Определение активности фосфатаз

Щелочная фосфатаза (фосфомоноэстераза I, КФ 3.1.3.1), или фосфогидролаза ортофосфорной кислоты, гидролизует разные синтетические субстраты при оптимуме pH 10,0.

Щелочная фосфатаза – металлопротеин, являющийся димером со значительной вариацией молекулярной массы отдельных представителей ферментов, содержащихся в разных тканях. В состав его активного центра входит атом цинка. Полагают, что он повышает активность фермента, обеспечивая конформационные изменения и гидролиз моноэфировортофосфорной кислоты.

Содержится практически во всех тканях человеческого организма, и прежде всего в костной ткани, паренхиме и стенках желчных протоков печени, проксимальных отделах извитых канальцев почек, предстательной железе, лактирующей молочной железе, клетках слизистой оболочки кишечника, плаценте. Особенно много её обнаруживается в растущих костях (фермент содержится в мембранах остеобластов), желчи и плаценте. Локализуясь в клеточной мембране, фермент участвует в осуществлении процесса транспорта биологически важных соединений.

ЩФ присутствует в каждом органе: наиболее высокая удельная активность фермента обнаружена в эпителии тонкой кишки, эпителии канальцев почек, остеобластах, гепатоцитах и плаценте. Фермент плотно связан с клеточной мембраной гидрофобным карбоксильным концом полипептидной цепи (гидрофобный конец цепи идентичен у всех изоферментов ЩФ). ЩФ сцеплена с плазматической мембраной фосфодилинозитол-гликановой связью. Молекулы ЩФ на поверхности плазматической мембраны располагаются неравномерно. Возможно, такая топография фермента связана с его определённой, пока ещё невыясненной физиологической ролью.

Активность щелочной фосфатазы обнаружена в большинстве биологических жидкостей, включая мочу, экскременты, желчь, слюну, молоко и лимфу.

В плазме крови детей она в 1,5-3,0 раза выше, чем в крови взрослых.

Щелочная фосфатаза – гетерогенный фермент, представленный отдельными изоэнзимами, каждый из которых сосредоточен в определённом органе.

В организме человека три гена кодируют биосинтез фермента: один – печёночный, костный и почечный изоферменты, другой – кишечный изофермент и третий – плацентарную ЩФ. Полагают, что существует и четвёртый ген, кодирующий синтез зародышевой щелочной фосфатазы, локализующейся в тонкой кишке плода примерно до 30 нед. беременности. Ещё один изофермент ЩФ определён в жировой ткани.

В последнее время особое внимание онкологов привлекают изоферменты щелочной фосфатазы, используемые как маркёры онкологических заболеваний: плацентарный, плацентарноподобный.

Таким образом, различают печёночную, костную, кишечную, плацентарную, плацентарноподобную, холестатическую, почечную ЩФ, изофермент «Реган» (обнаруживается у 1/6 онкологических больных и 1/3 больных с повышением активности ЩФ). Особенности изоферментного состава ЩФ состоят в том, что отдельные её изоэнзимы заключаются в отдельном, вполне определённом органе (тогда как все изоферменты ЛДГ сосредоточены в любом органе, хотя и в разном соотношении).

Кислая фосфатаза представлена тремя разновидностями изоферментов – II, III, IV.

Фосфомоноэстераза II, КФ II проявляет оптимальное действие при pH 4,6. Наиболее богатым источником этого лизосомального фермента является предстательная железа, фосфатазная активность которой приблизительно в 1000 раз превышает активность этого фермента в костной ткани, печени, селезёнке и почках. В плазме крови практически здоровых людей она постоянно обнаруживается после достижения половой зрелости. Фосфомоноэстераза II в противоположность остальным кислым фосфатазам ингибируется тартратом (на этом и основывается определение простатического изоэнзима фермента); ионы магния на неё не влияют. КФ III (оптимум активности при pH 3,4-4,4) находится в печени и других паренхиматозных органах, КФ IV (оптимум активности при pH 5,2-6,2) – в эритроцитах и тромбоцитах.

Клинико-диагностическое значение определения активности фосфатаз

Повышение активности щелочной фосфатазы в крови происходит главным образом при двух видах патологии: костных заболеваниях, связанных с пролиферацией остеобластов, и болезнях, сопровождающихся явлениями холестаза.

Гиперфосфатаземия встречается при заболеваниях костей, связанных с увеличением количества остеобластов, а также сопровождающихся распадом костной ткани; гиперпаратиреозе, болезни Педжета (деформирующем остеите), карциноме костной ткани, остеосаркоме, метастазах опухолей в кости, саркоидозе Бека, лимфогранулематозе с поражением костей.

Снижение активности щелочной фосфатазы в крови возникает при ослаблении остеобластических процессов, например, при замедленном росте у детей.

Активность ЩФ сыворотки крови уменьшается при гипотиреозе, авитаминозе C (цинге), старческом остеопорозе, выраженной анемии, квашиоркоре, ахондроплазии, кретинизме, состояниях, связанных с накоплением радиоактивных веществ в костях.

Описано самостоятельное заболевание – эссенциальная, или идиопатическая, гипофосфатаземия, протекающая в виде тяжёлого рахита. Лейкоциты больных с гипофосфатаземией практически не содержат ЩФ.

Понижение активности отмечается при хронической миелоидной лейкемии и при некоторых гепатологических заболеваниях.

Повышение активности ЩФ в моче отмечается после травматического повреждения почек или их заболевания. Полагают, что это почечный фермент, подвергшийся модификации в моче. Источником высокой фосфатазной активности экскрементов, видимо, является слизистая оболочка кишечника.

Повышение активности КФ, в большом количестве содержащейся в предстательной железе, при нормальном уровне ЩФ указывает на новообразования в этой железе. Введение тестостерона приводит к увеличению числа положительных фосфатазных проб при карциноме простаты, повышению содержания «простатической фракции» кислой фосфатазы, особенно, если опухоль вышла за пределы капсулы или дала метастазы (при метастазах карциномы предстательной железы в кости увеличивается также активность ЩФ).

Возрастание активности КФ наблюдается через 1-2 сут. после оперативного вмешательства на предстательной железе (а также при её биопсии).

Активность КФ значительно увеличивается при повышенном разрушении тромбоцитов, тромбоэмболиях, гемолитических состояниях, поражении костей метастазами опухолей, иногда при миеломной болезни.

Возрастание активности КФ сопровождает болезни почек, поражения гепатобилиарной системы, системы фагоцитирующих мононуклеаров.