Jaterní enzymy

1. Aminotransferázy

Aminotransferázy (dřívějším, někdy dosud užívaným názvem transaminázy) katalyzují přenos aminoskupiny z aminokyseliny na ketokyselinu a naopak. Existuje větší množství aminotransferáz specifických pro jednotlivé aminokyseliny. Mají význam nejen pro tvorbu aminokyselin z jejich ketoanalog, ale i pro katabolismus jejich dusíku – přenosem aminoskupiny na kyselinu 2‑oxoglutarovou vzniká kyselina glutamová, která je jedinou aminokyselinou, jež může být přímo deaminována. Koenzymem všech aminotransferáz je pyridoxalfosfát (derivát pyridoxinu, vitaminu B6), který se přenosu aminoskupiny aktivně účastní.

V diagnostice se užívá stanovení aktivity dvou aminotransferáz; jsou to:

•      alaninaminotransferáza (ALT);

•      aspartátaminotransferáza (AST).

Tyto enzymy katalyzují následující reakce:

alanin + 2-oxoglutarát → pyruvát + glutamát (katalyzuje ALT)

aspartát + 2-oxoglutarát → oxalacetát + glutamát (katalyzuje AST)

ALT je čistě cytoplazmatický enzym, nejvyšší aktivitu najdeme v hepatocytech.

AST se vyskytuje nejen v játrech, ale ve vysoké aktivitě ji najdeme i v kosterním a srdečním svalu, méně
i v jiných parenchymatózních orgánech. Poměrně vysoká aktivita AST je v erytrocytech, proto při stanovení vadí hemolýza.

Jaterní buňka má jen asi 35 % AST v cytoplazmě, zbytek je v mitochondriích. Jak již bylo uvedeno v obecné části, cytoplazmatická frakce se uvolňuje do krve velmi snadno i při tak mírném poškození hepatocytů, jako je zvýšení permeability buněčné membrány. Mitochondriální AST naproti tomu přechází do krve až při nekróze jaterní buňky. Poměr AST/ALT má tedy význam pro určení vážnosti léze hepatocytů. Pro interpretaci je důležitý i fakt, že ALT má několikanásobně delší biologický poločas než AST. Vysoký poměr AST/ALT pozorujeme i u svalového původu, neboť aktivita ASDT v příčně pruhovaných svalech je výrazně vyšší než je aktivita ALT.

Stanovení aktivity aminotransferáz

Stanovení vychází z výše uvedené reakce, katalyzované příslušnou aminotransferázou. Protože oba produkty jsou bezbarvé, je třeba navázat další reakci, kdy je vznikající ketokyselina (pyrohroznová, oxaloctová) jsou redukovány za katalytického působení příslušné dehydrogenázy, která využívá jako koenzym NADH. Při jeho oxidaci dochází k poklesu absorbance při vlnové délce 340 nm (tzv. optický test –  redukovaná forma NADH absorbuje UV světlo uvedené vlnové dílky, oxidovaná forma NAD⁺ nikoliv).

Stanovení ALT

alanin + 2-oxoglutarát → pyruvát + glutamát (katalyzuje ALT)

pyruvát + NADH + H⁺ → laktát + NAD⁺  (katalyzuje laktátdehydrogenáza, LD)

Stanovení AST

aspartát + 2-oxoglutarát → oxalacetát + glutamát (katalyzuje AST)

oxalacetát + NADH + H⁺ → malát + NAD⁺  (katalyzuje malátdehydrogenáza, MD)

Do reakční směsi se přidává pyridoxalfosfát (derivát vitaminu B₆), který je koenzymem aminotransferáz.

Referenční hodnoty

ALT < 0,8 (ženy); < 1,2 (muži) µkat/l; AST < 0,6 (ženy); < 0,8 (muži) µkat/l

Příčiny zvýšení aktivity aminotransferáz v séru

•      Poškození jater: akutní virová hepatitida (stoupá už týden před ikterem), infekční mononukleóza, toxické poškození jater, sepse, cholangitida, biliární kolika (za několik dní se vrací k normě), aktivní chronická hepatitida a dekompenzovaná jaterní cirhóza, metastázy do jater, srdeční selhání (městnání v játrech) aj. Krátkodobý vzestup ALT pozorujeme po požití většího množství alkoholu. Je-li poškození buněk těžké, je poměr AST/ALT vyšší než 1; bývá to u pacientů s aktivní cirhózou
a metastázami do jater.

•      Onemocnění myokardu: u srdečního infarktu stoupá AST (viz kap. 20.2.1.); stoupá-li i ALT, jde
o známku srdečního selhání s městnáním v játrech. Vzestup AST nastává i po operaci srdce, po resuscitaci (bývá hlavně extrakardiálního původu); u anginy pectoris je aktivita AST normální.

•      Onemocnění kosterních svalů: stoupá hlavně AST – např. v časném stadiu svalové dystrofie, po zhmoždění svalů, při otravě oxidem uhelnatým, v šoku (zde se aminotransferázy uvolňují do krve
i z jiných hypoxických orgánů a dosahují vysokých aktivit). Aktivita AST stoupá v krvi i po dlouhotrvající fyzické námaze.

•      Po podání morfinu stoupá hlavně AST, často též u heroinismu.

Snížení aktivity v séru

Snížení aktivity v séru může být známkou deficitu vitaminu B₆ (pyridoxinu); jeho derivát – pyridoxalfosfát – je totiž koenzymem aminotransferáz. Je proto přidáván k činidlu pro stanovení aminotransferáz.

2. Laktátdehydrogenáza (LD)

Katalyzuje reverzibilní přeměnu pyruvátu na laktát:

pyruvát + NADH + H⁺ ↔ laktát + NAD⁺

Jde o poslední reakci anaerobní glykolýzy; to vysvětluje nález LD prakticky ve všech tkáních.

Strukturou je LD tetramer tvořený podjednotkami dvou typů: H ( heart) a M (muscle). Jejich kombinací vzniká pět izoenzymů LD. Dokonalé rozlišení všech izoenzymů umožňuje elektroforéza. Izoenzymy jsou nazývány LD₁ až LD₅, přičemž LD₁ se pohybuje nejrychleji k anodě, LD₅ ke katodě. Toto označení platí v Evropě; protože v USA je běžné označení opačné, vyhneme se nedorozumění, budeme-li užívat značení izoenzymů založené na jejich stavbě z podjednotek (H₄, H₃M, H₂M₂, HM₃, M₄).

Izoenzymy obsahující podjednotky H jsou schopny na rozdíl od izoenzymů s převahou M‑podjednotek katalyzovat i oxidaci homologického substrátu – β-hydroxybutyrátu. Stanovení aktivity β-hydroxybutyrát-dehydrogenázy (HBD) tedy odpovídá H-podjednotkám LD; toto vyšetření však ztratilo význam se zavedením specifičtějších a citlivějších markerů poškození myokardu (kardiálních troponinů I a T).

Tkáně pracující převážně aerobně (srdce) obsahují více H podjednotek a preferují jako substrát laktát. Naproti tomu tkáně s převážně anaerobním typem metabolismu obsahují M podjednotky (játra, kosterní svaly) a upřednostňují jako substrát pyruvát.

Izoenzymy se dříve dělily elektroforézou; jejich stanovení dnes nemá klinický význam.

Stanovení aktivity LD

Užívá se výše uvedená reakce ze strany laktátu, který je oxidován koenzymem NAD⁺ na pyruvát. Vznikající redukovaná forma koenzymu NADH se projeví nárůstem absorbance při vlnové délce 340 nm.

Referenční hodnoty

< 4,2 µkat/l

Příčiny zvýšení aktivity v séru

Aktivita LD stoupá v krevním séru:

•        při intravaskulární hemolýze

•        u některých maligních nádorů (je součástí prognostického skóre a stagingu u některých zhoubných nádorů)

•        u pacientů v šoku, u poškození hepatocytů i příčně pruhovaných svalů

Vysoká LD v pleurálním výpotku budí podezření na jeho maligní původ.

3. Alkalická fosfatáza (ALP)

Je to enzym katalyzující hydrolýzu různých monoesterů kyseliny fosforečné v alkalickém prostředí (optimální pH 10). Její význam v organismu není zcela objasněn; enzym produkovaný osteoblasty se uplatňuje při mineralizaci kostní tkáně. Obsahuje ve své molekule zinek; jeho vyvázání přídavkem komplexotvorných činidel (např. solí EDTA, které jsou užívány jako antikoagulans) vede k inaktivaci alkalické fosfatázy.

Rozlišujeme tři izoenzymy ALP, lišící se primární strukturou, a tedy i kódované odlišnými geny: placentární, střevní a izoenzym obsažený v kostech, játrech a ledvinách. Třetí typ izoenzymu ALP se v různých orgánech liší nestejným obsahem sacharidů včetně kyseliny sialové v molekule. Tak lze dále odlišit izoformy ALP, a to kostní a jaterní a enzym z ledvin, který se však v krvi nevyskytuje. Bohužel právě jaterní a kostní izoforma ALP, kterou je třeba od sebe odlišit nejčastěji a poznat tak orgánový původ zvýšené ALP v séru, jsou strukturně nejpodobnější. K jejich stanovení se obvykle užívá vazba kostní ALP na speciální lektin kombinovaná s elektroforézou či finančně náročnější imunochemická metoda. Konečně některé zhoubné nádory, zejména karcinomy gastrointestinálního ústrojí, mohou produkovat ALP podobnou placentárnímu izoenzymu.

Stanovení aktivity ALP

ALP katalyzuje hydrolýzu umělého substrátu, 4-nitrofenylfosfátu; uvolněný 4-nitrofenol má intenzivně žluté zbarvení:

4-nitrofenylfosfát + H₂O → 4-nitrofenol + fosfát

Referenční hodnoty

0,7 – 2,2 µkat/l; vyšší u dětí (růst kostí) a těhotných v posledním trimestru (pochází z placenty)

Příčiny zvýšení aktivity v séru

•        Onemocnění jater a žlučových cest, zejména extra- i intrahepatální cholestáza, cholangitida, metastázy do jater (často spolu s AST a GMT), biliární cirhóza, někdy portální cirhóza;

•        onemocnění kostí – rachitis a osteomalacie, primární nádory kostí (osteosarkom), sekundární nádory kostí (zejména osteoplastické, např. metastázy karcinomu prostaty), osteitis deformans (Pagetova choroba), hyperparathyreóza primární i sekundární. U primární osteoporózy, hojení zlomenin, osteolytických metastáz a mnohočetného myelomu je aktivita ALP normální nebo jen lehce zvýšená.

Fyziologické zvýšení aktivity:

•        U dětí jako výraz osteoblastické aktivity při růstu kostí; zvýšení individuálně kolísá podle aktivity osteoblastů;

•        v třetím trimestru těhotenství může asi třetinu celkové aktivity tvořit placentární izoenzym. Větší zvýšení je ukazatelem poškození placenty; dnes se však v tomto případě aktivita ALP nestanovuje.

Příčiny snížení aktivity v séru

•        Hypofosfatazémie – autosomálně recesivně dědičné onemocnění se zvýšeným vylučováním fosfoetanolaminu močí.

4. Gama-glutamyltransferáza (GGT, nesprávná starší zkratka GMT)

Je to enzym, který katalyzuje přenos γ-glutamylového zbytku na vhodný akceptor (např. peptid či bílkovinu). Zdá se, že má význam pro udržení intracelulární koncentrace důležitého antioxidantu – glutathionu.

GGT je obsažena především v játrech a buňkách žlučovodů, a to v buněčné membráně, dále pak v tubulárních buňkách ledvin. V krvi však lze prokázat vždy jen enzym jaterního původu.

Stanovení aktivity GGT

Při stanovení se využívá uvolnění žlutého 4-nitro-3-karboxyanilinu z umělého substrátu; akceptorem
γ-glutamylového zbytku je dipeptid glycylglycin:

γ-glutamyl-4-nitro-3-karboxyanilid + glycylglycin → γ-glutamylglycylglycin + 4-nitro-3-karboxyanilin

Referenční hodnoty

muži < 1,2 µkat/l, ženy < 0,7 µkat/l

Příčiny zvýšení aktivity v séru

•        Onemocnění jater, především jako výraz toxické léze (alkohol, léky), dále cirhóza a steatóza jater;

•        obstrukce žlučových cest;

•        sekundární nádory jater.

Fyziologicky je vyšší aktivita GGT u mužů. Zvýšenou hodnotu nacházíme též u obézních osob, zřejmě
v důsledku steatózy jater.

5. Cholinesteráza (CHS)

Rozeznáváme acetylcholinesterázu (ACHS), která hydrolyzuje selektivně acetylcholin; vytváří se v synapsích cholinergních nervů a v nervosvalových ploténkách a je obsažena i v erytrocytech. Příbuzný enzym, zvaný někdy též pseudocholinesteráza, štěpí i jiné estery cholinu. Vzniká v ribosomech jaterních buněk a je secernována do krve. Patologické je tedy především snížení aktivity CHS v séru.

Stanovení aktivity CHS

Stanovení využívá hydrolýza umělého substrátu butyrylthiocholinu:

butyrylthiocholin + H₂O → butyrát + thiocholin

Sulfhydrylová skupina (–SH) uvolněného thiocholinu se pak stanovuje barevnou reakcí s kyselinou 5,5´-dithiobis-2-nitrobenzoovou.

Referenční hodnoty

muži > 88 µkat/l, ženy > 72 µkat/l

Příčiny snížení aktivity v séru

•        Porucha proteosyntézy při těžké hepatopatii, ale i při proteinové malnutrici (chronické hladovění, nádorová kachexie);

•        intoxikace organofosfáty, které představují non-kompetitivní inhibitory tohoto enzymu: bojové chemické látky (sarin), ale i některé insekticidy;

•        familiární idiopatická acholinesterazémie – dědičný defekt syntézy je klinicky němý, po podání sukcinylcholinu však hrozí apnoická pauza, neboť toto myorelaxans je normálně štěpeno právě cholinesterázou.

Zvýšení aktivity v séru

Zvýšení aktivity v séru pozorujeme u nemocných s vystupňovanou proteosyntézou (nefrotický syndrom), ve fázi úzdravy po hepatitidě, u alkoholismu a některých jiných stavů. Nemá diagnostický význam.

U nemocných s myasthenia gravis se nacházejí v séru autoprotilátky zaměřené proti receptorům acetylcholinu; příznaky onemocnění jsou způsobeny nedostatečnou odpovědí na acetylcholin, tedy svalovou slabostí až parézou. V terapii onemocnění se užívají mj. inhibitory cholinesterázy.

6. Glutamátdehydrogenáza (GMD)

Katalyzuje oxidační deaminaci kyseliny glutamové:

glutamát + NAD⁺ + H₂O → 2-oxoglutarát + NADH + NH₄⁺

GMD je obsažena v jaterních buňkách, a to výhradně v mitochondriích. Za normálních okolností je její aktivita v séru zanedbatelná, objevuje se v něm jako výraz nekrózy jaterních buněk.

V rutinní praxi se stanovení GMD neužívá, místo něho se užívá k posouzení nekrózy jaterních buněk (méně specifické) zvýšení poměru AST/ALT.