В основе многих патологических и предпатологических состояний организма лежат нарушения функционирования ферментных систем. Многие ферменты локализуются внутри клеток, а поэтому в сыворотке (плазме) крови их активность низка или вообще отсутствует. Именно поэтому анализируя внеклеточные жидкости (кровь), по активности определенных ферментов можно выявить изменения, происходящие внутри клеток различных органов и тканей организма. другие ферменты постоянно содержатся в крови, в известных количествах и имеют определенную функцию (например, ферменты системы свертывания крови).
Активность ферментов в сыворотке крови отражает сбалансированность скорости синтеза ферментов внутри клеток и выхода их из клеток. Увеличение активности ферментов крови может быть результатом ускорения процессов синтеза, понижения скорости выведения, повышения проницаемости клеточных мембран, действия активаторов, некроза клеток. Уменьшение активности ферментов вызывается повышением скорости выведения фермента, действием ингибиторов, угнетением синтеза.
Повышение активности в крови того или иного фермента является весьма ранним диагностическим тестом. Дополнительное определение изоферментного спектра позволяет уточнить локализацию патологического процесса, так как каждый орган имеет свой определенный изоферментный спектр.
В клинической биохимии большое значение имеет показатель активности аспарататаминотраисферазы и аланинаминотрансферазы (КФ 2.6.1.2). Эти трансаминазы содержатся в митохондриях и в растворимой фракции цитоплазмы клеток. Роль трансаминаз сводится к передаче аминогрупп аминокислот на кетокислоту. Коферментом трансаминаз служит пиридоксальфосфат, производное витамина В6. В крови животных активность обоих ферментов очень мала, по сравнению с их активностью в других тканях. Однако при патологиях, сопровождающихся деструкцией клеток, трансаминазы выходят через мембраны клеток в кровь, где их активность значительно увеличивается по сравнению с нормой. Несмотря на отсутствие строгой органной специфичности этих ферментов, повышение их активности наблюдают при гепатитах, мышечных дистрофиях, травмах, при чрезмерных физических нагрузках на организм, в частности, у спортивных лошадей.
Лактатдегидрогеназа (ЛдГ), гликолитический фермент, катализирующий обратимую реакцию восстановления пировиноградной кислоты в молочную. ЛдГ состоит из четырех субъединиц и включает пять изоферментов. Причем в мышечной ткани преобладает изофермент ЛдГ5, в сердечной мышце ЛдГ1 и ЛдГ2. При остром инфаркте миокарда у больных в сыворотке крови повышается активность изоферментов ЛДГ1 и ЛдГ2. При паренхиматозном гепатите в сыворотке крови значительно возрастает активность изоферментов ЛдГ4 и ЛдГ5, тогда как активность ЛдГ1 и ЛдГ2 снижается. Активность ЛдГ в цельной крови существенно выше активности фермента в плазме крови. Поэтому даже минимальный гемолиз крови значительно изменяет активность фермента в плазме, что следует учитывать в лабораторной работе.
Креатинфосфокиназа (КФК), важную роль играет в энергетическом обмене. Креатинфосфокиназа необходима для ресинтеза АТФ за счет трансфосфорилирования АдФ с креатинфосфатом. Креатинфосфат относится к богатым энергией фосфатным соединениям, которые обеспечивают сокращение мышечного волокна, его расслабление, транспорт метаболитов в мышечную ткань.
Креатин-Ф + АдФ КФК > Креатин + АТФ.
Креатинфосфокиназа состоит из двух субъединиц — М и В, образующих три изофермента: ММ (мышечныий тип), МВ (сердечный тип), ВВ (мозговой тип).
Анализ тканей свидетельствует, что значительная активность КФК имеет место в скелетной мышце, миокарде, мозге. Сердечная мьшца содержит в основном изофермент ММ и МВ. Повышение активности изофермента МВ в сыворотке крови пациента свидетельствует о поражении сердечной мышцы. Определение изоферментов КФК является лучшим методом диагностики при наследственной мышечной дистрофии у цыплят, при недостатке селена у крупного рогатого скота, при паралитической миоглобинурии у лошадей.
Щелочная фосфатаза (ЩФ), КФ 3.1.3.1 — гидролитический фермент, синтезируемый в основном в печени
выделяется из организма в составе желчи. Его оптимум активности находится при рН = 8—9. Это неспецифический фермент, катализирующий гидролиз многих фосфорных эфиров и присутствующий в плазме в форме изоферментов. Основной источник щелочной фосфатазы у молодых растущих животных — костная ткань. Активность щелочной фосфатазы значительно повышается при болезнях печени и костей, в частности, при остеомаляциях. Основная роль щелочной фосфатазы, вероятно, связана с отложением фосфатов кальция в костной ткани. Установлено повышение активности щелочной фосфатазы сыворотки крови при новообразованиях кости.
Холинэстераза — фермент, участвующий в процессе передачи нервного импульса, гидролизу ацетилхолин на ацетат и холин. Холинэстераза сыворотки крови включает два вида холинэстераз организма, основной субстрат которых — ацетилхолин. Ацетилхолинэстераза (АХЭ), гидролизирующая ацетилхолин в синапеах, называется истинной (КФ 3.1.1.7). Она присутствует в печени, эритроцитах и лишь малое ее количество локализовано в плазме. Холинэстераза плазмы крови является псевдохолинэстеразой (КФ 3.1.1.8), она гидролизует бутирилхолин в 4 раза быстрее, чем ацетилхолин. Этот фермент находится также в печени, поджелудочной железе, слизистой оболочке кишечника. Синтез АХЭ сыворотки крови происходит в печени, а поэтому при патологии этого органа наблюдается снижение активности фермента.
Необратимыми ингибиторами АХЭ являются токсические фосфорорганические соединения (ФОС). Так, ФОСинсектициды (хлорофос, фоефамид, карбофос, октаметил) избирательно связывают активные центры молекулы АХЭ и тем самым блокируют ее активность. Вследствие высокой липотропности ФОС способны проникать в организм животного через неповрежденную кожу и слизистые оболочки. При отравлении ФОС отмечают беспокойство животного, чувство страха, возбуждение, судороги, которые развиваются на фоне приступов удушья и кашля из-за спазма бронхов. Характерными при этом являются изменения со стороны глаз: резко суживается зрачок, начинается слезотечение, нарушается аккомодация. Чаще всего непосредственной причиной гибели животного, отравленного ФОС является паралич дыхательного центра.
Амилаза (КФ 3.2.1.1) продуцируется слюнными железами и в больших количествах поджелудочной железой.
Амилаза обладает специфическим действием на с-1 ,4-глю- козидные связи полисахаридов. Повышение активности амилазы сыворотки крови свидетельствует о развитии острого панкреатита. Умеренное повышение активности фермента отмечается при воспалении слюнных желез.
Наряду с белками плазма (сыворотка) крови содержит различные азотсодержащие небелковые вещества, которые получили название остаточного азота. В состав остаточного азота входит азот мочевины, мочевой кислоты, аминокислотьи, мелкие пептиды, билирубин, креатин, креатинин, аллантоин, глутамин, серотонин, гистамин, адреналин и некоторые другие. При действии 20- или 40% -ми растворами трихлоруксусной кислоты на эти вещества они не осаждаются и остаются в растворенном состоянии. Основным компонентом остаточного азота у млекопитающих является мочевина, у птиц количественно преобладает мочевая кислота. В целях диагностики используют определение как суммарного количества остаточного азота, так и веществ его составляющих. Уровень суммарного количества остаточного азота в плазме крови лошади составляет 25—35 мг%, крупного рогатого скота — 40—60 мг%, свиньи — 35—60 мг%, собаки — 35—40 мг%. Мочевина в норме составляет до 70% от общего остаточного азота плазмы крови млекопитающих. Пониженный уровень мочевины в плазме крови указывает на нарушение функции печени, тогда как увеличение этого показателя свидетельствует о нарушении функции почек животного. Мочевая кислота в плазме крови птиц достигает в норме 9 мг% и является конечным продуктом белкового обмена.
Общее количество остаточного азота плазмы крови и его отдельных компонентов может при определенных болезнях животного меняться и в первую очередь при нарушениях выделительной функции почек, когда особенно резко увеличивается содержание мочевины. Это состояние носит название уремии. Содержание мочевой кислоты в плазме крови часто повышено при подагре, лейкемии, пневмонии. У взрослых животных повышение концентрации общего азота в плазме крови свидетельствует об усилении распада белков тканей. Повышение уровня общего остаточного азота в плазме крови наблюдается и при высоком содержании белков в рационе.
Среди свободных аминокислот плазмы крови животного преобладают аланин, глицин, лейцин, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, а также глутамин. Уровень аминокислот в плазме млекопитающих составляет 10—30 мг%. Эти аминокислоты могут быть использованы организмом на синтетические цели.
Креатин играет важную роль в метаболизме энергии. Это продукт обмена глицина, аргинина, -аденозилметионина. Креатинфосфат внутри клеток спонтанно распадается с образованием креатинина, поступающего в циркуляцию крови.
Количество креатинина, поступающего из крови в мочу, в норме является величиной постоянной (15 мг/кг мышечной ткани). Так как уровень креатинфосфата в целом пропорционален мышечной массе организма, то у расту- щих животных уровень креатина в плазме крови всегда выше, чем уровень креатинина.