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ENZIMAS ENZIMOLOGÍA CLÍNICA BIOQUIMICA Dra. Silvia Varas Tema:7 2012 Lic. Mariana Ferramola.

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1 ENZIMAS ENZIMOLOGÍA CLÍNICA BIOQUIMICA Dra. Silvia Varas Tema: Lic. Mariana Ferramola

2 Propiedades Generales de las Enzimas: Presentan un sitio activo Eficiencia catalítica (mayor velocidad de reacción) Condiciones de reacción (tº, pH y presión) compatible con la vida Especificidad Grupos prostéticos Regulación de su actividad Localización celular

3 Sitio Activo E + S ES] E + P

4 E E S [E-S] P E

5 Propiedades Generales de las Enzimas: Presentan un sitio activo Eficiencia catalítica (mayor velocidad de reacción) Condiciones de reacción (tº, pH y presión) compatible con la vida Especificidad Grupos prostéticos Regulación de su actividad Localización celular

6 Propiedades Generales de las Enzimas: Presentan un sitio activo Eficiencia catalítica (mayor velocidad de reacción) Condiciones de reacción (tº, pH y presión) compatible con la vida Especificidad Grupos prostéticos Regulación de su actividad Localización celular

7 Grupos Prosteticos: Cofactores y Coenzimas Grupo prostético: cofactores (ión metálico) o coenzima unido covalentemente a la enzima. Son de características no proteicas Apoenzima (inactiva) + Grupo Prostético Holoenzima (activa)

8 E E S [E-S] P E

9 Cofactores: Ejemplo del Ion que actúa como Cofactor Enzima Fe 2+ o Fe 3+ citocromo oxidasa, catalasa, peroxi dasa, ferroquelatasa K+K+ Piruvato Quinasa Mn 2+ Hexoquinasa, Glucosa-6-Fosfatasa, Mg 2+ Arginasa Ni 2+ Ureasa Zn 2+ Pirofosfatasa

10 Coenzimas: Ejemplo de Coenzima Ejemplo de Coenzima Grupo que transfiere Precursor dietario Tiamina PirofosfatoAldehídosTiamina (Vitam. B1) Flavina adenina dinucleótido: FAD Electrones. Oxidación - Reduccion Riboflavina (Vit. B2) Nicotinamida Adenina dinucleótido: NAD + Transferencia de átomos de hidrogeno. Oxidación - Reduccion Acido Nicotínico (Niacina, Vit. B ) Coenzima AAcilosAcido Pantoténico Fosfato de PiridoxalGrupos aminoPiridoxina (Vit. B6) TetrahidrofolatoUn grupo CAcido Fólico Coenzimas de Cobalamina Alquilo e HidrogenoCobalamina (B12)

11 Propiedades Generales de las Enzimas: Presentan un sitio activo Eficiencia catalítica (mayor velocidad de reacción) Condiciones de reacción (tº, pH y presión) compatible con la vida Especificidad Grupos prostéticos Regulación de su actividad Localización celular

12 Propiedades Generales de las Enzimas: Presentan un sitio activo Eficiencia catalítica (mayor velocidad de reacción) Condiciones de reacción (tº, pH y presión) compatible con la vida Especificidad Grupos prostéticos Regulación de su actividad Localización celular

13 Localización Celular Muchas de las enzimas se encuentran distribuidas en organelas especificas dentro de las distintas células del organismo. Ventaja de la compartamentalización: (1) aísla sustratos y productos, (2) no hay competencia de reacciones Las enzimas intracelulares se encuentran localizadas: en el citosol y/o en las organelas como por ej. mitocondrias Y pueden estar libres o asociadas a membranas. o Citosol

14 Citosólicas: LDH (láctico deshidrogenasa) y ALAT (alanina amino transferasa). Mitocondriales: GIDH (glutamato deshidrogenasa). Mitocondriales y citosólicas: ASAT (aspartato amino transferasa) y MDH (malato deshidrogenasa). Enzimas intracelulares más frecuentemente analizadas

15 ISOENZIMAS Las isoenzimas son proteínas que difieren en la secuencia de aminoácidos pero que catalizan la misma reacción, estando presentes en la misma especie. Estas enzimas pueden poseer diferentes: Propiedades físicas y químicas determinadas genéticamente (punto isoeléctrico, especificidad de sustrato y cofactor, etc), Mostrar diferentes parámetros cinéticos (por ej. diferentes valores de Km), o Propiedades de regulación diferentes.

16 Nomenclatura de las enzimas Las enzimas se denominan por el agregado del sufijo –asa al nombre del sustrato o a la reacción que cataliza

17 Ejemplos: deshidrogenasas oxidasas. aminotransferasas o transaminasas. fosfatasa peptidasas fosfoglucomutasa racemasas o epimerasas ligasas o sintetasas

18 ENZIMAS DE IMPORTANCIA CLÍNICA Las enzimas son empleadas en los laboratorios clínicos y en las investigaciones biomédicas como reactivos biológicos para la determinación de analitos, y la medición de sus niveles de actividad en el suero u otras muestras biológicas constituyen herramientas eficaces en el diagnóstico y pronóstico de una enfermedad

19 Las enzimas para ser herramientas eficaces en el diagnóstico y pronóstico de una enfermedad se debe tener en cuenta: Distribución tisular de las enzimas: El conocimiento de la distribución tisular de las enzimas es necesario para establecer una correlación clínica ante el aumento de una determinada enzima en plasma. Localización Intracelular: El conocimiento de ello permite entender el tipo y grado de daño que ha sufrido una célula. Tiempo de vida media de la enzima estudiada: El conocimiento de este parámetro nos permite interpretar los tiempos de desaparición de las actividades enzimáticas aumentadas.

20 Enzimas Especificas del Plasma Ejemplos: seudocolinesterasa, ceruloplasmina, lipoproteinlipasa, así como las enzimas que intervienen en la coagulación Enzimas No Especificas del Plasma Enzimas de Secreción Enzimas del Metabolismo Intermedio

21 Enzimas del plasma específicas Son componentes funcionales de la sangre. Están por lo común allí y en un nivel de actividad superior al de los tejidos, siendo mantenido su nivel constante por secreción activa de uno o más órganos. A este grupo pertenecen la seudocolinesterasa, ceruloplasmina, lipoproteinlipasa, así como las enzimas que intervienen en la coagulación sanguínea. La actividad de estas enzimas tiene interés clínico en le evaluación tanto de la función propia de la enzima en el estudio como de la función del tejido que la sintetiza.

22 Las enzimas del plasma no específicas No desempeñan función biológica en el plasma; no son, por tanto, constituyentes funcionales plasmáticos y sólo se aprecia una muy pequeña actividad en condiciones normales, debido a la renovación celular natural o pequeños traumatismos espontáneos Su presencia en plasma en niveles más altos de lo normal sugiere un aumento en la velocidad de destrucción o recambio celular y tisular. La determinación de estos niveles de enzimas plasmáticas puede proveer información valiosa para diagnóstico y pronóstico

23 Las enzimas del plasma no específicas: (1) Enzimas de Secreción Ejercen su actividad fuera de las células que las originaron, por ejemplo se producen en glándulas exócrinas, como páncreas (enzimas o fermentos digestivos) y próstata, así como en tejidos como mucosa gástrica y hueso. En condiciones fisiológicas: durante el embarazo o en en niños en crecimiento donde hay aumento de actividad de FAL por osteoblastos. En adenocarcinoma y osteosarcoma se observa un aumento importante de la actividad plasmática de las fosfatasas ácida y alcalina.

24 Las enzimas del plasma no específicas: (2) Enzimas del Metabolismo Intermedio Son las que se ubican en los distintos componentes celulares y cuya salida se produce cuando una causa determinada altera la estructura de la célula. La concentración en los tejidos de estas enzimas es miles de veces más alta que en el plasma. Un daño puede conducir a un aumento en la permeabilidad de la membrana plasmática con su consecuente liberación a la circulación general.

25 Ejemplos: aspartato amino transferasa (AST) o glutámico- oxalacético transaminasa (GOT), alanina amino transferasa (ALT) o glutámico pirúvico transaminasa (GPT), lactato deshidrogenasa (LDH), creatín quinasa (CK), -amilasa, γ-glutamiltranspeptidasa (γ-GT), 5´nucleotidasa y aldolasa (ALS).

26 ENZIMAS CELULARES DEL METABOLISMO INTERMEDIO: MECANISMOS DE LIBERACIÓN AL PLASMA SANGUINEO Hipoxia Presencia de microorganismos (bacterias, parásitos y virus) Agentes químicos, físicos y farmacológicos. Mecanismos inmunitarios. Trastornos nutricionales.

27 Es una causa extremadamente importante y frecuente de lesión y muerte celular, afectando a la respiración oxidativa aerobia. Según la gravedad de la hipoxia, las células pueden adaptarse, sufrir lesiones o morir. Causas Isquemia (falta de riego sanguíneo). Insuficiencia cardiorrespiratoria (inadecuada oxigenación de la sangre). Anemia o intoxicación por CO (incapacidad de la sangre de transportar adecuadamente el oxígeno). Hipoxia

28 Agentes microbiológicos, químicos, físicos y farmacológicos Infección por microorganismos tales como bacterias, virus, hongos, así como también con parásitos. Hay ataque directo de ellos sobre las membranas celulares promoverá también la salida de enzimas intracelulares a la circulación sanguínea. La contaminación ambiental es fuente de agentes químicos que dañan las células, tal como los metales pesados, etc. Otra fuente importante de agentes químicos es el alcohol y el tabaco. En el alcoholismo se observa la inducción enzimática de γGT (Gama Glutamil Transferasa), con aumento de sus niveles séricos. Los fármacos pueden producir: liberación de enzimas desde membranas (imipramina), inducción o represión de la síntesis enzimática y modificaciones del flujo biliar (fenobarbital).

29 En deficiencias vitamínicas y/o minerales. También se observa en la malnutrición proteico-calórica. Un ejemplo es la deficiencia de hierro, que al producir anemia genera hipoxia, dañando consecuentemente los tejidos. Mecanismos Inmunitarios Trastornos Nutricionales Los mecanismos que pueden generar daño tisular son: Anafilaxis (reacción alérgica grave). Formación de complejos inmunes en exceso (puede ocurrir por la presencia de gran cantidad de antígeno en el organismo). Citotoxicidad (el sistema inmune es capaz de eliminar células infectadas).

30 FACTORES QUE DETERMINAN LA CONCENTRACION Y ACTIVIDAD ENZIMATICA EN PLASMA: Depende de la localización intracelular de las enzimas Depende de las características del órgano o tejido dañado Depende del proceso de clarificación de las enzimas que llegan al torrente circulatorio

31 FACTORES QUE DETERMINAN LA CONCENTRACION Y ACTIVIDAD ENZIMATICA EN SUERO Depende de la localización intracelular de las enzimas: Enzimas citosolicas daño de membrana Enzimas mitocondriales mayor año y necrosis celular Depende de las características del órgano o tejido dañado Hígado órgano muy vascularizado, con capilares muy permeables, pasa rápido a suero Músculo esquelético capilares menos permeables, pasa a linfa

32 FACTORES QUE DETERMINAN LA CONCENTRACION Y ACTIVIDAD ENZIMATICA EN SUERO Depende del proceso de clarificación de las enzimas que llegan al torrente circulatorio a- Eliminación renal: se cumple para aquellas de bajo peso molecular. Ej: amilasa y algunas fosfatasas b- Inactivación sérica: existen inactivadores o inhibidores para varias enzimas: Ej: tripsina, quimiotripsina. Luego son eliminadas rápidamente, con la participación del sistema retículo endotelial en un proceso de endocitosis mediado por macrófagos. c- Para algunas enzimas existe recaptación por parte de los tejidos convalecientes, al restablecerse anatómica y fisiológicamente. Esta pequeñísima parte de las enzimas previamente liberadas sería utilizada, no para su función primitiva, sino como integrante de un pool (reservorio) de aminoácidos.

33 Vida media de las enzimas en el plasma:

34 ENZIMAS FRECUENTEMENTE ANALIZADAS: Transaminasas hepáticas (ALT o GPT y AST o GOT) alfaAmilasa Creatín fosfoquinasa (CPK) Fosfatasa ácida (AcP) Fosfatasa alcalina (ALP) Gama glutamil transpeptidasa (GGT) Láctico deshidrogenasa (LDH) 5-nucleotidasa (NTP)

35 ENZIMOLOGÍA DE LAS ENFERMEDADES DEL CORAZÓN, HÍGADO Y PÁNCREAS Corazón: IAM Hígado: Infección VHA Páncreas: Pancreatitis Aguda 1°, la biliar, por obstrucción del colédoco por cálculos biliares. Y la 2° se debe principalmente al abuso del consumo del alcohol.

36 Corazón: IAM

37 o GOT

38 Lactato deshidrogenasa (LDH) LDH es una enzima tetramérica, formada por la combinación de dos tipos de cadenas diferentes: H y M. La combinación de ellas da lugar a 5 isoenzimas diferentes. Las isoenzimas LDH 1 y LDH 2 están presentes en miocardio. Condiciones normales: Niveles bajos de LDH en plasma. Concentraciones plasmáticas de LDH 1 < LDH 2. Infarto de miocardio: Primeramente, la concentración plasmática de LDH 1 aumenta, llegando incluso a superar la de LDH 2 (es decir se invierte la relación). Posteriormente, los valores de LDH total aumentan por encima de su valor normal en plasma. Retornan a la normalidad luego de días.

39 Creatina Fosfoquinasa (CK) La CK es un diméro, formada por monómeros que pueden ser de dos tipos: M y B. La CK presenta 3 isoenzimas: CK-MM, de localización muscular. CK-MB, de localización cardíaca. CK-BB, de localización cerebral. En un infarto de miocardio, la actividad de CK aumenta en plasma, debido a un incremento de la concentración de CK-MB en el mismo. El incremento comienza entre las 6-8hs post-infarto, y los niveles se normalizan luego de 3-4 días.

40 Aspartato-amino transferasa(GOT) En un infarto agudo de miocardio (IAM), los valores elevados de GOT pueden persistir hasta 5 días y puede ser útil cuando no se conoce el tiempo de instalación de los síntomas o cuando el paciente fue ingresado tardíamente. Los aumentos de GOT son de 4-5 veces los valores normales. Si los aumentos son de veces, se asocian con IAM de peor pronóstico.

41 El hígado contiene una gran cantidad de enzimas, las de mayor interés clínico son : Transaminasas (GOT y GPT) Fosfatasa alcalina (FAL) Gamaglutamiltransferasa (γGT) La elevación de las enzimas hepáticas en plasma puede reflejar daño hepático o alteración del flujo biliar. Hígado: Infección VHA

42 GOT GPT

43 Enzimas plasmáticas usadas como marcadores de inflamación: Transaminasas (GOT y GPT) Las transaminasas son enzimas que participan en el metabolismo de los aminoácidos. Estas enzimas no son específicas del hígado, encontrándose también en músculo, corazón, páncreas y cerebro. Todas aquellas enfermedades hepáticas que cursan con necrosis celular dan lugar a hipertransaminemia. Lesiones agudas Lesiones crónicas Transaminemia ( UI/ml) Transaminemia

44 La FAL sérica tiene varios orígenes, aunque las fuentes más importantes son: hígado, huesos e intestino La colestasis aumenta la síntesis y liberación de FAL. Su vida media en la circulación es de aproximadamente una semana. FAL de origen hepático Es típico de obstrucción biliar intra o extrahepática, entre otros procesos. Enzimas plasmáticas usadas como marcadores de colestasis: FAL y GGT Gamaglutamiltransferasa (γGT) Participa del metabolismo de las proteínas. No es específica del hígado, siendo el riñón el órgano más rico en esta enzima. γGT Se observan en procesos obstructivos o neoplásicos

45 Pancreatitis Aguda

46 Enzimas relacionadas con daño pancreático: -Amilasa Lipasa Tripsinógeno No existe una relación directa entre la duración y la magnitud de los aumentos de actividad enzimática en plasma con la gravedad y el pronóstico de la pancreatitis.

47 - Amilasa Además del páncreas, esta enzima puede aumentar en plasma por procesos inflamatorios originados en otros órganos. Determinación de la fracción P3 de la amilasa, isoenzima de origen exclusivamente pancreático. El aumento de esta enzima se ha observado en forma casi constante en las pancreatitis agudas. La amilasa también puede aparecer en orina. Su determinación contribuye al diagnóstico y seguimiento de la evolución de una pancreatitis.

48 Lipasa Es la segunda determinación más frecuente para el diagnóstico de la pancreatitis aguda. Es más específica que la amilasa. Un aumento de lipasa plasmática solo puede deberse a afecciones del páncreas.

49 Enzimuria Destrucción celular renal. Rechazo a transplante renal. Marcadores de evolución de enfermedad renal. Se define como enzimuria la presencia de enzimas en orina. Las enzimas presentes en orina pueden tener diferentes orígenes. Pueden ser usados como marcadores de:

50 Mañana: GRAN CONSULTA 2° PARCIAL!


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