Креатинкиназа
Дано определение креатинкиназы, а также описание структуры ее изомеров. Описана локализация креатинкиназы в скелетных мышцах, ее участие в креатинфосфатной реакции, механизмы активации. Показано, что креатинкиназа является основным биохимическим маркером повреждения скелетных мышц и одним из основных маркеров инфаркта миокарда.
Креатинкиназа (КК, КФК, СК) — строение, локализация и функции в скелетной и сердечной мышцах
Креатинкиназа (креатинфосфокиназа) — это фермент, который участвует в энергетическом обмене, протекающем в скелетных мышцах, сердце, головном мозге и других тканях (рис.1).
Виды (изомеры, изоферменты) КК
Креатинкиназа состоит из двух субъединиц. Известны два вида субъединиц: М (Muscle) и В (Brain).
Сочетание различных видов субъединиц в молекуле креатинкиназы позволяет получить три изомера (изофермента): КК-ММ, КК-МВ и КК-ВВ.
В скелетных мышцах содержатся изоферменты: КК-ММ и КК-МВ. При этом преобладает изофермент КК-ММ. На долю изофермента КК-МВ в скелетных мышцах приходится лишь 1-3%.
В сердечной мышце основным изоферментом также является КК-ММ, но на долю изофермента КК-МВ приходится около 15%.
Изофермент КК-ВВ содержится в головном мозге, а также в небольших количествах в других органах.
У здоровых лиц общая активность креатинкиназы в крови представлена в основном изоферментом КК-ММ (94–96%), активность других изоферментов присутствует в следовых количествах.
Локализация креатинкиназы в скелетных мышцах
В волокнах скелетных мышц изофермент ММ-КК локализуется в М-дисках, саркоплазматическом ретикулуме, сарколемме и митохондриях.
Функции креатинкиназы
Креатинкиназа играет ключевую роль в энергетическом гомеостазе клеток с высокими энергетическими потребностями. Примерами органов, состоящих из таких клеток являются: скелетные мышцы, сердце и мозг.
В дальнейшем основное внимание будет обращено на функции креатинкиназы в волокнах скелетных мышц.
Креатинкиназа катализирует креатинфосфатную реакцию, которая позволяет осуществлять ресинтез АТФ и восполнять его недостаток при мышечной деятельности.
Эта реакция может протекать в прямом и обратном направлении.
При прямом направлении креатинфосфатной реакции, креатинфосфат (КрФ), взаимодействует с АДФ (аденозиндифосфатом). В результате этой реакции образуются АТФ и креатин, то есть происходит ресинтез АТФ.
КрФ + АДФ → Креатин +АТФ.
Реакция ресинтеза АТФ протекает на миофибриллах, саркоплазматическом ретикулуме и сарколемме. Креатинфосфатная реакция начинает осуществляться, как только в мышечных волокнах появляются первые порции АДФ.
После того, как в саркоплазме мышечных волокон начинает накапливаться креатин, он проникает в митохондрии, где получает от образовавшейся там в результате тканевого дыхания АТФ фосфатную группу. В этом случае креатинфосфатная реакция течет в обратном направлении: то есть из креатина и АТФ образуются креатинфосфат (КрФ) и АДФ (аденозиндифосфат):
Креатин + АТФ → КрФ + АДФ.
После этого креатинфосфат (КрФ) движется из митохондрий в саркоплазму к органеллам, в которых креатинфосфатная реакция протекает в прямом направлении: миофибриллам, сарколазматическому ретикулуму и сарколемме.
Механизмы активации креатинкиназы
Активность креатинкиназы значительно возрастает при физических нагрузках за счет активирующего действия на неё ионов кальция, которые выделяются в саркоплазму из саркоплазматического ретикулума при сокращении мышц. В начале сокращения мышцы концентрация ионов кальция возрастает в 1000 раз по сравнению с состоянием покоя.
Также повышает активность креатинкиназы при повышении кислотности саркоплазмы, возникающее в результате реакции гидролиза АТФ.
Еще одним веществом, повышающим активность креатинкиназы является креатин, концентрация которого в мышечных волокнах возрастает в результате креатинфосфатной реакции. За счет этого креатинфосфатная реакция достигает максимальной скорости.
Креатинкиназа – маркер повреждения мышц, сердца и мозга
В связи с тем, что при разрушении или некрозе мышечных волокон креатинкиназа поступает в кровь, повышение ее концентрации в крови может свидетельствовать о степени их повреждения.
Повреждение скелетных мышц
Повреждение скелетных мышц оценивают по активности креатинкиназы. В норме у женщин 12–17 лет –этот показатель составляет <123 Ед/л, у женщин старше 17 лет – <167 Ед/л; у мужчин 12–17 лет – этот показатель составляет <270 Ед/л, старше 17 лет – <190 Ед/л. У спортсменов, имеющих высокий индекс массы тела, что имеет место при гипертрофии мышц, активность креатинкиназы может превышать 1500 Ед/л.
Концентрация креатинкиназы достигает своего максимума через 12-24 часа после физической нагрузки и приходит в норму после 72 часов. Это позволяет оценивать степень восстановления скелетных мышц после физической нагрузки.
Острый инфаркт миокарда (повреждение или некроз кардиомиоцитов)
Концентрация изофермента КК-МВ в крови является одним из основных маркеров острого инфаркта миокарда. В норме она составляет 7,2 мкг/л. Острый инфаркт миокарда диагносцируется при трехкратном превышении нормы.
Для адекватной оценки соотношения концентрации КК-MB и общей активности креатинкиназы введён расчётный относительный индекс:
RI = (КК-MB (нг/мл) / ККобщ (Ед/л)) х 100 (%).
При повреждении сердечной мышцы значение RI больше 2,5 — 3%.
Диагноз острого инфаркта миокарда подтверждается также наблюдением характерной динамики показателя КК-МВ. Считается, что определение КК-MB с интервалом 3 часа в течение 6 — 9 часового периода при неспецифических изменениях ЭКГ более информативно, чем единичное измерение.
Литература
- Волков Н.И., Несен Э.Н., Осипенко А.А., Корсун С.Н. Биохимия мышечной деятельности.- Киев: Олимпийская литература, 2000.- 504 с.
- Михайлов С.С. Спортивная биохимия. – М.: Советский спорт, 2009.– 348 с.
С уважением, А.В. Самсонова