stringtranslate.com

Креатинкиназа

Креатинкиназа ( CK ), также известная как креатинфосфокиназа ( CPK ) или фосфокреатинкиназа , представляет собой фермент ( EC 2.7.3.2), экспрессируемый различными тканями и типами клеток. ФК катализирует превращение креатина и использует аденозинтрифосфат (АТФ) для создания фосфокреатина (ПКр) и аденозиндифосфата (АДФ). Эта ферментативная реакция CK обратима, и поэтому АТФ может образовываться из PCr и ADP.

В тканях и клетках, которые быстро потребляют АТФ, особенно в скелетных мышцах , а также в головном мозге, фоторецепторных клетках сетчатки , волосковых клетках внутреннего уха , сперматозоидах и гладких мышцах , ПЦР служит энергетическим резервуаром для быстрой буферизации и регенерации АТФ в организме . situ , а также для внутриклеточного транспорта энергии с помощью челнока или цепи PCr. [2] Таким образом, креатинкиназа является важным ферментом в таких тканях. [3]

Клинически креатинкиназа оценивается в анализах крови как маркер повреждения тканей, богатых ЦК, например, при инфаркте миокарда (сердечный приступ), рабдомиолизе (тяжелом распаде мышц), мышечной дистрофии , аутоиммунных миозитах и ​​остром повреждении почек . [4]

Типы

В клетках цитозольные ферменты ЦК состоят из двух субъединиц, которые могут быть либо В (мозгового типа), либо М (мышечного типа). Таким образом, существует три разных изофермента : CK-MM, CK-BB и CK-MB. Гены этих субъединиц расположены на разных хромосомах : B на 14q32 и M на 19q13. В дополнение к этим трем цитозольным изоформам ЦК существуют два изофермента митохондриальной креатинкиназы: повсеместная форма и саркомерная форма. Функциональной единицей митохондриальных изоформ ЦК является октамер , состоящий из четырех димеров каждый. [5]

В то время как митохондриальная креатинкиназа непосредственно участвует в образовании фосфокреатина из митохондриального АТФ, цитозольный СК регенерирует АТФ из АДФ с помощью ПЦР. Это происходит во внутриклеточных участках, где АТФ используется в клетке, при этом ЦК действует как регенератор АТФ in situ .

Паттерны изоферментов различаются в тканях. Скелетные мышцы экспрессируют CK-MM (98%) и низкие уровни CK-MB (1%). Миокард ( сердечная мышца), напротив, экспрессирует CK-MM в 70% и CK-MB в 25–30%. CK-BB преимущественно экспрессируется в мозге и гладких мышцах, включая сосудистую ткань и ткань матки.

Структура белка

Первой структурой креатинкиназы, решенной с помощью рентгеновской кристаллографии белков, была структура октамерной саркомерной митохондриальной CK мышечного типа (s-mtCK) в 1996 году [6] , за которой последовала структура повсеместно распространенной митохондриальной CK (u-mtCK) ) в 2000 году. [7] Обе изоформы mt-CK образуют октамерные структуры (построенные из 4 бананоподобных димеров) с четырехкратной симметрией и центральным каналом. [8] [9] [7] Атомная структура банановидного димерного цитозольного мозгового типа BB-CK была решена в 1999 году с разрешением 1,4  Å . [10] Цитозольный BB-CK, а также MM-CK мышечного типа образуют бананообразные симметричные димеры с одним каталитическим активным центром в каждой субъединице. [11]

Функции

Митохондриальная креатинкиназа (CKm ) присутствует в межмембранном пространстве митохондрий , где она регенерирует фосфокреатин (PCr) из митохондриально генерируемого АТФ и креатина (Cr), импортируемого из цитозоля . Помимо двух митохондриальных изоферментных форм ЦК, то есть повсеместно встречающегося мтКК (присутствующего в немышечных тканях) и саркомерного мтКК (присутствующего в саркомерных мышцах), в цитозоле присутствуют три цитозольные изоформы ЦК, в зависимости от ткани. В то время как MM-CK экспрессируется в саркомерных мышцах, то есть в скелетных и сердечных мышцах, MB-CK экспрессируется в сердечной мышце, а BB-CK экспрессируется в гладких мышцах и в большинстве немышечных тканей.

Митохондриальные мтКК и цитозольные КК соединены в так называемый PCr/Cr-челночный или контур. ПЦР, генерируемый мтКК в митохондриях, переносится в цитозольную ЦК, которая связана с АТФ-зависимыми процессами, например АТФазами, такими как актомиозиновая АТФаза и кальциевая АТФаза, участвующие в сокращении мышц, и натрий/калиевая АТФаза, участвующая в задержке натрия в почках. Связанная цитозольная CK принимает PCr, проходящий через клетку, и использует ADP для регенерации АТФ, которая затем может использоваться АТФазами в качестве источника энергии (CK тесно связана с АТФазами, образуя функционально связанный микрокомпартмент ) . PCr является не только энергетическим буфером, но и формой клеточного транспорта энергии между субклеточными участками производства энергии (АТФ) (митохондрии и гликолиз) и местами использования энергии (АТФазы). [2]

Таким образом, КК усиливает сократимость скелетных, сердечных и гладких мышц и участвует в формировании артериального давления . [12] Кроме того, действие креатинкиназы по улавливанию АДФ связано с нарушениями свертываемости крови : люди с высоким уровнем КФК в плазме могут быть склонны к сильным кровотечениям. [13]

Лабораторные испытания

КК часто определяется в плановом порядке в медицинской лаборатории . Раньше его определяли специально у пациентов с болью в груди , но теперь этот тест был заменен тропонином . Нормальные значения в состоянии покоя обычно составляют от 60 до 400 МЕ/ л [15] , где одна единица представляет собой активность фермента , точнее количество фермента, которое будет катализировать 1 мкмоль субстрата в минуту при определенных условиях (температура, pH, концентрация субстрата и активаторы [16] ). Этот тест не специфичен для типа повышенного уровня КК.

Уровень креатинкиназы в крови может быть высоким как у здоровых, так и при болезнях. Физические упражнения увеличивают отток креатинкиназы в кровоток на срок до недели, и это наиболее распространенная причина высокого уровня КК в крови. [17] Кроме того, высокий уровень КФК в крови может быть связан с высоким уровнем внутриклеточного КК, например, у лиц африканского происхождения. [18]

Наконец, высокий уровень КК в крови может быть признаком повреждения тканей, богатых КК, например, при рабдомиолизе , инфаркте миокарда , миозите и миокардите . Это означает, что уровень креатинкиназы в крови может повышаться при широком спектре клинических состояний, включая прием таких лекарств, как статины ; эндокринные расстройства, такие как гипотиреоз ; [19] и заболевания и расстройства скелетных мышц, включая злокачественную гипертермию , [20] и злокачественный нейролептический синдром . [21]

Более того, определение изоферментов в прошлом широко использовалось в качестве индикатора повреждения миокарда при сердечных приступах. Измерение тропонина в значительной степени заменило это измерение во многих больницах, хотя некоторые центры по-прежнему полагаются на CK-MB.

Референтные диапазоны для анализов крови , сравнивающие содержание креатинкиназы в крови (показано оранжевым цветом, слева от аммиака [желтый]) с другими компонентами.

Номенклатура

Этот фермент часто упоминается в медицинской литературе под неверным названием «креатининкиназа». Креатинин не является субстратом или продуктом фермента. [22]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Бонг С.М., Мун Дж.Х., Нам К.Х., Ли К.С., Чи Ю.М., Хван Кюй (ноябрь 2008 г.). «Структурные исследования креатинкиназы головного мозга человека в комплексе с аналоговым комплексом переходного состояния креатина ADP-Mg2 + -NO3-». Письма ФЭБС . 582 (28): 3959–65. doi :10.1016/j.febslet.2008.10.039. PMID  18977227. S2CID  21911841.
  2. ^ аб Валлиманн Т., Висс М., Брдичка Д., Николай К., Эппенбергер Х.М. (январь 1992 г.). «Внутриклеточная компартментация, структура и функция изоферментов креатинкиназы в тканях с высокими и нестабильными энергетическими потребностями:« фосфокреатиновый контур »для клеточного энергетического гомеостаза». Биохимический журнал . 281 (Часть 1) (1): 21–40. дои : 10.1042/bj2810021. ПМЦ 1130636 . ПМИД  1731757. 
  3. ^ Валлиманн Т., Хеммер В. (1994). «Креатинкиназа в немышечных тканях и клетках». Молекулярная и клеточная биохимия . 133–134 (1): 193–220. дои : 10.1007/BF01267955. eISSN  1573-4919. PMID  7808454. S2CID  10404672.
  4. ^ Могадам-Киа С., Оддис К.В., Аггарвал Р. (январь 2016 г.). «Подход к бессимптомному повышению креатинкиназы». Медицинский журнал Кливлендской клиники . 83 (1): 37–42. doi : 10.3949/ccjm.83a.14120. ПМЦ 4871266 . ПМИД  26760521. 
  5. ^ Шлаттнер Ю, Токарска-Шлаттнер М, Валлиманн Т (февраль 2006 г.). «Митохондриальная креатинкиназа в здоровье и болезнях человека». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Молекулярные основы болезней . 1762 (2): 164–80. doi :10.1016/j.bbadis.2005.09.004. ПМИД  16236486.
  6. ^ Фриц-Вольф и др. 1996 http://publicationslist.org/data/theo.wallimann/ref-135/Fritz-Wolf-sMtCK%20structure.pdf
  7. ^ Аб Эдер и др. 2000 г. http://publicationslist.org/data/theo.wallimann/ref-101/Eder-X-ray.uMtCK.pdf
  8. ^ Шнайдер и др. 1990 http://publicationslist.org/data/theo.wallimann/ref-184/Schnyder%201990%20Crystallization%20and%20preliminary%20X-ray%20of%20MtCk%20J%20Mol%20Biol.pdf
  9. ^ Шнайдер и др. 1991 http://publicationslist.org/data/theo.wallimann/ref-180/SchnyderT_Gross-MtCK-crystal-EMs.pdf
  10. ^ Эдер М, Шлаттнер Ю, Валлиманн Т, Беккер А, Кабш В, Фриц-Вольф К (31 декабря 2008 г.). «Кристаллическая структура креатинкиназы мозгового типа с разрешением 1,41 Å». Белковая наука . 8 (11). Уайли: 2258–2269. дои : 10.1110/ps.8.11.2258. ISSN  0961-8368. ПМК 2144193 . ПМИД  10595529. 
  11. ^ Хорнеманн и др. 2000 http://publicationslist.org/data/theo.wallimann/ref-96/Hornmann-CK-dimer.pdf
  12. ^ Брюстер Л.М., Майруху Г., Биндрабан Н.Р., Купманс Р.П., Кларк Дж.Ф., ван Монфранс Г.А. (ноябрь 2006 г.). «Активность креатинкиназы связана с артериальным давлением». Тираж . 114 (19): 2034–9. doi : 10.1161/CIRCULATIONAHA.105.584490. PMID  17075013. S2CID  6006006.
  13. ^ Брюстер LM (июнь 2020 г.). «Креатиновая внеклеточная креатинкиназа может модулировать пуринергическую передачу сигналов». Пуринергическая сигнализация . 16 (3): 305–312. дои : 10.1007/s11302-020-09707-0. ПМЦ 7524943 . ПМИД  32572751. 
  14. ^ ab «Креатинкиназа (CK)». labtestsonline.org . Проверено 24 декабря 2019 г.
  15. ^ Армстронг AW, Голаны DE (2008). «Фармакология гемостаза и тромбозов». На Голанах Д.Э., Ташджян А.Х., Армстронг Э.Дж., Армстронг А.В. (ред.). Основы фармакологии: патофизиологические основы лекарственной терапии . Филадельфия : Липпинкотт Уильямс и Уилкинс . п. 388. ИСБН 978-0-7817-8355-2. ОСЛК  76262148.
  16. ^ Бишоп М.Л., Фоди Э.П., Шефф Л.Е., ред. (2004). Клиническая химия: принципы, процедуры, корреляции . Филадельфия : Липпинкотт Уильямс и Уилкинс . п. 243. ИСБН 978-0-7817-4611-3. OCLC  56446391.
  17. ^ Джонсен С.Х., Лилленг Х., Вилсгаард Т., Беккелунд С.И. (январь 2011 г.). «Активность креатинкиназы и артериальное давление у нормального населения: исследование Тромсё». Журнал гипертонии . 29 (1): 36–42. дои : 10.1097/HJH.0b013e32834068e0. PMID  21063205. S2CID  7188988.
  18. ^ Брюстер Л.М., Коронель К.М., Слейтер В., Кларк Дж.Ф., ван Монфранс Г.А. (16 марта 2012 г.). Сакс В. (ред.). «Этнические различия в активности тканевой креатинкиназы: обсервационное исследование». ПЛОС ОДИН . 7 (3): e32471. Бибкод : 2012PLoSO...732471B. дои : 10.1371/journal.pone.0032471 . ПМК 3306319 . ПМИД  22438879. 
  19. ^ Хекимсой З, Октем ИК (2005). «Уровни креатинкиназы сыворотки при явном и субклиническом гипотиреозе». Эндокринные исследования . 31 (3): 171–5. дои : 10.1080/07435800500371706. PMID  16392619. S2CID  5619524.
  20. ^ Йохансен С., Берберих С., Меттерляйн Т., Рот С., Райнерс К., Рёвер Н., Шустер Ф. (май 2013 г.). «Скрининговый тест на злокачественную гипертермию у пациентов со стойкой гиперКемией: пилотное исследование». Мышцы и нервы . 47 (5): 677–81. дои : 10.1002/mus.23633. PMID  23400941. S2CID  5126493.
  21. ^ О'Дуайер AM, Шеппард NP (май 1993 г.). «Роль креатинкиназы в диагностике злокачественного нейролептического синдрома». Психологическая медицина . 23 (2): 323–6. дои : 10.1017/s0033291700028415. PMID  8101383. S2CID  10818939.
  22. ^ Ник Флинн (2021). «СК – Что это означает?». Американский журнал неотложной медицины . 45 : 647. doi : 10.1016/j.ajem.2020.11.015. ПМЦ 7656996 . ПМИД  33214021. 

Внешние ссылки