同工酶在临床上的意义

同工酶在临床上的意义

生物工程1092820112 万晓佳

同工酶（isozyme，isoenzyme）广义是指生物体内催化相同反应而分子结构不同的酶。按照国际生化联合会（IUB）所属生化命名委员会的建议，则只把其中因编码基因不同而产生的多种分子结构的酶称为同工酶。最典型的同工酶是乳酸脱氢酶（LDH）同工酶。同工酶的基因先转录成同工酶的信使核糖核酸，后者再转译产生组成同工酶的肽链，不同的肽链可以不聚合的单体形式存在，也可聚合成纯聚体或杂交体，从而形成同一种酶的不同结构形式。同工酶是指催化相同的化学反应，但其蛋白质分子结构、理化性质和免疫性能等方面都存在明显差异的一组酶。

在动、植物中，一种酶的同工酶在各组织、器官中的分布和含量不同，形成各组织特异的同工酶谱，叫做组织的多态性，体现各组织的特异功能。大多数基因性同工酶由于对底物亲和力不同和受不同因素的调节，常表现不同的生理功能，例如动物肝脏的碱性磷酸酯酶和肝脏的排泄功能有关，而肠粘膜的碱性磷酸酯酶却参与脂肪和钙、磷的吸收。对LDH催化的可逆反应，心肌中富含的LDH1及LDH2在体内倾向于催化乳酸的脱氢，而骨骼肌中丰富的LDH4及LDH5则有利于丙酮酸还原而生成乳酸。所以同工酶只是做相同的“工作”（即催化同一个反应），却不一定有相同的功能。

在医学方面，同工酶是研究癌瘤发生的重要手段，癌瘤组织的同工酶谱常发生胚胎化现象，即合成过多的胎儿型同工酶。如果这些变化可反映到血清中，则可利用血清同工酶谱的改变来诊断癌瘤。此外。因同工酶谱有脏器特异性，故测定血清同工酶常可较特异地反映某一脏器的病变，如血清的LDH1（B4）或MB型肌酸激酶（CK-MB）增加是诊断心肌梗塞较特异的指标，较测定血清LDH或肌酸激酶（CK）总活力更为可靠。

目前，同工酶对疾病的诊断和鉴别诊断都有重要意义。

同工酶的分布有明显的组织差异或细胞内的定位不同，使其具有较大的临床应用意义。

1）同工酶在不同组织中差异的临床意义：

因为存在组织差异，所以可根据其变化来推测受损的组织或器官。例如CK-MB活性增高对判断心肌梗死有意义。心肌有损伤时虽然可有总LD活性上升，但诊断意义不大，如果LD1活性上升，且LD1>LD2则说明有心肌疾病，如果在此基础上还出现LD5>LD4则说明在心肌损伤的同时并伴有肝的损伤，例如右心衰竭引起肝淤血状态。

2）同工酶在细胞内的定位不同的临床意义：

有一些同工酶只是在细胞内定位不同，也有临床意义，有诊断意义的主要是线粒体同工酶，线粒体中有些酶的性质和结构与胞质中同工酶有明显差异，有临床意义。如线粒体AST酶，较难进入血清，但当肝病变严重、细胞坏死时，线粒体同工酶AST可进入血中使其升高，对判断疾病的程度和预后都有帮助。

3）同工酶亚型的临床意义：

有些同工酶在从组织进入体液后，进一步分化为几个不同的类型，即同工酶亚型。CK-MB 的亚型有MB1、MB2，CK-MM的亚型有MM1、MM2、 MM3。这些亚型对心肌梗死的诊断和溶栓效果的判断都优于CK-总酶和同工酶。所以，同工酶和同工酶亚型的临床应用还是很有发展前途的。

以下列举几种重要同工酶的临床作用：

一．血清乳酸脱氢酶同工酶

心肌细胞LD活性远高于血清数百倍，尤以LDH1和LDH2含量最高。急性心肌梗塞时，血清LDH1和LDH2显著升高，约95%的病例的血清LDH1和LDH2比值大于1，且LDH1升高早于LDH总活性升高。病毒性和风湿性心肌炎及克山病心肌损害等，病人的血清 LDH同工酶的改变与心肌梗塞相似。LDH1/LDH2比值＞1还见于溶血性贫血、恶性贫血、镰形细胞性贫血、肾脏损伤、肾皮质梗塞、心肌损伤性疾病、瓣膜病等。

脑干含LDH1较高。颇脑损伤仅累及大脑半球时，只有血清同工酶谱的绝对值增高，而不影响同工酶的相互比值，如果累及脑干时，病人血清LDH1的含量也增高。

急性心肌梗塞发病后12～24小时，血清LDH1业已升高。若同时测定LD总活性，可发现LDH1/总LDH的比值对急性心肌梗塞诊断的阳性率与可靠性优于单纯测定LDH1或CK-MB。

胚胎细胞瘤病人的血清LDH1活性升高。

肝细胞损伤或坏死后，向血流释入大量的LDH4和LDH5，致使血中LDH5/LDH4比值升高，故LDH5 /LDH4＞1可做为肝细胞损伤的指标。急性肝炎以LDH5明显升高，LDH4不增，LDH5/LDH4＞1为特征；若血清LDH5持续升高或下降后再度升高，则可认为是慢性肝炎；肝昏迷病人的血清LDH5、LDH4活性极高时，常示预后不良；原发性肝癌以血清LDH4＞LDH5

较为常见。

肾皮质以LDH1和LDH2含量较高，肾髓质以LDH4和LDH5活性较强。患急性肾小管坏死、慢性肾盂肾炎、慢性肾小球肾炎以及肾移植排异时，血清LDH5均可增高。

肺含LDH3较多，肺部疾患时血清LDH3常可升高。肺梗塞时LDH3和LDH4相等，LDH1明显下降；肺脓肿病人的血清LDH3、LDH4常与LDH5同时升高。

血清LD总活性升高而同工酶谱正常（LDH1/LDH2＜1）的病例，临床出现率依次为；心肺疾病、恶性肿瘤、骨折、中枢神经系统疾患、炎症、肝硬变、传染性单核细胞增多症、甲状腺机能低下、尿毒症、组织坏死、病毒血症、肠梗阻等。

肌营养不良病人肌肉中LDH1、LDH2明显增高，LDH5显著下降；而血清则相反，LDH1、LDH2明显减少，LDH4、LDH5显著，表明血清LDH同工酶主要来自肌肉组织。煤矿、钨矿矽肺病人的血清LDH1、LDH2下降，LDH4、LDH5升高。

恶性病变时LDH3常增高。

（LDH1，LDH2，LDH3，LDH4，LDH5为人组织中的乳酸脱氢酶的5种同工酶）

二．肌酸激酶脑型同工酶

CK是细胞代谢过程中重要的催化酶, 其在人体正常组织中含有三种同工酶,按电泳速

率快慢顺序分别为CK-BB>CK-MB>CK-MM,其中脑组织几乎全部是CK-BB,它主要存在于神经元和星形细胞中,正常情况下,CK-BB在血液中浓度很微,脑脊液中含量也很低。当脑部组织发生病变时,脑细胞损伤、水肿,CK-BB释放进入脑脊液, 并通过受损的血脑屏障进入血液中，使脑脊液中CK-BB浓度增高。理论上认为,脑脊液CK-BB活性检测更直接和准确,但对于颅脑损伤患者行脑室穿刺或腰穿可增加诱发脑疝的风险。有研究表明,血清和脑脊液CK-BB活性密切相关,血清CK-BB分析可取代脑脊液CK-BB活性检测。

（CK有三种主要的同工酶，即CK-MM，CK-MB，CK-BB）

三．谷草转氨酶同工酶

正常情况下，谷草转氨酶存在于组织细胞中，其中心肌细胞中含量最高，其次为肝脏，血清中含量极少。谷草转氨酶主要存在于肝细胞线粒体内，当肝脏发生严重坏死或破坏时，才能引起谷草转氨酶在血清中浓度会偏高。谷草转氨酶偏高[4]，肝炎患者转氨酶数值老是居高不下，反映肝细胞炎症始终未停止，肝细胞肿胀、坏死持续存在。测定血清中此酶含量可用以协助诊断疾病和观察预后。

临床上，如果乙肝病程过长、慢性化程度高、肝细胞实质损害重、预后较差者，通常表现为谷草转氨酶偏高，谷丙转氨酶/谷草转氨酶小于1.0。早期肝硬化及肝硬化患者也会表现谷草转氨酶偏高，谷丙转氨酶/谷草转氨酶比值均在1.0以下。谷草转氨酶高的临床症状，也是肝炎的常见症状，一般有低烧、厌油、恶心、呕吐、乏力、食欲差、肝脏肿痛等。