Enzimas en MedicinaBiotecnología enzimática

Ismael E. Lizarazu D.

Enzimas en el diagnóstico clínico

Existe en el suero sanguíneo una gran cantidad deactividades enzimáticas. De la relación

Vmax = k+2 e0

Se deduce que la medida en suero de la actividad enzimática es una medida directa de la concentraciónde enzima en dicho medio.

Alteraciones de la concentración enzimática en suero, 1

1. Aumentos de la actividad enzimática

(a). Incremento patológico de la permeabilidad de membrana

(b). Muerte y destrucción celular

(c). Inducción enzimática

(d). Proliferación celular

Alteraciones de la concentración enzimática en suero, 2

2. Disminuciones de la actividad enzimática

(a). Intoxicaciones

(b). Enfermedades crónicas

(c). Alteraciones del estado nutritivo

Algunas enzimas con interés diagnóstico

1. Aminotransferasas2. Creatin kinasa3. Fosfatasa alcalina4. α-Amilasa5. Fosfatasa ácida6. Lactato deshidrogenasa7. γ-Glutamil transferasa8. Seudocolinesterasa

COOH

CHH2N

R1

+

COOH

C O

R2

COOH

CHH2N

R2

COOH

C O

R1

+

Aminotransferasas (Transaminasas)

Catalizan la interconversión reversible de aminoácidosy cetoácidos. Utilizan piridoxal fosfato como cofactor

Su papel es importantísimo en el metabolismo deaminoácidos. En clínica se determinan las siguientes:

EC 2.6.1.1, Aspartato aminotransferasa (AST, GOT)EC 2.6.1.2, Alanina aminotransferasa (ALT, GPT)

COO-

CH+H3N

CH2

COO-

+

COO-

C O

CH2

CH2

COO-

COO-

C

CH2

COO-

O

COO-

CH

CH2

CH2

COO-

+H3N

+

Aspartato α-Cetoglutarato Oxalacetato Glutamato

Aspartato aminotransferasa, EC 2.6.1.1 (AST, GOT)

Aparece en citosol y mitocondrias de tejidos metabólicamentemuy activos. Su nivel se eleva en el suero ante afeccioneshepáticas y miocárdicas.

Alanina aminotransferasa, EC 2.6.1.2 (ALT, GPT)

COO-

CH+H3N

CH3

+

COO-

C O

CH2

CH2

COO-

COO-

C

CH3

O

COO-

CH

CH2

CH2

COO-

+H3N

+

α-Cetoglutarato GlutamatoAlanina Piruvato

Enzima citosólica, de elevada concentración en el parénquimahepático. Se considera casi específica de lesión hepática.

CH3

N CH2 COOHCHN

NH2

ATP ADP CH3

N CH2 COCHN

NH2

O P O-

O-

O

Creatina Creatin fosfato

Creatin kinasa, EC 2.7.3.2 (CK, CPK)

Creatin fosfato es una forma de almacenamiento de enlacesricos en energía en el tejido muscular. Es el prototipo de loscompuestos conocidos como fosfágenos.

+

-

MM

MB

BB

La CK se presenta en forma de tres isoenzimasespecíficas de tejido:

- Forma MM (músculo esquelético)- Forma MB (músculo miocárdico)- Forma BB (cerebro)

La isoenzima MB es un marcador precoz deinfarto de miocardio. Un nivel muy elevado esmal pronóstico

Las isoenzimas se distinguen electroforéticamenteo por métodos inmunológicos

R O P

O

O-

O-

+ H2O R OH + HO P O-

O

O-

Fosfatasa alcalina, EC 3.1.3.1

Hidroliza con baja especificidad fosfomonoésteres, a un pHalto (de ahí el nombre). No se conoce con certeza cuál essu función metabólica. Aparece en gran cantidad de tejidos.

La fosfatasa alcalina presenta varias isoenzimas:

- Ósea- Hepática- Intestinal- Placentaria

Las más importantes son las dos primeras. Se pueden distinguirpor su termoestabilidad, siendo la ósea más termolábil.

Ósea: Propia del tejido óseo en crecimiento y de enfermedades que cursan con neoformación ósea

Hepática: Propia de las células del árbol biliar: se eleva en las colestasis (obstrucciones biliares) asociada a partículas de elevado peso molecular

γ-Glutamil transferasa, EC 2.3.2.2 (GGT)

GSH + aa γ-Glu-aa + Cys-Gly

Tiene un importante papel en el transporte de aminoácidosa través de membranas. Aparece, como la fosfatasa alcalina,en obstrucciones biliares asociada a fracciones de alto pesoçmolecular.

Es una enzima inducible, y su concentración en suero aumentacon xenobióticos (alcohol, drogas, etc.)

α-Amilasa, EC 3.2.1.1

Es una enzima producida por las glándulas salivales y elpáncreas.

Es un marcador muy importante de afecciones pancreáticasagudas (pancreatitis). Puede incluso aparecer en la orina, debidoa su bajo peso molecular (amilasuria)

Fosfatasa ácida, EC 3.1.3.2

R O P

O

O-

O-

+ H2O R OH + HO P O-

O

O-

Hidroliza fosfomonoésteres con baja especificidad. Presentavarias isoenzimas, una de las cuales (Fosfatasa ácida prostática)es un marcador muy fiable del cáncer de próstata y que se empleaen el diagnóstico precoz del mismo.

Adagen (adenosine deaminase) Enzon, Inc.Autorizado su uso pediátrico en inmunodeficiencias congénitas.

Ceredase (alglucerase) Genzyme Corp.Autorizado su empleo en enfermedad de Gaucher tipo 1

Cerezyme (imiglucerase) Genzyme Corp.Autorizado su empleo en enfermedad de Gaucher tipo 1

Pulmozyme (Dnase) Genentech, Inc.Autorizado su empleo en fibrosis quística

Activase (recombinant alteplase) Genentech, Inc.Autorizado en infarto de miocardio y embolia pulmonar

Enzimas en Terapéutica: producidas por recombinación

- Procesos industriales enzimáticos:

* Industrias del almidón* Detergentes* Industrias lácteas* Industrias de la fruta* Antibióticos

- Biosensores y biochips

Biotecnología enzimática

S u b s t r a t o

P r o d u c t o

E n z i m a i n m o v i l i z a d a

M e m b r a n a s e m i p e r m e a b l e

M e m b r a n a d e T e f l o n

C á t o d o

A n o d o

Biosensores

Esquema de unbiosensor de glucosa