Anwendung von Enzymen in der Krankheitsdiagnose

Enzyme spielen eine Schlüsselrolle bei den Stoffwechselaktivitäten aller Organismen, sei es Mensch, Tier, Pflanze oder Mikroorganismus. Enzyme haben ein breites Anwendungsspektrum in der mikrobiellen Biotechnologie und deren Diagnoseverfahren. Die Störung des Enzymstoffwechselsystems führt zu vielen Stoffwechselerkrankungen. Studien haben gezeigt, dass viele Krankheiten mit zahlreichen Komponenten des Enzymstoffwechselsystems in Zusammenhang stehen und als spezifische Marker für Krankheiten in der klinischen Untersuchung weit verbreitet sind. In den letzten zwei Jahrzehnten haben sich Forscher verstärkt auf Enzyme wie Kreatinkinase MB, Alanin-Transaminase, Aspartat-Transaminase, saure Phosphatase, alkalische Phosphatase usw. für klinische Anwendungen konzentriert. Enzyme sind die bevorzugten Marker bei verschiedenen Krankheitszuständen wie Myokardinfarkt, Gelbsucht, Pankreatitis, Krebs, neurodegenerativen Erkrankungen usw. Sie liefern Einblicke in den Krankheitsverlauf durch Diagnose, Prognose und Bewertung der Therapieansprache.

Knochenerkrankungen, Autoimmun- und Entzündungsstörungen

Application of Enzymes in Disease Diagnosis

Alkalische Phosphatase (ALP) steht in Zusammenhang mit der Rate des Knochenwachstums. Ein Anstieg des Serum-ALP-Spiegels weist auf eine erhöhte osteoblastische Aktivität oder eine aktive Knochenbildung hin, wie es bei der PAGET-Krankheit oder rheumatoider Arthritis der Fall ist. Andere pathologische Zustände, die zu hohen ALP-Werten führen können, sind Rachitis, Osteomalazie, Hyperthyreose und Hyperparathyreoidismus. Der Cathepsin D-Spiegel steigt signifikant mit dem Fortschreiten der rheumatoiden Arthritis. Die Serumspiegel von Lysozym sind bei Patienten mit rheumatoider Arthritis erhöht und dienen als Indikator für die Aktivität von Monozyten/Makrophagen. Gelatinase B (Matrix-Metalloproteinase-9, MMP-9) ist an verschiedenen pathologischen Prozessen beteiligt, die bei Autoimmunerkrankungen auftreten. Humanes MMP-9 ist ein Marker-Enzym für rheumatoide Arthritis. MMP-9 spielt eine Rolle in der Pathogenese des systemischen Lupus erythematodes. Der Nachweis von Leukozytenesterase in der Synovialflüssigkeit ist eine äußerst wertvolle Ergänzung für die Diagnostik der periprothetischen Gelenkinfektion. Tartratresistente saure Phosphatase (TRAP) findet sich in Osteoklasten und wird während des Knochenabbaus in den Kreislauf freigesetzt. Der TRAP-Spiegel ist bei rheumatoider Arthritis, Osteoporose und metabolischen Knochenerkrankungen erhöht.

Krebs

Der Spiegel der sauren Phosphatase (ACP) in der männlichen Prostata ist 100-mal höher als in jedem anderen Körpergewebe. Prostata-spezifische saure Phosphatase (PAP) wird von Prostatakrebszellen, insbesondere bei Knochenmetastasen, stark exprimiert. Die abnorme Expression genetisch unterschiedlicher Isoenzyme der alkalischen Phosphatase (ALP) ist wertvoll für die Überwachung von Krebserkrankungen, insbesondere Keimzelltumoren. Erhöhte Alanin-Transaminase (ALT)-Spiegel sind ebenfalls mit einem erhöhten Risiko für hepatozelluläres Karzinom verbunden. Cathepsin D im Brustgewebe kann nützlich sein, um Frauen mit Brustkrebs zu identifizieren, die ein Risiko für ein frühes Rezidiv haben. Eine verstärkte Expression von Cystein-Cathepsinen (CCs) wurde in vielen menschlichen Tumoren nachgewiesen, darunter Brust, Eierstock, Gebärmutterhals, Lunge, Gehirn, Magen-Darm-Trakt, Kopf, Hals und Melanom. Die Expression von Cyclooxygenase-2 (COX-2) ist ein frühes Ereignis in der Tumorentstehung und spielt eine Rolle beim Tumorfortschritt. Die Überexpression von Glucose-6-Phosphat-Dehydrogenase (G6PD) steht in engem Zusammenhang mit dem Fortschreiten von Magenkrebs und könnte als unabhängiger Prognosefaktor für Magenkrebs angesehen werden.

Diabetes

Zusätzlich zu den herkömmlichen Risikofaktoren wie Alter, Diabetes und weiblichem Geschlecht können erhöhte Werte der alkalischen Phosphatase (ALP) als Risikofaktor für eine mit Leberfibrose verbundene Erkrankung bei Patienten mit nicht-alkoholischer Steatohepatitis (NASH) und Typ-2-Diabetes angesehen werden.

Lebererkrankungen

Ein erhöhter Serumspiegel der Alanin-Transaminase (ALT) weist auf eine schwere Lebererkrankung hin, meist Virushepatitis und toxische Lebernekrose. Der Anstieg des Serumspiegels der alkalischen Phosphatase (ALP) zeigt eine erhöhte hepatozytäre Aktivität bei hepatobiliären Erkrankungen an. Ein signifikanter Anstieg des Serumspiegels (10- bis 100-fach über dem Normalwert) der Aspartat-Transaminase (AST) weist auf schwere Schäden an Leberzellen (Virushepatitis oder toxische Lebernekrose) oder Herzmuskelzellen (MI) hin. Hepatobiliäre Erkrankungen sind die Hauptursache für erhöhte Serum-Gamma-Glutamyl-Transferase (GGT)-Aktivität. Erhöhungen sind mit allen Formen primärer und sekundärer hepatobiliärer Störungen verbunden.

Zahnerkrankungen

Parodontitis ist eine der häufigsten entzündlichen Erkrankungen der Mundhöhle, die durch die fortschreitende Zerstörung des Alveolarknochens und der das Zahnfleisch umgebenden Weichgewebe gekennzeichnet ist. Höhere Werte der Aspartat-Transaminase (AST) werden in der Gingivalflüssigkeit erkrankter Stellen festgestellt. Die Beziehung zwischen AST-Werten im Speichel und in der Gingivalflüssigkeit (GCF) und dem Fortschreiten der Parodontitis wurde bei einer großen Anzahl von Patienten untersucht.

Schizophrenie

Butyrylcholinesterase (BChE) ist ein Enzym, das hinsichtlich seiner möglichen Rolle bei neurodegenerativen und neuropsychiatrischen Erkrankungen untersucht wurde. Patienten mit Schizophrenie weisen eine höhere BChE-Aktivität im Plasma auf als Kontrollpersonen.

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