【综述】酶学知识在临床疾病诊断及治疗上的应用要求
目前临床主要以检测指标作为依据对疾病的诊断作出较为准确的判断。其中,酶学上的应用占了相当一部分。所以,从临床疾病诊断以及治疗的角度去对酶学知识的具体化了解和应用
深化是十分有必要的。本文献综述旨在对现有的临床应用的常见几种酶学指标检测作出一个
较为直观的知识汇总和部分拓展,作为基础医学和临床医学的一次应用上的联系。
阅读文献:
吗啡依赖相关的酶学研究进展——
生理学与生化学的紧密联系,酶学体系上对某种疾病机制的解释和指标上对该疾病的指导。
新生儿 -
长期以来,胆红素对神经系统毒性
作用的研究较为深入。近年随着对胆红
素生理功能毒性作用的进一步研究。发
现胆红素对心脏肾脏有一定的毒性影
响 u J 。心肌酶分布在全身组织中,特
别是心、肝、肺、骨骼肌、肾、脑中含
量高,以上组织损伤均可使细胞膜的完
整性丧失。使 ASr( 谷草转氨酶 )、 CPK (肌酸激酶 )、 LDH ( 乳酸脱氢酶 )逸
出,致血清中含量增高,特别是肌酸激
酶同工酶 (CK— MB) 绝大部分存在于
心肌细胞浆内,心肌以外细胞含量甚
微,是一种心肌特异性酶。通过测定血
清心肌酶的变化,可以反映心肌受损程
度 J。新生儿高胆红素血症引起心肌损
害的病因及发病机制尚不清楚。有人认为,可能因为未结合胆红素为脂溶性,
可以透过细胞膜。进入细胞内干扰细胞
的代谢功能,使细胞受损 bJ。本组高胆患儿心肌酶及同工酶活性均有不同程度增高,黄疸愈重。心肌酶活性升高愈明显。且经退黄综合治疗后,黄疽减退。
心肌酶活性亦随之下降,治疗前后比较有显著差异 (P<0 . 01) ,提示新生儿高胆红素血症时存在心肌损害。本组中,有25 例高胆患儿做心电图检查,大多
数心电图正常,故仅凭心电图检查不能
发现早期心肌损害。高胆患儿应同时作
心肌酶谱检查,早期应注意保护心脏功
能,以避免严重心肌损害。
第七章诊断酶学
本世纪初临床就开始测定体液中的酶来诊断疾病,如Wohlgemuth早在1908年就测
定尿液中淀粉酶(AMY )以诊断急性胰腺炎;30 年代临床测定碱性磷酸酶(ALP )用于诊
断骨骼疾病,随后发现不少肝胆疾病特别在出现梗阻性黄疸时此酶常明显升高。这些酶成为
当时临床实验室的常规测定项目,直到60 年代 ALP 仍是世界上测定次数最多的酶。但在50 年代以前,酶测定在检验科常规工作中只占很少一部分。诊断酶学的真正发展还是从50 年代用分光光度法建立了连续监测酶活性浓度方法开始,它可以测定不少用旧的“固定时间
法”不能测定的酶,并用于诊断疾病。结果发现乳酸脱氢酶(LD)、天冬酸氨基转移酶(AST)和α- 羟丁酸脱氢酶(HBDH )在诊断急性心肌梗死(AMI )上的灵敏度远远超过其他诊断
方法。在 60 年代初又肯定了肌酸激酶(CK)在诊断 AMI 比上面几个酶更早出现增高,特异
性也高,目前此酶已取代ALP 成为世界范围内测定次数最多的酶。同时发现丙氨酸氨基转
移酶( ALT)、 AST 对肝炎诊断不仅敏感度高,而且早在肝炎黄疸前期就明显升高。这些成
就引起了当时临床和实验室工作者广泛的兴趣和注意,先后进行了大量临床和实验工作,尝试和评价过成百种酶测定的临床意义,其中十种左右酶已成为目前检验科常用的重要测定项
目。酶测定约占目前临床化学总工作量的1/4 到 1/2 。
随着广泛地应用和研究,也发现总酶活性浓度测定对疾病诊断的特异性远不如人们所开
始预期的那样高。从70 年代开始,学者逐渐将注意力集中到同工酶测定上来,发现CK-MB 和 LD1 诊断 AMI 比上述总酶特异性更高,CK-MB已成为公认的诊断AMI 的“金指标”,
此二项同工酶测定也成为各大医院检验科必测项目。
80 年代以来,发现组织中同工酶进入体液后,有可能出现变化。如Ck-MM可进一步分为 Ck-MM1、MM2和MM3,Ck-MB可分为MB1和MB2。在诊断AMI 上优于 CK 总酶和同工酶,成为目前临床酶学上的一个研究热点。
从 70 年代起,随着免疫学和技术方法的发展,用抗原抗体反应有可能直接测定微量的酶蛋白,为酶学在临床医学上的发展开拓了一个新的领域。
本章将以血液中酶变化为重点,首先研究其变化的总规律,其次将从临床角度来探讨这些酶测定在临床诊断疾病、判断疗效和疾病预后中的价值。
第一节概述
长期以来临床将血清酶变化的机制理解得很简单:即病变细胞将其细胞中高浓度的酶释放到血液中,二者间酶浓度梯度越大,则血清中酶升高程度越大。这种理解远不能解释各种
各样的临床现象,例如肝中AST 绝对量约是ALT 的4 倍,但在急性肝炎时ALT 增高程度远
大于 AST ,而在慢性肝病特别是肝硬化时血中AST 又比 ALT 高,单从上述浓度梯度理论显
然很难说清。必须全面了解各种影响血清酶变化的因素。首先要了解血清酶的分类,因为不同类型酶变化模式将是不一样的。
一、血清酶的分类
虽然绝大多数血清酶含量极低,在血液中没有任何功能,但也确有一小部分酶在细胞内
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合成后分泌到血液中,并行使一定功能。其典型例子就是一些与凝血过程有关的酶,如凝血酶原、Ⅹ因子、Ⅻ因子等,还有与纤溶有关的酶如纤溶酶原、纤溶酶原活化因子等。它们一
般以失活或酶原状态分泌入血,在一定情况下被活化,引起一系列病理或生理变化。它们在血中浓度往往很高,甚至超过大多数器官细胞内浓度,因此在血中的变化常不是升高而是下
降。它们大都在肝脏合成,并以恒定速度释放入血,肝实质病变时,血中浓度明显下降,常
作为肝功能试验的一部分。这类对临床有价值的酶还有胆碱酯酶(CHE)、铜氧化酶、脂蛋
白脂酶等,在血中含量都以mg %计,人们将此类酶命名为血浆特异酶。
表 7-1临床常用的酶
*EC 编号推荐名简写
1.1.1.27 乳酸脱氢酶LD 、 LDH
1.1.1.37 苹果酸脱氢酶MD 、 MDH
1.1.1.41 异柠檬酸脱氢酶ICD 、 ICDH
1.4.1.3 谷氨酸脱氢酶GDH 、GLDH
2.3.2.2 γ-谷氨酰基转移酶GGT、γ-GT (GGTP)
2.6.1.1 天门冬酸氨基转移酶AST、GOT
2.7.
3.2 肌酸激酶CK(CPK)
3.1.1.3 脂肪酶LPS
3.1.1.8 胆碱酯酶CHE
3.1.3.1 碱性磷酸酶ALP (AKP )
3.1.3.2 酸性磷酸酶ACP
3.2.1.1 α- 淀粉酶AMY (AMS )
3.4.11.2 氨基酸芳香酰胺酶LAP
4.1.2.13 果糖二磷酸醛缩酶ALD
2.1.
3.3 鸟氨酸氨甲酰基转移酶OCT
3.1.3.5 5 ′-核苷酸酶 5 ′-NA ( 5-′NT )
*E C:国际酶学委员会
进一步分为分泌酶和代谢酶,一些外分泌器官分泌的酶可有小部分入血,如α- 淀粉酶(AMY )、脂肪酶( LPS)、胃蛋白酶原等等,它们在血中一般也以失活状态存在,疾病时可
以升高,但是如分泌细胞破坏,血中浓度也可下降,往往将ALP 、酸性磷酸酶( ACP )也归到此类,认为ALP 由骨细胞分泌,ACP 由前列腺分泌。
其余绝大多数酶都参与细胞内代谢,随正常细胞的新陈代谢,极少数进入血液,细胞内外浓度差异悬殊,病理情况下极易升高,一般很少考虑其浓度下降的临床意义。
有些书还讲一步将代谢酶分为一般酶和组织专一酶,看来无此必要,从临床观点看,单测总酶变化就要得出病变存在组织或器官的结论,显然是很困难的。
二、血清酶变化的病理生理机制
前面已提到不同类型的酶,其变化机制会有所不同,如把所有可能影响因素都考虑进去,
可以得到一个总的酶由细胞内进入血液以及在血中变化的总的模式图(图7-1 ):
图 7-1血清酶变化机制
式中 k1, k 2分别代表细胞内酶进入细胞间隙或(和)直接进入血液的速率,如某些种类细胞直接与血液接触,不需经过组织间隙就直接进入血液,则血中酶变化不仅出现早而且
明显。 K3 和 k4 分别代表酶从两个不同方向通过毛细血管壁的速率,某些组织或器官中毛细
血管壁很致密,这些值较低,则可能有相当一部分酶经由淋巴管才进入血液,此速率常数为
k5 。而 k6 、k7 则代表了酶在细胞间隙和血液的清除速率。K8 代表酶被血中细胞或网状内皮
系统细胞摄入的速率常数。少数酶属于血浆特异酶和分泌酶,如细胞出现增生性病变,则酶可以产生增多,并进入血液,反之也可能产生减少,从而引起血中酶浓度下降。
不同组织或器管中酶进入血中途径不一,清除方法也有差异,这就构成不同疾病酶变化的多样性,也只有在总的规律基础上,掌握各种器官疾病的特殊性,才能解释和掌握酶变化
规律,正确用于临床。从临床角度,可以将上述各种因素归纳为以下四个方面加以叙述。
(一)细胞酶的释放
细胞靠细胞膜来维持其完整性,细胞膜代谢十分活跃,依靠膜上一系列ATP 依赖的离子泵来维持细胞内外Na +、K+和 Ca2+浓度的差异,这过程需要耗费大量能源,当缺氧或能
量代谢障碍、 ATP 供应减少、离子泵功能障碍时,无法维持正常离子的梯度差,改变了细
胞的内渗透压,从而引起细胞肿胀,特别是Ca2+ 进入细胞内,引起细胞膜的泡状突出,膜
孔隙增大,酶开始从细胞内向外溢出,其速度和数量受多种因素影响。主要的有:
⒈细胞内外酶浓度的差异对于非血浆特异酶,细胞内外浓度差可在千倍以上,因此只
要有少量细胞坏死或者细胞有轻度病变,血中酶浓度就可能明显升高。有人计算过只要有
1/1000 肝细胞坏死,所释放的酶可使血中酶增加一倍。鸟氨酸氨甲酰基转移酶(OCT )在
细胞内外浓度差异可达到105 :1 ,此酶在肝脏病变时变化极为明显,可惜的是,由于测定
方法不方便,临床应用不多。但对于血浆特异酶而言,由于细胞内外浓度差异小,细胞病变
很少引起血中酶浓度明显升高。
⒉酶在细胞内定位与存在形式从上述酶释放的机制不难理解最容易释放入血的是胞质
中游离的酶,如ALT, LD 等。而在细胞亚显微结构中的酶则较难溢出,除非细胞病变进一
步加重,不局限于细胞膜。特别是线粒体酶,由于有两层致密的线粒体膜,往往当细胞出现
坏死病变时,才开始释放入血。在一个典型的AMI 病程中,线粒体AST 是最后一个出现升
高的酶,而且到达峰值时间也最迟。临床通过线体酶的测定,有助于判断疾病的不良预后。
又如肝细胞中AST 大部分存在于线粒体,虽然其绝对量超过ALT,但在急性肝炎时,由于
细胞病变较轻,胞质中含有大量ALT,故血中 ALT 往往超过 AST 。而在肝硬化时,主要病
变为肝细胞坏死,线粒体中AST 大量溢出,血中往往AST 大于 ALT。
细胞膜上也含有多种酶,如γ- 谷氨酰基转移酶(GGT)大量存在于肝中毛细胆管上皮膜上,当胆道梗阻、胆汁潴留在肝中时,胆汁酸盐有表面活性剂作用,可将GGT 从细胞膜
上洗脱下来,而此时不一定伴有细胞膜病变。正因为血中不同酶变化机制有差异,这样GGT
和 ALT 在各种肝胆疾病时的变化常不一致。
⒊酶蛋白分子量的大小不少实验都证实酶的释放速度大致与酶的分子量成反比。由于
临床上测定的十余种酶之间分子量差异不太大,此因素对血中酶浓度高低影响恐不如上述因
素,但对酶在血中出现升高时间先后有相当大影响。例如在AMI 时,血中最先升高的CK 分子量为 85000 ,而分子量为 125000 的 LD 出现升高明显推迟。
(二)酶在细胞外间隙的分布和运送
细胞中的酶经过三种途径进入血液:一种如血细胞和血管内皮细胞中的酶,不经过稀释就直接进入血液。第二种途径,细胞酶既和组织间隙也和血液直接相接触。如肝脾,它们释放的酶很快直接入血,另有小部分进入组织间隙。第三种途径,大多数组织或器官中,由于存在着结构致密的毛细血管,所释放的酶大部分进入组织液。除一小部分通过毛细血管壁进
入血液外,主要经由淋巴系统进入血液。由于血液只占细胞外液的20 %,淋巴液和血液一
天交换量可达 50 %-100 %,其结果通过此途径进入血液的酶量不仅增高程度较低,在血中
出现增高时间也较迟。临床医师不能忽视淋巴系统对血清酶浓度的影响。在一组动物实验中,单纯肌肉损伤加以固定,血中酶浓度变化不大;如加上被动运动,则AST 明显升高;如移
去实验动物胸导管,即使有被动运动,AST 也不升高。
有作者认为在坏死病变时血中线粒体酶很少达到像胞质酶这样高的程度,也是因为坏死病灶无淋巴液或很少淋巴液流动,这样大量线粒体酶堆积在坏死区,只有少部分坏死边缘区
酶通过淋巴进入血液。剧烈运动后血中酶升高与其说是由于细胞损伤引起,还不如说与酶在不同体液中重新分布有关。首先运动引起血压升高,血浆容量减少,血液浓缩;更重要的是
运动加速了淋巴液回流入血,大量组织液中酶进入血液。因此即使细胞中酶无明显释放入血,
血液酶浓度也可增高。
不同入血途径还可引起别一种差异,通过第三途径入血的往往是一些分子量小的单纯酶
蛋白,通过前两种途径入血的不仅有单纯酶蛋白、大分子量的酶多聚体和抗体的复合物,乃至一些和细胞碎片结合的酶都易进入血液,临床上所观察的巨酶血症常与肝病有关,可能原因在此。
(三)血中酶的清除
为了很好解释临床上复杂情况,还必须了解不同酶从血中清除率的差异以及清除机制。
弄清酶的清除率有助于理解,为什么同一疾病不同酶升高持续时间有差异。一般以血中酶的
半寿期来代表酶从血中清除快慢,表7-2 是一些常用酶的半寿期数据。
表7-2血浆中酶的半寿期
酶半寿期
AST 17 ± 5h
ALT 47 ± 10h
GLD 18 ± 1h
LD 1 113 ± 60h
LD 5 10 ± 2h
CK 约15h
CK-MM 17 ± 4h
Ck-MB 12 ± 4h
CK-BB 约5h
ALP 3-7 天
GGT 3-4 天
CHE 约10 天
AMY 3-6h
LPS 3-6h
从表 7-2 中不难理解为什么在急性肝炎恢复期时AST 先于 ALT 恢复正常,也很好解释
在 AMI 时 CK-MB持续时间最短,因其半寿期只有6 小时,而 LD 1因其半寿期长达100 余小时,持续时间最长。
有关酶从血中清除的机制,可说是目前最不清楚的问题,酶虽然也是蛋白质,但它们的半寿期明显比一般血清蛋白质为短,说明酶蛋白除遵守一般蛋白质代谢规律外,还有其特殊
的清除机制。目前发现对于一小部分分子量小于60000 的酶,如 AMY 可以从肾小球滤过一
部分,从尿中排出,肾脏严重疾病时AMY 升高也证实此一推论。但对于大多数酶而言,这
种清除机制显然是不存在的。
过去曾强调,通过胆汁可能排泄一部分酶,并认为这是梗阻性黄疸时,血中ALP 、亮氨酸氨基肽酶( LAP )的升高机制。而目前更多倾向认为此时升高机制是肝细胞受刺激合成
更多的酶,因为如给以抑制蛋白合成的药物,虽有黄疸,这些酶也不升高。
目前有人强调单核吞噬细胞系统在清除酶中的作用,它们可将酶迅速吞噬入细胞中,并进一步分解破坏。有学者用Riley 病毒选择性地感染小鼠单核吞噬细胞系统,引起血中LD 、AST 、 AMY 和 CK 等酶升高,用其它化合物封闭单核吞噬细胞系统也得类似结果。使用乙
芪酚刺激单核吞噬细胞系统可加速这些酶的清除,但是也不能过高评价这种结果,就在同一试验中,一些酶如LD 1和 ALT 就不受影响。此外,从临床角度来看,目前,尚无任何证据
显示任何人的病毒感染疾病引起酶清除机制的障碍。
(四)酶合成异常
对于血浆特异酶,细胞内酶合成下降是引起血中酶变化的重要因素,这些酶大多在肝脏
合成,因此当肝功能障碍时,胆碱酯酶常与白蛋白同时下降。酶合成减少和变异还见于不少
遗传疾病,由于酶基因变异,可引起特定的酶合成减少乃至消失,如肝-豆状核综合征患者,
血中铜氧化酶活性可明显下降乃至于零。在增生性疾病如骨骼疾病时,可因为骨细胞增生,
合成分泌更多的ALP ,引起血中此酶升高。恶性肿瘤患者血中酶升高有一部分可能与肿瘤
细胞中酶合成增加有关,如前列腺癌细胞可产生大量酸性磷酸酶。
酶的诱导作用也可引起血中一些酶浓度增高,最明显例子是服用苯巴比妥后常可引起肝
中 GGT 合成增加,血中浓度升高并不意味着肝细胞有什么病理变化,停药后GGT 就会下
降至正常。乙醇、巴比妥类、杜冷丁类以及双苯内酰脲类药物都有此种诱导作用,诱导的酶
除 GGT 外还可以是 ALP 。
(五)其它
实验室所测到的酶活性浓度值主要和酶量多少相关,但还受到其它物质特别是抑制剂和
活化剂的影响。在病理情况下,应考虑有无抑制作用,因为某些药物和毒物有抑制酶的作用。
当使用某些药物治疗肝炎后,还应考虑此药物有无可能抑制ALT 活性,此时血中ALT 量不一定下降,只是活性受到抑制,使所测活性下降而已。有机磷中毒时所测的血清胆碱脂酶和
红细胞中真性胆碱酯酶活性浓度可以很低,此时并不是酶含量降低,只是和有机磷结合,而有机磷是这些酶的不可逆抑制剂,使酶活性无法发挥。
三、血清酶的生理变异
临床医师常通过两个途径来判断血清酶的测定结果是否异常,有无临床价值。一是将所测值与同一被测对象在正常条件下所测值进行比较,二是将所测值与实验室提供的参考值进
行比较。但不论用什么方法都需知道,不仅是病理因素,还有不少生理因素也能引起所测值
变化,这些变异并无临床或病理意义。
(一)性别
大多数酶在男女之间无大差异,但少数酶如CK、GGT 在男女之间有明显差异,因此不
能以一个参考值作为判断标准。建议以130U/L为男性正常参考上限,100U/L为女性参考值上限。这是因为CK 在肌肉收缩中起重要作用,大量存在于肌肉组织中,从总体说男性肌
肉比女性发达,所以血清CK 在男女之间差异较大,在衡量个体CK 变化时,恐怕肌肉发达
程度是一个很重要的因素。GGT 是另一个男女差别明显的酶,常以GGT30U/L ( 30 ℃)为
女性上界值, 50U/L ( 30 ℃)为男性上界值,这可能与雌激素抑制GGT 合成有关。嗜酒者
可诱导 GGT 合成,而嗜酒者男性多于女性。
(二)年龄
不少酶在儿童时期与成人有所不同,例如新生儿的CK、 LD 、苹果酸脱氢酶(MD )、ACP 和谷氨酸脱氢酶(GLD )等常为成人2-3 倍,尤其前两项CK 、 LD 是临床常用的酶。
CK 出生 24 小时内可为成年人的 3 倍,到婴儿时降为两倍,到青春期降到成年人值。LD 在出生时也为成人两倍,逐渐下降到14 岁和成年人值一致。同时LD1 值儿童期也比成年人高,
正常儿童也可出现LD1 > LD2 ,如不注意此点,简单以正常成年人参考值为诊断标准,易导
致儿童心肌炎的误诊。
年龄引起酶变化最明显的酶是ALP ,新生儿值略高于成年人。至周岁增至成年人的2-3 倍。然后逐渐下降,到10 岁左右,发育长高期ALP 又明显升高,可达到成人的3-5 倍。这
可能与该时期软骨细胞、成骨细胞代谢活跃密切相关,切勿认为有肝脏病变,必要时应测
ALP 同工酶以资鉴别。
也有少数酶如AMY ,新生儿比成年人低。当进入老年期,有些酶也可出现变化,如ALP、GGT 等都有轻度升高。
(三)进食
大多数血清酶不受饮食影响,故测酶活性不一定空腹采血。但应注意酗酒者常引起GGT 明显升高,日本学者认为可根据血中GGT 升高判断酗酒程度,如未累及肝脏,戒酒后一周
GGT 可降至正常。此外如禁食数天可导致血清AMY 下降。
(四)运动
剧烈运动可引起血清中多种酶升高,升高程度和运动量及持续时间有关,也与运动者是否经常锻炼相关。训练有素的运动员,其血清酶升高幅度小。升高的酶多为肌肉中含量丰富
的 CK、LD 、AST 、醛缩酶( ALD )和 ALT 等,这些酶变化机制和意义是运动医学的一个重
要研究项目,从临床角度,抽血化验前不宜过度运动,以免引起解释困难。
(五)妊娠与分娩
妊娠期出现一系列生理变化,也可引起一些酶升高,如不注意有可能引起误诊。例如由于胎盘产生耐热的ALP 可引起血中ALP 值超过正常, LAP 也会明显升高,但都无临床诊断
价值。铜氧化酶在妊娠期升高,若胎儿死亡,此酶很快降至正常,有学者在妊娠期监测此酶
以观察胎儿情况。分娩时,由于子宫收缩,肌肉剧烈活动,可导致CK、 CK-BB 、AST 、 LD 等升高,这些变化与心肌损伤无关。
四、测定方法、标本处理等对测定结果的影响
除了生理条件可引起酶测定值的变化外,还有其它一些非病理因素也会引起实验室测定
结果的变化。
(一)酶测定方法
酶测定方法大致经过三个历史发展阶段,50 年代以前大都使用“固定时间法”,即让
酶与底物作用一段固定时间,一般为半小时左右,然后停止酶反应,用光电比色测产物生成
量或底物消耗量,从而计算出酶催化反应的平均速度。再据此按各作者自己定义的“单位”
向临床报告测定结果。这些所报的单位往往在前面冠以作者的姓名命名,例如ALP 根据不
同测定方法就有金氏单位、鲍氏单位、国际单位等等。同一标本不同单位结果从表面数值看
可以差异很大。如ALP 上列三种单位参考值分别为3-13 金氏单位, 0-3 鲍氏单位, 20-80
国际单位。
50年代中期,国际临床实验室开始采用“连续监测法”,就是习惯上所称的“动态
法”。需要使用生化分析仪,可以测酶反应的初速度,其结果远比“固定时间法”所测平均
速度准确,在高浓度标本时尤为明显。这样同一疾病患者用两种方法所测酶的结果并不一定
平行一致。在疾病急性期,用新法测定结果增加倍数常明显超过老法。例如在肝炎用赖氏法
测 ALT 很少超过参考值上限的十倍。改用新法,在肝炎急性期可得到超过参考值上限数十
倍乃至百倍以上的结果,由于后者结果和临床病理变化相一致,结果准确。目前在发达国家中,
新法已几乎取代了老法,我国也已开始广泛应用新法。本书各论在讨论各种疾病酶变化
时,将主要根据新法加以叙述。用新法也就是“连续监测法”所得结果,目前已基本统一使
用1964 年国际生化协会所规定的国际单位(IU ):即以每分钟能催化 1 微摩尔底物的酶量为
1 个国际单位。如表示血清中酶浓度多以U/L 表示之,即IL 标本(血清)中含的酶量,我
国医学界对此表示方法已经熟悉习惯。我国现在规定SI 制为计量的法定单位,SI 制的酶单
位为 Katal ,即每秒能催化 1 总分子底物的酶量为 1 个 Katal ,此单位不仅我国医学家不熟悉,
国际上应用不多,如有可能可同时用两种单位报告结果,或者注明转换系数,即1U =
16.67μ Katal。
但即使同使用连续监测法,同用IU/L 报告结果,不同实验室测定结果仍可出现较大差
异。这是因为上述二法是通过测酶催化速度来间接表示酶量高低,而酶催化的速度还受很多
其它因素影响。首先是温度,在国际单位定义中并未规定测定温度,而反应速度随温度升高
而加速,一般说每增加10 ℃,反应速度将增加一倍。因此同一标本、同一方法,在37 ℃所
得结果将显著高于30 ℃。虽然国际临床化学协会(IFCC)推荐30 ℃为酶测定温度,但临床
实验室由于实验工作方便等因素,愈来愈多使用37 ℃。因此本书各酶测定参考值将以37 所测结果为准,某些数据如在30 ℃测定将在结果后面用(30 ℃)表示。
除温度外,测定时条件的不同也可能引起结果明显差异。最突出例子是ALP 测定,用
二乙醇胺为缓冲液测出ALP 结果比用氨基甲基丙烷为缓冲液的高2-3 倍。又如在 ALT 测定
时,如在底物中加入磷酸吡哆醛比不加者结果可增高20 % -100 %。正因为如此,为防止临
床医生产生错觉,认为 IU/L 结果在国际上应一致。目前实验室常以 U/L ,而不以 IU/L 向临
床报告。
总之,临床医师在分析酶测定结果(U/L )时应以给报告实验室的参考值为准,盲目套
用文献结果或与其它实验室结果相比较,有可能得到不恰当的结论。
前面已提到从70 年代以来,随免疫技术发展,出现利用酶的抗原性,通过抗原抗体反
应直接测定酶的质量。测定结果不是以U/L 报告而是直接用ng/ml ,μg/L等报告酶蛋白含
量高低。如临床医师看到这样的报告,就可知道此时使用了最新的免疫学方法测酶,其临床
意义有可能与前两种方法结果有差异。例如国外公认,同样测CK-MB ,用免疫学方法所测
结果诊断价值最高,此问题将在后专门叙述。
(二)标本的采集、处理与贮存
在实验室测定酶之前,标本还要经过采集、分离血清和贮存等一系列处理过程。而酶在
血中是处于一个动态变化过程,血液离开体内后,还会有一定变化。因此在其中任何一个阶
段处理不当,都有可能引起测定值变化。
采取血液标本时最容易引起实验室误差的是抽血不当,或者实验室急于分离血清,因此体外溶血。由于大部分酶在细胞内外浓度差异明显,少量血细胞的破坏就有可能引起血清中
酶明显升高。最明显例子是LD ,红细胞中LD 约为血清的 100 倍,这样,只要有轻度溶血,
如1/100 红细胞破坏,就足以使血清中LD 升高一倍,常使原为正常的血清LD 值超过参考
值上限。其它如CK,虽然红细胞中无CK,但含有丰富腺苷酸激酶(AK ),进入血清能使某
些用“连续监测法”测定CK 的值假性升高,红细胞中酶的干扰,不仅表现在溶血影响上,
采血后如不及时将血清和血凝块分离,血细胞中酶同样可以透过细胞膜进入血清,所以采血后1-2 小时实验室必须及时离心,分离血清。
除非测定与凝血或纤溶有关的酶,一般都不采用血浆而采用血清作为测定标本。大多数抗凝剂都在一定程度上影响酶活性,例如EDTA 为金属离子螯合剂,在去除Ca 2+同时也去除其中 Mg 2+、 Mn 2+等离子, Mg 2+是 ALP 、 CK 和 5 ′-核苷酸酶(-NA5′)作用的激活剂,
其它如草酸盐、枸橼酸盐乃至肝素都对一些酶有一定程度抑制。有必要时,可考虑使用肝素
为抗凝剂,在常用抗凝剂中它对酶影响最小的。
酶蛋白不稳定,易失活,ACP 是最明显的一个例子。此酶在中性或碱性环境中极不稳
定,血液在37 ℃放1置小时, ACP 活性可下降 50 %。大部分酶在低温中比较稳定,分离血
清如不能及时测定,应放冰箱保存,表(7-3 )是常用酶在不同温度情况下的稳定性。
从表 7-3 可看出-25 ℃将血清冻结并没有太大优点,相反有些酶如ALD 、ALT 在融冻时被破坏。有文献报道用液氧在-195 ℃贮存血清,常用ALT酶如、AST 、 ALP 、 CK、 LD 、GGT 和 AMY ,在 10 个月活性变化不大。个别酶如LD 在低温反而不如室温稳定,即所谓的
“冷变性”。
表 7-3酶在不同温度储存的稳定性(活性变化小于10 %)
酶室温( 25 ℃)冰箱( 0- 4 ℃)冰冻(- 25 ℃)
ALD 2天2天不稳定※
ALT 2天5天不稳定※
AST 3天1周 1 月
ALP 2-3 天2-3 天 1 月
GGT 2天1周 1 月
CHE 1周1周 1 周
LAP 1周1周 1 周
CK 1周1周 1 周
LD 1周1-3 天1-3 天
ICD 1天2天 1 天
AMY 1月7月 2 月
LPS 1周3周 3 周
ACP 4小时¥3天§ 3 天§
亚铁氧化酶 I 1天2周 2 周
(铜氧化酶)
※酶不耐融化;
¥标本未酸化;
§标本加枸橼酸到 pH5
五、免疫方法测酶质量的临床应用
用免疫学方法测酶质量和经典的测酶活性方法相比,不仅灵敏度高,并可能测定一些以前不易测定的酶。但更为有意义的是:有可能为临床上的应用提供新的资料和信息。从疾病论断的角度来看,至少提供下列三个新的可能性:
(一)酶活性和酶质量变化的不平行
这二者的变化在不少情况下是互相平行的,但在一些情况下可以出现不一致。早在 1987 年 Robert 就提出可以用免疫学方法直接测量CK 的质量,并声称:“由于RIA 法是如此的
敏感,并可测定血循环中无活性的CK-MB ,毫不奇怪此法可比其它方法更早查出心肌梗死,
一般在疼痛 3 小时就可升高。”此后有些学者在急性心肌梗死时比较测CK-MB 活性和 RIA
法 CK-B 亚单位的结果,发现二者之间存在着不平行关系。CK-MB 活性升高持续较短, 3
天左右;而 CK-B 亚单位酶蛋白升高却在 7 天左右。近几年来发展了用免疫学方法测CK-MB
酶质量( mass )方法与测酶活性( activity )方法的结果相比较,在检测心肌坏死上,测质
量方法明显优于测活性方法。
国内有人报告了用单扩法测酶活性的方法,测定了在各种患者血中超氧歧化酶(SOD )含量,证实有些患者血中存在着无活性的SOD 。
在一些疾病情况下,甚至出现二者变化完全相反的情况。例如在狗实验性胰腺炎,用免疫学方法测弹性蛋白酶浓度,出现迅速而急剧地上升,但同时酶活性却出现平行地下降。作
者解释在释放酶蛋白入血同时,有大量酶抑制剂也释放入血,以致出现相互矛盾结果。前面提到的用两种方法测前列腺酸性磷酸酶(PACP )来诊断前列腺癌的阳性率不一致,有作者
也认为可能是肿瘤组织合成一些无活性或活性较低的酸性磷酸酶。
如果说在这方面尚有争论,那么在遗传学方面的意义则是比较明确的,将此两大类方法结合起来可以研究酶缺陷遗传疾病的发生机制,用免疫学方法可以测出灭活的酶蛋白量。由
于基因缺陷引起的酶缺陷如果仅仅影响酶蛋白合成下降,酶活性与酶蛋白量的比率即所谓的
“免疫比活性”无变化;如果由于基因缺陷合成了变异的酶蛋白,则不仅总酶活性下降,免
疫比活性也将变化;如果合成了一种活性正常但结构不稳定的酶,则幼稚细胞中酶活性及质
量都无变化,而在衰老细胞中将出现酶缺陷。酶稳定性的变异常见于红细胞内酶缺陷症。这