигеназного типа в клетке также происходят на зернистом эндоплазматическом ретикулуме и на внещних оболочках митохондрий. Для этого необходимы специфические ферменты – оксигеназы, которые мобилизуют молекулу кислорода из субстрата и внедряют ее в окисляемое вещество. Если внедряется один атом кислорода, то фермент называется монооксигеназа или гидроксилаза. В случае внедрения двух атомов (то есть целой молекулы кислорода), фермент носит название диаксигеназа.

Реакции окисления оксигеназного типа входят в трехкомпонентный мультиферментный комплекс, который участвует в переносе электронов и протонов из субстрата с последующей активацией кислорода. Весь этот процесс происходит с участием цитохрома Р450, о котором более подробно еще будет рассказано.

Примеры реакций оксигеназного типа

Как уже упоминалось выше, монооксигеназы для окисления используют только один атом кислорода из двух, имеющихся в наличии. Второй они присоединяют к двум молекулам водорода и образуют воду. Одним из примеров такой реакции может служить образование коллагена. Донором кислорода в таком случае выступает витамин С. Пролингидроксилаза отбирает у него молекулу кислорода и отдает его пролину, который, в свою очередь, входит в молекулу проколлагена. Этот процесс придает прочности и эластичности соединительной ткани. Когда в организме дефицит витамина С, то развивается подагра. Она проявляется слабостью соединительной ткани, кровотечениями, гематомами, выпадением зубов, то есть качество коллагена в организме становится ниже.

Еще одним примером могут служить гидроксилазы, которые преобразуют молекулы холестерина. Это один из этапов образования стероидных гормонов, в том числе и половых.

Малоспецифичные гидроксилазы

Это гидролазы, необходимые для окисления чужеродных веществ, таких как ксенобиотики. Смысл реакций заключается в том, чтобы сделать такие вещества более податливыми для выведения, более растворимыми. Этот процесс называется детоксикацией, а происходит он по большей части в печени.

За счет включения целой молекулы кислорода в ксенобиотики производится разрыв цикла реакций и распад одного сложного вещества на несколько более простых и доступных для обменных процессов.

Активные формы кислорода

Кислород является потенциально опасным веществом, так как, по сути, окисление – это процесс горения. В виде молекулы О2 или воды он стабилен и химически инертен, потому что его электрические уровни заполнены, и новые электроны не могут присоединиться. Но соединения, в которых у кислорода не у всех электронов есть пара, имеют высокую реакционную способность. Поэтому их называют активными.

Такие соединения кислорода:

В монооксидных реакциях образуется супероксид, который отделяется от цитохрома Р450.В оксидазных реакциях идет образование пероксидного аниона (перекиси водорода).Во время реоксигенации тканей, которые подверглись ишемии.

Самым сильным окислителем является гидроксильный радикал, он существует в свободном виде всего миллионную долю секунды, но за это время успевает пройти множество окислительных реакций. Его особенностью является то, что гидроксильный радикал воздействует на вещества только в том месте, в котором образовался, так как не может проникать через ткани.

Супероксиданион и перекись водорода

Эти вещества активны не только в месте образования, но и на некотором удалении от них, так как могут проникать через мембраны клеток.

Гидроксильная группа вызывает окисление остатков аминокислот: гистидина, цистеина и триптофана. Это приводит к инактивации ферментных систем, а также нарушению работы транспортных белков. Кроме того, микросомальное окисление аминокислот приводит к разрушению структуры нуклеиновых азотистых оснований и, как следствие, страдает генетический аппарат клетки. Окисляются и жирные кислоты, входящие в состав билипидного слоя клеточных мембран. Это влияет на их проницаемость, работу мембранных электролитных насосов и на расположение рецепторов.

Ингибиторы микросомального окисления – это антиоксиданты. Они содержатся в продуктах питания и вырабатываются внутри организма. Самым известным антиоксидантом является витамин Е. Эти вещества могут сдерживать микросомальное окисление. Биохимия описывает взаимодействие между ними по принципу обратной связи. То есть чем больше оксидаз, тем сильнее они подавляются, и наоборот. Это помогает сохранять равновесие между системами и постоянство внутренней среды.

Электротранспортная цепь

Микросомальная система окисления не имеет растворимых в цитоплазме компонентов, поэтому все ее ферменты собраны на поверхности эндоплазматического ретикулума. Эта система включает несколько белков, которые формируют электротранспортную цепь:

НАДФ-Р450-редуктаза и цитохром Р450;

НАД-цитохромВ5-редуктаза и цитохром В5;

Стеаторил-КоА-десатураза.

Донором электронов в подавляющем числе случаев выступает НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфа́т). Он окисляется НАДФ-Р450-редуктазой, который содержит два кофермента (ФАД и ФМН), для принятия электронов. В конце цепи ФМН окисляется при помощи Р450.

Цитохром Р450

Это фермент микросомального окисления, гем-содержащий белок. Связывает кислород и субстрат (как правило, это ксенобиотик). Название его связано с поглощением света с длинной волны в 450 нм. Биологи обнаружили его во всех живых организмах. На данный момент описано более одиннадцати тысяч белков, входящих в систему цитохром Р450. У бактерий это вещество растворено в цитоплазме, и считается, что такая форма является наиболее эволюционно древней, чем у человека. У нас цитохром Р450 – это пристеночный белок, зафиксированный на эндоплазматической мембране.

Ферменты данной группы участвуют в обмене стероидов, желчных и жирных кислот, фенолов, нейтрализации лекарственных веществ, ядов или наркотиков.

Свойства микросомального окисления

Процессы микросомального окисления обладают широкой субстратной специфичностью, а это, в свою очередь, позволяет обезвреживать разнообразные вещества. Одиннадцать тысяч белков цитохрома Р450 могут складываться более чем в сто пятьдесят изоформ этого фермента. Каждая из них имеет большое количество субстратов. Это дает возможность организму избавляться практически от всех вредных веществ, которые образуются внутри него или попадают извне. Вырабатываясь в печени, ферменты микросомального окисления могут действовать как на месте, так и на значительном удалении от этого органа.

Регуляция активности микросомального окисления

Микросомальное окисление в печени регулируется на уровне информационной РНК, а точнее ее функции – транскрипции. Все варианты цитохрома Р450, например, записаны на молекуле ДНК, и для того чтобы он появился на ЭПР, необходимо «переписать» часть информации с ДНК на информационную РНК. Затем иРНК направляется на рибосомы, где образуются молекулы белка. Количество этих молекул регулируется извне и зависит от объема веществ, которые необходимо деактивировать, а также от наличия необходимых аминокислот.

На данный момент описано более двухсот пятидесяти химических соединений, которые активируют в организме микросомальное окисление. К ним относятся барбитураты, ароматические углеводы, спирты, кетоны и гормоны. Несмотря на такое кажущееся разнообразие, все эти вещества липофильны (растворимы в жирах), а значит восприимчивы к цитохрому Р450.

Лекарственные средства преобразуются в печени в процессе нескольких процессов, катализируемых ферментами. Все эти ферменты вместе называются микросомальной ферментной системой и присутствуют в эндоплазматической сети гепатоцитов.

Микросомальные ферменты

Микросомальные ферменты в основном обнаруживаются в эндоплазматической сети клеток печени. Микросомы - это часть эндоплазматическогоретикулума и прикрепленные к ним рибосомы выделяются вместе при центрифугировании гомогенизированных клеток.

Существует несколько микросомальных ферментов, которые представлены монооксигеназами, цитохромом Р450, НАДФ цитохром с редуктазой, глюкоронилтрансферазами, глютатион-с-трансферазами, эпоксидгидролазами и т.д. Цитохром Р450 и НАДФ цитохром с редуктазой - два основных микросомальных фермента в данной системе. Цитохром Р450 связывается с кислородом, в то время как редуктаза связывает электроны между НАДФ и цитохромом Р450. В этом процессе участвуют фосфолипиды.

Цитохром Р450

Фермент Цитохром Р450 относится к семейству ферментов, содержащих комплекс гема, который нековалентно присоединен к полипептидной цепи или гемопротеинам . Фермент был назван таковым, потому что гемопротеин может образовывать комплекс, который максимально поглощает свет с длиной волны 450 нм. Этот фермент участвует в метаболизме эндогенных веществ, таких как синтез стероидов, метаболизм ретиноевой и жирных кислот и т.д.

Индукция микросомальных ферментов печени

Микросомальные ферменты печени могут быть активированы лекарственным средством, которое связывается с рецептором в цитоплазме или ядре клетки. Этот связанный рецептор может перемещаться в ядро клетки, образовывать гетеродимер, связываться с промоторными областями генов Р450 и увеличивать экспрессию генов. К таким индукторам относятся омепрозол, фенобарбитал, рифампицин и т.д.

Индукция ферментной системы может увеличивать ее метаболический уровень в 2-4 раза. Данное повышение скорости синтеза фермента будет продолжаться до тех пор пока присуствует средство-индуктор. К своим первоначальным значениям ферментная система может вернуться в течение от одной до трех недель.

Ферменты (энзимы) – это специфические белки, которые участвуют в биохимических реакциях, могут ускорять или замедлять их течение. В печени вырабатывается большое количество таких соединений в связи с ее важной ролью в обмене жиров, белков и углеводов. Их активность определяется по результатам биохимического анализа крови. Такие исследования важны для оценки состояния печени и для диагностики многих заболеваний.

Что это такое?

Ферменты печени – это группа биологически активных белков, которые могут вырабатываться исключительно клетками этого органа. Они могут находиться на внутренней или наружной мембране, внутри клеток или в крови. В зависимости от роли энзимов, их разделяют на несколько категорий:

• гидролазы – ускоряют расщепление сложных соединений на молекулы;
• синтетазы – принимают участие в реакциях синтеза сложных биологических соединений из простых веществ;
• трансферазы – участвуют в транспорте молекул через мембраны;
• оксиредуктазы – являются основным условием нормального течения окислительно-восстановительных реакциях на клеточном уровне;
• изомеразы – необходимы для процессов изменения конфигурации простых молекул;
• лиазы – формируют дополнительные химические связи между молекулами.

ВАЖНО! На активность ферментов влияет в том числе наличие других соединений (ко-факторов). К ним относятся белки, витамины и витаминоподобные вещества.

Группы печеночных энзимов

От локализации печеночных ферментов зависит их функция в процессах клеточного обмена. Так, митохондрии участвуют в обмене энергии, гранулярная эндоплазматическая сеть синтезирует белки, гладкая – жиры и углеводы, на лизосомах находятся белки-гидролазы. Все энзимы, которые вырабатывает печень, можно обнаружить в крови.

В зависимости от того, какие функции выполняют энзимы и где они находятся в организме, их разделяют на 3 большие группы:

• секреторные – после секреции клетками печени поступают в кровь и находятся здесь в максимальной концентрации (факторы свертываемости крови, холинэстераза);
• индикаторные – в норме содержатся внутри клеток и высвобождаются в кровь только при их повреждении, поэтому могут служить индикаторами степени поражения печени при ее заболеваниях (АЛТ, АСТ и другие);
• экскреторные – выводятся из печени с желчью, а повышение их уровня в крови свидетельствует о нарушении этих процессов.

Для диагностики состояния печени имеет значение каждый из энзимов. Их активность определяют при подозрении на основные патологии печени и для оценки степени повреждения печеночной ткани. Для получения более полной картины может потребоваться также диагностика пищеварительных ферментов, энзимов желудочно-кишечного тракта, поджелудочной железы и желчевыводящих путей.

Для определения печеночных ферментов необходима венозная кровь, собранная утром натощак

Ферменты, которые определяют для диагностики болезней печени

Биохимия крови – это важный этап диагностики болезней печени. Все патологические процессы в этом органе могут происходить с явлениями холестаза или цитолиза. Первый процесс представляет собой нарушение оттока желчи, которую выделяют гепатоциты. При остальных нарушениях происходит разрушение здоровых клеточных элементов с высвобождением их содержимого в кровь. По наличию и количеству энзимов печени в крови можно определить стадию болезни и характер патологических изменений в органах гепатобилиарного тракта.

Показатели холестаза

Синдром холестаза (затруднение желчеотделения) сопровождает воспалительные заболевания печени, нарушение секреции желчи и патологии желчевыводящих путей. Эти явления вызывают следующие изменения в биохимическом анализе:

• экскреторные энзимы повышены;
• увеличены также компоненты желчи, в том числе билирубин, желчные кислоты, холестерин и фосфолипиды.

Отток желчи может нарушаться при механическом давлении на желчные протоки (воспаленной тканью, новообразованиями, камнями), сужении их просвета и других явлениях. Комплекс характерных изменений показателей крови становится основанием для более подробного исследования состояния желчного пузыря и желчевыводящих путей.

Индикаторы цитолиза

Цитолиз (разрушение гепатоцитов) может происходить при инфекционных и незаразных гепатитах либо при отравлениях. В таком случае содержимое клеток высвобождается, а индикаторные ферменты появляются в крови. К ним относятся АЛТ (аланинаминотрансфераза), АСТ (аспартатаминотрансфераза), ЛДГ (лактатдегидрогеназа) и альдолаза. Чем выше показатели этих соединений в крови, тем обширнее степень поражения паренхимы органа.

Определение щелочной фосфатазы

Щелочная фосфатаза, которая обнаруживается в крови, может иметь не только печеночное происхождение. Небольшое количество этого фермента вырабатывается костным мозгом. О заболеваниях печени можно говорить, если происходит одновременное повышение уровня ЩФ и гамма-ГГТ. Дополнительно может обнаруживаться увеличение показателей билирубина, что говорит о патологиях желчного пузыря.

Гамма-глютамилтранспептидаза в крови

ГГТ обычно повышается с щелочной фосфатазой. Эти показатели свидетельствуют о развитии холестаза и о возможных заболеваниях желчевыводящей системы. Если этот фермент повышается изолированно, есть риск незначительного повреждения печеночной ткани на начальных стадиях алкоголизма или других отравлениях. При более серьезных патологиях наблюдается одновременное увеличение печеночных энзимов.

Окончательный диагноз можно поставить только на основании комплексного обследования, которое включает УЗИ

Трансаминазы печени (АЛТ, АСТ)

АЛТ (аланинаминотрансфераза) – это наиболее специфичный фермент печени. Он находится в цитоплазме и других органов (почек, сердца), но именно в печеночной паренхиме он присутствует в наибольшей концентрации. Его повышение в крови может указывать на различные заболевания:

• гепатит, интоксикации с повреждением печени, цирроз;
• инфаркт миокарда;
• хронические заболевания сердечно-сосудистой системы, которые проявляются некрозом участков функциональной ткани;
• травмы, повреждения или ушибы мышц;
• тяжелая степень панкреатита – воспаления поджелудочной железы.

АСТ (аспартатдегидрогеназа) находится не только в печени. Ее также можно обнаружить в митохондриях сердца, почек и скелетных мускулов. Повышение этого фермента в крови указывает на разрушение клеточных элементов и развитие одной из патологий:

• инфаркта миокарда (одна из наиболее распространенных причин);
• заболеваний печени в острой или хронической форме;
• сердечной недостаточности;
• травм, воспаления поджелудочной железы.

ВАЖНО! В исследовании крови и определении трансфераз имеет значение соотношение между ними (коэффициент Ритиса). Если он АСТ/АЛС превышает 2, можно говорить о серьезных патологиях с обширным разрушением паренхимы печени.

Лактатдегидрогеназа

ЛДГ относится к цитолитическим ферментам. Она не является специфичной, то есть обнаруживается не только в печени. Однако ее определение имеет важное значение при диагностике желтушного синдрома. У пациентов с болезнью Жильбера (генетическим заболеванием, которое сопровождается нарушением связывания билирубина) она находится в пределах нормы. При остальных видах желтух ее концентрация повышается.

Как определяют активность веществ?

Биохимический анализ крови на ферменты печени – это одно из основных диагностических мероприятий. Для этого потребуется венозная кровь, собранная натощак в утреннее время. В течение суток перед исследованием необходимо исключить все факторы, которые могут влиять на работу печени, в том числе прием алкогольных напитков, жирных и острых блюд. В крови определяют стандартный набор ферментов:

• АЛТ, АСТ;
• общий билирубин и его фракции (свободный и связанный).

На активность ферментов печени могут влиять и некоторые группы медикаментов. Также они могут изменяться в норме при беременности. Перед анализом необходимо уведомить врача о приеме любых лекарств и о хронических заболеваниях любых органов в анамнезе.

Нормы для пациентов разного возраста

Для лечения болезней печени обязательно проводят полную диагностику, которая включает в том числе биохимический анализ крови. Активность ферментов исследуют в комплексе, поскольку различные показатели могут свидетельствовать о разных нарушениях. В таблице представлены нормальные значения и их колебания.

Фермент АЛС имеет наиболее важное диагностическое значение при подозрении на гепатит, жировую дистрофию или цирроз печени. Его значения в норме меняются со временем. Это соединение измеряют в единицах на 1 литр. Нормальные показатели в разном возрасте составят:

• у новорожденных – до 49;
• у детей до 6 месяцев – 56 и более;
• до года – не более 54;
• от 1 до 3 лет – до 33;
• от 3 до 6 лет – 29;
• у детей более старшего возраста и у подростков – до 39.

Лекарственные средства накапливаются в паренхиме печени и могут вызывать повышение активности ее ферментов

ВАЖНО! Биохимический анализ крови – это важное, но не единственное исследование, по которому определяют состояние печени. Также проводят УЗИ и дополнительные обследования по необходимости.

Особенности определения при беременности

При нормальном течении беременности практически все показатели ферментов остаются в пределах нормы. На поздних сроках возможно незначительное повышение уровня щелочной фосфатазы в крови – явление связано с образованием этого соединения плацентой. Повышенные ферменты печени могут наблюдаться при гестозе (токсикозе) либо свидетельствуют об обострении хронических заболеваний.

Изменение активности энзимов при циррозе

Цирроз – это наиболее опасное состояние, при котором здоровая паренхима печени замещается рубцами из соединительной ткани. Эта патология не лечится, поскольку восстановление органа возможно только за счет нормальных гепатоцитов. В крови наблюдается повышение всех специфических и неспецифических ферментов, увеличение концентрации связанного и несвязанного билирубина. Уровень белка, наоборот, снижается.

Особая группа – микросомальные ферменты

Микросомальные ферменты печени – это особая группа белков, которые вырабатываются эндоплазматической сетью. Они принимают участие в реакциях обезвреживания ксенобиотиков (веществ, которые являются чужеродными для организма и могут вызывать симптомы интоксикации). Эти процессы проходят в две стадии. В результате первой из них водорастворимые ксенобиотики (с низкой молекулярной массой) выводятся с мочой. Нерастворимые вещества проходят ряд химических превращений с участием микросомальных ферментов печени, а затем элиминируются в составе желчи в тонкий отдел кишечника.

Основной элемент, который вырабатывается эндоплазматической сетью клеток печени, – цитохром Р450. Для лечения некоторых заболеваний применяют препараты-ингибиторы или индукторы микросомальных ферментов. Они оказывают влияние на активность этих белков:

• ингибиторы – ускоряют действие ферментов, благодаря чему действующие вещества препаратов быстрее выводятся из организма (рифампицин, карбамазепин);
• индукторы – снижают активность ферментов (флюконазол, эритромицин и другие).

ВАЖНО! Процессы индукции или ингибирования микросомальных ферментов учитывают при подборе схемы лечения любого заболевания. Одновременный прием лекарственных средств этих двух групп противопоказан.

Ферменты печени – это важный диагностический показатель для определения заболеваний печени. Однако для комплексного исследования необходимо также провести дополнительные анализы, в том числе УЗИ. Окончательный диагноз ставят на основании клинического и биохимического анализов крови, мочи и кала, УЗИ органов брюшной полости, по необходимости – рентгенографии, КТ, МРТ или других данных.

В настоящее время описано более 250 химических соединений, вызывающих индукцию микросомальных ферментов. К числу этих индукторов относят барбитураты, полициклические ароматические углеводороды, спирты, кетоны и некоторые стероиды. Несмотря на разнообразие химического строения, все индукторы имеют ряд общих признаков; их относят к числу липофильных соединений, и они служат субстратами для цитохрома Р450.

Индукция защитных систем. Многие ферменты, участвующие в первой и второй фазе обезвреживания, − индуцируемые белки. Ещё в древности царь Митридат знал, что если сисгематически принимать небольшие дозы яда, можно избежать острого отравления. "Эффект Митридата" основан на индукции определённых защитных систем.

В мембранах ЭР печени цитохрома Р-450 содержится больше (20%), чем других мембрано-связанных ферментов. Лекарственное вещество фенобарбитал активирует синтез цитохрома Р-450, УДФ-глюкуронилтрансферазы и эпоксид гидролазы. Например, у животных, которым вводили индуктор фенобарбитал, увеличивается площадь мембран ЭР, которая достигает 90% всех мембранных структур клетки, и, как следствие, - увеличение количества ферментов, участвующих в обезвреживании ксенобиотиков или токсических веществ эндогенного происхождения.

При химиотерапии злокачественных процессов начальная эффективность лекарства часто постепенно падает. Более того, развивается множественная лекарственная устойчивость, т.е. устойчивость не только к этому лечебному препарату, но и целому ряду других лекарств. Это происходит потому, что противоопухолевые лекарства индуцируют синтез Р-гликопротеина, глутатионтрансферазы и глутатиона. Использование веществ, ингибирующих или активирующих синтез Р-гликопротеина, а также ферменты синтеза глутатиона, повышает эффективность химиотерапии.

Металлы являются индукторами синтеза глутатиона и низкомолекулярного белка металлотионеина, имеющих SH-группы, способные связывать их. В результате возрастает устойчивость клеток организма к ядам и лекарствам.

Повышение количества глутатионтрансфераз увеличивает способность организма приспосабливаться к возрастающему загрязнению внешней среды. Индукцией фермента объясняют отсутствие антиканцерогенного эффекта при применении ряда лекарственных веществ. Кроме того, индукторы синтеза глутатионтрансферазы - нормальные метаболиты - половые гормоны, йодтиронины и кортизол. Катехоламины через аденилатциклазную систему фосфорилируют глутатионтрансферазу и повышают её активность.

Ряд веществ, в том числе и лекарств (например, тяжёлые металлы, полифенолы, S-алкилы глутатиона, некоторые гербициды), ингибируют глутатионтрансферазу.