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효소enzyme 체액 효소 활성, 혈장 특이 효소
2013-08-22 16:10:26
이엠생명과학연구원

A.체액 효소 활성에 의한 진단

 (1)세포내 효소의 구성대상으로 하는 효소는, 대부분이 세포내 대사의 기본과정에 속하는 것이므로 전체의 장기에 존재하고 있지만, 각 장기는 그 특이적인 기능을 발휘하는데에 따라서 다른 양의 효소를 함유하고 있다. 이 양적인 차이는 때로는 아주 크기 때문에 어떤 장기에서는 하나의 효소만 다량으로 존재하며, 다른 효소는 소량만 존재하는 일도 있다. 장기특이성이 높은 효소(organ specific enzyme)의 예로서 creatin kinase(PK)는 횡문근에만, sorbitol dehydrogenase(SD)는 간에만 많다는 것을 들 수가 있다. 장기의 병변을 예측하는 데에는, 이와같은 장기특이성이 높은 효소를 이용하는 것이 바람직스럽다.
 (2)세포내 효소의 체액 중으로의 유출대상이 되는 효소의 대부분은 분자량이 수만내지 그 이상이므로 정상적인 세포막을 통과하는 일은 없다. 어떠한 원인, 예를들면 포도당부족, 산소부족, K+증가 등이 있으면 세포막의 보전을 유지하는데에 중요한 ATP형성에 관여하는 화학반응에 혼란이 일어나서, 세포막의 투과성에 이상이 생긴다고 생각하는데, 세포막의 투과성이 변하면 세포내의 효소는 혈청 중에 유출되어 나온다. 또한 세포가 파괴되고 마는 고도의 상처가 생기면 세포내의 효소는 그 세포에 특유한 효소구성을 보전한 체로 혈청 속에 유출되어 나온다. 따라서 반대로 체액 중에 유출된 효소량을 알아냄으로서 그 효소가 유래하는 장기에 손상이 있다는 것을 추측하는 것이다. 세포로부터 유출되어 나온 효소를 보다 잘 검출할 수 있는 것은 혈액 중의 것이 많고, 일상의 임상검사에서는 오로지 혈청효소가 측정의 대상이 되어 왔다. 그러나 혈액만이 아닌 오줌, 척수액, 복수, 흉수, 양수의 효소활성측정이 보다 적당한 경우도 있다.
 (3)외분비 효소의 체액 중으로의 유출세포파괴 및 외분비관의 폐색이 일어나면, 예를들면 지라효소는 복강내에 유출되어 나온다. 다음은 혈중에 흡수되기 때문에 혈중효소활성의 상승이 인정된다. (4)체액(특히 혈청)중의 효소활성 수준을 규정하는 인자 혈청 중의 효소수준은 세포로부터 효소의 유입량(세포 내에서의 효소생산, 세포로부터의 유출)과 소비량에 따라서 결정된다. 1)세포 내에서의 효소생산2)세포로부터의 효소의 유출3)혈청내 효소의 수명과 배설4)기원 장기의 중량
 B.임상 검사에 이용되는 체액 효소 (1)간질환과 혈청 효소 활성

 

간에서 일어나는 병변을 살펴보면 실질적으로 세포기능이 떨어지는 것, 간질에 변화가 일어나는 것, 간세포의 상해 및 파괴(막장해, 세포괴사 등)등이 있다. 혈청에서 나타나는 효소가 정말로 간에서 유해한지 또한 그 효소가 간세포의 어느 획분에서 유래되어 있는지가 문제로 된다. 간에 비교적 특이적이라고 볼 수 있는 것은 GPT, fructose-1-phosphate aldolase, alcohol dehydrogenase, isocitrate dehydrogenase(ICO), sorbitol dehydrogenase(SD),ornithine carbamoyltransferase, glutamate dehydrogenase(GLDH, EC 1.4.1.3)등이다. 그러나 비록 특이적이라도 양적으로 적으면 혈청수준에서 검출되지 않는다. 예를들면 SD는 간 세포가 상당히 장해를 받을때에 처음으로 혈청수준에서 검출된다. 이때에는 GTP활성의 상승이 나타난다. GTP는 750개의 세포중에 하나가 손상을 받더라도 혈청수준의 상승이 될 정도로 감도가 높다. 간세포의 상태를 표현하는 혈청효소에는 30종 이상이 알려져 있지만, 그 중에서 중요시되고 있는 것은 GOT, GPT, LDH, GLDH 등이다. 이것들은 어느 것이든 담관으로부터 배설되고 있는 효소이므로 간내 혹은 간외에서의 담관폐쇄에 따라 혈중에서 증가한다.

결합직의 대사에 관여하는 효소에는 collagenase, lysine oxidase(collagen 대사), elastase(elastin 대사), N-acetyl-β-glucosaminidase 등을 들 수가 있다. 이들 효소는 혈중에서는 활성저해물질과 결합해서 실활하기 때문에 천연기질을 사용한 측정은 곤란해서 합성기질을 사용한 혈청효소활성의 측정이 행해지고 있다. Collagenase(기질:DNP-Pro-Gln-Gly-Ile-Ala-Gly-D-Arg) proline endopeptidase(기질:DNS-Gly-Pro-Leu-Gly-Pro) 등의 혈중활성상승이 간경변증에서 인정되고 있다.
간에서는 병변이 겹쳐서 일어나는 일이 많으므로 임상검사에서는 여러 가지 효소 중에서 몇가지를 조합하여 활성측정을 행해서 다른 효소활성값의 상호관계, 즉 효소 pattern으로부터 진단하는 일이 많다. 예를들면 간질환검색의 효소활성측정에는 GOT, GPT, γ-GTP, ChE, ALP, LDH, GLDH, LAP 등이 사용된다.
 (2)심근 및 근육의 질환과 혈청효소 활성  근육선유가 손상을 받았을 때에는 GOT, LDH, aldolase, CPK와 그외의 효소가 유출되어 나온다. 골격근에 병기가 일어나는 것은 근육선유가 손상을 받든지 근을 지배하는 신경이 손상을 받았을 때인데 근육선유가 손상을 받으면, 이때 세포내 효소가 혈청 중에 나오게 된다. 이것에 대해서 근을 지배하는 신경이 손상을 받은 경우 혈청중 효소활성에는 변화가 없다. 임상적으로 인정되는 것은 어느 경우든 근력저하와 근위축이기 때문에 혈청효소활성 측정이 근육선유의 손상을 진단하는데에 도움이 되고 있다.혈청 CPK 특히 isozyme의 분석은 거의 100%의 진단율을 올릴 정도로 감도가 좋다. 또한 CPK는 혈청 중의 반감기가 짧기 때문에 장기세포파괴와 그것에 따른 효소방출의 시기를 대체로 추측할 수가 있다.
 (3)콩팥의 질환과 요중효소활성

 

콩팥은 LDH, MDH, GOT, ICP, ALP, aminopeptidase, β-glucuronidase 등의 함량이 풍부한 장기임에도 불구하고 콩팥의 병기에서 이들 효소의 혈청 중 활성값이 상승하는 일이 없기 때문에 혈중효소활성에는 진단적 가치가 인정되지 않는다. 오히려 요중효소활성의 측정이 주목된다. 콩팥세포의 파괴에 따라서 세포내 효소가 유출되어서 요중에 들어갔다고 볼 수 있는 경우가 많기 때문이다. 단지 분자량 60,000이하의 효소라면 요중에 배설되므로 요중효소의 기원은 여러 가지다. 더욱이 콩팥 장해는 보통은 통과시키지 않는 혈중효소를 요중에 이행시키는 일도 있어, 요중에 존재하는 백혈구, 적혈구 그리고 세균의 효소활성이 요중효소로서도 선택되는 일도 있기 때문에 효소진단은 반드시 용이한 작업은 아니다. 요중에서는 효소활성 저해 물질이 존재하기 때문에 이것을 투석에 의해서 제거하고 효소활성을 측정하는 것이 보통이다. 또한 효소의 배설에는 하루동안의 변동이 있다. 낮보다도 야간의 오줌에 효소활성이 높기 때문에 24시간의 오줌 혹은 밤 8시간의 오줌을 사용해서 측정을 실시하지 않으면 안된다.

 (4)중추신경계의 질환과 뇌척수액 중의 효소활성

 

혈액과 뇌척수액의 사이에는 혈액뇌관문이라고 칭하는 장벽이 있어서 혈청효소의 변화는 뇌척수액에는 반영되지 않는다. 뇌 또는 척수가 손상된 경우 세포내 효소의 이탈이 일어나서 효소는 뇌척수액 중에 들어가지만, 이 변화는 혈청 중에서는 확인할 수가 없기 때문이다. 중추신경계의 질병에 관련된 효소는 GOT, LDH, ICD, CPK 등이다.

뇌세포의 괴사는 뇌출혈, 뇌혈전, 뇌염 등으로서 또한 척수회백질의 괴사는 회백염(polio)등에서 일어난다. 척수막의 염증의 경우도 염증을 일으킨 세포로부터 나온 효소가 뇌척수액에 들어간다. 단지 실제로 효소활성을 진단에 이용하는 것은 한정되어 있다.
 (5)암

 

암은 특이한 혈청효소상승을 동반하는 일이 있다. 가장 잘 알려져 있는 것은 전립선암일때에 혈청의 산성 phosphatase가 상승하는 일이 있다. 그러나 일반적으로 암조직이 생산하는 효소와 암조직의 침습에 의해서 영향을 받았던 정상조직으로부터 유출되어 나온 효소가 특히 혈청효소 상승으로서 포착되기 때문에 진단의 결정수단이 되는 일은 적다.

 (6)Isozyme

 

유래장기의 병변을 알려고 하는 목적으로부터 혈청효소 활성측정은 혈청 중의 효소량을 찾는 일이 있다. 이것에 상당한 특이성을 가지고서 질적변화를 나타낼려고 하는 것이 임상진단에 있어서 isozyme분석의 이용이다. Isozyme에는 장기에 따라서 특징적인 pattern을 나타내기도 하며, 장기의 국재성이 특이적인 것이 있고 또한 세포내 국재를 달리하는 isozyme도 있다. 예를 들면 GOT에는 세포질 가용성분획의 GOTs와 mitochondria분획의 GOTm으로 분리할 수 있는 isozyme이 있다. 이것들의 혈중 동태를 조사함으로서 세포손상의 정도를 알 수가 있다. 또한 LDH라든지 CPK는 비교적 장기특이성이 높고, 장기에 특징있는 pattern을 나타내기 때문에 기원 장기의 이상을 추정하는데에 참고가 된다.
한편 isozyme을 구성하고 있는 subunit는 다른 유전자에 의해서 지배되고 있기 때문에 세포분화의 발생과정을 단백질 수준에서 취급할 수가 있다. 따라서 병적 신생세포의 진단에 도움이 되는 일이 있다.

  C.혈장 특이 효소(내분비 효소)

 

내분비 효소는 혈중에 방출되어서 그 기능을 발휘하기 때문에, 효소 생산세포의 기능저하가 있으면 이것을 혈청 중 효소활성의 저하로서 찾을 수가 있다. 임상면에서는 이제까지 기술된 혈청효소와는 달라서 효소에 의한 대사조절의 해석, 즉 효소학적 병인병태해석으로서 이용된다. 여러 가지의 장기조직으로부터 혈중에 방출된다든지 혈중에서 활성화된 단백질 분해효소는 혈중에 존재하는 특이한 단백질에 작용해서 활성 peptide를 만든다. 예를들면 renin는 혈중의 hypertensin이라고 부르는 승압성 peptide를 만든다. Trypsin, kallikrein는 혈중의 kallidinogen<




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