章节内容
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
| *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) |
二、血清酶变化的病理生理机制
| 酶 | 半寿期 |
| AST | 17±5h |
| ALT | 47±10h |
| GLD | 18±1h |
| LD1 | 113±60h |
| LD5 | 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 |
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
| 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) |
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。这是由于红细胞寿命较长,成熟红细胞无细胞核不能制造新蛋白质,所以酶稳定性的缺陷容易在衰老红细胞中表现出来。
在最严重的情况,变异的基因甚至能合成无活性的酶蛋白,如胆碱酯酶遗传变异中,有一类型所谓“不活动等位基因”(“silent”allele)就是典型例子。又如在Lesch-Nyhau综合征中存在这免疫活性但无催化活性的次黄嘌呤转磷酸核糖基酶。
(二)以免疫方法取代测酶活性方法
免疫学方法和经典测酶活性方法相比最突出的优点是:免疫学方法能测定一些不表现酶活性的酶蛋白质,这在以前是不能想象的。首先是各种酶原,还有去辅基酶蛋白(apoenzyme)以及一些灭活的酶蛋白裂解产物等等。例如已有用RIA法测胰蛋白酶原。也有用免疫学方法测定线粒体和胞质谷草转氨酶,这其中包括无酶活性的去辅基谷草转氨酶。
免疫学方法另一特点是特异性高,且不受体液中其它物质,特别是抑制剂、激活剂的干扰。不少蛋白水解酶或者对基质特异性不高,或者易受血中一些蛋白质如α1-抗胰蛋白酶、α2-巨球蛋白的抑制作用。用测酶活性方法不易准确定量甚至无法测定。在近年来用免疫学方法陆续建立了RIA测胰蛋白酶、弹性蛋白酶的方法。
一般说来和测酶活性相比,免疫学方法灵敏度更高一些。一些既往由于方法学灵敏度差,不易测定的酶可以尝试改用免疫学方法,脂肪酶是其中例子之一。经典测酶活性方法由于灵敏度差,酶温育时间长达24小时,几经修改仍需4小时,现已有RIA法脂肪酶试剂盒。近年来随着优生学发展,羊水中各种成分包括酶的测定日益受到重视。例如在Tay-Sachs综合征时,胚胎组织细胞中氨基已糖苷同工酶A或(和)B合成障碍,免疫学方法由于灵敏度高,可以比测酶活性方法早几周在胎儿的羊水中查出此酶的缺陷。
(三)同工酶测定
免疫学方法用于测定同工酶比经典的理化方法简单方便,所以愈来愈多同工酶测定改用免疫学方法,国外已逐步取代电泳或层析法。除上文已提到的CK-MB、LD1、LD5测定外,还可用免疫学方法测半乳糖酰基转移酶同工酶A和B,碱性磷酸酶的Regan同工酶。同工酶有可能作为肿瘤的标记物(tumor marker),已证实γγ-烯醇化酶或神经元特异烯醇化酶(NSE)可作为APUD系统肿瘤的一个很好标记物。用RIA测血中NSE在肺小细胞性肿瘤患者中阳性率超过80%,γγ-烯醇化酶在大细胞肺癌阳性率也超过70%。可以预期随科学技术发展,免疫学方法将成为临床上测定同工酶的主要方法。
六、检测同工酶及其亚型的临床意义
从50年代中期开始,临床酶学有了迅速的发展,几乎把当时能测的酶都在临床上试用过,企图通过测定某一种或某几种酶来诊断一些特定疾病或特定组织器官的病变。通过10余年广泛的研究,发现酶测定诊断疾病的特异性并不高,因为机体中各种细胞的代谢有很大的相似性,从临床角度很难说存在着所谓器官特异酶。当时曾有学者想找出一些肿瘤特异酶,但很快发现找不到一种只存在于肿瘤组织并能进入血液而正常组织又不存在的酶。
在此同时,Market等通过对LD在电泳时可分为5个区带的深入研究,在1959年首先提出“isozyme”的术语来描述一类酶,它们催化同一生化反应,但在结构和理化性质上有所不同,目前广泛使用国际生化协会推荐术语“isoenzyme”。我国目前多翻译为同工酶,临床很快将此新概念、新发现用于临床,发现同工酶测定可以弥补上述测酶总活性的不足之处,因为不同同工酶在组织分布、细胞内定位、发生发育方面都可能有所差异,临床可利用这些差异来增加诊断的特异性。目前不论在诊断肿瘤,还是诊断心脏、肝等疾病上都找到一些较总酶活性测定特异性、灵敏度高的同工酶测定项目,同工酶正逐步成为酶学中一个重要分支。
80年代发现某些同工酶从组织进入体液后,进一步变化分为数个不同类型即所谓同工酶的亚型(isoform)。CK-MB的亚型MB1、MB2,CK-MM亚型MM1、MM2和MM3在AMI的诊断和溶栓疗效判断上都优于总酶和同工酶。
同工酶是一个复杂的生物现象,至今在分类、概念上尚有一些问题有待研究澄清。从临床诊断角度可将同工酶理解为一个包括有多种能催化相同生化反应的酶族,在这族中虽然不同酶都催化同一反应,但在理化性质上有差异,如它们对底物的亲和性、特异性不同,对抑制剂出现不同的反应,所带电荷、对热耐受性有差异等等。生化学者根据这些差异用各种物理、化学方法将同工酶分离测定,从本质上说这些差异与酶蛋白结构有关,或者是构成酶蛋白的氨基酸在组成或排列次序上出现差异,或者由于二级、三级乃至四级结构不同而造成上述不同的理化性质,同时这些结构差异又可引起酶蛋白抗原性的差异。目前正在大力发展这种用免疫方法测同工酶的技术,并取得明显进展。
同工酶之所以有较高的诊断价值与下面一些因素有关:
首先是某些同工酶有明显的组织分布差异,以目前临床应用最多的CK和LD同工酶而言,CK大量存在于三种肌肉组织中,单独总CK升高很难判断。CK升高的组织来源为:骨骼肌中主要为CK-MM,平滑肌中为CK-BB,心肌中虽然大多数仍是CK-MM,但却含有14%-40%的其它两种肌组织中没有或仅含少量的CK-MB,这样只要能测CK同工酶,根据同工酶变化,不难判断出释放CK的器官或组织。
LD虽然几乎存在于全身各种细胞中,但其五种同工酶在体内分布情况并不相同。如LD1主要存在于心肌和红细胞中,LD5则主要存在于肝脏和骨骼肌中,正常血清中同工酶分布为LD2>LD1>LD3>LD4>LD5,这样虽然心脏和肝的多种疾病都能引起总LD升高,但对血清LD同工酶影响却大不相同。如AMI时,LD1明显增高以致LD1>LD2,肝病时将出现LD5>LD4,AMI患者在LD1>LD2基础上,又同时出现LD5>LD4,可怀疑是否有右心衰竭,引起肝淤血。有些酶的同工酶与上述情况不同,只是细胞内定位不同,临床上有诊断意义的主要是线粒体同工酶,线粒体中有一些酶在结构和性质上往往与细胞质中同工酶有明显差异,临床应用较多的是线粒体AST。轻度病变时,由于线粒体有两层致密的膜,此同工酶很难进入血清,但在细胞坏死病变时,血清中线粒体同工酶常明显升高。近年来发现ALT也存在着两种同工酶,肝脏疾病时ALT经常升高,ALT同工酶测定应该对肝病预后判断有一定价值。
在胚胎期,和器官的发生发育一样,这一时期酶带有早期种族进化的痕迹,与出生后人体的酶往往有差异。当人得肿瘤后,肿瘤细胞可以出现返祖现象,有可能出现胚胎期同工酶,测定这类同工酶有助于诊断肿瘤,例如胚胎期CK主要为CK-BB,约有10%恶性肿瘤患者血清可查出CK-BB,又如一些肿瘤患者血中可查到胎盘性ALP等等。
总之,随着科学技术的发展,测定项目的增加,测定方法的简化,同工酶测定将在诊断疾病、判断疗效和预后方面起着愈来愈大的作用。
第二节 临床诊断中常用的血清酶类及其同工酶
上一节介绍了血清中酶浓度变化的机制以及在判断血清中酶测定结果的意义时必须注意的一些事项,但在具体应用各种酶测定来诊断疾病时,还各有其特点。
临床医师多从疾病出发,将酶测定结果和其它各种检查结果综合起来,分清主次,辨证地加以应用;对一个检验医师而言,单从这方面考虑显然是不够的,还应对具体每个酶有一个较全面的了解,这样才能为临床提供咨询,解释好各项测定的临床应用价值。
本节以常用的具体酶为中心,系统介绍该酶在临床论断中的应用,包括该酶的作用、性质特点、组织分布与其临床应用价值。
一、肌酸激酶(CK)及其同工酶
| 疾病 | 总CK | CK同工酶 | |
| 急性心肌梗死(AMI) | 常用酶中CK增高最早(4-8h),24h达峰值,2-3d恢复正常,中度升高,常在3000U/L以下 | 诊断AMI“金标准”(>6%),增高稍早于总CK(?),2-3天恢复正常 | |
| 心肌炎(病毒性,风湿性) | 急性期轻度升高,可达5倍正常上限 | CK-MB可增高 | |
| 增 | 心导管,冠状动脉造影 | 可有中度升高 | 一般无变化 |
| 运动试验) | 可轻度升高 | CK-MB正常 | |
| 肌肉损伤(挫伤、手术,肌注药物、癫痫、酒精和毒素中毒,过度运动) | 升高程度和损伤程度有关,严重病例可达10000U/L以上,肌注药物引起CK升高,一般不超过正常上限2倍,持续不超过一天 | 主要为CK-MM升高,CK-MB绝对值虽可升高,但百分比<6% | |
| 肌萎缩(Duchenne和Becker型) | 有症状患者CK可达50倍正常上限,女性携带者CK可为3-6倍正常上限,可查CK以筛选携带者 | 有些患者也可出现CK-MB升高 | |
| 多发性肌炎与肌炎 | CK明显增高 | 主要为CK-MM | |
| 高 | 神经性肌肉疾患 | CK正常 | 无变化 |
| 脑血管意外(脑出血,脑血栓) | 部分患者血中和CSF中CK升高 | CK-BB可增高 | |
| 恶性肿瘤 | 约10%病例CK-BB升高 | ||
| 甲状腺功能低下 | 可高达50倍正常上限 | 主要累及CK-MM | |
| Reye综合征 | 明显升高可在达70倍正常上限 | 主要为CK-MM | |
| 降 | 卧床患者 | 程度不等地下降 | 主要为CK-MM |
| 甲状腺功能亢进 | 程度不等地下降 | 主要为CK-MM | |
| 低 | 激素治疗 | 个别患者可下降 | 主要为CK-MM |
| 变 | Ⅰ型巨CK血症 | 电泳位于CK-MB和CK-MM之间可能是CK和IgA,或IgG复合物 | |
| 异 | Ⅱ型巨CK血症 | 电泳位于CK-MM后面,为线粒体CK和其聚合体 |
二、乳酸脱氢酶(LD)及其同工酶
| 疾病 | 总LD | LD同工酶 | |
| AMI | 常测酶中,升高最慢(8-10h),但升高时间最长(5-10d),峰值可达10倍正常上限 | LD1>LD2,并可持续到两周(部分病例总LD正常) | |
| 充血性心衰,心肌炎 | 可升高达5倍正常上限 | LD1>LD2 | |
| 增 | 巨细胞性贫血 | 可升高达5倍正常上限,治疗正确迅速下降 | LD1>LD2 |
| 病毒性肝炎 | 部分病例可升高达5倍正常上限 | LD5>LD4(部分病例总LD正常 | |
| 肝硬化 | 常轻度升高 | LD5明显升高,LD5>LD4 | |
| 高 | 原发性肝癌 | 部分病例升高 | LD5明显升高,LD5>LD4 |
| 梗阻性黄疸 | 不定 | 常LD4>LD5 | |
| 肌肉损伤 | 视损伤程度不同而异 | 以LD5升高为主 | |
| 肌萎缩 | 可高达10倍正常上限 | 以LD5为主 | |
| 某些恶性肿瘤(白血病,结肠癌……) | 可升高,个别病例高达5倍正常上限 | 以LD3为主,LD3>LD1 | |
| 变异 | 某些病倒,电泳出现LD6,常显示预后不佳 |
三、氨基转移酶(ALT,AST)及其同工酶
| 疾病 | ALT | AST | AST/ALT |
| 病毒性肝炎 | 随不同病期和严重程度而异,常明显升高,可达10-100倍正常上限 | 同ALT,但程度没有ALT明显,恢复到正常早于ALT | <1.0 |
| 重症肝炎 | 不超过20倍正常上限,出现“肝疸分离” | 增高程度常超过ALT | >1.0 |
| 肝硬化 | 变化不定,常轻度增高 | 同ALT,但增高程度常超过ALT | >1.0 |
| 右心衰竭合并肝溢血 | 正常或轻度升高,个别可高达10倍正常上限 | 增高程度常超过ALT | >1.0 |
| 梗阻性黄疸 | 变化不足,常不超过5倍正常上限 | 同ALT | 不定,常<1.0 |
| Gilbert综合征 | 无变化 | 无变化 | |
| 溶血性黄疸 | 无变化 | 无变化 | |
| AMI | 正常或轻度升高 | 明显升高,与CK和LD相比,无何优点 | >1.0 |
| 心肌炎 | 正常或轻度升高 | 急性期可轻度升高 | >1.0 |
| 肌肉损伤 | 正常或轻度升高 | 可高达2-5倍正常上限 | >1.0 |
| 肌萎缩 | 明显上升,可达8倍正常上限 | 同ALT | >1.0 |
四、碱性磷酸酶(ALP)
碱性磷酸酶(ALP)是指一组底物特异性很低,在碱性环境中能水解很多磷酸单酯化合物的酶,需要镁和锰离子为激活剂。近年为认为ALP真正作用是将底物中磷酸基团转移到另一个含羟基基团化合物上,磷酸乙醇胺有可能是ALP在体内作用的底物。
ALP确切的生理作用目前仍不十分清楚,一般认为骨中ALP和骨的钙化作用密切相关,成骨细胞中的ALP作用产生磷酸,与钙生成磷酸钙沉积于骨中。ALP还广泛存在于肝细胞血窦侧和胆小管膜上、肾近侧曲管刷状缘和小肠粘膜的微绒毛,据此推测它可能还与物质的吸收和运转过程有关。
各器官的ALP在理化性质都有些差异,临床上长期认为存在着肝、骨、小肠和胎盘等ALP,在病理时还可能出现“高分子”ALP,以及一些和肿瘤有关的变异ALP,如Regan、NagaoALP等。深一步研究发现这些ALP主要受3个基因位点控制,相应生成3大类ALP,即小肠、胎盘和组织非特异ALP,后者包括临床上所谓的骨、肝、肾等组织器官,它们的氨基酸结构类似,抗原性无差别,这些酶电泳速率和对不同抑制剂反应差异来自ALP中所含糖基的不同。
【组织分布】
ALP广泛存在于机体各组织器官中,按每克湿组织ALP含量多少排列,顺序为肝、肾、胎盘、小肠、骨等。
【生理变异】
总论中已经提到ALP变化与年龄密切相关,简言之,新生儿ALP略高于成年人,以后逐渐增高,在1-5岁有一次高峰,可达成年人上限2.5-5倍,以后下降,到儿童身长增高期又再次上升,第二高峰在10-15岁之间,可达成人上限4-5倍。20岁后降至成年人值,到老年期又轻度升高,可能与生理性的激素变化有关。
孕妇血清ALP在妊娠3个月即开始升高,9个月可达峰值,约为正常值的2倍,ALP升高可维持到分娩后1个月,升高的ALP来自胎盘,和胚泡壁的细胞滋养层的发育程度直接相关。
高脂餐后,血清ALP活性升高,尤以血型为O型或B型的分泌型(唾液中可分泌血型抗原者)人群更为突出,增高的ALP多为小肠ALP。
【标本的采集、处理和贮存】
为避免脂肪餐的影响,宜空腹采血,除肝素外,其它常用抗凝剂可与Mg2+作用,引起ALP活性下降。最好用血清为测定标本,红细胞膜上有ALP,明显溶血标本会干扰测定结果。
ALP在室温和冰箱放置后,活性逐渐升高,可增加5%-10%。冷冻血清融冻后,其中活性开始偏低,以后慢慢升高。所以应在采血当日就测定ALP活性。
目前常用的冻干质控血清,复溶后ALP活性常有一个活性升高过程,有些制品复溶24小时后,活性可升高50%-100%,使用时应加以注意。
【参考值范围】
ALP测定结果与所用方法种类和测定温度密切相关,就是同一底物,因缓冲液不同,其结果可有2-3倍差异,目前国内应用较多的方法中以磷酸对硝基酚为底物,2-氨基-2-甲基丙醇为缓冲液,在37℃测定时,成年人参考值范围为20-110U/L。
ALP在不同年龄人群中有较大差异,在以上有关章节中已加以论述,解释结果时必须加以注意。国外文献指出ALP虽然有较大的人群差异,但是个体间差异很小。有条件应将测定结果与被测者的“正常值”进行比较。
【临床应用】
ALP早在本世纪30年代就用于临床,是临床医师非常熟悉的酶之一,在70年代前ALP是世界上临床测定次数最多的酶,主要用于骨骼和肝胆系统疾病的诊断和临床鉴别诊断,可参见下表:
表7-7 碱性磷酸酶在疾病时的变化
(缺)
ALP和骨化过程密切相关,很多骨骼疾病如变形性骨炎(Paget病)、副甲状旁腺功能亢进、佝偻病、软骨症、原发性和继发性骨肿瘤、骨折和肢端肥大症的患者血中ALP都可升高,尤其是变形性骨炎,增高非常明显,可达正常上限值的50倍。此病在我国少见,我国常用于早期诊断佝偻病和软骨病,ALP升高早于血钙、磷变化以及X线检查,是一个很灵敏的诊断指标,但应注意骨质疏松患者血中ALP一般都在正常范围内。
目前ALP测定主要用于黄疸的鉴别诊断,阻塞性黄疸时血清ALP常早期明显升高,甚至可达正常上限值的10-15倍,在完全阻塞性黄疸病例中,80%病例血中ALP超过正常上限5倍。一般而言血清ALP持续低于正常上限值2倍时,阻塞性黄疸可能性较小,肝性黄疸时ALP轻度升高,一般不超过正常上限的2-3倍,约有半数原发性肝癌血中ALP升高,升高程度也常较明显,甚至可达正常上限值的15-20倍。如在无黄疸肝脏疾病人血中发现有ALP升高应警惕有无肝癌可能。
ALP升高还可见于其它疾病,如急慢性胰腺炎、慢性肾衰、肠梗塞、肺梗塞等疾病,但无太大临床价值,某些药物如孕激素、雌激素、胎盘白蛋白等也可引起血中ALP升高。
血ALP下降见于甲状腺功能低下、恶性贫血和遗传性碱性磷酸酶减少症等。
五、γ-谷氨酰基转移酶及其同工酶
| 增高 | 无变化 | |
| 胆道疾病 | 明显增高,可达5-30倍正常上限 | 骨疾患 |
| (胆石症、炎症) | 阳性率高,为85%-93% | 妊娠 |
| 肝实质疾病(肝炎,肝硬化) | 轻度增高,可达2-5倍正常上限 | |
| 肝癌(原发,继发) | 明显增高且阳性率高 | |
| 诱导作用 | 轻度升高,停药后降至正常 | |
| (乙醇,苯巴比妥,抗抑郁药,抗癫痫药,含雌激素避孕药 |
六、淀粉酶(AMY)及其同工酶
AMY对食物中多糖化合物的消化起着重要作用。作用于多种糖化合物,如淀粉、糖原等。它不同于植物中的β-淀粉酶,仅作用于多糖化合物的末端,α-淀粉酶可以随机作用于多糖化合物内部的α-1,4葡萄糖苷键,产生一系列分子不等的产物:糊精、麦芽四糖、麦芽三糖、麦芽糖和葡萄糖。
AMY是一种需钙的金属酶,其最适pH在6.5-7.5之间,卤素和其它阴离子有激活作用(Cl->Br->NO3->I-)。其分子量较小,约55ku,易由肾脏排出,尿中AMY活性浓度常高于血。
两个不同基因位点分别控制,并生成两种结构和抗原性有明显差异的AMY同工酶:一种由胰腺分泌,习惯上命名为胰腺淀粉酶(P-AMY);另一种主要来自唾液腺,常命名为唾液腺淀粉酶(S-AMY),但并不意味着只有唾液腺产生此种同工酶,其它器官如肺、骨、卵巢和甲状腺也能生成S-AMY。
【组织分布】
机体中胰腺含AMY最多,由腺泡细胞合成后通过胰管分泌入小肠,唾液腺也分泌大量AMY入口腔开始消化多糖化合物,此外AMY还见于卵巢、肺、睾丸、横纹肌和脂肪组织中,在某些肺癌和卵巢癌患者中可查到AMY升高,且主要为S-AMY,肝中AMY很少乃至没有。
【生理差异】
成年人血中AMY与性别、年龄、进食关系不大,新生儿AMY缺乏,满月后才出现此酶,逐步升高,约在5岁时达到成人水平,老年人AMY开始下降,约低25%。
尿AMY浓度由于受尿液浓缩或稀释的影响,随意留尿测定AMY的诊断价值受到一定限制,国外学者多建议留6小时或24小时尿液测其AMY总含量更为可靠。
【标本采集、处理和贮存】
有些实验室常用血浆作为标本测AMY,这样可以更快地报告结果。但由于AMY为需钙酶,大多数常用抗凝剂都将抑制AMY活性,还是以血清为标本较好。收集标本时必需注意避免唾液的污染,否则将引起假阳性。
AMY是一种很稳定的酶,室温中一周,4℃几个月酶活性都无变化。
【参考值范围】
国内大多数实验室仍使用苏木杰(Somogyi)的碘-淀粉呈色法,由于各实验室所用水解淀粉来源不同,不同实验室所测结果有所差异,但大多数血AMY都在200苏氏单位以下。
愈来愈多临床实验室使用人工合成基质,在自动生化分析仪上测定AMY,但目前尚无成熟的AMY推荐法,不同厂家出的试剂盒由于所用基质不同,结果很难一致,其参考值范围可参考各厂家说明书。
【临床应用】
临床上测定血清AMY主要用于诊断急性胰腺炎,此酶常在腹痛后2-12小时升高,20-30小时达到高峰,一般为正常上限值的4~6倍,最高可达40倍。此值的高低和疾病预后关系不大,但此值愈高,急性胰腺炎的可能性就愈大,约在3-4天内AMY活性恢复正常。急性胰腺炎时尿AMY也增高,且持续时间更长,但由于尿浓度还受尿液浓缩稀释影响,很难定出正常和病理界限,定时收尿测排泄AMY总量,结果虽较可靠但收集麻烦。国外学者认为测尿AMY诊断价值很小。临床医师有时要求测胸水或腹水中AMY活性,如显著升高说明此时急性胰腺炎病变累及胸、腹腔。
诊断急性胰腺炎时必需与其它急腹症相鉴别,可惜的是此时AMY也有不同程度升高,一般说来不超过正常上限的4倍或者500苏氏单位。此值常用作诊断急性胰腺炎的判断值,但也不是绝对的,个别急腹症患者AMY可超过此值,甚至达到2000苏氏单位。
唾液腺疾病如腮腺炎患者血AMY也可升高,但临床上不难鉴别,且主要为S-AMY升高,有别于胰腺炎以P-AMY升高为主。
国外报道在1%-2%人群中可出现巨淀粉酶血症,血中AMY和免疫球蛋白(IgG或IgA)形成大分子的复合物,临床化验特点为血中AMY持续升高,尿中AMY正常或下降。进一步检查可发现血中AMY分子量增高,此现象不和具体疾病有关,增高者也多无临床症状,注意应与病理性AMY升高相区分。
七、酸性磷酸酶(ACP)及其同工酶
酸性磷酸酶(ACP)是一组作用类似碱性磷酸酶的酶,不同点是最适pH偏酸,从pH4.5-7.0。
本酶生理作用还不十分清楚,主要存在于细胞的溶酶体中,是溶酶体的标记酶之一,推测此酶参加细胞中的分解代谢。
目前发现有4个不同的基因位点生成4类不同的同工酶,第一个基因位点生成前列腺ACP,其它组织仅有微量存在,有特异抗原性,用免疫学方法很易与其它ACP分开;第二个基因位点生成为溶酶体ACP,存在于细胞的溶酶体中;第三个基因位点生成为红细胞ACP,实际上不仅存在于红细胞中,还广泛存在于细胞质中;第四个基因位点生成ACP存在于破骨细胞和一些吞噬细胞,如肺泡的巨噬细胞,病理时还存在于高雪细胞和白血病的“毛细胞”中。
【组织分布】
它几乎存在于体内所有细胞中,虽然在细胞质中可找到ACP,但主要在于溶酶体,ACP主要组织来源是前列腺、红细胞和血小板。正常男性血清中1/3和1/2ACP来自前列腺,其余部分和女性血中ACP可能来自血小板或破骨细胞。
【生理变异】
男女性血中ACP含量无差异,新生儿ACP活性与成人相似,出生后1个月中血清酶活性甚高,然后随年龄的增长而逐渐下降,青春期又可出现一活性峰值,至20岁降至成人水平。
【标本的采集、处理和贮存】
常用抗凝剂抑制ACP活性,以血清为测定标本较好。
ACP是常用酶中最不稳定的一个,尤其在37℃和偏碱性时灭活更快,此时放置1小时,酶活性可丧失50%,如将pH降至6.5以下,酶比较稳定。最简单方法可按1ml血清加入10%醋酸20μl酸化,此时酶在常温可稳定1天,4℃3天,-20℃稳定几个月。
【参考值范围】
不同方法参考值也不同,国外多推荐使用磷酸麝香草酚为底物的方法,因为前列腺ACP对此底物亲合度高,测定结果基本能反映ACP含量高低,此法参考值范围为0.5-1.9U/L,男女无差异。
【临床应用】
主要用于论断前列腺癌,由于酶不稳定,测定困难,目前正被其它前列腺癌标记物如前列腺特异抗原(PSA)所取代。
第三节 缺血性冠状动脉疾病的酶学诊断
缺血性冠状动脉疾病包括了心绞痛和急性心肌梗死(AMI)等疾病,其中AMI是西方发达国家主要死因之一。近年来随经济发展人们生活水平提高,此病在我国发病率明显增加,早期诊断、适当治疗对于减低此病死亡率和合并症是极其重要的。
WHO在1997年提出诊断AMI三个方面的依据:即第一,临床表现和症状主要为胸部剧烈疼痛;第二,心电图上特异改变,如出现Q波;第三,血清中有关酶浓度出现升高下降的动态过程。一般认为患者具有三大表现中任何两项都可诊断为AMI。目前一些AMI患者可以缺乏典型胸痛症状,临床上称为寂静型AMI(silentAMI),国外文献认为此种类型约占1/4AMI患者。此类患者多见于老年人,尤其是糖尿病患者。另外一些AMI患者心电图检查查不到AMI特有的Q波,病理检查时这些患者的坏死病变不累及或少累及心脏外层,临床上常称为内膜下或非穿壁性心梗。目前更多使用“无Q波心梗”术语取代上述名词,其发病率约占总AMI的1/3,这样血清中有关酶浓度的动态变化对AMI诊断具有了较特殊价值,是诊断和鉴别诊断AMI的重要依据。
linchuangshengwuhuaxue058.jpg血清酶在单纯性AMI后的变化
图7-2 血清酶在单纯性AMI后的变化
图7-2 是AMI患者血清酶浓度的典型变化图:
从图7-2可以看到AMI时,任何酶变化都有一个延迟期,也就是说出现心肌梗死时虽然酶已释放到细胞外,但由于病变局部没有血液通过,释放的酶需经由系统缓慢进入血液,大约在4-8小时后,血清酶活性才开始超过参考范围的上限值。在常测酶中首先升高的是CK-MB,升高程度可高达参考值上限的10-25倍,由于骨骼肌中也含有少量CK-MB,但不超过5%,所以临床上更多地愿意用CK-KB占总CK的百分比(<6%)来诊断AMI。CK-MM或者说总CK变化类似CK-MB,但升高和恢复正常都略迟,常在AMI发病8-12小时后才开始升高,24-48小时达到峰值,总酶升高持续7天,LD1持续时间更长达10天,升高程度较低,一般为参考上限的3-4倍。由于心肌中的LD主要为LD1,因此在理论上LD1诊断特异性更高,但这二者的测定都受到溶血干扰,轻度溶血就有可能引起血清LD和LD1非病理性升高,临床上应用此酶必须注意此点。
在我国医院实验室,往往还将天冬氨酸氨基转移酶(AST)和羟丁酸脱氢酶(HBDH)和上述两种酶作为一组测定项目,用于论断AMI。但从图可以看出总AST测定对论断AMI毫无优点,当AST升高时几乎无一例外都伴有CK/或LD升高,如果考虑到AST还大量存在于其它器官,如肝、肌肉内,其测定特异性明显低于CK。
至于HBDH实际上并不存在此种酶,所测的仍是LD的活性,只在当以酮丁酸取代丙酮酸为底物测LD活性时,LD1比其它同工酶对酮丁酸有更大活性,所测结果更能反映出LD1的活性。随着有更好方法,如电泳法、免疫法和化学抑制法测LD同工酶,已无必要再测定此酶以诊断AMI。
随科学技术发展,人们对缺血性冠状动脉疾病的发病机制、分类和治疗有了进一步认识:冠状动脉粥样硬化开始于血管壁上出现富含胆固醇及其酯类的脂肪条纹,病变进一步增大成为粥样硬化斑(atheroma),斑块可以大部分阻塞血管内腔,限制血流,劳累后由于心肌供氧不足,引起心区疼痛,而在休息后或者用血管扩张药后得到缓解,这就是典型的稳定型心绞痛症状。斑块的变化是多种多样的,斑块可钙化变得僵硬和易碎,部分斑块可能进入血流引起下面小血管栓塞,在动脉壁上由于斑块脱落形成溃疡,血小板聚集在溃疡面,释放出强有力的血管收缩因子如TBX-2,有可能在血小板聚集基础上形成血栓,阻塞血流,引起供血障碍,心肌组织病变乃至坏死,出现典型的AMI症状。
栓塞形成后,可能激活体内的溶栓系统活性,促使血栓溶解,血液又重新灌注(reperfusion),但此过程往往已在梗死发生后较长时间后才发生,此时心肌组织已经坏死,如果溶栓出现在心梗发生后6小时内,病变心肌组织有可能不坏死,病变转逆。目前治疗AMI广泛在早期应用溶栓药,如尿激酶、链激酶、组织型纤溶酶原激活剂等,防止心肌坏死形成瘢痕。这些新疗法的出现对实验室提出一些新的要求,如要求早期诊断AMI,用常规测酶方法常不易达到此要求,因为发病后4-6小时正相当这些酶的延迟期,CK同工酶亚型的发现为早期诊断AMI提供新的可能性。
80年代以来发现CK同工酶MM和MB虽然都各由基因位点控制形成组织型的CK-MM3和CK-MB2,但它们释放入体液后在体液中羧基肽酶作用下,分解M亚基羧基端的赖氨酸,改变了MM3和MB2的等电点,可以进一步分为不同亚型(isoform),即CK-MM3可进一步变为电泳速度较快的MM2和MM1,CK-MB2变为MB1。正常血清中亚型含量分别为MM1>MM2>MM3,MB1>MB2,但当AMI时由于组织型MM3和MB2大量释放入血,MM3/MM1和MB2/MB1,比值超过1.0,此变化明显早于CK和CK-MB升高。MB2/MB1在AMI发病后1.5小时达到峰值,MM3/MM1则在3小时达到峰值,Wu在最近提出早期诊断首选的是CK亚型和肌红蛋白,确诊Ami则仍以CK-MB以及最近提出的肌钙蛋白(troponin)为佳,晚期则选用LD和肌钙蛋白。
另一较大进展是使用免疫学方法测CK-Mb的质量(μg/L),而不是用经典方法测CK-MB的活性浓度(U/L)。特别是使用抗CK-MB单克隆血清合并化学发光技术,不仅灵敏度很高,检出值为0.8μg/L,操作简单,时间短,特别适合于急症标本。在发达国家已逐步取代其方法成为测定MB的主要方法,临床上也常以CK-MB指数>6%来诊断AMI,指数按下式计算CK-MB(μg/L)/CK(U/L)。最近有人报告用酶联法测糖原磷酸化酶BB同工酶的质量和CK、CK-MB、肌红蛋白以及肌钙蛋白,比其早期诊断AMI灵敏度高。
使用溶栓药后,需了解用药是否有效,即是否出现再灌注。冠状动脉血管造影是判断是否出现再灌注可靠的方法,但需一定设备,并且是一种损伤性检查,临床医师往往可以根据酶峰值出现时间提早来诊断,如栓塞溶解,出现再灌注,血液通过梗塞部分,可将释放到病变组织中的酶冲洗到血中,酶峰值出现变早。
从冠状动脉粥样硬化的病变和血栓形成、溶栓过程的动态变化,不难理解在典型的心绞痛和心肌梗死之间还存在着各种过渡的病变。例如在按WHOAMI诊断标准未能诊断AMI患者死亡时,可发现有小灶性坏死病变。
最近提出一个新的分类,将此类伴有坏死病变的缺血性心脏疾病命名为IMD(ischemicmyocardialdamage)缺血性心肌损伤,包括两类疾病:一类是符合WHO诊断标准的AMI,另一类缺乏典型心电图和酶学变化,但灵敏的心肌损伤指标如肌损伤MMD(mi-normyocardialdamage)。
另一方面心绞痛发作可不仅限于劳累时,一部分患者在安静时也可以出现心绞痛,其中一部分还可以进一步发展为AMI和出现猝死。临床上将其分类为不稳定型心绞痛,目前认为TnT和CK-MB质量测定有助于临床判断这些患者的预后,一些临床医师主张对这些患者开展一些较积极的抗凝或溶栓治疗。
最近发现一些心肌蛋白可作为心肌损伤的较好指标,尤其是TnT和肌钙蛋白I(TnI)。肌钙蛋白是由三个亚单位组成(TnT,TnI和TnC),它们为心肌的调节单位,在控制心肌收缩中起着重要作用,心肌TnT和TnI的抗原性与骨骼肌有明显差异,可以得到特异性很高的单克隆血清。由于血清中浓度很低,TnT一般不超过0.1μg/L,心肌病变时可成百倍升高,由于分子量较小,升高出现时间都长。目前用TnT诊断AMI,判断不稳定型心绞痛患者预后的价值已为临床所公认,但也发现在肾透析患者血中可有不明原因TnT浓度升高。TnI临床价值仍在探索中,有望成为另一灵敏的心肌损伤指标。
第四节 肝脏疾病的酶学诊断
| 主要存在于Ⅰ带的酶 | 均匀分布的酶 | 主要存在于Ⅲ带的酶 |
| 细胞色素氧化酶 | 磷酸甘油脱氢酶 | 谷氨酸脱氢酶 |
| 琥珀酸脱氢酶 | 苹果酸酶 | 丙酮酸激酶 |
| 乳酸脱氢酶 | 单胺氧化酶 | 异柠檬酸脱氢酶(NADP) |
| 苹果酸脱氢酶 | 葡萄糖激酶 | 乙醇脱氢酶 |
| 天冬氨酸氨基转移酶 | 已糖激酶 | 3-羟丁酸辅酶A脱氢酶 |
| 丙氨酸氨基转移酶 | 已糖二磷酸激酶 | NADH-四唑还原酶 |
| 糖原合成酶 | 磷酸甘油醛脱氢酶 | NADP-四唑还原酶 |
| 糖原磷酸化酶 | ||
| 磷酸葡萄糖异构酶 | ||
| 葡萄糖-6-磷酸酶 | ||
| 磷酸烯醇丙酮酸激酶 |