Die klinische Enzymologie nutzt Messungen der Enzymaktivität in Blut und anderen Körperflüssigkeiten zur Diagnose von Krankheiten, Verlaufsbeobachtung und Beurteilung des Behandlungserfolgs. Übliche Diagnosetechniken umfassen ELISA, Western Blot und SDS-PAGE. Wenn Zellen geschädigt werden, gelangen intrazelluläre Enzyme in den Blutkreislauf, wo ihre Messung wertvolle diagnostische Informationen liefert.

Prinzipien der diagnostischen Enzymologie

Im Plasma nachgewiesene Enzyme stammen entweder aus plasmaspezifischen Funktionen wie Gerinnungsfaktoren oder aus dem Austritt aus Zellen. Gewebeschäden setzen zelluläre Enzyme in den Kreislauf frei, und das Muster der Enzymerhöhung spiegelt das betroffene Organ wider. Das Ausmaß und der zeitliche Verlauf der Enzymerhöhung liefern Informationen über das Ausmaß und die Dauer der Schädigung. Isoenzyme, verschiedene molekulare Formen desselben Enzyms, können eine noch größere Gewebespezifität bieten.

Kardiale Marker

Kardiale Troponine sind die bevorzugten Marker für Myokardinfarkt, aber traditionelle Enzymmarker bleiben klinisch nützlich. Die Kreatinkinase existiert als drei Isoenzyme: CK-MM (Skelettmuskel), CK-MB (Herzmuskel) und CK-BB (Gehirn). CK-MB steigt innerhalb von 4 bis 6 Stunden nach einem Herzinfarkt an, erreicht nach 24 Stunden seinen Höhepunkt und kehrt innerhalb von 72 Stunden zur Normalität zurück. Das Verhältnis von CK-MB zu Gesamt-CK hilft, Herz- von Skelettmuskelschäden zu unterscheiden.

Die Laktatdehydrogenase hat fünf Isoenzyme, die aus H- und M-Untereinheiten gebildet werden. LDH1 (H4) überwiegt im Herzen, während LDH5 (M4) in der Leber und der Skelettmuskulatur häufiger vorkommt. Bei Myokardinfarkt übersteigt LDH1 LDH2, was ein umgekehrtes Muster ergibt. LDH steigt langsamer an als CK-MB, bleibt aber länger erhöht, was es für spät vorstellende Patienten nützlich macht.

Leberenzyme

Leberenzymtests helfen bei der Diagnose und Überwachung von Lebererkrankungen. Die Alanin-Aminotransferase ist hochspezifisch für die Leber und wird aus geschädigten Hepatozyten freigesetzt. Eine ausgeprägte Erhöhung, oft mehr als das 10-fache der oberen Referenzgrenze, ist typisch für eine akute Virushepatitis oder arzneimittelbedingte Leberschädigung. Die Aspartat-Aminotransferase findet sich in der Leber, im Herzen, in der Skelettmuskulatur und in den roten Blutkörperchen, was sie weniger spezifisch macht. Das AST/ALT-Verhältnis hilft, die Ursachen von Lebererkrankungen zu unterscheiden. Ein Verhältnis über 2 deutet auf eine alkoholische Lebererkrankung hin, während ein Verhältnis unter 1 typisch für eine Virushepatitis ist.

Die alkalische Phosphatase ist bei cholestatischen Lebererkrankungen wie Gallengangsobstruktion erhöht. Die Gamma-Glutamyltransferase ist ebenfalls bei Cholestase erhöht und besonders empfindlich gegenüber alkoholbedingten Leberschäden. GGT kann den hepatischen Ursprung einer erhöhten alkalischen Phosphatase bestätigen.

Pankreasenzyme

Amylase und Lipase sind die primären Enzyme, die zur Diagnose einer Pankreatitis gemessen werden. Die Serum-Amylase steigt innerhalb von 6 bis 12 Stunden nach Beginn an und bleibt 3 bis 5 Tage erhöht. Amylase kann jedoch auch bei anderen Erkrankungen erhöht sein, darunter Speicheldrüsenerkrankungen, Nierenversagen und Darmverschluss. Lipase ist spezifischer für Pankreatitis und bleibt länger erhöht als Amylase, was sie zum bevorzugten diagnostischen Marker macht.

Knochenenzyme

Die alkalische Phosphatase wird von Osteoblasten produziert und ist bei Zuständen mit erhöhtem Knochenumbau erhöht, darunter Morbus Paget, heilende Frakturen und Knochenmetastasen. Knochenspezifische alkalische Phosphatase bietet eine größere Spezifität für Knochenerkrankungen im Vergleich zur gesamten alkalischen Phosphatase.

Enzymtestmethoden

Klinische Enzymtests messen entweder die katalytische Aktivität oder die Enzymmasse. Aktivitätsmessungen verwenden spektrophotometrische Methoden, um die Geschwindigkeit des Substratverbrauchs oder der Produktbildung zu überwachen, typischerweise gekoppelt mit der NADH-Produktion oder dem NADH-Verbrauch, gemessen bei 340 nm. Moderne Tests werden auf automatisierten Analysegeräten durchgeführt, die Hunderte von Proben pro Stunde verarbeiten können. Ergebnisse werden in internationalen Einheiten pro Liter angegeben, wobei eine internationale Einheit die Umwandlung von einem Mikromol Substrat pro Minute unter festgelegten Bedingungen katalysiert.

Präanalytische Überlegungen

Mehrere Faktoren beeinflussen Enzymmessungen. Hämolyse setzt intrazelluläre Enzyme aus roten Blutkörperchen frei und erhöht fälschlicherweise die Ergebnisse für LDH und AST. Die Probenlagerung kann die Enzymstabilität beeinflussen, wobei einige Enzyme bei Raumtemperatur schnell an Aktivität verlieren. Zirkadiane Schwankungen, körperliche Betätigung und Medikamente können ebenfalls die Enzymspiegel beeinflussen. Referenzintervalle müssen für jedes Enzym in jedem Labor unter Berücksichtigung von Alters-, Geschlechts- und Bevölkerungsunterschieden festgelegt werden.