ENZIMOLOGIA CLINICA

QFB Natividad García Escamilla

Antoine –Laurent Lavoisier 1743

Pasteur 1860

Buchner 1897

Richard Kune ( 1900-1967) (ENZIMA)

ENZIMAS

SON PROTEINAS QUE SON PRODUCIDAS DE MANERA NATURAL POR TODOS LOS SERES VIVOS

ACELERAN LAS REACCIONES QUÍMICAS EN EL ORGANISMO

ENZIMOLOGIA

Definición.

Las enzimas son agentes químicos que ayuda a que los procesos bioquímicos del organismo, se lleven a una velocidad compatible con la vida.

Cofactor: Compuestos inorgánicos, Iones metálicos:

activadores de las enzima

Coenzima: cofactor que es un compuesto orgánico

Grupo prostético: Coenzimas enlazadas

Apoenzima + Cofactor(o coenzima)=Holoenzima

Sustrato Enzima→ Producto

Catalizadores biológicos por lo tanto hacen que la Ea disminuya permitiendo que las reacciones se efectúen a la temperatura corporal y a una velocidad compatible con la vida.

E + S ES P + E Especificidad para ciertos sustratos Absoluta:la mayoria Especificidad de grupo Estereoespecificas

ENZIMOLOGIA

Todas las reacciones bioquímicas son catalizadas por enzimas.

En ausencia de estas, las reacciones serían tan lentas que no podrían aportar la energía que se requiere para cubrir las necesidades metabólicas del cuerpo.

Son determinantes del estado de salud y enfermedad.

Enzimología

Cuando se producen lesiones celulares (afecciones del suministro sanguíneo, inflamación o necrosis de los tejidos), ciertas enzimas pasan al plasma y sus niveles en él, aumentan.

1.- A. L. Lavoisier (1743-1794) 2.- -Berzelius (1779-1848)

Catalizan sin der destruidos y sin aparecer en los productos finales

3.- Anselmo Payen (1833)Diastasa/Esterasa

4.- Luis Pasteur (1860) (Levaduras)

5.- Eduard Buchner (1897)(Obtiene) 6.- Richard Kuhne(1900-1967) ENZIMA 7.- Michaelis y Menten(1949)

Desarrollo de la Enzimologia 1.- Descubrimiento e identificación 2.- Mecanismos de acción en fase

homogenea 3.- Localización celular y subcelular 4. Cinética Enzimática (1949) 4.- Regulación (60´) 5.- Síntesis química (70´)

Enzimología Clínica

Medicina Bioquímica Citología

Enzimología Clínica

Enzimología ClínicaObjetivos

1.- mejora de los métodos de prueba 2.- correlación de la actividad y las

cantidades reales 3.- Perfiles enzimáticos y mapas

metabólicos 4.- Inmovilización de enzimas 5.- Cito-enzimo-química y mapas

metabólicos

DefiniciónLas enzimas son moléculas de naturaleza

proteica, que catalizan reacciones químicas.

• Se conocen mas de 60 enzimas circulares

•Aceleran las reacciones químicas, disminuyendo la energía de activación.

• Actúan en moléculas llamadas sustratos, lascuales se convierten en producto

Propiedades de la Enzimas No se alteran ni se consumen Sólo se requieren pequeñas cantidades Aumentan la velocidad a la cual la reacción

química alcanza el equilibrio ,pero no alteran la constante de equilibrio (la cantidad de Producto que se forma a partir del sustrato)

Todas son proteínas (AA) Tienen estructuras 1ª, 2ª, 3ª, tridimensional Estructura cuaternaria (cuando están

formadas por 2 cadenas de poli péptidos

ENZIMOLOGIA CLINICALas enzimas son muy selectivas con sus sustratos y velocidad.

Clasificaciones de la enzimasPor su composición:

- Simples - Conjugadas: apoenzimas + cofactorCofactores: Inorgánicos: -Metales: Zn2+, Cu2+, Mg2+, Mn2+ , - No metales: Se, Si Orgánicos: - Coenzimas: NAD,NADH, NADP+ , NADPH,

vitaminas - Grupos prostéticos: Coenzimas enlazadas:

vitaminas(fosfato de piridoxal, pirofosfato de tiamina

Clasificaciones de la enzimas

Por su función:1. Oxidorreductasas: LDH: Lactato deshidrogenas GLDH: Glutamatodeshidrognesa2. Transferasas: AST,ALT,CK,GGT3. Hidrolasas: ALP, ACP, 5´Nucleotidasa, AML,

LIP, CHE (colinestarasa)4. Liasas: ALS (Aldolasas)5. Isomerasas: PHI (Isomerasa de fosfohexosa)6. Ligasas: Sintetasa de carbamoil-fosfato,

carboxilasa de acetil-CoA

CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS

 * OXIDO-REDUCTASAS:  cataliza las oxido- reducciones biologicas (transferencia de electrones acompañadas del

cambio compensatorio de la cantidad de hidrógeno y oxígeno de la molécula). Ej: deshidrogensa alcohólica, reductasa, oxigenasa, oxidasas y peroxidasas.                                                               *

TRANSFERASAS:  catalizan reacciones de transferencia de C, N o P contenidos en grupos como amino, acilo, fosfato, glucosilo, fosforilo.carboxilo y monocarbonado.                          

* HIDROLASAS: Catalizan reacciones donde hay ruptura de enlaces como C-O, C-N y O-P, por adición de agua. Ej: esterasas, fosfatasas, peptidasas.                                               

* LIASAS: catalizan reacciones en las que se adicionan o eliminan los elementos del H2O, NH3 o CO2 a dobles enlaces. Ej: descarboxilasas, hidratasas, deshidratasas.   

                          * LIGASAS:  catalizan formación de enlaces entre dos moléculas de sustrato. Ej: la ligasa

de DNA une entre sí fragmentos de la cadena de DNA, sintetasa, carboxilasa.                                                                                                                                                * ISOMERASAS: catalizan reacciones de varios tipos de reordenamientos

intramoleculares:   + epimerasas: catalizan la inversión de átomos de carbono asimétricos.+ mutasas: catalizan transferencia intramolecular de grupos funcionales. 

El peso molecular

Lipasa 48,000

Amilasa 50,000

CK 80,000

GOT 90,000

PAC 100,000

LDH 140,000

PAL 140,000

GPT 180,000

5´UN 200,000

y GT 82,000

y GT 300,000

y GT 1,000,000

Clasificación: Ubicación intracelular. Uniloculares: Están en un solo sitio

dentro de la célula. (LDH, PAC)

Biloculares: En dos sitios diferentes de una célula: AST, ALT (Citoplasma y mitocondrias)

LOCALIZACION

Clasificaciones de la enzimas Por su localización

A- Plasma-especificas: CHE, Fact. Coagulación, plasminogeno, ceruloplasmina, lipoproteín lipasa

B- Celulares- Membranales : ALP, GGT, 5´n- Mitocondriales: CK, AST- Citoplasmaticas: LDH, CK, AST, ALT- Lisosomas: AcPC- De secreción: AML y LIP, PEPSINÓGENO, F. ÁCIDA

PROSTÁTICAD- Inducidas: Se incrementan en una patología o por Factor

externo: GGT, FA (0bstrucción biliar, A)Órgano especificas:Hígado: E. de la urogenesis

(arginasa,ornitintranscarbamilasa :OTC), glucosa 6 fosfatasaHueso: ALP

E. Plasma especificas: despliegan su función en el plasma. Y son secretadas por determinados órganos.

E. No plasma especificas: ( E. Secretadas y E. celulares): No son necesarias para las funciones del plasma.

El grupo de E. celulares (muchas de ellas presentes en todos los tejidos del organismo) Incluye las enzimas del metabolismo de los tejidos, son inactivas en el plasma o en el suero porque sus coenzimas y la mayoría de sus sustratos están ausentes.

Enzimología clínica

Actualmente:

La búsqueda permanente

encontrar la mayoría de las enzimas órgano-especificas, lo que permitirá efectuar con gran seguridad diagnósticos de lesión por medios bioquímicos

Mapas enzimáticos De acuerdo con Schmidt y Schmidt (1972)

Estan constituidos por la cantidad de cada una de las enzimas que contienen todas las células de un órgano determinado.

A mayor cantidad de Enzimas que se determinen , más completo es el mapa.

Su determinación constituye el intento de lograr la especificidad bioquímica de los órganos

Distribución de enzimas de acuerdo a su función o actividad fisiológica

Aplicaciones clínicas de Enzimas para los diferentes órganos

Diagnóstico Pronóstico

Hígado

Músculo

Corazón

La actividad enzimática tiene gran importancia para el diagnóstico, pronóstico y guía terapéutica.

Muerte celular Enzimas en sangre CPK-MB

Individuo sano Individuo -IM

E. CLINICA: Factores que afectan los niveles enzimáticos:

In vitro: pH, T°, Hemolisis, ictericia, lipemia.

-inhibidores enzimáticos:- Fármacos- [E] y [S] In vivo: Entrada de E a la circulación: Daño

celular, déficit de aporte energético, enf. Congénitas, ambiente.

Salida de E de la circulación: Tienen un tiempo de vida media (6-48 H)

Vida media (promedio) de las Enzimas PromedioEnzima Horas

Transaminasa glutámico-pirúvico(GPT o ALAT. Alanin aminotransferasa

47±10 horas

Transaminasa glutámico-oxalacético (GOT o ASAT). Aspartato aminotransferasa

17±5 horas

Glutamato deshidrogenasa (GLDH) 18±1 horas

Lactato deshidrogenada (LDH) 113±60 horas

Creatín quinasa (CK) 15 horas aproximadamente

Fosfatasa alcalina 3-7 dias

γ-glutamiltranspeptidasa (γ-GT), 3-4 días

Colinesterasa (CHE) 10 días aproximadamente

Amilasa 3-6 horas

Lipasa 3 a 6 h

Uso de los enzimas en el diagnóstico clínico

Determinación de la actividad enzimática en sangre Análisis clínico

Actividad enzimática: Velocidad a la cual las enzimas catalizan las reacciones (U/L)

-

Significado.Aumento:

Daño tisular. Por necrosis del tejido o aumento de la permeabilidad

- Inducción enzimática

-Descenso del catabolismo

Disminución

Deficiencia en el tejido. Descenso de síntesis o aumento de degradación

- Falta de cofactores o de coenzimas (vitaminas)

- Inactivación enzimática

“Actividad y Cantidad” de una enzima en una muestra”

Medida de la “cantidad” de enzima presente en una muestra

Actividad enzimatica:

UI: Cantidad de E necesaria para actuar sobre 1 µmol de sustrato en 1 min. (U/L)

Katal: Cantidad de E necesaria para actuar sobre 1 mol de sustrato (nKatal/L)

1 U = 16.67 nKatal1 nKatal =0.06UI

Análisis

Los métodos analíticos para determinar la actividad enzimática pueden ser:

Métodos a punto final

Métodos cinéticos

MétodosA B

Para determinar la actividad enzimática sérica:

U/L = (Δabs/min) Factor El Factor procede de la Ley de Lambert – Beer: A = ε l C C = A εl ε = Coef. De Ext. Molar l = 1 cm C= Conc.

UI/L = Δabs/min * Vol tot (Mu+react)(mL) * 1000 ε * 1 * Vol Mu(mL)

UI= 0.017 *3.075mL *1000 = 109.4 6.22*1cm* 0.075 mL

Fases del proceso analítico

Recomendaciones

Evitar el choque térmico No utilizar muestras congeladas y descongeladas

varias veces. El transporte de las muestras debe realizarse en frío sin

congelar, salvo que se vaya a prolongar mucho tiempo. Separar lo antes posible el coágulo del suero Evitar: trabajar con muestras hemolizadas Estasis venosa durante la extracción Envejecimiento de las muestras

Enzimas como reactivos: Glucosa: Glucosa oxidasa, GDH Urea : Ureasa Creatinina (“nuevo”) Ac. Úrico: Uricasa Colesterol:

Colesteroloxidasa

E + S ↔ E S ↔ P + E

Reactivo + Muestra

Enzimas como reactivos: Reactivos líquidos

Reactivos Secos- Enzimas inmovilizadas unidas a adsorbentes débiles (agarosa, carboximetil celulosa): (tiras reactivas, membranas).

Ej. Destroxtix

EGO

Los enzimas como marcadores de lesión tisularCaracterísticas de enzimas utilizados como marcadores:

Las enzimas como marcadores de lesión tisular¿por qué aumenta su nivel en plasma o en suero...?:

Necrosis de los tejidos• Aumento del catabolismo celular(reparación tisular, cáncer)

• Aumento concentraciónintracelular (inducción)

• Obstrucción en la salida exocrina

Enzimas en el diagnóstico clínico

Alanina aminotransferasa (ALT) (TGO)

Aspartato aminotransferasa (AST) (TGP)

Creatina kinasa (CK) Fosfatasa alcalina (AP, ALP, ) g-glutamil transpeptidasa (GGT)AmilasasLipasas Deshidrogenasa láctica (DHL)

Alanina aminotransferasa (ALT) oGPT (Transaminasa glutámico-pirúvica)

Función: cataliza la transferencia de alanina al ácido

acetoglutárico,

formando ácido pirúvico y glutámico)

•Valores de referencia: < 50 U/mL ver los de cada laboratorio

•Aumento importante: Shock, hepatitis

•Aumento moderado: cirrosis, mononucleosis infecciosa,

(enfermedad del beso)

Ictericia.Hepatitis,hemólisis

Localización: citoplasma

Correlación con patologias

Aspartato aminotransferasa (AST)TGO(Transaminasaglutámico-oxalacético)

-Función: cataliza la transferencia del grupo a-amino del ácido aspártico al ácido a-cetoglutárico, formando ácido oxaloacético y glutámico)

•Valores de referencia: < 40U/mL•Aumento importante: Infarto del miocardio, hepatitis,

traumatismos,lesiones musculares•Aumento moderado: cirrosis, mononucleosis, ictericia,

hemólisis.

Localización: citoplasma y mitocondria

Creatina quinasa (CK ó CPK)

Función: importante para la contracción muscular. Transfiere el

fosfato de la fosfocreatina al ADP, formando ATP

Localización: citoplasma y mitocondria de miocitos

Isoenzimas:

CK-1: isoenzima BB, cerebro

CK-2: isoenzima MB, músculo cardíaco y esquelético

CK-3: isoenzima MM, músculo esquelético y cardíaco

CK-Mt: membranas mitocondriales. Músculo cardíaco

•Valores de referencia: < 160U/mL en varones

y <130U/mL en mujeres

•Aumento importante: Infarto de miocardio CK-MB

•Aumento moderado: miopatías, distrofia

muscular, accidente cerebro-vascular

Elevaciones de CPK total

Distrofia muscular, miositis, polimiositis, rabdomiolisis(a expensas de CPK3 o MM).

Elevado en hipertermia maligna, shock, convulsiones recientes, electro miografía

Ligero aumento en:•Inyecciones IM (normal 48 horas post).•Espasmos musculares.•3er Trimestre embarazo

CPK: Relación con patologías

Fosfatasa alcalina (AP, ALP, SAP)FAS

Función: metaloenzima que cataliza la hidrólisis dediferentes ésteres de fosfato. Requiere pH alcalino ycofactores ( Zn2+, Mg 2+)Localización: asociada a membrana celular

• Valores de referencia: 85-190U/ml en el adulto. Hasta 500U/mL en niños en desarrollo

• Aumento importante: ictericia obstructiva, colelitiasis, neoplasia de vías biliares, cirrosis, hepatomas

• Aumento moderado: neoplasias óseas osteogénicas, osteomalacia, hiperparatiroidismo, embarazo, Metástasis.

Fosfatasa acida:

Es una hidrolasa: cataliza mismas reacciones que FA pero en medio ácido.

Fuentes tisulares: Próstata, riñon, páncreas Osteoclastos, monocitos,

plaquetas, GR, granulocitos.

FOSFATASA ÁCIDA

Niveles elevados en próstata Prostatitis Tacto rectal Por relaciones sexuales Dx y estadio de Ca próstata?? Monitoreo Tx Niveles elevados en pacientes con MTS Tratamiento quirúrgico: disminuye Tx con estrógenos regresa a niveles normales

en semanas Elevación posterior: mal Prónostico

g-glutamil transpeptidasa (GGT)

Función: Cataliza la transferencia de grupos glutamil C-terminales de unos péptidos a otros o a aminoácidos. Es importante en el metabolismo del glutatión, la

absorción de aminoácidos y en la antioxidación

•Valores de referencia: < 35U/mL en varones y <25U/mL en mujeres

•Aumento importante: Hepatitis vírica, obstrucción biliar,

metástasis hepáticas, alcoholismo. Colestasis.

•Aumento moderado: infecciones que afectan al hígado(citomegalovirus, mononucleosis infecciosa)

Localización: membrana y citoplasma (5%)

Gamma glutamiltranspeptidasa

Predomina hígado y vías biliares.

Aumenta: Colestasis intra y extra hepática

Indicador sensible de abuso del alcoholCirrosis :ALCOHOLISMO(75% pacientes con

ingesta crónica presentan elevación de GGT)

Consumo de drogas: fenobarbital

Amilasas (a-amilasa)

Función: Catabolismo de carbohidratos a azucares simples

Localización: Se produce en páncreas, hígado e intestino delgado. (Secretada por células acinares pancreáticas al duodeno)

Se filtra y reabsorbe a través del riñón.

Valores de referencia: <50U/mL

•Aumento importante: pancreatitis aguda y crónica,

cáncer de páncreas.

•Aumento moderado: parotiditis, algunos carcinomas,

procesos parapancreáticos (gastritis, úlcera duodenal,

peritonitis, obstrucción intestinal).

amilasa Otros tejidos la secretan: Glándulas

salivales Presente en suero y orina Utilidad: Dx. de enfermedades pancreáticas Pancreatitis (aguda, crónica,

complicaciones), trauma pancreático, cáncer de páncreas

Pancreatitis: Aumento 2-12 h de iniciado el cuadro Pico máximo 12-72 h. Normal 3-4 días

amilasaOtros:Aumenta en perforación intestinal (intra luminal a peritoneo y a sangre)Infarto mesentéricoUlcera péptica penetrada

Amilasa urinariaAumenta post. al incremento séricoPermanece elevados una vez normalizados en suero

Uso principal: Dx. tardío de pancreatitis

Lipasas

Localización: Se sintetiza en el páncreas y en la mucosa gástrica.

Función: Hidroliza triglicéridos de la dieta. Los degrada en ácidos grasos + glicerol.

Enzima secretada por el páncreas al duodeno

Se elimina a través del riñón

Causas del incremento de lipasa: Pancreatitis Gastrointestinales

Lipasa

Utilidad: Dx de Pancreatitis aguda▪Aumento 4-8 h▪Pico máximo: 24 h▪Normal: 8-14 días No incrementa de manera

importante en perforación u obstrucción intestinal.

LACTATO DESHIDROGENASA DHL/LDH

Enzima citoplasmática presente en casi todas las células del organismo. realizansu función dentro de la célula

Hígado, miocardio, músculo esquelético y eritrocitos.

Los Tejidos muestran diferentes composiciones isoenzimática: LD5, LD4, LD3, LD2, LD1.

Tejidos con metabolismo anaerobio: LD5 Corazón LD1

LACTATO DESHIDROGENASA

Enfermedades malignas Ca hepático (70% pacientes con MTS

hepáticas) Ca de pulmón Leucemias MONITOREO...............NO

DIAGNOSTICO LDH en LCR: Meningitis bacteriana Infarto cerebral

DHL/LDH Corazón: IAM Elevación: 12-16 h posterior al inicio de los

síntomas Pico máximo:30-40 h. Útil para el diagnóstico tardío

ERITROCITOS : Hemólisis HÍGADO: Hepatitis toxica con ictericia,

Cirrosis RIÑON: Necrosis tubular Rechazo transplante

Aldolasa:

Enzima glicolítica Presente en muchos tejidos Mas importante: Músculo

esquelético Utilidad: Marcador Daño muscular Distrofias, dermatomiositis, polimiositis Trauma Muscular, gangrena, infecciones

en músculo (triquinosis)

Colinesterasa Hidrólisis acetilcolina (para

despolarización neuronal)

Utilidad: Disminuye en:Exposición a organofosforadosHepatitis crónica, cirrosis o Carcinoma

hepático.

ResumenENZIMA TEJIDO APLICACIÓN

Fosfatasa Acida Próstata, GR Ca próstata

ALT Hígado, músculo, corazón Enfermedades. parenquimatosa hepática

AST Hígado, músculo, corazón, riñón, GR

IAM, enfermedades Hepáticas y Musculares

Fosfatasa Alcalina Hígado, hueso, intestino, placenta, riñón

Enfermedades Oseas y hepatobiliares

GGT Hígado, riñón Enfermedad Hepatobiliar, alcoholismo

Colinesterasa Hígado Intoxicación por organoclorados y organofosforados

CPK Músculo, corazón, cerebro IAM, enfermedaes.musculares

DHL Corazón, hígado, músculo, GR, , tejido linfoide

IAM, hemolisis, enf.ermedades hepáticas

Amilasa Páncreas, gland. Salivares, ovarios

Enfermedades Pancreáticas

Aldolasa Músculo, corazón Enfermedades musculares

Enzima ÓrganoFosfatasa ácida Carcinoma de próstata

Fosfatasa alcalina Enfermedades hepáticas y óseas

Amilasa Enfermedades pancreáticas

Transaminasa glutámico-pirúvico (GPT o ALAT)

Enfermedades hepáticas -Cardiopatías

Lactato deshidrogenada (LDH) Hígado, corazón y eritrocito

Creatín quinasa (CK) Corazón, musculo y cerebro

5´nucleotidasa y aldolasa (ALS) Hepatopatías

γ-glutamiltranspeptidasa (γ-GT Hepatopatías

Aldolasa Musculo, corazón

Arginasa Hepatopatías

Elastasa Enfermedades del colágeno

Seudocolinesterasa Hígado (intoxicaciones)

Plasmina Coagulopatías

Lipasa Páncreas

Glucosa -6- fosfato deshidrogenadaGlutamato deshidrogenada (GLDH)Hidroxibutiratodeshidrogeneasa (HBDH)

Deficiencias enzimáticas

CONCLUSIONES

Las enzimas son útiles para el diagnóstico clínico y siempre deberá realizarse la interpretación con base en el cuadro clínico.

La alteración de la actividad enzimática se refleja en los valores de referencia y puede estar asociada a un estado patológico o estar relacionada a diversas condiciones fisiológicas.