Значение ферментов для медицины

Жизнедеятельность любого организма обусловлена постоянным и строго последовательным течением тысяч химических реакций, катализируемых ферментами.. Поэтому любые нарушения нормальных функции организма в основе своей имеют расстройство обменных процессом, нарушение деятельности ферментов (ферментопатии). С этих позиций большинство заболеваний можно характеризовать с точки зрения изменений деятельности ферментов. Механизм возникновения подобных отклонений, роль ферментов в патологии и этиологии заболеваний, в диагностике и лечении нее эти вопросы входят в самостоятельный раздел биохимии - медицинскую ферментологию.

Рис. 42. Фенилпировиноградная олигофрения у мальчика в возрасте 15 месяцев (по Майстер)

При изучении заболеваний было установлено, что первопричиной ряда из них являются нарушения синтеза ферментов. К ним относятся наследственные заболевания, такие, как фенилпировиноградная олигофрения, галактоземия, различные виды гемолитических анемий, гликогенозы, разнообразные формы нарушения свертывания крови и т. д. Например, механизм развития фенилпировиноградной олигофрении (слабоумие) заключается в том, что у больных детей нарушен синтез фенилаланин-гидроксилазы - фермента, который обеспечивает синтез тирозина из фенилаланина. Следствием является накопление в организме высоких концентраций фенилаланина и продуктов его нарушенного обмена, оказывающее губительное действие на развитие организма, в том числе мозга. У такого ребенка наряду с отставанием роста развивается психическая неполноценность (рис. 42).

Гликогенозы характеризуются снижением активности ферментов, катализирующих распад и превращения в организме гликогена. В результате печень, мышцы и другие органы переполнены гликогеном, а организм испытывает недостаток в одном из основных энергетических продуктов.

Ферментопатии могут быть токсического или алиментарного происхождения. В первом случае развитие заболеваний связано с избирательным угнетением отдельных ферментных систем различными ядами или токсинами. Алиментарные ферментопатии вызываются недостаточным снабжением организма веществами, поступающими с пищей и необходимыми для синтеза ферментов. К ним относятся недостаток белка в суточном рационе, гипо- и авитаминозы, снижение уровня минеральных веществ и т. д. Изучение данных вопросов способствует пониманию механизма развития многих заболеваний.

Большое место принадлежит ферментам в диагностике заболеваний. Исследования последних лет обнаружили избирательные нарушения ферментной активности при многих болезнях. Особое значение при этом имеет изучение ферментного состава крови, который весьма постоянен в здоровом организме. Поэтому повышение или снижение активности ферментов крови, а также появление в крови ферментов, в норме в ней отсутствующих, служит убедительным диагностическим показателем определенных изменений в организме. Особенностями ферментной диагностики являются высокая специфичность и возможность определения отклонений на ранних стадиях заболеваний. Так, определенная форма щелочной фосфатазы считается органоспецифичной для костной ткани, трипсин и химотрипсин - для поджелудочной железы и т. д. Острые гепатиты характеризуются резким повышением в крови глютаматаминотрансферазы, а инфаркт миокарда - лактатдегидрогеназы.

Диагностическая роль ферментов приобретает еще большее значение в связи с применением микро- и улырамикро-методов определения активности ферментов. Эти методы позволяют в одной капле крови определить до 10-15 ферментов. Эти методы находят широкое применение в клинике и особенно в педиатрии.

Существенное значение имеет использование ферментов в качестве лечебных препаратов. Так, трипсин применяется наружно для очистки гнойных ран, при ожогах для ускорения их заживления. Внутримышечное введение трипсина дает положительный результат при тромбофлебитах, остеомиелитах, гайморитах как противовоспалительное средство. Лизоцим нашел применение при лечении послеродовых воспалений, конъюнктивитов (воспалений конъюнктивы глаза), болезней носоглотки. Пепсин, липаза, амилаза, панкреатин многие десятилетия назначаются при недостаточности секреторной функции соответствующих отделов пищеварительного тракта. Фибринолизин рекомендуется для рассасывания тромбов сосудов. Ряд коферментов: тиаминпирофосфат, коэнзим А, АТФ и другие - также нашли применение в клинике.

Развитие фармакологии на современном этапе основано также на изучении ферментов. Это связано с тем, что разработка и получение высококачественных лекарственных препаратов против определенных заболеваний имеет в своей основе создание структурных аналогов субстратов, необходимых для жизнедеятельности микроорганизмов. Введение в организм человека структурных аналогов субстратов, безвредных для него, приводит к конкурентному торможению деятельности ферментов микроорганизмов, вызывающих заболевание. Так, для жизнедеятельности кокковых форм микробов необходима парааминобензойная кислота. Ее структурный аналог - сульфаниламидные препараты - включается в обменные процессы этих микробов и способствует их гибели. Никотиновая кислота необходима для развития туберкулезных бацилл, а ее структурный аналог - гидразид изоникотиновой кислоты - фтивазид - является эффективным средством лечения туберкулеза.

При изыскании новых лекарственных препаратов для данного заболевания ученые выясняют, какие из ферментных систем микробов являются для них жизненно важными и определяют субстраты, специфичные для этих ферментов. Затем создают синтетические структурные аналоги этих субстратов, которые были бы безвредными для человека. Именно такие препараты являются наиболее эффективными.

Все изложенное выше подтверждает важность изучения ферментов и их использования для медицинской практики.